¿Desea instalar la calefacción por convector en su hogar, donde utiliza una bomba de calor aire-aire para calentar el medio de calefacción, lo que proporciona un ahorro significativo en los costos de calefacción? Estoy de acuerdo en que obtener una calefacción completa en una empresa con agua caliente es prácticamente gratis, un evento muy tentador.
¿Pero no sabe cómo construir un sistema de este tipo para proporcionar una forma alternativa de calentar las habitaciones y obtener agua caliente para las necesidades domésticas?
Ayudaremos a resolver este problema: el artículo destaca el principio de funcionamiento y el dispositivo de la bomba. Energía como un sistema de este tipo tendrá que gastarse solo en el compresor, y la mayor parte del calor se tomará solo de la calle de la atmósfera, por lo que todavía no necesitamos dinero.
También se consideran las ventajas de su introducción en el sistema y los inconvenientes importantes. Se presta especial atención a la selección y cálculo de la bomba.
Y para los fanáticos de hacer todo con sus propias manos, ofrecemos construir una bomba similar por su cuenta, utilizando los materiales disponibles. Para ayudar a dar fotografías y recomendaciones de video sobre el diseño y el funcionamiento de la bomba de aire caliente.
Característica de la bomba de calor aire-aire.
Cualquier bomba de calor se refiere a equipos del campo de la energía alternativa. Toma la energía térmica de las masas de aire del exterior, desde el espacio circundante en la sala, para calentar objetos residenciales y no residenciales.
No utiliza combustibles combustibles.
Externamente, la bomba de calor aire-aire ( TN ) es similar a un aire acondicionado inversor, un sistema dividido desde una unidad exterior e interior.
Y de acuerdo con el principio de acción, es más como un refrigerador, solo que actúa "viceversa". Pero a diferencia de ambos, esta bomba de calor puede enfriar y calentar las masas de aire en la casa.
La bomba de calor toma energía térmica de baja calidad de la atmósfera de la calle y calienta el aire de la habitación a temperaturas agradables.
El principio de funcionamiento y estructura interna.
El fenómeno físico básico de la termodinámica es la base del trabajo de una bomba de aire a aire: un líquido que se evapora enfría la superficie desde la cual se dispersa. Por ejemplo, el vapor sobre una taza de té caliente demuestra el mismo efecto.
Un refrigerador ordinario funciona sobre este principio. En su interior hay tubos a través de los cuales circula el refrigerante a alta presión. Toma calor del interior del congelador, calentándolo ligeramente.
Luego, el calor acumulado se descarga en el aire de la habitación a través de un intercambiador de calor (celosía detrás del refrigerador).
En invierno, una bomba de calor aire-aire calienta el aire de la habitación, y en verano puede enfriarla.
Y para que después de que el refrigerante se haya enfriado a las temperaturas de funcionamiento, se comprima en el compresor. Además, durante el ciclo de funcionamiento del freón dentro del sistema, el compresor-condensador-evaporador se mueve constantemente desde el estado gaseoso al estado líquido y regresa.
La bomba de calor de aire funciona exactamente de la misma manera. Solo el calor que saca de la calle, y no de un congelador cerrado. Incluso si se está congelando afuera, todavía hay mucho calor en la atmósfera.
Para la producción de calor, la bomba de calor solo necesita la energía gastada para operar el compresor. El diagrama muestra en detalle el proceso de transferencia de calor.
La bomba de calor aire-aire consta de los siguientes elementos:
- compresor
- evaporador con ventilador forzado;
- válvula de expansión;
- tubos de cobre para transferir freón entre la calle y la casa;
- Condensador con ventilador para suministrar aire caliente a la habitación.
Los primeros tres elementos forman la unidad externa, y el último se refiere al interior de la bomba de calor. Los tubos de cobre con aislamiento térmico están diseñados para el movimiento continuo del refrigerante entre estos sistemas de división de módulos.
El movimiento de freón en la bomba de calor ocurre en un círculo cerrado, como resultado de lo cual se comprime y expande constantemente
El algoritmo del funcionamiento de la bomba de calor aire-aire es el siguiente:
- El aire exterior es atraído por el ventilador hacia la unidad exterior y conducido a través de las costillas del evaporador externo. El freón que circula a través del intercambiador de calor absorbe la energía térmica que contiene y pasa a un estado gaseoso.
- A continuación, el gas entra en el condensador, donde se comprime. Y luego se bombea sobre tuberías de cobre a la unidad interior.
- En un condensador ubicado en la casa, el gas regresa al líquido, transfiriendo calor al aire interior.
- Luego, el exceso de presión es aliviado por la válvula de expansión, y el freón líquido se envía nuevamente al evaporador primario.
La temperatura del freón que ingresa a la unidad exterior siempre es más baja que la temperatura ambiente. Por lo tanto, siempre toma calor de la atmósfera.
Pero el nivel de "enfriamiento" del refrigerante en el sistema es constante, y la temperatura exterior fluctúa constantemente. Por esta razón, con heladas severas, el TH pierde su efectividad.
El ciclo de movimiento de la bomba de calor aire-aire del portador de calor: 1. está comprimido por un compresor, 2. se condensa en un intercambiador de calor, mientras emite calor, 3. cuando un líquido ingresa en un intercambiador de calor externo, 4. se evapora, capturando la energía térmica del medio externo durante la evaporación, 5 Vuelve al condensador de nuevo.
Para aumentar la potencia de la bomba de calor, la superficie del condensador y el evaporador se hacen lo más grandes posible. Y para un funcionamiento ininterrumpido durante el período de invierno, el intercambiador de calor exterior está equipado con su propio sistema de descongelación.
Pros y contras de la bomba de calor de aire
Cada sistema técnicamente complejo tiene sus ventajas y desventajas. Los folletos son una cosa, pero en realidad, los propietarios de bombas de calor corren el riesgo de enfrentar ciertos problemas.
Es posible operar la bomba de calor aire-aire durante todo el año. En invierno, entrega aire caliente a las habitaciones a tratar, en verano libera el flujo de aire frío. 
En el contexto de otras bombas de calor, el aire-aire atrae con facilidad de instalación. Para su construcción no se necesita un pozo o un colector grande, tendido en el suelo o en el reservorio. 
El sistema aire-aire suministra directamente el aire tratado a la habitación, por lo que su parte interna es compacta y ocupa un espacio mínimo. 
La desventaja de este tipo de bomba de calor es la incapacidad de calentar el agua. Sólo son adecuados para la calefacción de aire.
Las instalaciones de aire acondicionado frío / calor son beneficiosas por varias razones.
Las principales ventajas incluyen:
- Versatilidad. Los sistemas permiten calentar y enfriar las habitaciones dependiendo del propósito de la habitación, las necesidades y la temporada climática.
- Amabilidad ambiental. Brindan la oportunidad de abandonar completamente la quema de gas natural, carbón, leña, etc., ensuciando el entorno natural con productos de combustión.
- Fácil instalación. Montar un sistema de los componentes de producción en fábrica no es difícil. Puede construir personalmente una bomba de calor a partir de medios improvisados.
- Incombustible El proceso de obtención de calor no está asociado con el uso de combustible. Incluso las violaciones en la instalación no podrán causar un incendio.
- La eficiencia Se sienten atraídos por un alto coeficiente de transferencia de calor a costos mínimos (producen 4–5 kW de calor por 1 kW de electricidad consumida). Además, rápidamente dan sus frutos.
- Precio asequible. El costo de los sistemas prefabricados le permite comprar una bomba de calor para casi todos. La instalación hecha personalmente será casi gratuita.
- Conveniencia de la operación. El dispositivo técnicamente más complejo del sistema es el compresor, cuyo mantenimiento es difícil de evitar. Con las características de carga de las bombas de calor, los compresores rara vez fallan antes del tiempo prometido por el fabricante.
Para organizar la calefacción en una habitación, basta con instalar un sistema dividido, colgando un módulo externo en la fachada y un convector en la pared interior. Para calentar varias habitaciones habrá que equipar los canales de distribución de aire caliente.
Por cada kilovatio de electricidad consumida, la bomba de calor proporciona hasta cinco kilovatios de energía térmica
Todo el control de la bomba de calor aire-aire se lleva a cabo mediante la automatización incorporada. Preste especial atención al trabajo y la configuración de este sistema no es necesario. Solo será necesario limpiar los filtros de aire regularmente y, a veces, cambiarlos.
Entre los lados negativos de las bombas de calor podemos mencionar:
- aunque insignificante, pero aún así el ruido de fondo;
- Dependencia directa de la eficiencia del sistema de la temperatura externa;
- aumento del consumo de energía durante el clima frío en la calle;
- Colgando constantemente en el aire polvo debido al funcionamiento continuo del ventilador y la convección del aire en la habitación;
- dependencia de la fuente de alimentación (para un funcionamiento ininterrumpido se requerirá un generador).
A temperaturas externas a -10 ° C, todo funciona perfectamente, el calor recogido en la calle es suficiente para crear condiciones cómodas en la casa. Pero con un mayor enfriamiento, la eficiencia del corte de la bomba disminuye.
Si la cabaña está construida en un área con un clima frío y heladas severas durante el invierno, entonces uno no puede prescindir de una caldera o chimenea adicional.
En climas cálidos, una bomba de calor de fuente de aire puede hacer frente fácilmente a las tareas asignadas para calentar una casa privada, pero en caso de heladas severas, una fuente de calor adicional no interferirá
Para la organización de la calefacción de aire, tales sistemas son ideales. Mínimo desperdicio de energía, esfuerzo de instalación y problemas de mantenimiento. Pero no pueden calentar el agua. Para hacer esto, tendrá que instalar adicionalmente una caldera o conectarse a redes centralizadas.
Las bombas de calor aire-aire son la mejor manera de calentar un edificio construido de madera o CIP. Tales edificios tienen bajas pérdidas de calor, la capacidad de una bomba de calor enfriada por aire para su calefacción es abundante.
En verano, se puede utilizar una bomba de calor aire-aire para calentar el agua de la piscina.
Diferencias radicales del aire acondicionado.
Externamente, la bomba de calor aire-aire es similar a un acondicionador de aire doméstico. Pero tiene sus propias características y especificaciones de diseño distintivas.
El primer dispositivo se utiliza como la principal fuente de calefacción, que funciona durante todo el año. Y el segundo está más diseñado para enfriar el aire en el calor del verano.
La función principal de la bomba de calor es la calefacción. Sin embargo, muchos modelos también son capaces de enfriar el aire de la habitación. Pero en este modo de operación, son significativamente inferiores al aire acondicionado para la eficiencia energética. Es más bien un caso extremo de su uso.
En apariencia, el aire acondicionado y la bomba de calor de fuente de aire son similares, pero tienen propósitos y características de rendimiento completamente diferentes.
Por otro lado, muchos acondicionadores de aire con inversor pueden calentar el aire interior. Pero al mismo tiempo consumen electricidad mucho más bombas de calor. Cada dispositivo tiene su propio propósito.
El uso de la bomba de calor "aire-aire" es principalmente una transición a fuentes de energía renovables.
Estos sistemas son económicamente beneficiosos, a pesar de la gran inversión inicial de dinero. La reducción de los pagos de calefacción paga todos los costos iniciales.
Selección y cálculos de la bomba de calor.
Una bomba de calor aire-aire solo será efectiva si se selecciona correctamente. Es necesario calcular de antemano su potencia, dependiendo de la cuadratura de la casa. Y solo entonces mira lo que los diferentes fabricantes cotizan.
El cálculo utiliza el coeficiente de eficiencia energética SOR (la relación entre la potencia del HP y la energía gastada).
Bajo "condiciones de invernadero", a menudo alcanza los 4-5 puntos, y los modelos más modernos son de hasta 7-8. Sin embargo, cuando la temperatura en la calle desciende a -15–20 ° C, esta cifra desciende bruscamente a solo dos.
La bomba de calor produce una eficiencia de calentamiento óptima a -10 … + 10 grados centígrados, por lo que consume hasta ¾ de energía térmica de la calle
Al calcular el calentamiento del aire hay que tener en cuenta:
- Aislamiento térmico e insolación de locales;
- área de habitaciones;
- el número de residentes en la cabaña;
- Condiciones climáticas generales de la zona donde se encuentra la vivienda.
Para la mayoría de los hogares, por cada diez metros cuadrados se necesitan aproximadamente 0, 7 kW de potencia de la bomba de calor. Pero todo aquí es bastante arbitrario. Si los techos son más altos que 2, 7 m o las paredes y las ventanas están mal aisladas, entonces se requerirá más calor.
Hay muchos fabricantes de bombas de calor aire-aire en Asia y Europa.
Las buenas críticas tienen sistemas de Daikin, Dimplex, Hitachi, Vaillant, Mitsubishi, Fujitsu, Carrier, Aertec, Panasonic y Toshiba . Casi todos sus modelos están adaptados a las condiciones de operación domésticas y tienen una buena reputación.
Incluso con caídas de voltaje, no se rompen y continúan funcionando correctamente después de encender la electricidad.
El precio de las bombas de calor de aire en funcionamiento varía en el rango de 90 a 450 mil rublos. Aquí, mucho depende no solo de la potencia de la unidad, sino también de la funcionalidad adicional y el país de fabricación.
Algunos modelos complementan:
• filtros de desinfección y limpieza del aire;
• calentadores de respaldo;
• generadores eléctricos;
• Módulos GSM para la gestión del sistema;
• Ionizadores y ozonizadores.
La práctica muestra que cuando las heladas por debajo de -15 ° C en las habitaciones se calientan solo con una bomba de aire caliente, se enfrían. Y sin calefacción adicional, la comodidad en las habitaciones, francamente, no huele.
Sin embargo, en las regiones del sur, donde tales heladas son raras, el HP es bastante efectivo y justifica el dinero gastado con intereses al ahorrar energía.
Hecho en casa de la vieja nevera.
Es bastante difícil ensamblar una bomba de calor aire-aire de compresores y condensadores individuales con sus propias manos sin conocimientos de ingeniería especializados. Pero para una habitación pequeña o un invernadero, puede usar el refrigerador viejo.
La bomba de calor de aire más simple se puede fabricar desde el refrigerador extendiendo un conducto de aire hacia él desde la calle y colgando el ventilador en la rejilla trasera del intercambiador de calor
Para esto es necesario hacer dos agujeros en la puerta frontal del refrigerador. A través del primero, el aire exterior fluirá hacia el congelador y, a través del segundo aire inferior, saldrá a la calle.
En este caso, durante el paso a través de la cámara interior, dará una parte del calor que contiene al freón.
También puede simplemente instalar la enfriadora en la pared con una puerta abierta hacia el exterior y un intercambiador de calor en la parte posterior de la habitación. Pero debe tenerse en cuenta que la potencia de dicho calentador será pequeña y consumirá mucha electricidad.
El aire en la habitación se calienta desde el intercambiador de calor detrás del refrigerador. Sin embargo, una bomba de calor de este tipo puede funcionar solo a temperaturas externas no inferiores a más de cinco grados centígrados.
Este electrodoméstico está diseñado para ser utilizado exclusivamente en interiores.
En una casa de campo grande, el sistema de calefacción de aire deberá complementarse con conductos de aire que distribuyen el aire caliente de manera uniforme en todo el local.
La instalación de una bomba de calor aire-aire es extremadamente simple. Es necesario instalar los bloques externos e internos, y luego conectarlos entre sí mediante un circuito con refrigerante.
La primera parte del sistema se instala en la calle: justo en la fachada, el techo o al lado del edificio. El segundo en la casa se puede colocar en el techo o en la pared.
Se recomienda que la unidad exterior se instale a pocos metros de la entrada de la cabaña y lejos de las ventanas, no se olvide del ruido producido por el ventilador.
Y el interior está configurado de modo que el flujo de aire caliente del mismo se distribuya uniformemente por toda la habitación.
Si la bomba de calor aire-aire planea calentar una casa con varias habitaciones en diferentes pisos, entonces será necesario equipar un sistema de conductos de ventilación con aire forzado.
En este caso, es mejor pedir el proyecto a un ingeniero competente, de lo contrario, la fuente de alimentación de la bomba de combustible puede no ser suficiente para todas las instalaciones.
El medidor y el dispositivo de seguridad deben poder soportar las cargas máximas generadas por la bomba de calor. Con un chasquido frío fuera de la ventana, el compresor comienza a consumir electricidad muchas veces más de lo habitual.
Es mejor para un calentador de aire de este tipo colocar una línea de suministro separada del tablero de distribución.
Se debe prestar especial atención a la instalación de tubos para freón. Incluso los chips más pequeños en el interior pueden dañar el equipo del compresor.
Aquí, sin las habilidades de soldadura de cobre no se puede hacer. En general, la carga de refrigerante debe confiarse a un profesional para evitar problemas con sus fugas.
Las instrucciones paso a paso para hacer una bomba de calor desde un refrigerador se describen en este artículo.
Conclusiones y video útil sobre el tema.
El principio de funcionamiento del sistema de división de calor aire-aire:
Bomba de calor de aire en el sistema de calefacción de una casa de dos pisos:
Aire acondicionado-inversor o bomba de calor, ¿cuál es mejor?
Las bombas de calor aire-aire son dispositivos altamente eficientes. Son fáciles de mantener, fáciles de usar y económicos.
Una amplia gama de estos sistemas ya está a la venta, para cualquier hogar, puede elegir una instalación de calefacción. Надо лишь грамотно рассчитать ее мощность, тогда она эффективно прослужит долгие годы.
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