Cálculo de una bomba de calor aire-agua para calefacción y suministro de agua caliente.

Ejemplo de cálculo de bomba de calor

Seleccionaremos una bomba de calor para el sistema de calefacción de una casa de un piso con un área total de 70 metros cuadrados. m con una altura de techo estándar (2,5 m), arquitectura racional y aislamiento térmico de las estructuras de cerramiento que cumple con los requisitos de los códigos de construcción modernos. Para calentar el 1er cuarto. m de tal objeto, de acuerdo con los estándares generalmente aceptados, es necesario gastar 100 W de calor. Así, para calentar toda la casa necesitarás:

Q = 70 x 100 = 7000 W = 7 kW de energía térmica.

Elegimos una bomba de calor de la marca "TeploDarom" (modelo L-024-WLC) con una potencia térmica de W = 7,7 kW. El compresor de la unidad consume N = 2,5 kW de electricidad.

Cálculo de yacimientos

El suelo en el sitio asignado para la construcción del colector es arcilloso, el nivel del agua subterránea es alto (tomamos el valor calorífico p = 35 W / m).

La potencia del colector está determinada por la fórmula:

Qk = W - N = 7,7 - 2,5 = 5,2 kW.

Determine la longitud de la tubería colectora:

L = 5200/35 = 148,5 m (aprox).

Partiendo del hecho de que es irracional colocar un circuito con una longitud de más de 100 m debido a una resistencia hidráulica excesivamente alta, aceptamos lo siguiente: el colector de la bomba de calor constará de dos circuitos - 100 my 50 m de largo.

El área del sitio que deberá asignarse al recolector está determinada por la fórmula:

S = L x A,

Donde A es el paso entre secciones adyacentes del contorno. Aceptamos: A = 0,8 m.

Entonces S = 150 x 0.8 = 120 sq. metro.

"¡Una bomba de calor es muy cara!"

De hecho, instalación llave en mano de un sistema de calefacción geotérmica. en 2000-2010, costó alrededor de $ 30,000-40,000... Había tres factores principales detrás de un precio tan alto:

• el costo de la perforación en ese momento era de 35 a 50 USD. por 1 metro. Como resultado, el 60-70% del presupuesto total se destinó al dispositivo del colector externo. Ahora, gracias a la crisis, el costo de la perforación se ha reducido a $ 15-17. por 1 metro.
• el precio de las bombas de calor ha disminuido significativamente tanto por el aumento de la competencia interna en el mercado bielorruso, que “frenaba” el apetito de los actores locales en este mercado, como por la reducción mundial del coste de equipos de este tipo.
• introducción más amplia de depósitos "horizontales", cuya instalación es dos veces más barata que la perforación "vertical" y, al mismo tiempo, no es inferior a los depósitos "verticales" en términos de eficiencia.

Como resultado, hoy el promedio el costo del dispositivo del sistema "llave en mano" (con todos los equipos y obras) disminuyó hasta 9000-15000 USD Al mismo tiempo, no es necesario desarrollar y aprobar un proyecto en el Ministerio de Situaciones de Emergencia, la construcción de estaciones "step-down" (durante la gasificación), la instalación de una chimenea, el cumplimiento de la normativa contra incendios, etc.

Tipos de diseños de bombas de calor

Existen las siguientes variedades:

• ТН "aire - aire";
• ТН "aire - agua";
• TN "suelo - agua";
• TH "agua - agua".

La primera opción es un sistema dividido convencional que funciona en modo calefacción. El evaporador se monta al aire libre y una unidad con un condensador se instala dentro de la casa. Este último es soplado por un ventilador, por lo que se suministra una masa de aire caliente a la habitación.

Si dicho sistema está equipado con un intercambiador de calor especial con boquillas, se obtendrá el tipo HP "aire-agua". Está conectado a un sistema de calentamiento de agua.

El evaporador HP del tipo "aire-aire" o "aire-agua" no se puede colocar al aire libre, sino en el conducto de ventilación de extracción (debe ser forzado). En este caso, la eficiencia de la bomba de calor aumentará varias veces.

Las bombas de calor del tipo "agua a agua" y "suelo a agua" utilizan un intercambiador de calor externo o, como también se le llama, un colector para la extracción de calor.

Diagrama esquemático de la bomba de calor.

Este es un tubo de bucle largo, generalmente de plástico, a través del cual circula un medio líquido alrededor del evaporador. Ambos tipos de bombas de calor representan el mismo dispositivo: en un caso, el colector se sumerge en el fondo de un depósito de superficie y en el segundo, en el suelo. El condensador de dicha bomba de calor está ubicado en un intercambiador de calor conectado al sistema de calentamiento de agua caliente.

La conexión de bombas de calor según el esquema "agua - agua" es mucho menos laboriosa que "suelo - agua", ya que no es necesario realizar movimientos de tierra. En la parte inferior del depósito, la tubería se coloca en forma de espiral. Por supuesto, para este esquema, solo es adecuado un depósito que no se congele hasta el fondo en invierno.

¿Por qué una bomba de calor?

Además de la calefacción en la estación fría, la bomba le permite cambiar al proceso de aire acondicionado en la sala de estar en verano. Para hacer esto, la bomba se transfiere al modo de operación inverso: la función de enfriamiento. Para garantizar la limpieza ambiental no solo de sus propios hogares, sino también de la atmósfera de todo el planeta en su conjunto, el uso de bombas de calor como calefacción está muy justificado. Además, el equipo cuenta con largo plazo de trabajo, ahorro de costes, seguridad y la creación de un ambiente confortable en el hogar.
Todos los tipos de portadores de energía son cada vez más caros con cada período, por lo que los propietarios entusiastas están listos para instalar equipos costosos que se amortizarán al trabajar sin el uso de combustible artificial. No se requiere la compra de combustibles líquidos, gaseosos o sólidos para el funcionamiento eficiente de la bomba de calor.

En casas privadas con un área grande, el uso de una bomba de calor junto con un método de calefacción de respaldo le permite recuperar los costos de inversión en el sexto año de operación. Al mismo tiempo, se liberan aproximadamente 6 kW de calor por 1 kW de electricidad consumida. La bomba de calor permite obtener una temperatura del agua en el sistema de hasta 70 ° C.

En una casa con bomba de calor instalada no tiene que utilizar los servicios de un acondicionador de aire, ya que en el período estival circula un refrigerante por el circuito, que se enfría en el suelo a una temperatura de 6 ° C. Es más económico que el uso de sistemas de refrigeración por aire separados. Para que la bomba sea aún más eficiente, se le conectan ramas de calefacción adicionales de la piscina y, en verano, se utiliza energía de paneles solares.

Bomba de calor en acción

Bajo la dura corteza y el manto del planeta hay un núcleo al rojo vivo. Durante muchos años, durante la vida de muchas generaciones de terrícolas, el núcleo no cambiará su temperatura y calentará nuestro hogar común desde el interior. Dependiendo de las condiciones climáticas, a una profundidad de aproximadamente 50-60 m, la temperatura de la tierra está dentro de 10-14 ° C... Incluso en el permafrost, es posible el uso de una bomba de calor, solo se tendrá que aumentar la profundidad de tendido de tuberías.

Cómo funciona

El equipo está diseñado para recolectar bajas temperaturas ambiente en profundidad, convertirla en energía de alta temperatura y transferirla al sistema de calefacción del hogar. El planeta emite calor constantemente, que se utiliza para calentar el hogar. El calor se obtiene del aire y el agua circundantes, que acumulan energía solar.

De hecho, una bomba de calor es una unidad que se asemeja al funcionamiento de un equipo de refrigeración. Solo en el frigorífico está ubicado el evaporador de modo que descargue calor innecesario, y en la bomba de calor está en constante contacto con la fuente calor natural:

• mediante pozos verticales u oblicuos, interactúa con la masa terrestre ubicada debajo del punto de congelación;
• el uso de tuberías en la profundidad de lagos y ríos cálidos le permite recolectar la energía de los flujos de agua que no se congelan;
• dispositivos especiales recogen la temperatura del aire caliente fuera de la vivienda.

El movimiento del portador de combustible a través del sistema está organizado por un compresor. Para aumentar la temperatura recogida en la profundidad de la tierra, se utiliza un sistema de embudos estrechos. Al pasar a través de ellos bajo presión, el portador se contrae y aumenta la temperatura. El condensador instalado en el sistema emite energía para calentar el líquido en el sistema de calefacción, que finalmente ingresa a los radiadores del circuito de calefacción interno de la casa.

Para el uso de la bomba de calor durante todo el año el sistema suministrado con dos intercambiadores de calor... El evaporador de uno libera energía de enfriamiento, mientras que el otro actúa como un proveedor de calor para calentar la habitación. La fuente para recolectar calor son las entrañas de la tierra, el fondo de depósitos o masas de aire que no se congelan, de los cuales las tuberías largas toman prestada energía de baja temperatura.

Diagrama estructural de una bomba de casa privada.

• un sistema de tuberías para recolección externa, a veces remota, en el que un portador de calor se mueve constantemente;
• sistema de trabajo del colector, que incluye un compresor, tuberías, intercambiadores de calor, válvulas y embudos de diversas acciones;
• Sistema de calefacción interna de la casa con tuberías y radiadores o sistema de refrigeración por aire.

El período de funcionamiento durante el cual no se producirán averías de los equipos de combustible lo llaman los fabricantes e instaladores de bombas a los 20 años. Pero tal afirmación es poco probable, ya que nadie ha cancelado las leyes de la física, y las partes que se frotan y se mueven constantemente fallarán antes. El período óptimo de trabajo sin reparación y reemplazo de piezas puede ser designar una cifra a los 10 años.

Hacer un generador de calor con tus propias manos.

Lista de piezas y accesorios para crear un generador de calor:

• se necesitan dos manómetros para medir la presión en la entrada y salida de la cámara de trabajo;
• termómetro para medir la temperatura del líquido de entrada y salida;
• válvula para quitar los tapones de aire del sistema de calefacción;
• ramales de entrada y salida con grifos;
• mangas de termómetro.

Selección de una bomba de circulación

Para hacer esto, debe decidir los parámetros requeridos del dispositivo. El primero es la capacidad de la bomba para manejar fluidos a alta temperatura. Si se descuida esta condición, la bomba fallará rápidamente.

A continuación, debe seleccionar la presión de trabajo que puede crear la bomba.

Para un generador de calor, es suficiente que se informe una presión de 4 atmósferas cuando ingresa el líquido, puede elevar este indicador a 12 atmósferas, lo que aumentará la velocidad de calentamiento del líquido.

El rendimiento de la bomba no tendrá un efecto significativo en la velocidad de calentamiento, ya que durante el funcionamiento el líquido pasa a través del diámetro condicionalmente estrecho de la boquilla. Por lo general, se transportan hasta 3-5 metros cúbicos de agua por hora. El coeficiente de conversión de electricidad en energía térmica tendrá una influencia mucho mayor en el funcionamiento del generador de calor.

Fabricación de una cámara de cavitación

Pero en este caso, el flujo de agua se reducirá, lo que conducirá a su mezcla con masas frías. La pequeña abertura de la boquilla también funciona para aumentar la cantidad de burbujas de aire, lo que aumenta el efecto de ruido de la operación y puede llevar al hecho de que las burbujas comiencen a formarse ya en la cámara de la bomba. Esto acortará su vida útil. Como ha demostrado la práctica, el diámetro más aceptable es de 9 a 16 mm.

En forma y perfil, las boquillas son cilíndricas, cónicas y redondeadas. Es imposible decir de manera inequívoca qué elección será más efectiva, todo depende del resto de parámetros de instalación. Lo principal es que el proceso de vórtice surge ya en la etapa de la entrada inicial del líquido en la boquilla.

Cálculo del colector de bomba de calor horizontal

La eficiencia de un colector horizontal depende de la temperatura del medio en el que está sumergido, su conductividad térmica y el área de contacto con la superficie de la tubería. El método de cálculo es bastante complicado, por lo que, en la mayoría de los casos, se utilizan datos promediados.

• 10 W - cuando se entierra en suelo arenoso o rocoso seco;
• 20 W - en suelo arcilloso seco;
• 25 W - en suelo arcilloso húmedo;
• 35 W - en suelo arcilloso muy húmedo.

Por lo tanto, para calcular la longitud del colector (L), la potencia térmica requerida (Q) debe dividirse por el poder calorífico del suelo (p):

L = Q / p.

Los valores dados solo pueden considerarse válidos si se cumplen las siguientes condiciones:

• La parcela de tierra sobre el recolector no está edificada, no tiene sombra ni está plantada con árboles o arbustos.
• La distancia entre vueltas adyacentes de la espiral o secciones de la "serpiente" es de al menos 0,7 m.

Al calcular el colector, debe tenerse en cuenta que la temperatura del suelo después del primer año de operación cae varios grados.

Cómo funcionan las bombas de calor

Cualquier bomba de calor tiene un medio de trabajo llamado refrigerante. Por lo general, el freón actúa en esta capacidad, con menos frecuencia el amoníaco. El dispositivo en sí consta de solo tres componentes:

• evaporador;
• compresor;
• condensador.

El evaporador y el condensador son dos tanques, que parecen tubos largos y curvos: serpentines. El condensador está conectado en un extremo a la salida del compresor y el evaporador a la entrada. Los extremos de las bobinas están unidos y se instala una válvula reductora de presión en la unión entre ellos. El evaporador está en contacto, directa o indirectamente, con el medio fuente y el condensador está en contacto con el sistema de calefacción o ACS.

Cómo funciona la bomba de calor

La operación de HP se basa en la interdependencia del volumen de gas, la presión y la temperatura. Esto es lo que sucede dentro de la unidad:

1. El amoníaco, el freón u otro refrigerante, que se mueve a lo largo del evaporador, se calienta desde el medio de origen, por ejemplo, a una temperatura de +5 grados.
2. Después de pasar por el evaporador, el gas llega al compresor, que lo bombea al condensador.
3. El refrigerante descargado por el compresor se mantiene en el condensador mediante la válvula reductora de presión, por lo que su presión es más alta aquí que en el evaporador. Como sabe, al aumentar la presión, aumenta la temperatura de cualquier gas. Esto es exactamente lo que sucede con el refrigerante: se calienta entre 60 y 70 grados. Dado que el refrigerante que circula en el sistema de calefacción lava el condensador, este último también se calienta.
4. El refrigerante se descarga en pequeñas porciones a través de la válvula reductora de presión al evaporador, donde su presión vuelve a caer. El gas se expande y se enfría, y dado que parte de su energía interna se perdió como resultado del intercambio de calor en la etapa anterior, su temperatura cae por debajo de los +5 grados iniciales. Después del evaporador, se calienta nuevamente, luego el compresor lo bombea al condensador, y así sucesivamente en un círculo. Científicamente, este proceso se llama ciclo de Carnot.

La característica principal de las bombas de calor es que la energía térmica se extrae del medio ambiente literalmente en vano. Es cierto que para su extracción, es necesario gastar una cierta cantidad de electricidad (para un compresor y una bomba de circulación / ventilador).

Pero la bomba de calor sigue siendo muy rentable: por cada kW * h de electricidad gastado, es posible obtener de 3 a 5 kW * h de calor.

Fuentes de

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• https://VTeple.xyz/teplovoy-nasos-voda-voda-printsip-rabotyi/
• https://6sotok-dom.com/dom/otoplenie/raschet-moshhnosti-teplovogo-nasosa.html
• https://microklimat.pro/otopitelnoe-oborudovanie/otopitelnye-pribory/teplovoj-nasos-dlya-otopleniya-doma.html
• https://avtonomnoeteplo.ru/altenergiya/148-teplovye-nasosy-voda-voda.html
• https://avtonomnoeteplo.ru/altenergiya/290-burenie-skvazhin-dlya-teplovyh-nasosov.html
• https://kotel.guru/alternativnoe-otoplenie/teplogenerator-kavitacionnyy-dlya-otopleniya-pomescheniya.html
• https://skvajina.com/teplovoy-nasos/
• https://www.burovik.ru/burenie-skvazhin-teplovye-nasosy.html

Sumisión al elemento aire: bombas de calor "aire-agua"

Finlandia ha sido durante mucho tiempo una de las principales economías de la Unión Europea en términos de tasa de introducción de bombas de calor (HP) per cápita. La Asociación de Bombas de Calor de Finlandia (Suomen Lämpöpumppuyhdistys, SULPU) ha publicado interesantes estadísticas de ventas de bombas de calor para 2020 (Fig.1) en este país escandinavo con su clima severo.

El gráfico muestra que durante varios años seguidos el número de ventas de equipos geotérmicos ha ido disminuyendo, mientras que las ventas de bombas de calor aire-agua han aumentado cada año.Si traducimos estos datos en cifras, obtenemos la siguiente imagen: las ventas de bombas de calor geotérmicas desde 2016 cayeron de 8491 a 7986 unidades, que ascendieron a -5,9%, y las ventas de bombas de calor aire-agua desde 2020 aumentaron de 3709 a 4138 Uds., que ascendió a + 11,6%.

Esta dinámica se debe a la mayor estabilidad de la bomba de calor aire-agua debido al desarrollo de la ciencia y la tecnología, así como a inversiones más cómodas y una instalación sencilla en comparación con las bombas de calor geotérmicas.

El fabricante líder de tecnología de calefacción en Finlandia -) - también se ha centrado en el desarrollo de soluciones de bombas de calor aire-agua eficientes y sostenibles durante muchos años, y recientemente se ha lanzado al mercado con éxito el lanzamiento de Tehowatti Air.

Es una solución de paquete versátil adecuada para muchos tipos de propiedades: privadas, comerciales y públicas. El paquete de inicio siempre incluye una unidad exterior, es decir, la propia bomba de calor aire-agua y un módulo interior, que incluye: una caldera eléctrica y un calentador de agua de acero inoxidable ferrítico especial resistente a los ácidos, toda la automatización necesaria , sujetadores y un grupo de seguridad para las unidades interior y exterior ... Así, cualquier cliente e instalador recibe un "constructor" listo para montar y en el menor tiempo posible soluciona el problema no solo con la calefacción y el suministro de agua caliente, sino también, a petición del cliente final, incluso con aire acondicionado en hogar.

La gama de modelos incluye varias combinaciones de unidades exteriores de HP "aire-agua", desde soluciones económicas hasta soluciones "avanzadas" que brindan al usuario final el máximo ahorro.

Esta opción también fue elegida por sí misma por la parroquia de la Iglesia de la Asunción de la Santísima Virgen María (Salvador en Sennaya) en 2020 durante la reconstrucción del templo. El fabricante JÄSPI y el distribuidor DOMAP seleccionaron conjuntamente el paquete de equipo óptimo para resolver este problema. La ventaja de utilizar Tehowatti Air radica no solo en el hecho de que ofrecemos un juego de suministro que es conveniente para la instalación, sino también en el hecho de que este equipo se puede integrar fácilmente en el sistema de calefacción y agua caliente existente.

Un poco de historia

La iglesia de piedra fue fundada por el arzobispo de San Petersburgo y Shlisselburg Sylvester el 20 de julio de 1753. El templo fue construido a expensas de un rico recaudador de impuestos Savva Yakovlev (Sobakin). Anteriormente, Bartolomeo Rastrelli era considerado el arquitecto del edificio, ahora Andrei Kvasov es reconocido como el autor más probable del proyecto.

La arquitectura del templo fue diseñada en un estilo mixto. El iconostasio alto dorado fue considerado uno de los mejores de San Petersburgo. También fueron notables la pintura de escritura griega y el trono de plata que pesaba alrededor de 113,8 kg (6 libras 38 libras).

En 2011 se inició el desarrollo activo del proyecto de restauración de la Iglesia de la Asunción de la Santísima Virgen María en la Plaza Sennaya. Ese mismo año, se inició el trabajo de restauración del templo. Los constructores se enfrentaron a la tarea de abrir el asfalto y calcular la ubicación aproximada de la catedral. Resultó que la vieja base no fue destruida. Los arquitectos estaban especialmente encantados con el lugar santísimo de la catedral: la base del altar. No lejos del plato del altar, se encontró una entrada sellada a la cripta del Salvador, una entrada enterrada a los sótanos de la iglesia. Por lo general, los sacerdotes y feligreses nobles fueron enterrados en la cripta. Lo más probable es que la Iglesia del Salvador en Sennaya se restaure sobre los cimientos antiguos.

En 2014, la fundación de la iglesia fue reconocida como patrimonio cultural por una orden especial. Ahora, cualquier tipo de trabajo está prohibido en este lugar, excepto la mejora del territorio y la restauración del edificio de la iglesia.

Sistema de aire Tehowatti in situ

Se instaló en el sitio una bomba de calor aire-agua JÄSPI Tehowatti Air con una unidad inversora exterior Nordic 16; este sistema se desarrolló para un suministro eficiente de calefacción, refrigeración y agua caliente en instalaciones nuevas y renovadas.Al diseñarlo, se prestó especial atención a la facilidad de instalación y uso. Este sistema ha sido lanzado y está funcionando con éxito para calentar agua por suelo radiante y suministro de agua caliente en un edificio público. La unidad exterior de la bomba de calor aire-agua Nordic 16 funciona eficazmente a temperaturas exteriores de hasta –25 ° C, al tiempo que puede suministrar un medio de calentamiento calentado a 63–65 ° C en el sistema de calefacción.

Prestemos atención a los detalles. Como se señaló anteriormente, el tanque interno del sistema JÄSPI Tehowatti Air está hecho de acero inoxidable ferrítico resistente a los ácidos, que se utiliza para condiciones particularmente difíciles en el sistema de ACS.

Además, el serpentín de carga de la bomba de calor está hecho de acero inoxidable tipo peine. Esta bobina proporciona una carga rápida, eficiente en energía y precisa. A través de la unidad interior, el calor se distribuye dentro de la habitación y para calentar el agua sanitaria.

Si la bomba de calor no recibe de la calle una cantidad suficiente de energía para las necesidades de la instalación, entonces se proporciona calefacción automática y el calor adicional necesario con la ayuda del elemento calefactor eléctrico del bloque interno de la HP.

Los componentes y materiales finlandeses de Tehowatti Air de alta calidad proporcionan ahorros a largo plazo en forma de bajo consumo de energía sin un mantenimiento frecuente del equipo. Tanto la unidad exterior como la interior funcionan con bajos niveles de ruido.

Los sistemas de bomba de calor aire-agua JÄSPI Tehowatti Air están diseñados y fabricados en Finlandia, tienen la mejor calidad hasta el más mínimo detalle, prácticamente no requieren mantenimiento y son altamente confiables (resuelven el problema de un cliente con una vida útil promedio de 20 a 25 años). Al crear su equipo, JÄSPI ("Yaspi") utiliza un alto nivel de conocimiento en el campo de la calefacción y muchos años de experiencia en la operación de equipos en las duras condiciones del norte.

Características de los pozos para bombas de calor.

El elemento principal en el funcionamiento del sistema de calefacción cuando se utiliza este método es el pozo. Su perforación se realiza con el fin de instalar una sonda geotérmica especial y una bomba de calor directamente en ella.

La organización de un sistema de calefacción basado en una bomba de calor es racional tanto para pequeñas casas de campo privadas como para terrenos agrícolas enteros. Independientemente del área que deba calentarse, se debe realizar una evaluación de la sección geológica en el sitio antes de perforar los pozos. Los datos precisos ayudarán a calcular correctamente la cantidad de pozos necesarios.

La profundidad del pozo debe seleccionarse de tal manera que no solo pueda proporcionar suficiente calor al objeto en consideración, sino que también permita la selección de una bomba de calor con características técnicas estándar. Para aumentar la transferencia de calor, se vierte una solución especial en la cavidad de los pozos donde se encuentra el circuito incorporado (como alternativa a la solución, se puede usar arcilla).

El principal requisito para la perforación de pozos para bombas de calor es el aislamiento completo de todos, sin excepción, los horizontes de las aguas subterráneas. De lo contrario, la entrada de agua en los horizontes subyacentes puede considerarse contaminación. Si el refrigerante llega a las aguas subterráneas, tendrá consecuencias ambientales negativas.

¿Qué es una bomba de calor?

La bomba de calor fue inventada hace 150 años por Lord Kelvin y nombrada como multiplicador de calor. Consta de un compresor, como un frigorífico convencional, y dos intercambiadores de calor. El principio de funcionamiento se puede comparar con el de un frigorífico. Este último tiene una rejilla en la parte trasera que se calienta, dentro del congelador se enfría. Si tomamos este congelador, le damos los tubos, ponemos los tubos de freón en el baño, luego el agua del baño se enfriará y la rejilla se calentará por detrás, y el refrigerador bombeará calor del baño y calentará el habitación a través de la rejilla. La bomba de calor funciona de la misma forma.

Aquí hay dos tuberías que se hunden en el suelo.Luego divergen y se perforaron alrededor de 350 metros lineales de pozos en esta casa. Se inserta una sonda en forma de Y en cada pocillo. El líquido fluye a través de esta sonda y es calentado por el calor de la tierra. Una temperatura de aproximadamente -1 grados sale de la bomba de calor y +5 grados regresan del suelo. Este es un sistema cerrado con esta bomba de circulación, se bombea y el calor se extrae y se transfiere a la casa. Estos dos tubos calientan el suelo cálido. Un frigorífico normal, pero con un compresor más potente.

Electrónica casera en una tienda china.

Precios de perforación de pozos para bombas de calor.

El costo de instalar el primer circuito de calefacción geotérmica.

¿Por qué elegí una bomba de calor para el sistema de suministro de agua y calefacción de mi hogar?

Entonces, compré un terreno para construir una casa sin gas. La perspectiva de suministro de gas es en 4 años. Era necesario decidir cómo vivir hasta ese momento.

Se consideraron las siguientes opciones:

1. 1) tanque de gasolina 2) combustible diesel 3) pellets

Los costos de todos estos tipos de calefacción son proporcionales, por lo que decidí hacer un cálculo detallado usando el ejemplo de un tanque de gas. Las consideraciones fueron las siguientes: 4 años en gas licuado importado, luego reemplazo de la boquilla en la caldera, suministro del gas principal y un mínimo de costos de retrabajo. El resultado es:

• para una casa de 250 m2, el costo de una caldera, un tanque de gas es de aproximadamente 500,000 rublos
• todo el sitio necesita ser excavado
• disponibilidad de un acceso conveniente para un reabastecimiento de combustible para el futuro
• mantenimiento de unos 100.000 rublos por año:
• la casa tendrá calefacción + agua caliente
• a una temperatura de -150 ° C o menos, los costos son de 15 a 20,000 rublos por mes).

Total:

• tanque de gas + caldera - 500,000 rublos
• operación durante 4 años - 400,000 rublos
• suministro de la tubería de gas principal al sitio - 350,000 rublos
• reemplazo de la boquilla, mantenimiento de la caldera - 40,000 rublos

En total, 1 250 000 rublos y mucho alboroto en torno al tema de la calefacción en los próximos 4 años. El tiempo personal en términos de dinero también es una cantidad decente.

Por lo tanto, mi elección recayó en una bomba de calor con costos proporcionales para perforar 3 pozos de 85 metros cada uno y comprarlo con la instalación. La bomba de calor Buderus de 14 kW ha estado en funcionamiento durante 2 años. Hace un año le instalé un medidor aparte: ¡¡¡12.000 kWh al año !!! En términos de dinero: ¡2400 rublos por mes! (El pago mensual de gas sería más) ¡Calefacción, agua caliente y aire acondicionado gratis en verano!

El aire acondicionado funciona elevando el refrigerante a una temperatura de + 6-8 ° C de los pozos, que se utiliza para enfriar el local a través de unidades fan coil convencionales (un radiador con ventilador y sensor de temperatura).

Los acondicionadores de aire convencionales también consumen mucha energía: al menos 3 kW por habitación. Es decir, 9-12 kW para toda la casa. Esta diferencia también debe tenerse en cuenta en la amortización de la bomba de calor.

Entonces, la recuperación en 5-10 años es un mito para quienes se sientan en la tubería de gas, el resto es bienvenido al club de consumidores de energía “verde”.

Propietarios de bombas de calor de aire del CIS

Alina Shuvalova, Dnipro (Dnipropetrovsk), Ucrania

Abandonaron la calefacción centralizada e instalaron una bomba de calor aire-aire en el apartamento (iniciativa de mi esposo). Los ahorros son significativos, debido al hecho de que hay ventanas de plástico en todas partes, la casa está aislada y los apartamentos tienen calefacción por todos lados.

Dio la casualidad de que solo calentamos un poco el apartamento y nosotros mismos podemos regular la temperatura. Cuando estamos en el trabajo, y el niño está en la escuela, la bomba se apaga, está en el temporizador y se enciende cuando el hijo llega a casa (durante este tiempo el apartamento no tiene tiempo para enfriarse).

Kashevich Alexey, Bielorrusia

Compré una bomba de calor aire-aire para mi casa (antes se calentaba con una estufa). Al principio, todo fue como un reloj, y cuando llegó el frío, los atascos comenzaron a salir volando constantemente.No le di ninguna importancia a esto, y cuando comencé a noquear constantemente, llamé a un electricista.

Al final resultó que, en climas fríos, consume demasiada electricidad y nuestra red no está diseñada para esto. Había una opción: volver a calentar la estufa o sentarse en el frío. En general, la temporada resultó no ser particularmente cómoda, no he decidido qué hacer a continuación. Es demasiado caro tender y conectar un cable más potente.

Matices de instalación

Al elegir una bomba de calor de agua a agua, es importante calcular las condiciones de funcionamiento. Si la línea está sumergida en un cuerpo de agua, debe tener en cuenta su volumen (para un lago cerrado, estanque, etc.) y, cuando se instala en un río, la velocidad de la corriente.

Si se realizan cálculos incorrectos, las tuberías se congelarán con hielo y la eficiencia de la bomba de calor será cero.

Que es un enfriador y como funciona

Al tomar muestras de agua subterránea, se deben tener en cuenta las fluctuaciones estacionales. Como saben, en primavera y otoño, la cantidad de agua subterránea es mayor que en invierno y verano. Es decir, el tiempo de funcionamiento principal de la bomba de calor será en invierno. Para bombear y bombear agua, debe utilizar una bomba convencional, que también consume electricidad. Sus costos deben incluirse en el total y solo después de eso, se debe considerar la eficiencia y el período de recuperación de la bomba de calor.

una gran opción es utilizar agua artesiana. Sale de capas profundas por gravedad, bajo presión. Pero tendrá que instalar equipo adicional para compensarlo. De lo contrario, los componentes de la bomba de calor pueden resultar dañados.

La única desventaja de usar un pozo artesiano es el costo de perforación. Los costos no se amortizarán pronto debido a la falta de una bomba para extraer agua de un pozo convencional y bombearla al suelo.

Tecnología de operación del generador de calor de calefacción

En el cuerpo de trabajo, el agua debe recibir una mayor velocidad y presión, que se lleva a cabo utilizando tuberías de varios diámetros, que se estrechan a lo largo del flujo. En el centro de la cámara de trabajo, se mezclan varios flujos de presión, lo que conduce al fenómeno de cavitación.

Para controlar las características de velocidad del flujo de agua, se instalan dispositivos de frenado en la salida y en el curso de la cavidad de trabajo.

El agua se mueve hacia la boquilla en el extremo opuesto de la cámara, desde donde fluye en la dirección de retorno para su reutilización mediante una bomba de circulación. El calentamiento y la generación de calor se producen debido al movimiento y la expansión brusca del líquido a la salida del estrecho orificio de la boquilla.

Propiedades positivas y negativas de los generadores de calor.

Las bombas de cavitación se clasifican como dispositivos simples. Convierten la energía mecánica del motor del agua en energía térmica, que se gasta en calentar la habitación. Antes de construir una unidad de cavitación con sus propias manos, debe tener en cuenta los pros y los contras de dicha instalación. Las características positivas incluyen:

• generación eficiente de energía térmica;
• de funcionamiento económico debido a la falta de combustible como tal;
• una opción asequible para comprar y hacerlo usted mismo.

Los generadores de calor tienen desventajas:

• funcionamiento ruidoso de la bomba y fenómenos de cavitación;
• los materiales para la producción no siempre son fáciles de conseguir;
• utiliza una capacidad decente para una habitación de 60 a 80 m2;
• ocupa mucho espacio utilizable en la habitación.

Perforación de pozos para sistema de bomba de calor

Es mejor confiar el dispositivo de pozo a una organización de instalación profesional. Es óptimo que los representantes de la empresa que vende la bomba de calor hagan esto. Por lo tanto, puede tener en cuenta todos los matices de la perforación y la ubicación de las sondas de la estructura y cumplir con otros requisitos.

Una organización especializada ayudará a obtener un permiso para perforar un pozo para sondas para una bomba de calor de fuente terrestre. Según la legislación, el uso de aguas subterráneas con fines económicos está prohibido. Estamos hablando del uso para cualquier propósito de las aguas ubicadas debajo del primer acuífero.

Como regla general, el procedimiento para perforar sistemas verticales debe coordinarse con las autoridades de la administración estatal. La falta de permisos conlleva sanciones.

Después de recibir todos los documentos necesarios, comienza el trabajo de instalación, según el siguiente orden:

• Se determinan los puntos de perforación y la ubicación de las sondas en el sitio, teniendo en cuenta la distancia a la estructura, las características del paisaje, la presencia de agua subterránea, etc. Mantenga un espacio mínimo entre los pozos y la casa de al menos 3 m.
• Se está importando equipo de perforación, así como equipo necesario para trabajos de jardinería. Para la instalación vertical y horizontal, se requiere un taladro y un martillo neumático. Para perforar el suelo en ángulo, se utilizan equipos de perforación con contorno de abanico. El modelo más utilizado es un modelo de seguimiento. Las sondas se colocan en los pozos resultantes y los huecos se llenan con soluciones especiales.

Se permite la perforación de pozos para bombas de calor (con la excepción del cableado del grupo) a una distancia de al menos 3 m del edificio. La distancia máxima a la casa no debe exceder los 100 m. El proyecto se lleva a cabo sobre la base de estas normas .

¿Qué profundidad debe tener el pozo?

La profundidad se calcula en función de varios factores:

• La dependencia de la eficiencia de la profundidad del pozo: existe una disminución anual en la transferencia de calor. Si el pozo tiene una gran profundidad, y en algunos casos se requiere hacer un canal hasta 150 m, cada año habrá una disminución en los indicadores del calor recibido, con el tiempo el proceso se estabilizará. la profundidad máxima no es la mejor solución. Por lo general, se hacen varios canales verticales, distantes entre sí. La distancia entre los pozos es de 1-1,5 m.
• El cálculo de la profundidad de perforación de un pozo para sondas se realiza teniendo en cuenta lo siguiente: el área total del territorio adyacente, la presencia de agua subterránea y pozos artesianos, el área total calentada. Entonces, por ejemplo, la profundidad de la perforación de pozos con mucha agua subterránea se reduce drásticamente en comparación con la fabricación de pozos en suelo arenoso.

La creación de pozos geotérmicos es un proceso técnico complejo. Todo el trabajo, desde la documentación de diseño hasta la puesta en servicio de la bomba de calor, debe ser realizado exclusivamente por especialistas.

Para calcular el costo aproximado del trabajo, use calculadoras en línea. Los programas ayudan a calcular el volumen de agua en el pozo (afecta la cantidad de propilenglicol requerido), su profundidad y realizan otros cálculos.

Cómo llenar el pozo

La elección de los materiales a menudo recae enteramente en los propios propietarios.

El contratista puede recomendarle que preste atención al tipo de tubería y recomiende la composición para llenar el pozo, pero la decisión final deberá tomarse de forma independiente. ¿Cuales son las opciones?

• Tuberías utilizadas para pozos: use contornos de plástico y metal. La práctica ha demostrado que la segunda opción es más aceptable. La vida útil de una tubería de metal es de al menos 50-70 años, las paredes del metal tienen una buena conductividad térmica, lo que aumenta la eficiencia del colector. El plástico es más fácil de instalar, por lo que las organizaciones de construcción a menudo lo ofrecen.
• Material para rellenar huecos entre tubería y suelo. El taponamiento de pozos es una regla obligatoria a realizar. Si el espacio entre la tubería y el suelo no está lleno, se produce una contracción con el tiempo, lo que puede dañar la integridad del circuito. Los huecos se rellenan con cualquier material de construcción con buena conductividad térmica y elasticidad, como Betonit El llenado del pozo para la bomba de calor no debe impedir la circulación normal del calor del suelo al colector. El trabajo se realiza lentamente para no dejar huecos.

Incluso si la perforación y el posicionamiento de las sondas del edificio y entre sí se realizan correctamente, después de un año, se requerirá trabajo adicional debido a la contracción del colector.

Bombas de calor: principio de funcionamiento y aplicación.

La segunda ley de la termodinámica dice: El calor puede moverse espontáneamente en una sola dirección, de un cuerpo más calentado a uno menos calentado, y este proceso es irreversible. Por lo tanto, todos los sistemas de calefacción tradicionales se basan en calentar un determinado portador de calor (la mayoría de las veces agua) a una temperatura superior a la requerida para la comodidad, y luego poner este portador de calor en contacto con el aire más frío de la habitación y el calor mismo, según al 2 el comienzo de la termodinámica, se trasladará a este aire, calentándolo. Y este es el paradigma de la calefacción moderna: si desea calentar a una persona, ¡caliente el aire en el que se encuentra! Y para calentar el refrigerante, es necesario quemar combustible, por lo tanto, en todas estas formas de calentamiento, el proceso de combustión está involucrado con todas las consecuencias consiguientes (peligro de incendio, emisiones de dióxido de carbono, un tanque de almacenamiento de combustible o una tubería poco estética cerca la pared de la casa). Pero las reservas de combustible, aunque grandes, no son ilimitadas. Y si este es un consumible no renovable que debería terminar en algún momento, entonces no debería sorprender que su precio esté creciendo constantemente y seguirá creciendo en el futuro. Ahora bien, si fuera posible utilizar para el proceso de calentamiento alguna fuente de calor repuesta, entonces el proceso de aumento de valor podría detenerse (o ralentizarse) y, tal vez, eliminar las consecuencias negativas del proceso de combustión. Uno de los primeros en pensar en esto en 1849 fue William Thompson, el físico inglés que más tarde se conocería como Lord Kelvin. ¿Es posible obtener el calor necesario no calentando, sino por transferencia, llevándolo a algún lugar afuera y transfiriéndolo dentro de la habitación? La misma segunda ley de la termodinámica dice que puede comenzar a calentar en la dirección opuesta, transfiriéndolo de más frío (por ejemplo, desde el aire exterior) a más cálido (aire interior), pero para esto necesita gastar energía (o, como los físicos decir, trabajar). ¿Qué tan caliente puede ser el aire frío? - Tu dirás. Luego responda una pregunta: ¿-15⁰C es más caliente que -25⁰C? ¡Correctamente más cálido! Si toma energía del aire a -15⁰С, entonces se enfriará, digamos, a -25 С. Pero, ¿cómo tomar esta energía y puede usarse? En 1852, Lord Kelvin formuló los principios de funcionamiento de un motor térmico que transfiere calor de una fuente con una temperatura baja a un consumidor con una temperatura más alta, llamando a este dispositivo un "multiplicador de calor", que ahora se conoce como una "bomba de calor". ". Dichas fuentes pueden ser el suelo, el agua en embalses y pozos, así como los alrededores. aire. Todos contienen energía de bajo potencial acumulada por el sol. Solo necesita aprender a tomarlo y transformarlo en una forma de temperatura más alta adecuada para su uso. Todas estas fuentes son renovables y completamente respetuosas con el medio ambiente. No introducimos ningún calor adicional en el sistema "Tierra", simplemente lo redistribuimos, llevándolo a un lugar (exterior) y transfiriéndolo a otro (consumidor interno). Este es un enfoque completamente nuevo para crear un clima interior confortable. En el exterior, la temperatura varía ampliamente: de "muy fría" a "muy caliente", y una persona se siente cómoda en un rango de temperatura bastante estrecho de +20 .. + 25⁰С, y es esta temperatura la que crea en su hogar. Si es necesario aumentar la temperatura en la casa (calefacción en invierno), puede tomar el calor faltante de la calle y transferirlo a la casa, ¡y no crear una fuente de aumento de temperatura en el interior quemando combustible (calderas tradicionales)! Y si es necesario bajar la temperatura en la casa (enfriamiento en verano), el exceso de calor se puede eliminar transfiriéndolo de la habitación a la calle. Esto último se realiza a través de todos los acondicionadores de aire familiares. ¿Entonces que tenemos? Para calefacción locales utilizamos los mismos dispositivos: calderas, estufas, etc., que funcionan quemando combustible en el interior, y para enfriamiento - otros: aires acondicionados que transfieren el exceso de calor de la casa a la calle. Y qué tentador sería tener un dispositivo para todas las ocasiones: unidad climática universalque mantiene una temperatura agradable en el hogar durante todo el año, simplemente transfiriendo calor de afuera hacia adentro o hacia atrás Ahora te vamos a mostrar que los milagros son posibles.

Volvamos a la bomba de calor. ¿Como funciona? Se basa en el llamado ciclo inverso de Carnot, que conocemos del curso de física escolar, así como la propiedad de una sustancia durante la evaporación para absorber calor, y durante la condensación (transformación en un líquido) - para regalarlo... Para una mejor comprensión, pasemos a una analogía. Todos tenemos nevera.

¿Pero te has preguntado alguna vez cómo funciona? Su tarea, al parecer, es "crear frío": ¿pero es así? De hecho, la comida dentro del refrigerador se enfría quitándole el calor. Supongamos que trajo carne refrigerada de la tienda a una temperatura de + 1⁰C y la arrojó al congelador. Después de un tiempo, la carne se congeló y su temperatura se volvió -18⁰С. Le quitamos hasta 19⁰C de calor, ¿y adónde se fue este calor? Si toca la pared trasera del refrigerador (generalmente está hecha en forma de un tubo de bobina), encontrará que está tibia y, a veces, caliente. Este es el calor extraído de la carne (esos mismos 19 sameC), y transferido a la pared trasera. Pero en el proceso de enfriamiento, la carne tenía temperaturas intermedias de -5⁰С y -10⁰С, pero el refrigerador aún logró tomar calor, enfriándola cada vez más. Esto significa que incluso de carne congelada con una temperatura de -10⁰C, se puede calentar convirtiéndola en carne con una temperatura de -18⁰C: significa que este calor estaba presente allí, pero en forma de baja temperatura. Y el refrigerador logró no solo tomar este calor a baja temperatura, sino también convertirlo en una forma de alta temperatura. El calor de la parte trasera del refrigerador puede ayudarlo a mantenerse caliente apoyándose contra él. En cierto sentido, un trozo de carne fría nos calentó con el calor que contenía, aunque es difícil de creer de inmediato. Aprendimos lo que hacía el frigorífico con un trozo de carne: le quitaba el calor (interior) y lo trasladaba a la pared trasera (exterior). ¿Ha llegado el momento de averiguar cómo lo hizo? En el interior del frigorífico pasa otra bobina, similar a la primera, y juntas forman un circuito cerrado en el que, con la ayuda de un compresor, circula un gas fácilmente evaporado: el freón. Solo que no circula libremente. Antes de ingresar al refrigerador, el diámetro del tubo de la bobina se estrecha bruscamente y luego se expande bruscamente después de él. El freón, moviéndose a través del tubo debido al funcionamiento del compresor, "apretando" a través de la garganta estrecha, ingresa a la zona de vacío (presión más baja), porque "Inesperadamente" cae en un volumen mucho mayor (caída de presión). Una vez en la zona de baja presión, el freón comienza a evaporarse intensamente (se convierte en un estado gaseoso) y, al pasar a lo largo del serpentín interno, absorbe el calor de sus paredes y, a su vez, toman calor del aire circundante dentro del refrigerador. . Resultado: el aire del interior se enfría y los alimentos se enfrían por contacto con él. Así, como en la carrera de relevos, a lo largo de la cadena, el freón que se evapora provoca una salida de calor de los productos al freón mismo: al final del "viaje" a lo largo de la bobina interna, la temperatura del freón aumenta varios grados. La siguiente porción de freón lleva la siguiente porción de calor al interior. Al ajustar el grado de vacío, puede ajustar la temperatura de evaporación del freón y, en consecuencia, la temperatura de enfriamiento del refrigerador. Además, el freón "calentado" es succionado por el compresor de la bobina interna y entra en la bobina externa, donde se comprime a una cierta presión, porque en el otro extremo de la bobina externa es "impedido" por un agujero estrecho llamado Acelerador o válvula termostática (expansión). Como resultado de la compresión del gas freón, su temperatura aumenta, digamos, hasta +40 .. + 60⁰С, y al pasar a través de la bobina externa, emite calor al aire exterior, se enfría y se convierte en un estado líquido (se condensa ). Además, el freón se encuentra nuevamente frente a una garganta estrecha (estrangulamiento), se evapora, eliminando el calor y el proceso se repite nuevamente. Por lo tanto, la bobina interna, donde se evapora el freón, quita calor, se llama Evaporador, y la bobina externa, donde el freón, al condensarse, emite el calor tomado, se llama Condensador... El dispositivo descrito aquí toma calor en un lugar (interior) y lo transfiere a otro lugar (exterior). Un rasgo característico del dispositivo es que el circuito cerrado por el que circula el freón se divide en 2 zonas: una zona de baja presión (vacío), donde el freón puede evaporarse intensamente, y una zona de alta presión, donde se condensa. El separador de estas dos zonas es el orificio de estrangulamiento, y es posible mantener presiones tan diferentes en un circuito cerrado debido al funcionamiento del compresor, que requiere energía. (Si el compresor se parara, después de un tiempo la presión en el evaporador y el condensador se igualaría y el proceso de transferencia se detendría). Esos. el dispositivo puede transferir calor de más frío a más cálido, pero solo gastando una cierta cantidad de energía. Esos. Simplificado, tomando el frigorífico y abriendo su puerta a la calle, y girando la pared trasera del interior de la habitación, se puede calentar. Solo es necesario que entre siempre aire fresco de la temperatura exterior en el frigorífico, y que se elimine el enfriado por el contacto con el intercambiador de calor interno. Esto se puede realizar fácilmente instalando un ventilador en la entrada, que conduciría nuevas porciones de aire hacia el serpentín. Luego, el calor extraído del aire exterior se transferirá al interior de la habitación, calentándola. Esos. heladera, puerta abierta al exterior, y hay una simple bomba de calor. Las primeras bombas de calor con fuente de aire producidas en serie tenían este aspecto. Parecían acondicionadores de aire de ventana. Es decir, era una caja de metal insertada en la abertura de la ventana, mirando el evaporador hacia afuera y el condensador hacia adentro. Había un ventilador frente al evaporador, que impulsaba corrientes de aire fresco a través de los intercambiadores de calor del serpentín, y el aire frío salía del otro lado de la caja. El evaporador se separó del condensador mediante una capa aislante. También había un ventilador en la bobina interior, que conducía el aire de la habitación a través de su intercambiador de calor y expulsaba el aire ya calentado. Con la mejora adicional del dispositivo, la parte exterior se separó de la parte interior y comenzó a parecerse a un sistema de aire acondicionado dividido. Las dos partes del conjunto están interconectadas por tubos de cobre con aislamiento térmico en los que circula el freón y cables eléctricos para suministrar energía y señales de control. Las bombas de calor de aire modernas son un dispositivo complejo con control electrónico inteligente, capaz de funcionar de forma autónoma, ajustando suavemente su rendimiento en función de la temperatura externa, la temperatura interna configurada y una serie de modos. Esto le permite obtener ahorros adicionales en la electricidad consumida.

La clasificación principal de las bombas de calor (HP) se realiza según una fuente de bajo potencial de la que se toma la energía (aire, suelo, agua) y para un consumidor: un portador de calor, que intercambia calor con un condensador y posteriormente se utiliza en el sistema de calefacción (aire, agua; en lugar de agua, a veces se usa anticongelante). Enumeremos los más comunes:

1. Bombas de calor de aire (VTN). Categoría más asequible, especialmente aire-aire.

-TH aire-aire

-TH aire-agua

2. Bombas de calor de fuente terrestre (GTN). La categoría más cara, porque Requiere excavaciones o perforaciones costosas, cientos de metros de tubería y un gran volumen de anticongelante.

-TH suelo-agua

3. Bombas de calor de agua. Las tuberías con anticongelante se colocan en el fondo de un depósito (lago, estanque, mar ...) o dos pozos artesianos (se toma agua dulce de un pozo y el agua enfriada se drena en el otro). El alto costo depende de la vía de acceso al agua (una fuente de calor) que se utilice. ¡Pero no es barato de todos modos!

-TH agua-agua

Ahora, lo más importante: Sobre ganar... Cualquiera de las bombas de calor enumeradas permite obtener más energía de la que se gastó en su transferencia (funcionamiento del compresor, ventiladores, electrónica ...). La eficiencia de la bomba de calor se estima utilizando el coeficiente de rendimiento COP (Coeficiente de rendimiento), que es igual a la relación entre la energía térmica recibida (en kW * h) y la energía eléctrica consumida. Este valor adimensional muestra cuántas veces más energía térmica produce la bomba de calor en relación con la consumida. El COP depende de la diferencia de temperatura entre la Fuente (calor exterior a baja temperatura) y el Consumidor (temperatura en la casa +20 .. + 25⁰С) y suele oscilar entre 2 y 5 ° C.

Esta es nuestra ganancia al usar bombas de calor: por 1 kW de electricidad consumida, puede obtener de 1 kW a 4 kW de calor sin cargo del medio ambiente, que en la salida proporciona de 2 a 5 kW de calor a la casa.