Les fonts d'energia alternatives són el futur! Bomba de calor per a la calefacció de la llar

Normalment s'utilitza gas o electricitat per escalfar les instal·lacions. Tanmateix, aquest mètode de calefacció costarà una bona fortuna, ja que tots dos són força cars.

És per això que s'utilitzen fonts d'energia alternatives per escalfar cases particulars i rurals, i Un dels mètodes de calefacció més populars és l'ús de bombes de calor.

Què és una bomba de calor per escalfar una casa privada? Com ​​funciona?

Un dispositiu especial que capaç d'extreure calor de l'entorn s'anomena bomba de calor.

Aquests dispositius s'utilitzen com a mètode principal o addicional per escalfar locals. Alguns dispositius també treballs en la refrigeració passiva de l'edifici — la bomba s'utilitza tant per a la refrigeració d'estiu com per a la calefacció d'hivern.

L'energia del medi ambient s'utilitza com a combustibleAquest tipus d'escalfador extreu calor de l'aire, l'aigua, les aigües subterrànies, etc., per la qual cosa aquest dispositiu es classifica com a font d'energia renovable.

Tots els aparells de calefacció inclouen evaporador, compressor, condensador i vàlvula d'expansióSegons la font de calor, es distingeixen entre aigua, aire i altres dispositius. El principi de funcionament és molt similar al principi de funcionament d'una nevera (només la nevera expulsa aire calent i la bomba absorbeix calor).

La majoria dels dispositius funcionen tant a temperatures positives com negatives, però l'eficiència del dispositiu depèn directament de les condicions externes (és a dir, com més alta sigui la temperatura ambient, més potent serà el dispositiu). En general, el dispositiu funciona de la següent manera:

1. Bomba de calor entra en contacte amb les condicions de l'entornNormalment, el dispositiu extreu calor del terra, l'aire o l'aigua (segons el tipus de dispositiu).
2. Dins del dispositiu hi ha instal·lat un evaporador especial., que està ple de refrigerant.
3. Quan està en contacte amb l'entorn extern el refrigerant bull i s'evapora.
4. Després d'això El refrigerant entra al compressor en forma de vapor.
5. Allà s'encongeix. - gràcies a això la seva temperatura puja significativament.
6. Després d'això, el gas escalfat entra al sistema de calefacció., cosa que provoca l'escalfament del refrigerant principal, que s'utilitza per escalfar les instal·lacions.
7. El refrigerant es refreda a poc a poc. Al final torna a ser líquid.
8. Aleshores, el refrigerant líquid entra en una vàlvula especial, cosa que en baixa considerablement la temperatura.
9. Al final, el refrigerant torna a l'evaporador., després del qual es repeteix el cicle d'escalfament.

Foto 1. El principi de funcionament d'una bomba de calor d'aigua subterrània. El portador de calor fred es mostra en blau, el calent en vermell.

Avantatges:

• Respectuós amb el medi ambient. Aquests dispositius es consideren fonts d'energia renovables, que no contaminen l'atmosfera amb les seves emissions (mentre que en el cas de l'ús de gas natural, es formen gasos d'efecte hivernacle nocius, i la combustió de carbó s'utilitza sovint per produir electricitat, que també contamina l'aire).
• Una bona alternativa al gas. Una bomba de calor és ideal per escalfar habitacions en casos on l'ús de gas és difícil per una raó o una altra (per exemple, quan la casa està situada lluny de totes les principals xarxes de serveis públics). La bomba també té l'avantatge sobre la calefacció de gas, ja que no requereix permís estatal per instal·lar aquest dispositiu (però quan es perfora un pou profund, encara caldrà obtenir-lo).
• Font de calor addicional econòmicaLa bomba és ideal com a font d'alimentació auxiliar econòmica (la millor opció és utilitzar gasolina a l'hivern i una bomba a la primavera i la tardor).

Defectes:

1. Limitacions tèrmiques en l'ús de bombes d'aiguaTots els aparells de calefacció funcionen bé a temperatures positives, mentre que en el cas del funcionament a temperatures negatives, moltes bombes deixen de funcionar. Això es deu principalment al fet que l'aigua es congela, cosa que fa impossible utilitzar-la com a font de calor.
2. Poden sorgir problemes amb dispositius que utilitzen aigua com a calor. Si s'utilitza aigua per a la calefacció, caldrà trobar-ne una font estable. Molt sovint, cal perforar un pou per a això, cosa que pot augmentar el cost d'instal·lació del dispositiu.

Principals tipus, els seus principis de funcionament

Totes les bombes de calor es diferencien entre si en la seva font d'energia. Principals classes de dispositius: sòl-aigua, aigua-aigua, aire-aigua i aire-aire.

La primera paraula indica la font de calor., A el segon significa en què es converteix al dispositiu.

Per exemple, en el cas d'un dispositiu sòl-aigua la calor s'extreu de la terra i després es converteix en aigua calenta, que s'utilitza com a escalfador en el sistema de calefacció. A continuació, considerarem els tipus de bombes de calor per a calefacció amb més detall.

Sòl-aigua

Instal·lacions de tipus aigües subterrànies extreure calor directament del terra mitjançant turbines o col·lectors especialsEn aquest cas, la font és la terra, que escalfa el freó. Escalfa l'aigua del dipòsit del condensador. En aquest cas, el freó es refreda i torna a l'entrada de la bomba, i l'aigua escalfada s'utilitza com a refrigerant al sistema de calefacció principal.

Cicle d'escalfament de líquids continua mentre la bomba rebi electricitat de la xarxa. El mètode més car, des d'un punt de vista econòmic, és el mètode sòl-aigua, ja que per instal·lar turbines i col·lectors caldrà perforar pous profunds o canviar la ubicació del sòl sobre una gran extensió de terreny.

Aigua-aigua

Segons les seves característiques tècniques, les bombes aigua-aigua molt similar als dispositius de classe d'aigua subterrània amb l'única diferència que en aquest cas s'utilitza aigua, en lloc de terra, com a font de calor principal. La font pot ser tant aigües subterrànies com aigües de diversos embassaments.

Foto 2. Instal·lació d'una estructura per a una bomba de calor aigua-aigua: canonades especials submergides al dipòsit.

Dispositius aigua-aigua significativament més barat bombes terra-aigua, ja que la seva instal·lació no requereix la perforació de pous profunds.

També et pot interessar:

4 fórmules que determinen la calor de la casa: regles per calcular una bomba de circulació per a un sistema de calefacció

En quins casos no es pot prescindir d'un sistema d'alimentació ininterrompuda per a una bomba de calor?

Una elecció gairebé perfecta: l'estufa de sauna Berezka. Per què és adequada per a molts?

Aire-aigua

Unitats aire-aigua rebre calor directament de l'entorn. Aquests dispositius no requereixen un gran col·lector extern per recollir la calor, i l'aire normal del carrer s'utilitza per escalfar el freó. Després de l'escalfament, el freó cedeix calor a l'aigua, després de la qual l'aigua calenta entra al sistema de calefacció a través de canonades. Els dispositius d'aquest tipus són força econòmics., ja que la bomba no requereix un col·lector costós per funcionar.

Aire

Una unitat aire-aire també rep calor directament de l'ambient i, per al seu funcionament, també requereix no cal cap col·lector externDesprés del contacte amb aire calent, el freó s'escalfa i, a continuació, escalfa l'aire de la bomba. Aleshores, aquest aire s'allibera a l'habitació, que provoca un augment local de la temperatura. Els dispositius d'aquest tipus també són força econòmics, ja que el seu funcionament no requereix la instal·lació d'un col·lector car.

Foto 3. Principi de funcionament de la bomba de calor aire-aire. El portador de calor amb una temperatura de 35 graus entra als radiadors de calefacció.

Càlcul per a sistemes de calefacció, taula

L'indicador principal que mostra la potència d'un dispositiu de calefacció en particular és Paràmetre CPT (en la literatura anglesa es coneix per l'abreviatura COP). CPT - coeficient de conversió de calor, que es calcula dividint la potència total del dispositiu per la quantitat d'electricitat consumida per unitat de temps. Per exemple, una determinada bomba X consumeix 2 kW/h energia elèctrica i la genera 5 kW/h energia tèrmica, en aquest cas el valor CPT = 5/2 = 2,5.

El factor de conversió de la majoria de dispositius està dins del rang de 3 a 7, però Com més alt sigui el CPT, més car serà el dispositiu. També cal recordar que el valor CPT depèn de la temperatura ambient; si és massa baixa, el valor CPT començarà esforçar-se per 1 (de fet, només s'utilitza electricitat per escalfar el refrigerant i la calor externa no participarà en l'escalfament de l'edifici).

Foto 4. Taula amb càlcul de la potència d'una bomba de calor aire-aigua del fabricant Sapun.

L'ús d'una bomba en particular s'ha de justificar des d'un punt de vista d'enginyeria. Per comprar un dispositiu, primer es calcula la pèrdua de calor de l'edifici. Per a això s'utilitza la fórmula següent: CT = (OZ * MTP * KS)/860. Es desxifra de la següent manera:

• Quantitat de calor (unitats de mesura - kW/h).
• OZ — el volum total de l'edifici.
• MTP — diferència màxima de temperatura. Per determinar aquesta xifra, resteu la temperatura interior de la temperatura exterior. Per exemple, voleu que la temperatura interior a l'hivern sigui 20 °C, mentre que al carrer estarà situat al costat de la marca -10 °C - en aquest cas MTP = 20 - (-10) = 30.
• KS — un factor de correcció especial que té en compte el tipus de parets. Per a les de fusta, l'indicador KS és igual a 3-4 unitats, per a parets de maó - 2-3, per a maó en dues capes - 1-2, per a maó en 2 capes amb aïllament - 0,5—1.
• Número 860 — un factor de correcció pel qual es divideix el valor final per convertir quilocalories a quilowatts-hora.

Instal·lació de bomba de calor

El mètode d'instal·lació del dispositiu depèn del tipus i model del dispositiu, així com de les característiques del terreny. Fem una ullada Un exemple d'instal·lació d'una bomba de calor terra-aigua senzilla:

• Primer, es duen a terme treballs preparatorisEn aquesta etapa, es mesura el nivell de les aigües subterrànies, es determina la potència de la xarxa elèctrica, etc. Al final de l'etapa, es perfora el pou segons el pla.

Foto 5. Instal·lació d'una bomba de calor terra-aigua: s'insereixen canonades especials en pous preexcavats.

• Després de la qual cosa Les sondes geotèrmiques es baixen als pous de perforació, que extraurà la calor del terra. En aquesta etapa, també s'instal·la un evaporador amb refrigerant, que transferirà la calor al compressor.
• Ara cal instal·lar-ho. Normalment, el dispositiu es col·loca en una habitació a prop de la casa; la zona del compressor sol ser menys d'1 metre quadrat, Per tant, per regla general, aquest dispositiu s'instal·la en una habitació petita.
• Després que això passi connexió bomba a la xarxa de calefacció de la casa mitjançant canonadesA la fase final, prova de funcionamenti, si es detecta algun defecte, es realitza la depuració.

Vídeo útil

Mireu un vídeo que explica com funciona una bomba de calor geotèrmica.

Seguretat i ecologia

Una bomba de calor és un bon dispositiu ideal per escalfar un edifici com a font de calor auxiliar.

En aquest cas, els recursos ambientals s'utilitzen com a combustible, de manera que la bomba de calor es considera una font d'energia renovable.

Els principals avantatges són la seguretat i el respecte al medi ambient, ja que no s'utilitza combustió de gas ni carbó per al funcionament.

Un dispositiu així no perjudicarà els humans ni el medi ambient, però s'ha d'utilitzar amb prudència, perquè en alguns casos l'ús d'aquest dispositiu potser no és aconsellable des d'un punt de vista de l'enginyeria o de l'economia.