Fontes alternativas de energia são o futuro! Bomba de calor para aquecimento residencial

Geralmente, utiliza-se gás ou eletricidade para aquecer o ambiente. No entanto, esse método de aquecimento custará um bom dinheiro, já que ambos são bastante caros.

É por isso que fontes alternativas de energia são utilizadas para aquecimento de casas particulares e rurais, e Um dos métodos de aquecimento mais populares é o uso de bombas de calor.

O que é uma bomba de calor para aquecimento residencial? Como funciona?

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

Esses dispositivos são utilizados como método principal ou adicional de aquecimento de ambientes. Alguns dispositivos também trabalho de resfriamento passivo do edifício — a bomba é usada tanto para resfriamento no verão quanto para aquecimento no inverno.

A energia do ambiente é utilizada como combustível. Esse aquecedor extrai calor do ar, da água, das águas subterrâneas, etc., por isso esse dispositivo é classificado como uma fonte de energia renovável.

Todos os dispositivos de aquecimento incluem evaporador, compressor, condensador e válvula de expansãoDependendo da fonte de calor, distinguem-se água, ar e outros dispositivos. O princípio de funcionamento é muito semelhante ao de uma geladeira (apenas a geladeira expele ar quente e a bomba absorve calor).

A maioria dos dispositivos opera em temperaturas positivas e negativas, mas 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. Bomba de calor entra em contato com as condições do ambienteNormalmente, o dispositivo extrai calor do solo, do ar ou da água (dependendo do tipo de dispositivo).
2. Um evaporador especial é instalado dentro do dispositivo., que é preenchido com refrigerante.
3. Quando em contato com o ambiente externo o refrigerante ferve e evapora.
4. Depois disso O refrigerante entra no compressor na forma de vapor.
5. Lá ele encolhe - graças a isso sua temperatura aumenta significativamente.
6. Depois disso, o gás aquecido entra no sistema de aquecimento., o que leva ao aquecimento do refrigerante principal, que é usado para aquecer as instalações.
7. O refrigerante esfria pouco a pouco. No final ele volta a ser líquido.
8. Em seguida, o refrigerante líquido entra em uma válvula especial, o que reduz drasticamente sua temperatura.
9. No final, o refrigerante retorna ao evaporador., após o qual o ciclo de aquecimento é repetido.

Foto 1. Princípio de funcionamento de uma bomba de calor de água subterrânea. O refrigerante frio é mostrado em azul e o quente em vermelho.

Vantagens:

• Ecologicamente correto. Esses dispositivos são considerados fontes de energia renováveis, que não poluem a atmosfera com suas emissões (enquanto no caso do uso de gás natural, gases de efeito estufa nocivos são formados, e a combustão de carvão é frequentemente usada para produzir eletricidade, o que também polui o ar).
• Uma boa alternativa ao gás. Uma bomba de calor é ideal para aquecer ambientes em casos onde o uso de gás é difícil por um motivo ou outro (por exemplo, quando a casa está localizada longe de todas as principais redes de serviços públicos). A bomba também tem a vantagem sobre o aquecimento a gás, pois não requer autorização estadual para instalar tal dispositivo (mas, ao perfurar um poço profundo, você ainda precisará obtê-la).
• Fonte de calor adicional de baixo custo. A bomba é ideal como uma fonte de energia auxiliar barata (a melhor opção é usar gás no inverno e uma bomba na primavera e no outono).

Imperfeições:

1. Limitações térmicas ao usar bombas de águaTodos os dispositivos de aquecimento funcionam bem em temperaturas positivas, enquanto que, em temperaturas negativas, muitas bombas param de funcionar. Isso se deve principalmente ao congelamento da água, impossibilitando seu uso como fonte de calor.
2. Podem surgir 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, é necessário perfurar um poço para isso, o que pode aumentar o custo de instalação do dispositivo.

Principais tipos, seus princípios de funcionamento

Todas as bombas de calor diferem umas das outras em sua fonte de energia. Principais classes de dispositivos: solo-água, água-água, ar-água e ar-ar.

A primeira palavra indica a fonte de calor., Um o segundo significa o que ele se transforma no dispositivo.

Por exemplo, no caso de um dispositivo de água do solo o calor é extraído da terra e depois convertido em água quente, que é usado como aquecedor no sistema de aquecimento. A seguir, consideraremos os tipos de bombas de calor para aquecimento com mais detalhes.

Água do solo

Instalações do tipo água subterrânea extrair calor diretamente do solo usando turbinas ou coletores especiais. Neste caso, a fonte é a terra, que aquece o freon. Ele aquece a água no tanque do condensador. Nesse caso, o freon esfria e retorna à entrada da bomba, e a água aquecida é usada como refrigerante no sistema de aquecimento principal.

Ciclo de aquecimento de líquidos continua enquanto a bomba recebe eletricidade da rede. O método mais caro, do ponto de vista econômico, é o método solo-água, pois para instalar turbinas e coletores será necessário perfurar poços profundos ou mudar a localização do solo em uma grande área de terra.

Água-água

De acordo com suas características técnicas, as bombas água-água muito semelhante aos dispositivos de classe de águas subterrâneas com a única diferença de que, neste caso, a água, e não a terra, é usada como fonte primária de calor. A fonte pode ser tanto águas subterrâneas quanto águas de vários reservatórios.

Foto 2. Instalação de uma estrutura para uma bomba de calor água-água: tubos especiais são imersos no reservatório.

Dispositivos de água para água significativamente mais barato bombas solo-água, já que sua instalação não requer perfuração de poços profundos.

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Ar-água

Unidades ar-água recebem calor diretamente do ambiente. Esses dispositivos não requerem um grande coletor externo para coletar calor, e o ar comum da rua é usado para aquecer o freon. Após o aquecimento, o freon libera calor para a água, que então entra no sistema de aquecimento através de tubulações. Dispositivos desse tipo são bem baratos., já que a bomba não requer um coletor caro para operar.

Ar

Uma unidade ar-ar também recebe calor diretamente do ambiente e, para seu funcionamento, também requer nenhum coletor externo necessário. Após o contato com o ar quente, o freon aquece e, em seguida, aquece o ar na bomba. Em seguida, esse ar é liberado para o ambiente, o que leva a um aumento local da temperatura. Dispositivos desse tipo também são bastante baratos, pois sua operação não exige a instalação de um coletor caro.

Foto 3. Princípio de funcionamento da bomba de calor ar-ar. O transportador de calor com temperatura de 35 graus entra nos radiadores de aquecimento.

Cálculo para sistemas de aquecimento, tabela

O principal indicador que mostra a potência de um determinado dispositivo de aquecimento é Parâmetro CPT (na literatura inglesa é conhecido pela abreviatura POLICIAL). CPT - coeficiente de conversão de calor, que é calculado dividindo a potência total do dispositivo pela quantidade de eletricidade consumida por unidade de tempo. Por exemplo, uma determinada bomba X consome 2 kW/h energia elétrica e a gera 5 kW/h energia térmica - neste caso o valor CPT = 5/2 = 2,5.

O fator de conversão da maioria dos dispositivos está dentro da faixa de 3 a 7, no entanto Quanto maior o CPT, mais caro será o dispositivo. Também deve ser lembrado que o valor do CPT depende da temperatura ambiente - se estiver muito baixo, o valor do CPT começará esforçar-se por 1 (na verdade, apenas eletricidade é usada para aquecer o líquido de arrefecimento, e o calor externo não participará do aquecimento do edifício).

Foto 4. Tabela com cálculo da potência de uma bomba de calor ar-água do fabricante Sapun.

O uso de uma bomba específica deve ser justificado do ponto de vista da engenharia. Para adquirir um dispositivo, primeiro é calculada a perda de calor do edifício. Para isso, utiliza-se a seguinte fórmula: CT = (OZ * MTP * KS)/860. É decifrado da seguinte forma:

• Quantidade de calor (unidades de medida - kW/h).
• OZ — o volume total do edifício.
• MTP — diferença máxima de temperatura. Para determinar este valor, subtraia a temperatura interna da temperatura externa. Por exemplo, você deseja que a temperatura interna no inverno seja 20 °C, enquanto na rua estará localizado ao lado da marca -10 °C - nesse caso MTP = 20 - (-10) = 30.
• KS — um fator de correção especial que leva em consideração o tipo de paredes. Para as de madeira, o indicador KS é igual a 3-4 unidades, para paredes de tijolos - 2-3, para tijolos em duas camadas - 1-2, para tijolo em 2 camadas com isolamento - 0,5—1.
• Número 860 — um fator de correção pelo qual o valor final é dividido para converter quilocalorias em quilowatts-hora.

Instalação de bomba de calor

O método de instalação do dispositivo depende do tipo e modelo do dispositivo, bem como das características do terreno. Vamos dar uma olhada Um exemplo de instalação de uma bomba de calor solo-água simples:

• Primeiro, é realizado o trabalho preparatório. Nesta etapa, o nível do lençol freático é medido, a potência da rede elétrica é determinada, etc. No final da etapa, o poço é perfurado de acordo com o plano.

Foto 5. Instalação de uma bomba de calor solo-água: tubos especiais são inseridos em poços pré-perfurados.

• Depois do qual sondas geotérmicas são baixadas nas perfurações, que extrairá calor do solo. Nesta etapa, também é instalado um evaporador com refrigerante, que transferirá calor para o compressor.
• Agora ele precisa ser instalado. Normalmente, o dispositivo é colocado em um cômodo próximo à casa; a área do compressor geralmente é menos de 1 metro quadrado, Portanto, como regra, esse dispositivo é instalado em uma sala pequena.
• Depois que isso acontece conexão bombear para a rede de aquecimento da casa através de tubos. Na fase final, teste de execução, e se algum defeito for detectado, a depuração será executada.

Vídeo útil

Assista a um vídeo que explica como funciona uma bomba de calor geotérmica.

Segurança e ecologia

Uma bomba de calor é um bom dispositivo ideal para aquecer um edifício como fonte auxiliar de calor.

Neste caso, os recursos ambientais são utilizados como combustível, por isso a bomba de calor é considerada uma fonte de energia renovável.

As principais vantagens são a segurança e o respeito ao meio ambiente, já que não há utilização de combustão de gás ou carvão na operação.

Tal dispositivo não prejudicará os humanos ou o meio ambiente, mas deve ser usado com sabedoria, porque em alguns casos o uso deste dispositivo pode não ser aconselhável do ponto de vista de engenharia ou econômico.