Bomba de calor: 6 estágios do dispositivo

Uma bomba de calor é uma coisa interessante, mas cara. O custo aproximado do equipamento + dispositivos de circuito externo é de $ 300 a $ 1000 por 1 kW de potência. Conhecendo a "praticidade" do povo russo, é fácil presumir que mais de uma bomba de calor feita à mão funcione na vastidão de nossa vasta e diversificada pátria. Na maioria das vezes, existem dispositivos caseiros que foram feitos por "geladeiras". E isso é compreensível, porque a bomba de calor e o freezer funcionam de acordo com o mesmo princípio, só que o sistema de aquecimento das plantas está focado em coletar calor, não em retirá-lo, e o compressor é utilizado com uma potência superior.

Leia sobre como funciona aqui.

O que pode ser uma fonte de calor para uma bomba de calor

O calor para aquecer a divisão pode ser retirado do ar exterior. Mas aqui surgirão inevitavelmente dificuldades de operação: as flutuações de temperatura, mesmo médias diárias, são muito grandes, sem falar no fato de que a bomba de calor mostra eficiência normal em temperaturas acima de 0o C. E em quantas regiões temos esse quadro no inverno ? Na primavera, e mesmo assim não cedo, e não em todo o território, e não o tempo todo.

Qualquer ambiente pode ser uma fonte de calor para a sua casa com aquecimento por bomba de calor

Uma fonte de calor localizada na água parece muito mais aceitável. Se houver um rio próximo, um lago ou lagoa de profundidade decente, é ótimo: você pode simplesmente afogar o oleoduto. É importante apenas que os pescadores com donks não pescem lá.

Outra boa opção é um poço, mas existe a possibilidade do nível da água descer e você terá que procurar outra fonte. Mas até agora está tudo bem, vai funcionar bem: a temperatura média da água nos horizontes subterrâneos é de 5 a 7 oC. Isso é mais do que suficiente para o funcionamento da bomba de calor.

Você pode se surpreender, mas também pode usar o sistema de esgoto - as temperaturas lá são mais altas do que nos poços. A tubulação pode ser colocada em uma fossa ou poço, mas desde que esteja sempre coberta com água. E o tubo precisará ser resistente a produtos químicos.

Um coletor subterrâneo horizontal é uma tarefa extremamente trabalhosa: será necessário remover o solo de várias centenas de metros quadrados até uma profundidade abaixo do ponto de congelamento. São volumes muito grandes que não podem ser dominados sozinho ou mesmo com um assistente. E, como a prática tem mostrado, em nossas condições climáticas, esses sistemas são ineficazes: os invernos são muito rigorosos.

Com coletores verticais, as coisas não são melhores - dificilmente você conseguirá fazer sem o equipamento de perfuração. O número e a profundidade dos poços dependem do solo: a faixa de possível remoção de calor de um metro de um poço é muito grande. De 25 W / m em brita seca e solo arenoso, até 80-85 W / m em brita húmida e solos arenosos ou em granito. Consequentemente, a diferença no comprimento dos poços é de 3 vezes e mais.

Aqui está um diagrama de aquecimento de uma casa com uma bomba de calor. Ao usar, como no exemplo descrito, dois poços e na ausência de um circuito fechado, a distância entre os dois poços deve ser de pelo menos 20 metros. E é preciso levar em conta a direção do fluxo para que a água fria da bomba não baixe a temperatura no poço "doador".

No exemplo descrito de uma bomba de calor caseira, a fonte de calor é um poço com uma boa vazão de água. A água chega tão rapidamente que cobre o consumo para as necessidades domésticas e é suficiente para transferir a quantidade necessária de calor (a vazão de água necessária foi calculada e a bomba foi selecionada em conformidade). Mas a fonte de calor para essa modificação pode ser qualquer uma das descritas acima, exceto o ar.Tendo decidido a fonte de calor, será possível fazer uma bomba de calor para aquecer uma casa.

Tipos de bombas de calor

Existem três tipos de bombas, dependendo da fonte de geração de calor:

"Água do solo"

"Água Água"

Ar-água

A instalação do tipo “solo-água” aproveita o calor do subsolo. A temperatura do solo em horizontes de mais de 20 m sempre permanece inalterada, portanto, a bomba também pode gerar a energia necessária durante todo o ano. Existem duas opções de montagem:

• eixo vertical;
• manifold horizontal.

No primeiro caso, um poço é perfurado com uma profundidade de cerca de 50–100 me tubos com um refrigerante circulante - um líquido especial não congelante - são colocados nele.

Os coletores são colocados a uma profundidade de 5 m, ao longo dos quais o refrigerante também se move. Para aquecer uma casa com área de 150 m2, é necessário um terreno de pelo menos 250 m2, não podendo ser utilizado para plantio agrícola. Apenas o arranjo de um gramado decorativo e canteiros de flores é permitido.

Uma bomba de água para água usa energia da água de lagos, poços ou poços. Alguns até conseguem extrair calor dos ralos. O principal é que o filtro não fique obstruído e o metal não entre em colapso.

Este tipo geralmente apresenta a maior eficiência, mas não é possível instalá-lo em todas as áreas suburbanas, sendo necessário obter uma licença para o funcionamento das águas subterrâneas. Esses dispositivos são mais típicos para a produção industrial.

O projeto ar-água é menos eficiente do que os dois primeiros, pois a produção é significativamente reduzida no inverno. Por outro lado, ao instalá-lo, não é necessário furar ou cavar nada. A instalação é simplesmente montada no telhado da casa.

Da experiência operacional de uma bomba de calor "faça você mesmo"

Como a prática de uso mostrou, o desempenho da opção apresentada é baixo: 2,6-2,8 kW. Nem é preciso falar do alto rendimento desta bomba de calor: numa área de 60 m2 a -5 oC no exterior, ela própria mantém + 17 oC. Mas o sistema foi pensado e instalado sob a caldeira - os radiadores, a uma temperatura de entrada de + 45oC, simplesmente não podem dar mais. O sistema da casa funcionava antigo e o número de radiadores não aumentava, mas até agora no frio eram aquecidos por um fogão.

Se um trocador de calor regenerativo for adicionado à estrutura, isso aumentará a eficiência em 10-15%. Considerando que os custos são baixos, você pode fazer isso. Você precisará de dois tubos de cobre de 1,5 metros cada. Um com um diâmetro de 22 mm, o segundo - 10 mm. Um condutor de 4 núcleos (comprimento 3-4 metros, diâmetro 4 mm) é enrolado em um mais fino para aumentar a área de troca de calor, suas extremidades são soldadas ao tubo para que não se desenrolem. O tubo enrolado em arame é inserido com cuidado no tubo de diâmetro maior. Deve ser instalado entre o compressor e o evaporador. O refinamento é insignificante, mas aumenta significativamente a eficiência. É verdade que, sob certas condições, não é seguro: o freon quente pode entrar no compressor, o que levará à sua falha.

Melhoria do circuito: você pode adicionar um trocador de calor regenerativo, o que aumentará a produtividade em cerca de 15-20%

A segunda opção para aumentar a eficiência, mais segura e não menos eficaz, é construir um trocador de calor adicional para aquecer água ou glicol.

O que procurar se decidir fazer a sua própria bomba de calor. Existem algumas coisas que só podem ser aprendidas com a experiência:

• As correntes iniciais desta instalação em particular foram muito decentes. Nem sempre havia recursos de rede suficientes para executar a instalação. Portanto, se você fizer uma instalação séria, é melhor pegar um compressor trifásico e fornecer uma entrada trifásica, respectivamente. Sim, não é barato, mas para uma partida estável de um compressor monofásico, é necessário um estabilizador eletrônico de potência decente, que também não pode ser chamado de barato.
• Uma bomba de calor em um sistema de radiador acabado não fornecerá uma temperatura ambiente normal.Eles são projetados para uma temperatura de refrigeração diferente, que essas instalações, especialmente as feitas em casa, raramente são capazes de fornecer. Portanto, atualize o sistema (adicionando pelo menos o mesmo número de seções do radiador) ou instale pisos de água.
• Se houver três anéis de água no poço, isso não significa que ele tenha um grande débito. Você precisa saber quanta água ele é capaz de dar com sua seleção constante.

Princípios de operação de uma bomba de calor água-água

O projeto é adequado para organizar o fornecimento de calor para uma casa ou um anexo, fornecimento ininterrupto de água quente. Ao mesmo tempo, o calor é retirado de fontes de origem natural: rios, lagos, lençóis freáticos. Mesmo no inverno, em profundidade, o líquido mantém uma temperatura positiva. É possível extrair e aproveitar o calor obtido da água, mesmo em geadas severas.

Em uma bomba de calor água-água, o princípio de funcionamento está associado ao ciclo de Carnot. A sua essência é a seguinte: uma substância que se move em circuito fechado, sob a influência de fatores de natureza física e térmica, muda o seu estado de agregação. Torna-se líquido, após o qual é convertido novamente em gás. Nesse caso, uma grande quantidade de calor é liberada e absorvida.

Componentes que compõem a bomba de calor água-água:

• unidade de compressor;
• evaporador;
• capacitor;
• válvula de expansão do tipo indução;
• um sistema que controla automaticamente os parâmetros principais;
• numerosas tubulações de cobre;
• refrigerante.

Vamos dar uma olhada mais de perto em como funciona uma bomba de calor água-água. O líquido é bombeado para os tubos da fonte ao sistema, onde interage com o gás (freon). Ele ferve a + 2-3 graus Celsius. Parte do calor é absorvida pelo freon e sugada pela unidade do compressor. Lá, o gás é comprimido e, portanto, aquece.

Na próxima etapa, o refrigerante é transferido para o condensador para aquecer a água. O líquido pode ser aquecido até +80 graus. Além disso, ele se move ao longo dos tubos da estrutura de aquecimento. Após o resfriamento, a água é direcionada para o evaporador, em seguida o líquido é drenado no poço receptor. Freon, depois de estar no dispositivo de condensação, se transforma em um estado líquido. Em seguida, vai para o estrangulamento, de onde retorna ao ponto de partida. Então o ciclo é reiniciado.

Resultados

Sem dúvida, o custo de uma bomba de calor de um ar condicionado é várias vezes menor do que as opções de fábrica prontas, mesmo aquelas feitas na China. Mas há muitas nuances aqui: você precisa cuidar da fonte e da quantidade de calor fornecida, calcular corretamente o comprimento dos trocadores de calor (bobinas), instalar a automação, fornecer energia garantida, etc. Mas se você for capaz de resolver esses problemas, isso será sem dúvida benéfico. Deixe-me dar um conselho: no primeiro ano é muito desejável ter aquecimento de reserva, e teste e funcionamento de teste, é melhor fazer no verão, para que haja tempo para revisar a unidade antes do início do estação de aquecimento.

Fabricação de uma bomba de calor para necessidades domésticas

É lucrativo e conveniente fazer uma bomba de calor para aquecer uma casa com as suas próprias mãos. As estatísticas afirmam que TN para uma casa com uma área de 200 m² terá retorno nos primeiros três anosE esse não é o limite, dado o custo crescente do combustível e da eletricidade. Você pode reduzir esses custos se houver artesãos na casa que possam montar uma bomba com materiais de sucata. Para isso, você precisará de:

1. Compressor poderoso, por exemplo, para um ar condicionado. Se não houver tal coisa em casa, você pode buscá-la nas oficinas de refrigeradores e aparelhos de ar condicionado. Para isso, primeiro é necessário preparar a montagem em um local conveniente (geralmente na parede da casa).
2. Capacitor, você mesmo pode fazer.Faça uma bobina de um tubo de cobre com espessura de parede de pelo menos 1 mm, que deve ser colocado em um corpo de metal soldado de tamanho adequado. Instale as torneiras e conexões necessárias nele. Também é colocado na parede ao lado do compressor. Para que a bobina seja feita com alta qualidade, o tubo de cobre é enrolado, por exemplo, em um cilindro de gás, e a distância entre curvas é fixada com um canto de alumínio. É melhor confiar a instalação final do condensador (soldar um tubo de cobre, bombear freon, etc.) a um profissional para não danificar o HP e não se ferir durante a montagem ou operação.
3. Evaporador - um recipiente para converter um refrigerante líquido em um estado de vapor. O vapor resultante entra no compressor, que o bombeia sob pressão para o condensador.
4. Válvula de aceleração. É necessário comprar, levando em consideração os parâmetros da bomba.
5. Conexão de elementos de tubo do diagrama, dependendo do tipo de instalação selecionado.
6. Verifique a estanqueidade hidráulica dos sistemas de tubulação testando a pressão (ar ou água).
7. Eles verificam a confiabilidade do equipamento de energia em casa.