Bomba de calor "água-água": dispositivo, princípio de operação, regras para organizar o aquecimento com base nele

Tipos de coletor de água do solo

O colector de uma bomba de calor geotérmica pode ser de dois tipos (Fig. 2):

• Vertical;
• Horizontal.

Arroz. 2 Tipos de coletores para bombas de solo: vertical e horizontal

Um coletor vertical é uma longa tubulação baixada em um poço, cujo comprimento é de 40 a 150 m. Esse tipo de trocador de calor é melhor que os horizontais, pois a temperatura é mais alta nessa profundidade. Se o poço for muito profundo, o trocador de calor também será equipado com uma caixa protetora e, se a profundidade for relativamente pequena, isso não será necessário.Mas uma desvantagem significativa deste método de colocação de reservatório é o alto custo de tal poço.

Claro, os especialistas recomendam a perfuração de um poço mais profundo. Mas se a técnica ou o solo não permitirem, vários poços poderão ser feitos. Por exemplo, você pode fazer um poço com uma profundidade de 80 m ou pode fazer 4 poços de 20 m cada.O principal é que o resultado total seja suficiente para aquecer a casa. Pode haver solo rochoso, com o qual é bastante difícil trabalhar, é possível perfurar poços com não mais de 15 a 20 metros.

Coletor horizontal (Fig. 3) - este tipo de coletor de solo para uma bomba de água do solo se parece com uma tubulação que é colocada na posição horizontal a uma certa profundidade, sob uma camada de terra. Este coletor é fácil de instalar.

Arroz. 3 Circuito externo da bomba de água subterrânea

A área na qual o coletor de uma bomba de calor de terra é instalada é bastante grande, ao contrário da versão vertical, que requer um pequeno pedaço de terra. Como regra, um trocador de calor horizontal ocupa de 25 a 50 m2, e talvez mais, dependendo da área aquecida. O fator negativo desta opção é que a área com este coletor só pode ser utilizada para gramado.

Dependendo de várias circunstâncias, o trocador de calor pode ser colocado em ziguezague, loops, serpente, etc.

É muito importante qual é a condutividade térmica do solo em que o trocador de calor está instalado. Depende da qualidade da terra, por exemplo, se o solo estiver úmido, a condutividade térmica será maior e, se o solo for arenoso, a condutividade térmica será pequena.

Se houver muitos loops no trocador de calor, uma bomba de circulação deve ser incluída na configuração.

Portadores de energia a favor ou contra?

No entanto, isso não é tudo.O aumento dos preços dos transportadores de energia e os altos custos de sua entrega levam a um rápido aumento do custo do calor e da eletricidade. E isso força os consumidores a buscarem novas formas de economizar. Mesmo nos livros escolares, lembramos que a transferência de calor flui dos corpos aquecidos para os mais frios, mas não vice-versa. Nossa experiência secular não lembra o procedimento inverso, e a ciência comprova isso. No entanto, as técnicas modernas de engenharia permitem a transferência de calor na direção oposta - de um corpo menos aquecido para um mais quente.

Esquema de transferência de calor em uma bomba de calor

Para nós, não há nada de surpreendente, por exemplo, no funcionamento da geladeira. Onde o calor do freezer, cuja temperatura muitas vezes é negativa, é liberado no ambiente. Se esse calor for usado para aquecer edifícios e a câmara de refrigeração for substituída por uma fonte de calor natural comprovada e em constante funcionamento, esta será a chamada bomba de calor.

Uma simples bomba de calor (ar-ar) com a qual você pode aquecer uma sala é um ar condicionado familiar a todos, com função de aquecimento. Você pode usá-lo com sucesso, porque hoje existem condicionadores de ar que podem funcionar mesmo em temperaturas abaixo de zero significativas - até -15 gr. e abaixo. No entanto, se queremos obter o máximo de eficiência e conforto ao aquecer toda a casa de forma tão económica (e uma bomba de calor é três vezes mais económica do que os aquecedores convencionais, ou até mais), devem ser utilizados sistemas mais avançados.

Em uma nota: muitos estão se perguntando - como é, porque existe uma lei de conservação de energia.Por que uma proporção tão desproporcional de transferência de calor para consumo de eletricidade? Todo o segredo é que em uma bomba de calor, a eletricidade é gasta apenas no enrolamento eletromagnético do compressor (que, claro, aquece, mas esse calor não é usado para aquecer a sala), e a energia térmica é gerada ", sugou " do ambiente externo, graças aos processos especiais da bomba de calor (a própria palavra bomba indica isso). Para entender isso, você precisa saber mais do que um curso escolar de física. Mas vamos tentar percorrer o básico abaixo.

Recebendo bem

O maior problema ao instalar uma bomba de calor de circuito aberto é quando a água é descarregada de cima para o poço. Tão errado. O tubo deve ir quase até o fundo do poço e subir de 0,5 a 1 metro. Tudo abaixo deve estar fervendo. Quando a água é descarregada de cima, o poço pode rapidamente ficar assoreado e parar de receber água. Ocorre estouro. Se isso acontecer com um bom sinal de menos na rua, a pista de patinação é fornecida para você. Portanto, se houver um rio ou algum tipo de reservatório próximo, um bueiro ou uma vala de drenagem, é melhor conectar o poço receptor a eles com um tubo de transbordamento, em caso de transbordamento. Se não houver nada por perto, você terá que perfurar não um, mas dois ou mais poços para recepção. Ninguém sabe a resposta para a questão de quanto tempo vai durar um poço receptor. Pode levar muitos anos ou pode entupir após uma temporada de aquecimento. Portanto, a maior desvantagem de um circuito aberto é a imprevisibilidade.

Outro ponto importante. O poço receptor deve estar localizado a jusante do poço de débito, a uma distância mínima de 6 metros. Essa é outra ambiguidade. Como determinar em que direção um rio subterrâneo flui. A resposta a esta pergunta será dada apenas pela experiência.Se a água não afundar no débito bem depois que a bomba de calor for iniciada, está tudo bem, você adivinhou. Se a temperatura começar a cair, os poços precisam ser trocados e a bomba submersível deve ser movida. As tubulações dos poços de débito e drenagem são melhor feitas de tubos de PEAD, como um material mais barato. A confiabilidade e durabilidade de tais tubos também são suficientes.

A opção ideal é quando os poços estão localizados transversalmente ao fluxo subterrâneo. Então basta fazer uma conexão destacável da tubulação no poço do poço, jogar energia em ambos os poços com um plugue impermeável destacável e você pode reverter os poços uma vez por ano, alterando os locais de débito e recebimento.

Princípio da Operação

Para aqueles que não são muito versados ​​no assunto, vale a pena explicar o que é uma bomba de calor ar-água. Na verdade, trata-se de uma "geladeira ao contrário" - um dispositivo que resfria o ar fora de si mesmo e aquece a água que está no tanque. Esta água pode então ser utilizada para água quente sanitária ou aquecimento doméstico.

A bomba de calor usa um ciclo fechado, consome apenas eletricidade. Sua eficiência é medida pela razão entre a energia elétrica consumida e o calor recebido. A eficiência das bombas de calor também é medida em COP (Coeficiente de desempenho). O COP 2 corresponde a uma eficiência de 200% e significa que para 1 kW de eletricidade fornecerá 2 kW de calor.

Princípio da Operação

O funcionamento da bomba de calor é devido ao calor extraído da água. Lagos, taxas, rios, poços, poços tornam-se fonte de água. A profundidade do reservatório na Rússia central deve ser de pelo menos 2 metros para que as camadas inferiores não congelem. De acordo com a localização do trocador de calor, os depósitos de calor são divididos em:

• horizontal (os tubos são colocados em anéis na parte inferior);
• vertical (o trocador de calor está localizado verticalmente no poço).

Como os reservatórios sem gelo não estão localizados perto de todas as casas, na maioria das vezes os tubos são colocados nos poços. Uma bomba de calor água-água padrão tem várias partes principais:

• tubos de aquecimento;
• tubos de abastecimento e descarga de água;
• evaporador (bobina na qual o freon evapora);
• compressor;
• condensador (bobina na qual o freon é liquefeito).

Dependendo da época do ano, a temperatura das águas subterrâneas é de 4-10 ° C, variando em pequenas faixas. Isso garante um funcionamento estável e produtivo da bomba de calor. Dois poços são perfurados a uma distância de 8-10 m um do outro. A água subterrânea entra na tubulação do primeiro poço e sobe até o evaporador, aquecendo-o. Ao mesmo tempo, o freon liquefeito é alimentado no evaporador. Como resultado da queda de pressão no evaporador, o calor das paredes passa para o refrigerante. O refrigerante (freon) torna-se gasoso.

Freon então entra no compressor e é comprimido. Em seguida, ele entra no condensador, se transforma em líquido e o calor liberado como resultado desse processo passa para o refrigerante (na maioria das vezes é água). O refrigerante, por sua vez, aquece os tubos do radiador. É assim que a casa é aquecida. A água subterrânea é descarregada no segundo poço. Uma imagem completa dos princípios de operação é fornecida pelo diagrama da bomba de calor. Como a temperatura das águas subterrâneas é mais estável que a temperatura das camadas inferiores dos reservatórios, é muito mais eficiente o uso de poços. Mas aqui também devemos levar em conta o custo de perfuração de poços. Uma bomba de calor com uma caldeira de água para água é instalada, aquecendo a sala e aquecendo a água para as necessidades domésticas.A energia elétrica gasta no funcionamento da bomba é 4-5 vezes menor do que a energia que ela gera.

Esquema de aquecimento da casa usando uma bomba de calor Água-Água

Isso é interessante: Coletor solar para aquecimento de uma casa particular - bateria caseira

Dicas úteis

Em todas as etapas da construção de uma casa, desde a fase de projeto, deve-se lembrar que o HP é um sistema inercial. Pode ser comparado a um enorme forno russo, que geralmente era aquecido uma vez por dia durante o cozimento. Então o calor acumulado aqueceu a habitação até a manhã seguinte.

Paredes feitas de toras pesadas têm um grau bastante alto de inércia térmica. Simplificando, eles esfriam lentamente quando a noite fica mais fria. Boa inércia térmica para paredes grossas de pedra, bem como para concreto pesado ou tijolo.

O concreto poliespuma e espuma tem boas propriedades de isolamento térmico. Mas devido à baixa gravidade específica, eles têm uma baixa inércia térmica. Uma bomba de calor em um prédio com paredes feitas de tais materiais, com uma queda acentuada na temperatura externa, nem sempre será capaz de “bombear” calor suficiente do exterior para o sistema de aquecimento de “piso quente”.

Você também precisa levar em consideração outros fatores:

1. Para reduzir a perda de calor ou não congelar os tubos na linha entre a casa e os poços ou o coletor, é necessário colocá-los a uma profundidade abaixo do nível de congelamento. Na Crimeia, 0,75 metros são suficientes e, na latitude de Moscou, pelo menos 1,5.
2. A maior perda de calor é geralmente através das janelas. Portanto, o vidro triplo não é um luxo, mas uma solução de construção economicamente sólida. A opção ideal é usar vidros que possam refletir os raios infravermelhos.
3. No caso de utilizar a opção de 2 poços para captação e descarga de água, a distância entre eles deve ser de no mínimo 20 metros.
4. É melhor tentar primeiro um TN caseiro em uma despensa ou garagem. A instalação de piso radiante em uma área residencial exigirá custos adicionais.

Caseiro de uma geladeira velha

É muito difícil montar uma bomba de calor ar-ar a partir de compressores e condensadores individuais com suas próprias mãos sem conhecimento especializado de engenharia. Mas para uma pequena sala ou uma estufa, você pode usar uma geladeira antiga.

A bomba de calor de ar mais simples pode ser feita a partir de um refrigerador, estendendo um duto de ar da rua e pendurando um ventilador na grade traseira do trocador de calor

Para fazer isso, você precisa fazer dois furos na porta da frente da geladeira. Através do primeiro, o ar da rua entrará no freezer e, através do segundo inferior, será trazido de volta à rua.

Ao mesmo tempo, durante a passagem pela câmara interna, liberará parte do calor que contém ao freon.

Também é possível simplesmente construir a máquina de refrigeração na parede com a porta aberta para o exterior e o permutador de calor na parte de trás para a sala. Mas deve-se ter em mente que a potência desse aquecedor será pequena e consumirá muita eletricidade.

O ar na sala é aquecido por um trocador de calor na parte traseira do refrigerador. No entanto, essa bomba de calor só é capaz de operar em temperaturas externas não inferiores a mais cinco graus Celsius.

Este aparelho foi projetado apenas para uso interno.

Em uma casa grande, o sistema de aquecimento de ar terá que ser complementado com dutos de ar que distribuem o ar quente uniformemente por todos os cômodos.

A instalação de uma bomba de calor ar-ar é extremamente simples.É necessário instalar as unidades externas e internas e, em seguida, conectá-las com um circuito com refrigerante.

A primeira parte do sistema é instalada no exterior: diretamente na fachada, telhado ou junto ao edifício. O segundo da casa pode ser colocado no teto ou na parede.

Recomenda-se montar a unidade externa a poucos metros da entrada da casa e longe das janelas, não se esqueça do ruído produzido pelo ventilador.

E o interno é instalado para que o fluxo de ar quente seja distribuído uniformemente por toda a sala.

Se for planejado aquecer uma casa com vários cômodos em andares diferentes com uma bomba de calor ar-ar, você terá que equipar um sistema de dutos de ventilação com injeção forçada.

Nesse caso, é melhor solicitar um projeto de um engenheiro competente, caso contrário, a potência da bomba de calor pode não ser suficiente para todas as instalações.

O contador de eletricidade e o dispositivo de proteção devem ser capazes de suportar os picos de carga gerados pela bomba de calor. Com uma forte onda de frio do lado de fora da janela, o compressor começa a consumir eletricidade muitas vezes mais do que o normal.

É melhor colocar uma linha de alimentação separada do quadro de distribuição para esse aquecedor de ar.

Atenção especial deve ser dada à instalação de tubos para freon. Mesmo os menores chips internos podem danificar o equipamento do compressor

Aqui você não pode prescindir de habilidades de solda de cobre. O reabastecimento de refrigerante geralmente deve ser confiado a um profissional para evitar problemas com vazamentos posteriores.

Eficiência e princípio de funcionamento de uma bomba de calor

A eficiência de uma bomba de calor para aquecimento será sempre superior a 1. Para sistemas geotérmicos, o fator de conversão de calor é mais correto.Se for igual a 4, isso significa que, com uma potência de 1 kW, a bomba de calor na saída fornece 4 kW de energia, dos quais 3 kW foram fornecidos pela terra.

O princípio subjacente ao funcionamento de uma bomba de calor para aquecimento de uma casa foi desenvolvido no início do século XIX. engenheiro Sadi Carnot e foi chamado de ciclo de Carnot. Com base nisso funcionamento de um refrigerador doméstico convencional, em que os produtos são resfriados devido ao fato de que o calor dissipado é removido através do radiador para o exterior. Mas para se candidatar ao aquecimento de casas, quando tudo acontece exatamente ao contrário, ou seja, o funcionamento da bomba de calor é baseado no princípio do ciclo de Carnot reverso, tornou-se recentemente.

Uma bomba de calor para aquecimento doméstico é um dispositivo no qual o calor de baixa temperatura é convertido em calor de alta temperatura, que é usado para aquecimento. A fonte de calor é a terra, a água e o ar (o primeiro deles é o mais difundido, pois é eficaz (embora o nível de isolamento térmico da casa seja importante, o método usado para aquecer a casa, etc.) relação ótima de preço e qualidades do consumidor).

A operação de uma bomba de calor projetada para aquecer uma casa requer eletricidade, mas a um custo de 1 kW de eletricidade, o retorno é de 4 a 6 kW de energia térmica.

Além de aquecer a casa no verão, a bomba de calor pode funcionar como condicionador de ar, para o qual basta que o sistema seja capaz de operação reversa. As bombas de calor são classificadas em vários tipos:

• "água da Terra";
• "terra - ar";
• "água Água";
• "água - ar"
• "ar - água";
• "ar-ar".

Segue-se uma descrição detalhada de como funcionam os diferentes tipos de bombas de calor para aquecer uma casa.

Tecnologia de montagem

A montagem deste tipo de equipamento é realizada em várias etapas:

• um projeto está sendo elaborado;
• as comunicações do coletor são montadas;
• uma bomba de calor é instalada no sistema;
• o equipamento é instalado dentro da casa;
• refrigerante está sendo abastecido.

Em seguida, consideraremos como instalar uma bomba de calor pronta para uso com suas próprias mãos passo a passo.

Como fazer um projeto

Antes de prosseguir com a montagem de comunicações desse tipo, é claro, todos os cálculos necessários devem ser feitos. O trabalho da parte externa do sistema deve ser totalmente coordenado com o trabalho da parte interna. Os cálculos são feitos dependendo do tipo de equipamento selecionado. Para coletores horizontais, eles são executados da seguinte forma:

• A quantidade de anticongelante necessária é determinada. Neste caso, é utilizada a fórmula Vs = Qo 3600 / (1,05 3,7 t), onde Qo é a potência térmica da fonte, t é a diferença de temperatura entre as linhas de alimentação e retorno. O parâmetro Qo é calculado como a diferença entre a potência da bomba e a potência elétrica utilizada para aquecer o refrigerante.
• O comprimento necessário do coletor é determinado. A fórmula de cálculo neste caso é assim: L = Qo / q, onde q é a remoção de calor específico. O valor deste último indicador depende do tipo de solo no local. Para argila, por exemplo, é 20 W por rm, para areia - 10 W, etc.
• A área necessária para colocar o coletor é determinada. Neste caso, o cálculo é realizado de acordo com a fórmula A = L da, onde da é a etapa de assentamento do tubo.

A potência da bomba de calor é determinada aproximadamente à taxa de 70 W de calor por 1 m2 com uma altura de teto de 2,7 m. Os tubos coletores são geralmente colocados a uma distância de 0,8 m um do outro ou um pouco mais.

Como montar uma bomba de calor

Este tipo de equipamento é bastante caro. O projeto de uma bomba de calor é relativamente simples. Portanto, você pode tentar fazer você mesmo. Este procedimento é realizado assim:

• Um compressor é adquirido (equipamento de um ar condicionado é adequado).
• A carcaça do capacitor é feita. Para fazer isso, um tanque de aço inoxidável de 100 litros é cortado ao meio.
• Uma bobina está sendo feita. Um cilindro de gás ou oxigênio é envolvido com um tubo de cobre do refrigerador. Este último pode ser fixado com cantos perfurados de alumínio.
• A bobina é instalada no corpo, após o que este é selado.
• Um evaporador é feito de um recipiente plástico de 80 litros. Uma bobina de um tubo de ¾ de polegada é montada nele.
• Os tubos de água são conectados ao evaporador para fornecer e drenar a água.
• O sistema é preenchido com refrigerante. Esta operação deve ser confiada a um especialista. Com ações ineptas, você pode não apenas arruinar o equipamento montado, mas também se machucar.

Instalação de comunicações de coletor

A tecnologia para instalar o circuito externo do sistema de aquecimento também depende do seu tipo. Para um coletor vertical, os poços são perfurados com uma profundidade de 20 a 100 m. Sob um horizontal, as trincheiras são abertas com uma profundidade de 1,5 m. Na próxima etapa, os tubos são colocados. As árvores não devem crescer perto do coletor horizontal, pois suas raízes podem danificar a rede. Para a montagem deste último, podem ser utilizados tubos de polietileno de baixa pressão.

Instalação de equipamento

Esta operação é realizada da maneira usual. Ou seja, os radiadores de aquecimento são instalados nas instalações, as linhas são colocadas e conectadas à caldeira.Um tanque de expansão, um filtro e uma bomba de circulação no bypass são montados no tubo de retorno. Você também pode montar e conectar um sistema de "piso quente" à bomba de calor. Na fase final, o tipo de refrigerante selecionado é despejado nos circuitos externo e interno.

Como você pode ver, você mesmo pode montar a bomba de calor e o coletor. Tecnologicamente, o procedimento não é particularmente complicado. No entanto, ao contrário de outros tipos de equipamentos semelhantes, a montagem de tal sistema, mesmo do tipo horizontal, é uma operação fisicamente bastante trabalhosa. Perfurar poços para perfuração vertical por conta própria sem equipamento especial é praticamente impossível. Portanto, pode valer a pena contratar especialistas para realizar cálculos e trabalhar na montagem do sistema. Hoje, existem empresas no mercado que instalam equipamentos como bomba de calor em regime turnkey.

O que é uma bomba de calor para aquecer uma casa particular? Como funciona?

Um dispositivo especial capaz de extrair calor do ambiente é chamado de bomba de calor.

Tais dispositivos são usados ​​como o método principal ou adicional de aquecimento de ambientes. Alguns dispositivos também funcionam para resfriamento passivo do edifício - enquanto a bomba é usada tanto para resfriamento de verão quanto para aquecimento de inverno.

A energia do ambiente é usada como combustível. Tal aquecedor extrai calor do ar, água, águas subterrâneas e assim por diante, então este dispositivo é classificado como uma fonte de energia renovável.

Importante! Essas bombas requerem uma conexão elétrica para operar. Todos os dispositivos térmicos incluem um evaporador, um compressor, um condensador e uma válvula de expansão.Dependendo da fonte de calor, água, ar e outros dispositivos são diferenciados.

O princípio de operação é muito semelhante ao princípio do refrigerador (somente o refrigerador libera ar quente e a bomba absorve calor)

Dependendo da fonte de calor, água, ar e outros dispositivos são diferenciados. O princípio de operação é muito semelhante ao princípio do refrigerador (somente o refrigerador libera ar quente e a bomba absorve calor)

Todos os dispositivos térmicos incluem um evaporador, um compressor, um condensador e uma válvula de expansão. Dependendo da fonte de calor, água, ar e outros dispositivos são diferenciados. O princípio de funcionamento é muito semelhante ao de um refrigerador (somente o refrigerador libera ar quente e a bomba absorve calor).

A maioria dos dispositivos opera em temperaturas positivas e negativas, no entanto, a eficiência do dispositivo depende diretamente das condições externas (ou seja, quanto maior a temperatura ambiente, mais potente será o dispositivo). Em geral, o dispositivo funciona da seguinte forma:

1. A bomba de calor entra em contacto com as condições circundantes. Normalmente, o dispositivo extrai calor do solo, ar ou água (dependendo do tipo de dispositivo).
2. Um evaporador especial é instalado dentro do dispositivo, que é preenchido com refrigerante.
3. Ao entrar em contato com o meio ambiente, o refrigerante ferve e evapora.
4. Depois disso, o refrigerante na forma de vapor entra no compressor.
5. Lá ele encolhe - devido a isso, sua temperatura aumenta seriamente.
6. Depois disso, o gás aquecido entra no sistema de aquecimento, o que leva ao aquecimento do refrigerante principal, que é usado para aquecimento do ambiente.
7. O refrigerante esfria pouco a pouco. No final, volta a ser um líquido.
8. Em seguida, o refrigerante líquido entra em uma válvula especial, que reduz seriamente sua temperatura.
9. No final, o refrigerante entra novamente no evaporador, após o que o ciclo de aquecimento é repetido.

Foto 1. O princípio de funcionamento de uma bomba de calor terra-água. Azul indica frio, vermelho indica quente.

Vantagens:

• Amizade ambiental. Esses dispositivos são fontes de energia renovável que não poluem a atmosfera com suas emissões (enquanto o gás natural produz gases nocivos do efeito estufa, e a eletricidade é frequentemente usada para queimar carvão, que também polui o ar).
• Boa alternativa ao gás. Uma bomba de calor é ideal para aquecimento de ambientes nos casos em que o uso de gás é difícil por um motivo ou outro (por exemplo, quando a casa está longe de todas as principais utilidades). A bomba também se compara favoravelmente ao aquecimento a gás, pois a instalação de tal dispositivo não requer permissão do estado (mas ao perfurar um poço profundo, você ainda precisa obtê-lo).
• Fonte de calor adicional barata. A bomba é ideal como fonte de energia auxiliar barata (a melhor opção é usar gás no inverno e uma bomba na primavera e no outono).

Imperfeições:

1. Restrições térmicas em caso de utilização de bombas de água. Todos os dispositivos térmicos funcionam bem em temperaturas positivas, enquanto no caso de operação em temperaturas negativas, muitas bombas param de funcionar. Isso se deve principalmente ao fato de a água congelar, o que impossibilita seu uso como fonte de calor.
2. Pode haver problemas com dispositivos que usam água como calor. Se a água for usada para aquecimento, será necessário encontrar uma fonte estável. Na maioria das vezes, um poço deve ser perfurado para isso, devido ao qual os custos de instalação do dispositivo podem aumentar.

Atenção! As bombas geralmente custam de 5 a 10 vezes mais do que uma caldeira a gás, portanto, o uso de tais dispositivos para economizar dinheiro em alguns casos pode ser impraticável (para que a bomba pague, você precisará esperar vários anos)

O princípio de funcionamento das bombas de calor

Deve-se notar que quase qualquer meio tem energia térmica. Porque não usar o calor disponível para aquecer a sua casa? Uma bomba de calor vai ajudar com isso.

O princípio de funcionamento de uma bomba de calor é o seguinte: o calor é transferido para o refrigerante de uma fonte de energia com baixo potencial. Na prática, tudo acontece da seguinte forma.

O refrigerante passa por tubos que estão enterrados, por exemplo, no solo. Em seguida, o refrigerante entra no trocador de calor, onde a energia térmica coletada é transferida para o segundo circuito. O refrigerante, que está localizado no circuito externo, aquece e se transforma em gás. Depois disso, o refrigerante gasoso passa para o compressor, onde é comprimido. Isso faz com que o refrigerante aqueça ainda mais. O gás quente vai para o condensador, e aí o calor passa para o refrigerante, que já aquece a própria casa.

Aquecimento geotérmico em casa: como funciona

Os sistemas de refrigeração são organizados de acordo com o mesmo princípio. Isso significa que as unidades de refrigeração podem ser usadas para resfriar o ar interno.

Tipos de bombas de calor

Existem vários tipos de bombas de calor. Mas na maioria das vezes, os dispositivos são classificados pela natureza do refrigerante no circuito externo.

Os dispositivos podem extrair energia de

• agua,
• solo,
• ar.

A energia resultante na casa pode ser usada para aquecimento de ambientes, para aquecimento de água. Portanto, existem vários tipos de bombas de calor.

Bombas de calor: solo - água

A melhor opção para aquecimento alternativo é obter energia térmica do solo. Assim, já a uma profundidade de seis metros, a Terra tem uma temperatura constante e imutável. Um líquido especial é usado como transportador de calor nos tubos. O contorno externo do sistema é feito de tubos de plástico. Os tubos no solo podem ser colocados na vertical ou na horizontal. Se os tubos forem colocados horizontalmente, uma grande área deve ser alocada. Onde as tubulações são instaladas horizontalmente, é impossível usar a terra para fins agrícolas. Você só pode organizar gramados ou plantas anuais.

Para dispor as tubulações verticalmente no solo, é necessário fazer vários poços de até 150 metros de profundidade. Esta será uma bomba geotérmica eficiente, já que a temperatura é alta em uma grande profundidade próxima à terra. Sondas profundas são usadas para transferência de calor.

Tipo de bomba de água para água

Além disso, o calor pode ser obtido da água, localizada no subsolo. Lagoas, águas subterrâneas ou águas residuais podem ser usadas.

Deve-se notar que não há diferenças fundamentais entre os dois sistemas. Os menores custos são necessários quando é criado um sistema para obter calor de um reservatório. Os tubos devem ser preenchidos com refrigerante e imersos em água.Um projeto mais complexo é necessário para criar um sistema de geração de calor a partir de águas subterrâneas.

Bombas ar-água

É possível coletar calor do ar, mas em regiões com invernos muito frios, esse sistema não é eficaz. Ao mesmo tempo, a instalação do sistema é muito simples. Você só precisa selecionar e instalar o dispositivo desejado.

Um pouco mais sobre o princípio de funcionamento das bombas geotérmicas

Para o aquecimento é muito vantajoso usar bombas de calor. Casas com área superior a 400 metros quadrados pagam os custos do sistema muito rapidamente. Mas se sua casa não for muito grande, você poderá fazer um sistema de aquecimento com suas próprias mãos.

Primeiro você precisa comprar um compressor. Um dispositivo equipado com um ar condicionado convencional é adequado. Montamos na parede. Você pode fazer seu próprio capacitor. É necessário fazer uma bobina de tubos de cobre. Ele é colocado em uma caixa de plástico. O evaporador também é montado na parede. Soldagem, recarga com freon e trabalhos semelhantes devem ser realizados apenas por um profissional. Ações ineptas não levarão a um bom resultado. Além disso, você pode se machucar.

Antes de colocar a bomba de calor em funcionamento, é necessário verificar o estado da eletrificação da casa. A potência do medidor deve ser de 40 amperes.

Bomba de calor geotérmica caseira

Observe que uma bomba de calor criada por você nem sempre atende às expectativas. A razão para isso é a falta de cálculos térmicos corretos. O sistema está com pouca potência e os custos de manutenção estão aumentando

Portanto, é importante realizar todos os cálculos com precisão.

Características do sistema térmico ar-água

A bomba de calor à qual este artigo é dedicado, ao contrário de outras modificações desse dispositivo (em particular, água para água e solo para água), tem várias vantagens:

• economiza eletricidade;
• a instalação não requer obras de terra em grande escala, perfuração de poços, obtenção de licenças especiais;
• Se você conectar o sistema a painéis solares, poderá garantir sua total autonomia.

Uma vantagem significativa de um sistema térmico que extrai energia eólica e a transfere para a água é cem por cento de segurança ambiental.

Antes de prosseguir com o projeto da bomba, é necessário descobrir em quais casos o sistema se manifesta da forma mais eficiente possível e quando seu uso é impraticável.

Um sistema de bomba de calor que extrai energia da massa de ar pode ser usado para aquecer todos os tipos de transportadores de calor usados ​​no CIS: água, ar, vapor

Especificações de aplicação e trabalho

A bomba de calor funciona de forma produtiva exclusivamente na faixa de temperatura de -5 a +7 graus. A uma temperatura do ar de +7, o sistema gerará mais calor do que o necessário e, em um indicador abaixo de -5, não será suficiente para o aquecimento. Isso se deve ao fato de que o freon concentrado na estrutura ferve a uma temperatura de -55 graus.

Teoricamente, o sistema pode gerar calor mesmo em geadas de 30 graus, mas não será suficiente para o aquecimento, porque a saída de calor depende diretamente da diferença entre o ponto de ebulição do refrigerante e a temperatura do ar.

Portanto, moradores das regiões do Norte, onde os resfriados chegam mais cedo, esse sistema não funcionará e, nas residências das regiões do Sul, pode servir efetivamente por vários meses frios.

Se as baterias padrão forem instaladas na sala, a bomba de calor funcionará com menos eficiência. O melhor de tudo é que o dispositivo ar-água é combinado com convectores e outros radiadores com uma grande área, bem como com sistemas tipo água de "piso quente", "parede quente".

Além disso, a sala em si deve ser bem isolada do lado de fora, ter janelas multicâmaras embutidas que proporcionam melhor isolamento térmico do que as comuns de madeira ou plástico.

A bomba de calor interage melhor com o sistema de água "piso quente", que não requer aquecimento do refrigerante acima de 40 - 45º C

Uma bomba de calor caseira pode efetivamente aquecer casas de até 100 metros quadrados. m e é garantido para produzir uma potência de 5 kW. Deve-se entender que o freon não pode ser derramado com qualidade suficiente em uma estrutura criada em casa, portanto, você deve contar com seu ponto de ebulição de -22 graus.

O dispositivo de montagem doméstica é ideal para fornecer calor a uma garagem, estufa, despensa, pequena piscina privada, etc. O sistema é normalmente utilizado como aquecimento adicional.

Em qualquer caso, será necessária uma caldeira elétrica ou outro equipamento tradicional para a estação de aquecimento. Durante geadas severas (-15-30 graus), recomenda-se desligar a bomba de calor para evitar o desperdício de eletricidade, pois durante esse período sua eficiência não é superior a 10%.

As bombas de calor fornecem energia suficiente para aquecer a água em piscinas privadas interiores (+)

Como o sistema funciona

A substância de trabalho na estrutura é o ar. Através da unidade exterior, que está instalada na rua, o oxigénio entra no evaporador através de tubos, onde interage com o refrigerante.

Freon sob a influência da temperatura torna-se gasoso (porque ferve a -55 graus) e em uma forma aquecida sob pressão entra no compressor. O dispositivo comprime o gás, aumentando assim a sua temperatura.

O freon quente entra no circuito do tanque de armazenamento (condensador), onde o calor é transferido para a água, que pode ser usada posteriormente para organizar o aquecimento e a água quente sanitária. No condensador, o freon perde apenas parte de seu calor e ainda está em estado gasoso.

Passando pelo acelerador, o refrigerante é pulverizado, o que faz com que sua temperatura diminua. Freon torna-se líquido e desta forma passa para o evaporador. O ciclo se repete.

A figura mostra esquematicamente a implementação do princípio de uma bomba de calor elementar, dividida por um compressor e um expansor em dois circuitos - alta e baixa pressão

Aqueles que desejam construir uma bomba de calor de forma independente a partir de materiais residuais e equipamentos obsoletos, por exemplo, de uma geladeira antiga, serão ajudados pelas informações apresentadas no artigo que recomendamos.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

O vídeo apresentará o princípio de operação e os recursos do dispositivo:

Como resultado, podemos concluir que uma bomba de calor água-água é considerada um equipamento ecologicamente correto e eficaz, projetado para aquecer casas de até 150 metros quadrados. Para o arranjo de uma área maior, já podem ser necessários levantamentos de engenharia bastante complexos.

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