En relación con el aumento regular en el costo de los transportadores de calor, los métodos alternativos de calefacción se están volviendo populares. Por ejemplo, una práctica bomba de calor aire-agua que utiliza energía de aire para calentar. La instalación no requiere consumibles caros, fáciles de usar, seguros.
En relación con el precio considerable del ensamblaje de fábrica de la unidad, muchos tienen interés en la construcción independiente de este sistema. Le diremos lo que necesitará el artesano de la casa para construir una bomba de calor hecha en casa. Aprenderá de nosotros en qué equipo técnico debe abastecerse.
Características del sistema de calefacción aire-agua.
La bomba de calor a la que se dedica este artículo, en contraste con otras modificaciones de dicho dispositivo (en particular, agua-agua y agua subterránea), tiene varias ventajas:
- ahorra electricidad;
- la instalación no requerirá movimientos de tierra a gran escala, perforación de pozos, obtención de permisos especiales;
- Si conecta el sistema a paneles solares, puede garantizar su completa autonomía.
La gran ventaja de un sistema térmico que extrae energía eólica y el agua que lo transmite es la seguridad ambiental al 100%.
Antes de comenzar a diseñar la bomba, debe averiguar en qué casos el sistema se manifiesta de la manera más eficiente posible y cuándo su uso no es práctico.
El sistema de bomba de calor que extrae energía de la masa de aire puede utilizarse para calentar todo tipo de transportadores de calor utilizados en la CEI: agua, aire, vapor
Los detalles de la aplicación y trabajo.
La bomba de calor funciona productivamente solo en el rango de temperatura de -5 a +7 grados. Cuando la temperatura del aire es de +7, el sistema producirá más calor del necesario y, a una velocidad inferior a -5, no es suficiente para el calentamiento. Esto se debe al hecho de que el freón concentrado en la estructura hierve a una temperatura de -55 grados.
Al construir una bomba de calor, el aire y el agua aparecerán en la parte frontal de la casa como un dispositivo pequeño y ordenado. 
Como cualquier bomba de calor, el sistema aire-agua consta de dos partes interconectadas: externa e interna 
La unidad de equipo ubicada dentro de la casa recicla la energía que se toma del aire, calentando el agua para los circuitos de calefacción y agua caliente. 
Si es necesario aumentar el rendimiento del sistema, el complejo externo se complementa con la cantidad necesaria de módulos. 
Las bombas de calor aire-agua hacen un excelente trabajo al calentar el agua involucrada en los sistemas de calefacción. 
Las instalaciones térmicas de aire y agua proporcionan baños de agua caliente y cocinas de casas particulares con sistemas de ingeniería autónomos. 
Uno de los consumidores de energía más comunes de las bombas de calor aire-agua es un piso calentado por agua. 
Los circuitos de baja temperatura están conectados a la bomba de calor como fuente de energía.
Teóricamente, el sistema puede producir calor en una helada de 30 grados, pero no será suficiente para el calentamiento, porque la salida de calor depende directamente de la diferencia entre la temperatura de ebullición del refrigerante y la temperatura del aire.
Por lo tanto, los residentes de las regiones del norte, donde el frío viene antes, este sistema no funcionará, y en las casas de las regiones del sur podrá servir efectivamente durante varios meses fríos.
Si las baterías estándar se instalan en interiores, la bomba de calor funcionará de manera menos eficiente. Lo mejor de todo es que el dispositivo aire-agua se combina con convectores y otros radiadores con un área grande, así como con sistemas de "piso cálido" y "paredes calientes" de tipo agua.
Además, la habitación en sí debe estar bien aislada del exterior, con ventanas de múltiples cámaras incorporadas que brindan un mejor aislamiento térmico que la madera o el plástico comunes.
La bomba de calor interactúa mejor con el sistema de agua de "piso caliente" que no requiere calentar el fluido por encima de 40–45º С
Una bomba de calor hecha en casa puede calentar efectivamente hogares de hasta 100 metros cuadrados. m y garantizado para dar potencia a 5 kW. Debe entenderse que es imposible verter el freón de manera suficientemente cualitativa en la construcción creada en las condiciones de vida, por lo tanto, se debe contar con su punto de ebullición hasta -22 grados.
El ensamblaje en el hogar del dispositivo es ideal para suministrar calor al garaje, al invernadero, a las dependencias, a una pequeña piscina privada, etc. El sistema generalmente se utiliza como calefacción adicional.
En cualquier caso, se requerirá una caldera eléctrica u otro equipo tradicional para la temporada de calefacción. Durante las heladas severas (-15-30 grados), se recomienda apagar la bomba de calor para evitar el gasto de energía, ya que durante este período su eficiencia no supera el 10%.
Las bombas de calor suministran suficiente energía para calentar el agua en piscinas privadas cubiertas (+)
El principio del sistema.
La sustancia de trabajo en la estructura es el aire. A través de la unidad exterior, instalada en la calle, el oxígeno ingresa a través de las tuberías al evaporador, donde interactúa con el refrigerante.
El freón bajo la acción de la temperatura se vuelve gaseoso (ya que hierve a -55 grados) y en una forma caliente bajo presión ingresa al compresor. El dispositivo comprime el gas, aumentando así su temperatura.
El freón caliente ingresa al circuito del tanque de almacenamiento (condensador), donde el calor se libera al agua, que luego se puede usar para organizar el calentamiento y la FGP. En un condensador, el freón pierde solo una parte de su calor y aún se encuentra en estado gaseoso.
Al pasar por el acelerador, el refrigerante se pulveriza, lo que resulta en una disminución de la temperatura. El freón se vuelve líquido y de esta forma entra en el evaporador. El ciclo se repite.
La figura muestra esquemáticamente la implementación del principio de una bomba de calor elemental, dividida por un compresor y un expansor en dos circuitos: alta y baja presión.
Aquellos que deseen construir una bomba de calor a partir de materiales de desecho y equipo obsoleto, por ejemplo, de un refrigerador viejo, recibirán ayuda de la información contenida en el artículo recomendado por nosotros.
Construcción de bomba de calor aire-agua
El sistema de bomba de calor consta de cuatro elementos principales:
- unidad exterior;
- capacidad del intercambiador de calor-evaporador;
- unidad para compresor;
- Capacidad de almacenamiento (condensador).
Considere las características de diseño de cada uno de los bloques.
Montaje de la unidad exterior.
Para crear una unidad externa necesitarás:
- Cuerpo Un bloque de debajo del sistema dividido, una lavadora, otro equipo dimensional es tradicionalmente adecuado, a veces se construye independientemente soldando elementos metálicos. Después del ensamblaje, es importante tratar el metal con una pintura anticorrosiva de tipo polvo.
- Abanico El producto se puede tomar prestado del antiguo sistema de aire acondicionado o comprarlo por separado.
El modelo de ventilador debe tener palas de plástico anchas y, preferiblemente, con un motor desmontable para poder conectarlo al sensor.
Para ensamblar la unidad exterior, necesita un estuche y un ventilador debajo del sistema de aire acondicionado. Parámetros aproximados del bloque - 75x85x30 cm.
El evaporador y los elementos auxiliares pueden instalarse en la unidad exterior para su funcionamiento, pero es más conveniente colocar estas piezas en una carcasa separada.
Instale la unidad exterior a una distancia de 2 a 10 m de la casa. Es importante construir una base para ello y colocarlo en un toldo para proteger la estructura de la precipitación. También es necesario fijar la rejilla en frente del ventilador para evitar la suciedad, los residuos, las hojas en las aspas del ventilador y las tuberías.
Además, es conveniente instalar calentadores que protejan las paredes laterales y los paneles contra la formación de hielo. En este caso, no se requiere calentamiento adicional del caso. El lugar para la instalación de la unidad debe estar bien ventilado, ubicado lejos de fuentes de fuego abierto.
Unidad con intercambiador de calor-evaporador
El evaporador se puede comprar en forma terminada, utilizando los servicios de proveedores en la red, o puede crearlo usted mismo. Para hacer esto, necesita un tanque de 80 litros y un cable de cobre con un diámetro de 10 mm y un espesor de al menos 1 mm.
La longitud se calcula individualmente en función de la potencia requerida. Para un dispositivo de 5 kW, puede tomar 10 m. En el evaporador, el freón se calentará y circulará, así como el contacto con el aire.
Para crear un intercambiador de calor es necesario diseñar una bobina. Para este cable se enrolla alrededor de un tubo de paredes gruesas con un diámetro que no excede el ancho del tanque. Es importante dejar los cortes que sobresalgan más allá de la altura del cuerpo. Se necesitarán para conectar la bobina con otros elementos del sistema: el compresor y el tanque de almacenamiento.
Para crear una bobina, un tubo de cobre con paredes de aproximadamente 1 mm se envuelve alrededor de un cilindro de gas, una tubería o una botella de plástico llena de agua.
Se cortan dos accesorios de tubería en la caja, se crean dos conectores para que salga el cable. Las conexiones están selladas. Adjuntar el diseño acabado con soportes en forma de l.
Se recomienda instalar adicionalmente un relé de descongelación en el evaporador, ya que el aire circulará en el tanque, cuya temperatura es negativa. En este caso, la acumulación de condensado en el sistema puede causar la formación de hielo en el evaporador. Además, para eliminar la formación de humedad, puede implementar un filtro secador en el sistema.
Reglas de instalación del compresor
Para instalar el compresor, necesitará una caja separada con aislamiento de sonido y vibración, ya que casi todas las modificaciones del dispositivo son ruidosas durante la operación. El compresor se puede usar debajo del refrigerador, el aire acondicionado o comprar un nuevo modelo.
Los siguientes tipos de compresores son adecuados para bombas de calor:
- Los compresores rotativos son los más económicos, pero tienen varios inconvenientes: hacen ruido, tienen poca eficiencia y duran entre 8 y 10 años.
- Las modificaciones en espiral están instaladas en todos los modelos modernos de acondicionadores de aire, refrigeradores. Son duraderos (15-20 años), silenciosos y efectivos, pero se distinguen por su alto costo.
- Los modelos de pistón se instalan principalmente en refrigeradores industriales. Los productos tienen buena eficiencia, durabilidad (15-20 años), pero extremadamente ruidosos y caros.
Para una bomba de calor, es necesario seleccionar un compresor monofásico. Antes de comprar, es importante averiguar con qué tipo de freón funciona el dispositivo. Es recomendable comprar un modelo que funcione con R22, preferiblemente con R422. Es más fácil trabajar con este tipo de refrigerante que con cualquier otro tipo de freón.
El compresor se conecta a la unidad del evaporador y del condensador. Gracias al dispositivo el freón aumenta su temperatura.
Construcción de tanque de almacenamiento (condensador)
Para fabricar un condensador, necesita una carcasa de menos de una caldera de 100 litros o cualquier otro tanque de acero inoxidable del mismo volumen. También necesita una bobina hecha de tubo de cobre. A la potencia de la bomba de 5 kW, puede tomar el cable de 12 metros. El freón caliente pasará a través del tubo de la bobina, debido a que el agua se calienta.
Paso # 1: Crea una Serpentina
Para la fabricación de la bobina se necesita alambre de cobre con un diámetro de no menos de 26 mm y un espesor de pared de 1 mm. Debe enrollarse en una tubería que tenga una sección transversal más pequeña que la del tanque.
La altura de la espiral debe coincidir con la altura del cuerpo. Es importante dejar el tubo fuera del recipiente para poder conectar la bobina con el evaporador y el compresor.
Paso 2: Preparando el casco.
Para instalar el tanque de la bobina hay que cortarlo. La parte superior e inferior deben crear orificios para las salidas del cable de cobre, así como cortar compartimentos adicionales para la instalación de 2 accesorios, uno de los cuales está diseñado para salir del agua y el otro para ingresar. Después de los procedimientos realizados, el tanque debe ser sellado.
El intercambiador de calor-compresor se puede comprar por separado como un diseño terminado. Usando el dispositivo del ensamblaje de fábrica, puede aumentar la potencia y la eficiencia de la instalación.
El refrigerante etiquetado como R22 de acuerdo con las ordenanzas de Montreal está previsto que se retire de la circulación para 2030. Para llenar el sistema, es mejor usar su sustituto - refrigerante R422
Conexión de la unidad externa con el evaporador.
Para conectar la unidad exterior y el evaporador, se requerirán 2 tuberías de polietileno HDPE 32. El aire fluirá a través de una tubería y saldrá a través de la otra.
Las tuberías se pueden enterrar en el suelo, antes de verter material arenoso en el foso, o dejarlas en la superficie si el casco exterior está ubicado cerca de la casa.
Conexión del evaporador, compresor y depósito.
En este sistema circula el freón. Para conectar las bobinas con un compresor y acelerador, debe contactar a los especialistas en refrigeración. Una persona que no tenga experiencia en el trabajo de soldadura, incluso con herramientas y materiales, será difícil combinar de manera competente todos los elementos en un solo sistema para garantizar el funcionamiento de la estructura.
Además, se requieren muchos materiales adicionales: tubos de diferentes diámetros, diversas modificaciones de válvulas de drenaje, válvulas de grabado de aire, válvulas de seguridad, así como clips de tubería, abrazaderas, cortadores de tubería para cortar secciones de tuberías.
Se necesitarán otros dispositivos especializados disponibles en cualquier taller para reparar refrigeradores y acondicionadores de aire.
La inyección de alta calidad de freón también se lleva a cabo utilizando equipos especiales. Por lo tanto, para combinar intercambiadores de calor, un compresor y un estrangulador en un sistema en funcionamiento, es más conveniente y más rentable recurrir a los profesionales.
Implementación de sistemas de gestión de instalaciones.
Para controlar la presión y la temperatura del freón, puede usar una tabla con una pantalla debajo de cualquier acondicionador de aire. En el proceso de soldadura de trabajo con la ayuda de especialistas, la construcción se puede introducir de manera competente en la instalación.
También es posible conectar un dispositivo especial: un sensor de rotación del ventilador. Regula la velocidad de rotación de las cuchillas, así como automatiza la velocidad de la bomba de circulación de freón.
Además, puede instalar un temporizador, un arrancador eléctrico, un dispositivo que protege el compresor contra el sobrecalentamiento. Todas estas piezas se pueden comprar en los talleres de reparación o en el mercado secundario.
Cálculo de la potencia de la bomba de calor aire-agua.
Para calefacción habitaciones con una superficie de 100 metros cuadrados. m requerirá una bomba de mayor potencia. Calcular la capacidad requerida de la instalación puede ser aproximadamente utilizando la tabla:
Estas tablas ayudarán a calcular el área de la bobina para crear la instalación de una potencia particular
Para determinar qué potencia debe tener el compresor, qué diámetros de tuberías se deben usar y otros datos importantes al diseñar una bomba de calor aire-agua, debe recurrir a una de las siguientes formas:
- Utilice las calculadoras en línea publicadas en los sitios web de los fabricantes de intercambiadores de calor.
- Aplicar el software CoolPack 1.46, Copeland.
- Invite a un especialista que realice las mediciones y cálculos necesarios.
El área de la bobina-condensador (PZK) se puede calcular mediante la fórmula:
PZK = M / 0, 8DT,
donde M es la potencia de instalación en kW; 0.8 es el coeficiente de conductividad térmica en el contacto de agua y cobre; DT es la diferencia de temperatura entre el aire entrante y saliente en el sistema.
Los parámetros de la bomba de calor dados anteriormente, adecuados para locales de hasta 100 metros cuadrados. metros Capacidad de instalación - 5 kW. Si compra intercambiadores de calor especiales, es muy posible aumentar la capacidad de la planta a 10-15 kW.
La figura muestra un sistema en el que los intercambiadores de calor, un compresor, un acelerador se combinan en un tanque. El diseño utiliza intercambiadores de calor de fábrica (+).
Instalación de autoservicio
Para trabajos de alta calidad, la bomba de calor necesita un mantenimiento adicional. Si usa el dispositivo en el invierno (dado que no hay calefacción adicional instalada en la caja), entonces periódicamente la unidad tendrá que calentarse, ya que se formará una capa de hielo en su superficie.
También es necesario periódicamente:
- Limpie las aspas del ventilador de los residuos: hojas, polvo, tierra, nieve, etc.
- Lubrique el compresor de acuerdo con sus instrucciones.
- Cambie el aceite en el compresor y el ventilador.
Además, para el funcionamiento normal del sistema, es necesario verificar regularmente la integridad de la tubería de cobre, el cable de alimentación que alimenta el compresor, el ventilador y otros dispositivos.
Conclusiones y video útil sobre el tema.
Con el principio de funcionamiento y el dispositivo de la bomba de calor que procesa la energía eólica, presentará el siguiente video:
La bomba de calor aire-agua hecha por sí misma es uno de los dispositivos más efectivos y económicos para el calentamiento adicional de la carcasa. Cualquiera puede hacer e instalar este sistema.
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