Bomba de calor: principio de funcionamiento, áreas de aplicación.

Desarrollado por FORUMHOUSE

Obtenemos calor quemando madera, carbón, productos del petróleo y gas. Pero estos métodos de calentamiento que nos son familiares son en realidad primitivos y peligrosos: desperdician irremediablemente los recursos de la tierra y contaminan la atmósfera. Esto no puede durar mucho. Por lo tanto, los métodos tradicionales están siendo reemplazados por tecnologías energéticamente eficientes que pueden generar calor de la tierra y el aire sin dañar la naturaleza.

¿Qué es una bomba de calor?

El calor se encuentra en todas partes: en el aire, el agua y la tierra. Una bomba de calor es un transformador de calor elevador, un dispositivo que toma calor del ambiente y lo transfiere al sistema de suministro de agua caliente y calefacción. Cuando una bomba de calor está funcionando, la energía no se gasta en calentar directamente el refrigerante, sino en bombear y convertir el calor del ambiente en la casa. Por lo tanto, se logra una alta eficiencia energética del dispositivo: cuando se consume 1 kilovatio de electricidad para el funcionamiento del compresor, se generan 3-5 kW de energía térmica (el coeficiente térmico COP es de 3-5 unidades).

¿Qué tipo de bombas de calor existen?

Las bombas de calor se clasifican en tres tipos:

• Aerotermia (aire), que recibe energía térmica de la atmósfera.
• Geotermia, extrayendo calor de la tierra.
• Aquathermal (agua): una clase de equipo que utiliza el calor del medio acuático: ríos, lagos, mar, acuíferos subterráneos.

La bomba aerotérmica extrae calor a través de un intercambiador de calor de aire, un radiador exterior. Las bombas de fuente terrestre reciben energía térmica del suelo a través de campos geotérmicos; estos se colocan horizontalmente debajo de la superficie de las tuberías de tierra, o pozos (sondas), donde se instalan las tuberías verticalmente. Las sondas también se pueden colocar en ángulo, ya que no todas las áreas tienen la capacidad de perforar en profundidad. Los colectores de la bomba acuatérmica se colocan en un depósito o pozo de agua.

Las bombas de calor de fuente terrestre funcionan de manera más eficiente debido a las temperaturas del suelo estables durante todo el año. Con las bombas de aerotermia, el coeficiente térmico (COP) desciende a una temperatura exterior de -15 ° C. Las bombas de calor de agua dependen de la calidad del agua: algas, cal, corrosión: estos factores reducen significativamente el rendimiento del dispositivo.

¿Cómo funciona una bomba de calor con fuente de aire?

El funcionamiento de cualquier bomba de calor se divide en tres etapas:

• recolección de calor del ambiente;
• un aumento en la temperatura del calor recolectado;
• transferencia de calor al sistema de calefacción y suministro de agua caliente.

La única diferencia es el método para obtener calor de bajo grado del medio ambiente. Con una bomba de calor de fuente de aire, esto se hace de la siguiente manera:

• El refrigerante circula a través del evaporador de la bomba de calor de aire - freón. Es un líquido anticongelante y muy volátil que hierve a bajas temperaturas. La temperatura del freón es siempre más baja que la temperatura del aire y, por tanto, bajo su influencia, el refrigerante hierve y se convierte en vapor. Esto se llama transferencia de calor diferencial térmica.
• El vapor de freón ingresa al compresor, donde se comprime. Bajo la influencia de alta presión, el vapor refrigerante se calienta: la temperatura del vapor de freón comprimido puede alcanzar los 128 ° C. Este calor entra al condensador.
• En el condensador, el vapor de freón caliente transfiere energía térmica al circuito de calefacción y calentamiento de agua. Cuando se libera la energía térmica, el vapor se enfría y vuelve a estar en estado líquido, pero al mismo tiempo mantiene una alta presión. Y también la temperatura del refrigerante en esta etapa sigue siendo insuficiente para un nuevo ciclo de absorción de calor del medio ambiente. Por lo tanto, después del intercambiador de calor, el freón pasa por la válvula de mariposa, donde baja la presión y baja la temperatura. Después de eso, el refrigerante pasa al circuito externo para un ciclo repetido.

¿Cómo funciona una bomba de calor geotérmica y acuatérmica?

El principio de funcionamiento de estas bombas de calor solo se diferencia en la extracción de calor del medio ambiente. Aquí, un circuito de tuberías enterradas o sumergidas en agua actúa como intercambiador de calor. No es un refrigerante que circula por las tuberías, como en las bombas de aire, sino un intermediario: propilenglicol, alcohol o una mezcla de agua y glicol. Son estos líquidos los que acumulan el calor obtenido del agua o del suelo y lo transfieren al evaporador de la instalación.

El refrigerante ingresa al evaporador, calienta el freón y lo convierte en vapor. El vapor de freón pasa a través del compresor, donde se comprime y calienta. Después de eso, también ingresa al condensador, donde transfiere calor a la calefacción y al suministro de agua caliente. El ciclo termina cuando el refrigerante pasa a través de la válvula de estrangulamiento, donde tiene lugar el proceso de despresurización y enfriamiento. El freón enfriado vuelve a entrar en el evaporador.

En pocas palabras: el calor del aire, el agua o la tierra solo se requiere para hervir el freón y convertirlo en vapor. Además, en el compresor, el vapor se calienta bajo la influencia de la presión a altas temperaturas, cuya energía se utiliza para calentar agua en el sistema de calefacción y el suministro de agua caliente. De esta manera, el calor de bajo grado del ambiente externo se convierte en altas temperaturas del medio de calentamiento del circuito de calefacción.

¿Cómo mejorar la eficiencia de una bomba de calor?

El sistema de calefacción juega un papel importante en el funcionamiento de una bomba de calor. El equipo funciona de manera más eficiente con sistemas de calefacción de baja temperatura: calefacción por suelo radiante; unidades fan coil (intercambiadores de calor de ventiladores). El hecho es que la bomba de calor funciona de la manera más eficiente posible a una temperatura de 35-40 ° C en la salida, y esto corresponde a la temperatura óptima del medio de calefacción en el sistema de calefacción por suelo radiante de agua o calefacción por aire.

¿Puede enfriarse la bomba de calor?

Las bombas de calor no solo pueden calentar sino también enfriar; se usan para aire acondicionado. Es decir, el dispositivo puede tomar calor de la habitación y sacarlo al exterior de acuerdo con el mismo principio, pero solo en el orden inverso. Un frigorífico también es una bomba de calor. Este electrodoméstico no produce frío, simplemente elimina todo el calor de la cámara de aislamiento térmico sellada.

¿En qué áreas se utilizan las bombas de calor?

Las bombas de calor se utilizan para instalaciones industriales de calefacción y aire acondicionado, edificios municipales, edificios residenciales privados y de varios pisos. Esta tecnología es capaz de reemplazar todos los métodos de calentamiento tradicionales. Un ejemplo de esto es Suecia, donde más del 90% de los edificios para diversos fines se calientan con la ayuda de bombas de calor. Las bombas geotérmicas y aerotérmicas están muy extendidas en Europa, Estados Unidos y Japón.

¿Para quién es adecuado este tipo de calefacción?

La bomba de calor solo necesita electricidad para funcionar. Este tipo de calefacción es adecuado para casas privadas ubicadas lejos de la red de gas o donde la conexión de gas es excesivamente cara. La bomba de calor es perfecta para asentamientos no gasificados donde no hay suficiente energía para instalar una caldera eléctrica. Este tipo de calefacción es popular entre quienes no quieren vivir en un "barril de pólvora", es decir, es adecuado para personas que temen asfixia o explosión si hay fugas de gas. La bomba de calor se puede utilizar en edificios comerciales como calefacción energéticamente eficiente.

¿Cuáles son los peligros de una bomba de calor?

La bomba de calor no quema combustible; no produce emisiones nocivas a la atmósfera ni residuos al medio ambiente. Es un dispositivo a prueba de fuego / explosión y respetuoso con el medio ambiente. El refrigerante circula en circuito cerrado y no representa un peligro para la naturaleza y los seres humanos.

¿Qué buscar al elegir una bomba de calor?

Como mencionamos, las bombas de calor se dividen en tres tipos: aerotérmica, acuatérmica y geotérmica. Los primeros funcionan a partir del calor atmosférico y tienen dos inconvenientes importantes: bajadas de temperatura y contaminación regular del radiador. En heladas severas, el coeficiente térmico (COP) cae a 1, en lugar del 3-5 declarado. Y también la contaminación constante de los radiadores exteriores reduce la eficiencia de las bombas aerotérmicas. Estas instalaciones son más adecuadas para climas templados con inviernos suaves.

Las bombas aquathermal exigen la calidad del agua y su eficiencia disminuye cuando el circuito de refrigerante se ensucia o se cubre de depósitos.

Para nuestras condiciones, la mejor opción es bombas de calor geotermales. El sistema "suelo-agua" es el más conveniente, confiable y eficiente para la calefacción y el suministro de agua caliente en el hogar. Esto se debe a la temperatura del suelo casi constante durante todo el año. El campo geotérmico se coloca por debajo del punto de congelación del suelo, lo que permite que la instalación funcione de manera estable y produzca un alto coeficiente térmico. Por ejemplo, COP de las bombas de calor geotérmicas de la serie FH (ФХ-401, FH-405, FH-415) hasta 5 unidades!

Al elegir el equipo, es importante que no solo caliente el agua de manera banal, sino que también tenga características avanzadas que cumplan con los requisitos de una bomba de calor moderna. Toma por ejemplo bomba de calor geotérmica IQ (inverter) ФХ-415. La instalación está equipada con: un dispositivo de acceso remoto; reinicio automático en caso de corte de energía; protección de bombas de circulación; protección de desequilibrio de fase; modo de control de clima para la temperatura del aire; horario de trabajo semanal; modo dependiente del clima; control del elemento calefactor del tanque de agua caliente; memoria no volátil; Carcasa insonorizada. Esto garantiza la fiabilidad, durabilidad y alta eficiencia energética del equipo.

¿Qué opinas de estos sistemas de calefacción? Escribe en los comentarios.

Amigos, ¡ya somos más de 85 mil! Me gusta, suscríbete al canal, comparte la publicación - estamos trabajandopara que recibas información útil y relevante!

Lea también:

• Sin polvo ni ruido: cómo cortar una pizarra ondulada con un clavo.
• Qué árboles son deshidratadores de suelo y qué es mejor plantar cerca de un pozo negro.

Ver el vídeo - ¿Mate o brillante? Cómo elegir pintura para tu hogar.