Bomba de calor ar-ar: princípio de operação, dispositivo, seleção e cálculos

Deseja equipar o aquecimento por convecção em casa, onde uma bomba de calor ar-ar é usada para aquecer o líquido de arrefecimento, o que proporciona uma economia significativa nos custos de aquecimento? Concorde que obter aquecimento total em uma empresa com água quente é quase gratuito - um evento muito tentador.

Mas você não sabe como construir esse sistema para aquecer as instalações de uma maneira alternativa e obter água quente para as necessidades domésticas?

Ajudaremos a lidar com esse problema - o artigo destaca o princípio de operação e o design da bomba. A energia desse sistema terá que ser gasta apenas na operação do compressor e a maior parte do calor será retirada da atmosfera da rua, para a qual não precisamos de dinheiro.

As vantagens de sua implementação no sistema e as desvantagens significativas também são consideradas. É dada atenção especial à seleção e cálculo da bomba.

E para os amantes de fazer tudo com as próprias mãos, oferecemos a construção de uma bomba por conta própria, usando materiais improvisados. Fornecemos materiais fotográficos e recomendações em vídeo sobre o design e a operação da bomba de ar quente para ajudar.

Característica bomba de calor ar-ar

Qualquer bomba de calor refere-se a equipamentos do escopo de energia alternativa. Ele pega a energia térmica das massas de ar na rua, do espaço circundante da sala, para aquecê-la com objetos residenciais e não residenciais.

Nenhum combustível combustível é usado.

Bomba de calor externa (TN) ar-ar é semelhante a um ar condicionado de inversor, sistema de divisão do bloco externo e interno.

E de acordo com o princípio da ação, parece mais uma geladeira, age apenas “vice-versa”. Mas, diferentemente dos dois, essa bomba de calor é capaz de resfriar e aquecer as massas de ar da casa.

A bomba de calor retira energia de baixa qualidade da atmosfera da rua e aquece o ar ambiente a temperaturas confortáveis

Princípio de operação e organização interna

Um fenômeno físico simples da termodinâmica é a pedra angular da operação de bombas de calor ar-ar - um líquido resfria a superfície com a qual é disperso durante a evaporação. Por exemplo, o vapor acima de uma caneca de chá quente mostra o mesmo efeito.

Um refrigerador comum também funciona com esse princípio. No interior, existem tubos através dos quais o refrigerante circula sob alta pressão. Leva calor do interior do freezer, aquecendo um pouco ao mesmo tempo.

Em seguida, o calor coletado é transferido para o ar ambiente através de um trocador de calor (grades atrás da geladeira).

No inverno, a bomba de calor ar-ar aquece o ar ambiente e, no verão, pode esfriá-lo

E, assim, depois que o refrigerante esfria até as temperaturas operacionais, ele é comprimido no compressor. E para o ciclo de trabalho, freon dentro do sistema compressor-condensador-evaporador muda constantemente de um estado gasoso para um estado líquido e vice-versa.

A bomba de calor a ar funciona exatamente da mesma maneira. Ele só tira calor da rua, e não de um freezer fechado. Mesmo que esteja gelado lá fora, ainda há muita energia térmica na atmosfera.

Para produzir calor, a bomba de calor precisa apenas da energia gasta no compressor. O diagrama mostra em detalhes o processo de transferência de calor

A bomba de calor ar-ar consiste nos seguintes elementos:

• compressor;
• Evaporador com ventilador de ar forçado;
• válvula de expansão;
• tubos de cobre para bombear freon entre a rua e a casa;
• condensador com um ventilador para fornecer ar aquecido à sala.

Os três primeiros elementos compõem a unidade externa e o último refere-se ao interior da bomba de calor. Os tubos de cobre com isolamento térmico são projetados para o movimento contínuo do líquido de refrigeração entre esses módulos do sistema de separação.

O movimento de freon na bomba de calor ocorre em um círculo vicioso, como resultado do qual constantemente se contrai e se expande

O algoritmo de operação bomba de calor ar-ar é o seguinte:

1. O ar da rua é aspirado pelo ventilador para a unidade externa e conduzido pelas aletas do evaporador externo. O freon que circula pelo trocador de calor absorve a energia térmica, transformando-se em um estado gasoso.
2. Em seguida, o gás entra no condensador, onde é comprimido. E então é bombeado através de tubos de cobre para a unidade interna.
3. No condensador localizado na casa, o gás volta para o líquido, transferindo calor para o ar interno.
4. Em seguida, o excesso de pressão é ventilado por meio de uma válvula de expansão e o líquido freon é novamente enviado ao evaporador primário.

A temperatura do freon que entra na unidade externa é sempre menor que a temperatura ambiente. Portanto, sempre tira calor da atmosfera.

Mas o nível de "resfriamento" do líquido de arrefecimento no sistema é constante e a temperatura externa está constantemente flutuando. Por esse motivo, em geadas severas, a TV perde sua eficácia.

O ciclo de movimento do transportador de calor da bomba de calor ar-ar: 1. é comprimido pelo compressor, 2. condensa no trocador de calor, enquanto libera calor 3. entra no trocador de calor externo na forma de líquido, 4. evapora lá, capturando a energia térmica do meio externo durante a evaporação, 5 retorna ao capacitor novamente

Para aumentar a potência da bomba de calor, as superfícies do condensador e do evaporador são feitas o maior possível. E para operação ininterrupta no inverno, o trocador de calor externo é equipado com seu próprio sistema de degelo.

Prós e contras de uma bomba de calor a ar

Cada sistema tecnicamente complexo tem suas próprias vantagens e desvantagens. Folhetos são uma coisa, mas, na realidade, os proprietários de bombas de calor correm o risco de encontrar certos problemas.

As instalações de aquecimento / refrigeração ar-ar são benéficas por várias razões.

As principais vantagens incluem:

• Universalidade. Os sistemas permitem aquecer e resfriar as salas, dependendo da finalidade da sala, das necessidades e da estação climática.
• Simpatia ambiental. Eles permitem abandonar completamente a queima de gás natural, carvão, lenha etc., obstruindo o ambiente natural com produtos de combustão.
• Instalação fácil. Não é difícil montar um sistema de componentes de produção fabril. Você pode construir uma bomba de calor a partir de meios improvisados.
• Segurança contra incêndio. O processo de geração de calor não está associado ao uso de combustível. Mesmo violações na operação da instalação não poderão causar incêndios.
• Rentabilidade. Eles são atraídos por um alto coeficiente de transferência de calor a um custo mínimo (eles produzem 4-5 kW de calor por 1 kW de eletricidade consumida). Além disso, eles rapidamente pagam.
• Acessível pelo preço. O custo dos sistemas fabricados na fábrica permite que você compre uma bomba de calor para quase todos. A instalação feita por você será quase gratuita.
• Conveniência de operação. O dispositivo mais tecnicamente sofisticado do sistema é um compressor, cuja manutenção é difícil de lidar. Com uma carga típica de bombas de calor, os compressores raramente falham antes do tempo prometido pelo fabricante.

Para a organização do aquecimento em um quarto é suficiente instalar sistema divididopendurando um módulo externo na fachada e um convector na parede interna. Para aquecer várias salas, será necessário equipar os canais de distribuição de ar aquecido.

Para cada quilowatt de eletricidade consumida, a bomba de calor fornece até cinco quilowatts de energia térmica

Todo o controle da bomba de calor ar-ar é feito por automação integrada. Atenção especial não será dada à operação e configuração deste sistema. Só será necessário limpar os filtros de ar regularmente e, algumas vezes, trocá-los.

Entre os lados negativos das bombas de calor estão os seguintes:

• embora um fundo leve, mas ainda barulhento;
• dependência direta da eficiência do sistema em temperatura externa;
• aumento do consumo de energia durante o tempo frio na rua;
• poeira constantemente suspensa no ar devido à operação contínua do ventilador e à convecção do ar na sala;
• dependência da fonte de alimentação (para operação ininterrupta, é necessário um gerador).

Em temperaturas externas a -10 ° C, tudo funciona bem, o calor retirado da rua é suficiente para criar condições confortáveis ​​em casa. Porém, com mais resfriamento, a eficiência da bomba diminui acentuadamente.

Se a casa é construída em uma área com clima frio e fortes geadas no inverno, você não pode ficar sem uma caldeira ou lareira adicional.

Em um clima quente, uma bomba de calor com ar pode lidar facilmente com as tarefas de aquecimento de uma casa particular, mas em geadas severas, uma fonte de calor adicional não prejudica

Para equipamento de aquecimento de ar esses sistemas se encaixam perfeitamente. Consumo mínimo de energia, esforço de instalação e problemas de manutenção. Mas eles não podem aquecer a água.Para fazer isso, você precisará instalar adicionalmente uma caldeira ou conectar-se a redes centralizadas.

As bombas de calor ar-ar são a melhor maneira de aquecer edifícios de madeira ou SIW. Tais edifícios têm baixas perdas de calor, há uma abundância suficiente de capacidades da bomba de calor de ar para o seu aquecimento.

No verão, a bomba de calor ar-ar pode ser usada para aquecer a água da piscina

As principais diferenças do ar condicionado

Externamente, a bomba de calor ar-ar é semelhante a um ar condicionado doméstico. Mas ele tem seus próprios recursos e especificações de design distintos.

O primeiro dispositivo é usado como a principal fonte de aquecimento, trabalhando o ano todo. E o segundo é mais voltado para o resfriamento do ar no calor do verão.

A principal função da bomba de calor é o aquecimento. No entanto, muitos modelos também podem esfriar o ar ambiente. Mas neste modo de operação, eles são significativamente inferiores ao ar condicionado em eficiência energética. Este é um caso extremo de seu uso.

Na aparência, o ar condicionado e a TV de ar são semelhantes, mas têm uma finalidade e desempenho completamente diferentes

Por outro lado, muitos condicionadores de ar inversor pode aquecer o ar interior. Mas, ao mesmo tempo, consomem muito mais bombas de calor. Cada dispositivo tem seu próprio objetivo.

O uso de aquecedores ar-ar é principalmente uma mudança para fontes de energia renováveis.

Esses sistemas são economicamente viáveis, apesar dos grandes investimentos iniciais. Reduzir as contas de aquecimento compensa todos os custos iniciais.

Seleção e cálculo da bomba de calor

Uma bomba de calor ar-ar será efetiva apenas se for selecionada corretamente. É necessário calcular seu poder com antecedência, dependendo da praça da casa. E só então olhe para os preços de diferentes fabricantes.

Nos cálculos, é utilizado o coeficiente de eficiência energética do COP (a razão entre a potência do VT e a energia consumida).

Sob "condições de estufa", costuma atingir 4-5 pontos, e os modelos mais modernos até 7-8. No entanto, quando a temperatura externa cai para -15–20 ° C, esse indicador cai acentuadamente para apenas dois.

A bomba de calor oferece produtividade ideal para aquecimento em temperaturas externas de -10 ... + 10 graus Celsius, portanto, leva até ¾ de energia térmica da rua

At cálculo do aquecimento do ar deve ser considerado:

• isolamento térmico e isolamento de salas;
• área dos quartos;
• número de residentes na casa de campo;
• condições climáticas gerais da área onde a casa fica.

Para a maioria das residências, são necessários cerca de dez kW de energia da bomba de calor para cada dez metros quadrados. Mas tudo aqui é bastante arbitrário. Se os tetos acima de 2,7 m ou as paredes e janelas estiverem mal isoladas, será necessário mais calor.

Existem muitos fabricantes de bombas de calor ar-ar na Ásia e na Europa.

Boas críticas têm sistemas de Daikin, Dimplex, Hitachi, Vaillant, Mitsubishi, Fujitsu, Transportadora, Aertec, Panasonic e Toshiba. Quase todos os seus modelos são adaptados às condições operacionais domésticas e comprovaram-se bem.

Mesmo com quedas de tensão, elas não quebram, continuando a funcionar corretamente após ligar a eletricidade.

O preço das bombas de calor pneumáticas varia de 90 a 450 mil rublos. Aqui, depende muito não apenas da capacidade da unidade, mas também da funcionalidade adicional e do país de fabricação.

Modelos separados complementam:

• filtros para limpeza e desinfecção do ar;
• aquecedores de reserva;
• geradores elétricos;
• Módulos GSM para controlar o sistema;
• ionizadores e ozonizadores.

A prática mostra que em geadas abaixo de -15 ° C em ambientes aquecidos apenas por uma bomba de ar quente, ele se torna frio. E sem um aquecedor adicional, o conforto dos quartos, francamente, não cheira.

No entanto, nas regiões do sul, onde essas geadas são raras, a TV é bastante eficaz e justifica o dinheiro gasto mais do que devido à economia de energia.

Caseiro de uma geladeira velha

É bastante difícil montar uma bomba de calor ar-ar de compressores e condensadores individuais com suas próprias mãos, sem o conhecimento especializado de engenharia suficiente. Mas para uma pequena sala ou estufa, você pode usar a geladeira velha.

A bomba de calor de ar mais simples pode ser fabricada no refrigerador, estendendo um duto de ar para dentro da rua e pendurando o ventilador na grade traseira do trocador de calor

Para fazer isso, faça dois orifícios na porta da frente da geladeira. No primeiro, o ar da rua entra no freezer e, no segundo, ele é levado de volta para a rua.

Ao mesmo tempo, durante a passagem pela câmara interna, ele dará parte do calor presente a Freon.

Você também pode simplesmente refrigerar a máquina na parede com uma porta aberta para o exterior e um trocador de calor na parte de trás da sala. Mas deve-se ter em mente que a potência de um aquecedor desse tipo será pequena e consome muita eletricidade.

O ar interno é aquecido pelo trocador de calor na parte traseira da geladeira. No entanto, essa bomba de calor só pode operar em temperaturas externas de pelo menos mais cinco graus Celsius.

Este eletrodoméstico foi projetado apenas para uso interno.

Em uma cabana grande, o sistema de aquecimento do ar deverá ser complementado com dutos de ar que distribuam o ar quente uniformemente pelas instalações

A instalação de uma bomba de calor ar-ar é extremamente simples. É necessário instalar os blocos externos e internos e depois conectá-los por um circuito com um líquido de refrigeração.

A primeira parte do sistema é instalada na rua: diretamente na fachada, no telhado ou ao lado do edifício. O segundo da casa pode ser colocado no teto ou na parede.

Recomenda-se instalar a unidade externa a poucos metros da entrada da casa e longe das janelas, não se esqueça do barulho causado pelo ventilador.

E a parte interna é ajustada para que o fluxo de ar quente se espalhe uniformemente por toda a sala.

Se você planeja aquecer uma casa com vários cômodos em andares diferentes com uma bomba de calor ar-ar, precisará equipar o sistema de dutos de ventilação com descarga forçada.

Nesse caso, é melhor solicitar o projeto a um engenheiro competente, caso contrário, a energia TN pode não ser suficiente para todas as salas.

O medidor e o dispositivo de proteção devem suportar as cargas de pico criadas pela bomba de calor. Com um resfriamento acentuado do lado de fora da janela, o compressor começa a consumir eletricidade muitas vezes mais do que o normal.

É melhor que um aquecedor de ar coloque uma linha de suprimento separada do painel de distribuição.

Atenção especial deve ser dada à instalação de tubos para freon. Mesmo as menores aparas no interior podem danificar o equipamento do compressor.

Aqui você não pode prescindir das habilidades de soldar cobre. Geralmente, o reabastecimento de refrigerante deve ser confiado a um profissional para evitar problemas posteriores com seus vazamentos.

As instruções passo a passo para fazer uma bomba de calor a partir de uma geladeira são descritas em este artigo.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

O princípio de funcionamento do sistema de separação ar-ar dividido:

Bomba de calor de ar no sistema de aquecimento de uma casa de dois andares:

Inversor de ar condicionado ou bomba de ar quente - qual é o melhor?

As bombas de calor ar-ar são dispositivos altamente eficientes. Eles são fáceis de manter, fáceis de operar e econômicos.

À venda agora há uma enorme variedade de sistemas similares; para qualquer casa, você pode escolher uma instalação de aquecimento. Só é necessário calcular corretamente seu poder, pois ele servirá efetivamente por muitos anos.

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