Como fazer uma bomba de calor a partir de um ar condicionado ou geladeira

Uma bomba de calor é uma coisa interessante, mas cara. O custo aproximado do equipamento + dispositivos de circuito externo é de $ 300 a $ 1000 por 1 kW de potência. Conhecendo a "praticidade" do povo russo, é fácil presumir que mais de uma bomba de calor feita à mão funcione na vastidão de nossa vasta e diversificada pátria. Na maioria das vezes, existem dispositivos caseiros que foram feitos por "geladeiras". E isso é compreensível, porque a bomba de calor e o freezer funcionam de acordo com o mesmo princípio, só que o sistema de aquecimento das plantas está focado em captar calor, não em retirá-lo, e o compressor é utilizado com uma potência superior.

Leia sobre como funciona aqui.

O que pode ser uma fonte de calor para uma bomba de calor

O calor para aquecer a divisão pode ser retirado do ar exterior. Mas aqui surgirão inevitavelmente dificuldades de funcionamento: as flutuações de temperatura, mesmo médias diárias, são muito grandes, sem falar no fato de que a bomba de calor mostra eficiência normal em temperaturas acima de 0o C. E em quantas regiões temos esse quadro no inverno ? Na primavera, e mesmo assim não cedo, e não em todo o território, e não o tempo todo.

Qualquer ambiente pode ser uma fonte de calor para a sua casa com aquecimento por bomba de calor

Uma fonte de calor localizada na água parece muito mais aceitável. Se houver um rio, um lago ou uma lagoa com uma profundidade decente nas proximidades, isso é ótimo: você pode simplesmente afogar o oleoduto. É importante apenas que os pescadores com donks não pescem lá.

Outra boa opção é um poço, mas existe a possibilidade do nível da água descer e você terá que procurar outra fonte. Mas, embora esteja tudo bem, funcionará bem: a temperatura média da água nos horizontes subterrâneos é de 5 a 7 oC. Isso é mais do que suficiente para o funcionamento da bomba de calor.

Você pode se surpreender, mas também pode usar o sistema de esgoto - as temperaturas lá são mais altas do que nos poços. A tubulação pode ser colocada em uma fossa ou poço, mas desde que esteja sempre coberta com água. E o tubo deverá ser resistente a produtos químicos.

Um coletor subterrâneo horizontal é uma tarefa extremamente trabalhosa: será necessário remover o solo de várias centenas de metros quadrados até uma profundidade abaixo do ponto de congelamento. São volumes muito grandes que não podem ser dominados sozinho ou mesmo com um assistente. E, como a prática tem mostrado, em nossas condições climáticas, esses sistemas são ineficazes: os invernos são muito rigorosos.

Com coletores verticais, as coisas não melhoram - dificilmente você conseguirá fazer sem equipamento de perfuração. O número e a profundidade dos poços dependem do solo: a faixa de possível remoção de calor de um metro de um poço é muito grande. De 25 W / m em brita seca e solo arenoso, até 80-85 W / m em brita húmida e solos arenosos ou em granito. Consequentemente, a diferença no comprimento dos poços é de 3 vezes e mais.

Aqui está um diagrama de aquecimento de uma casa com uma bomba de calor. Ao usar, como no exemplo descrito, dois poços e na ausência de um circuito fechado, a distância entre os dois poços deve ser de pelo menos 20 metros. E é preciso levar em consideração a direção do fluxo para que a água fria da bomba não baixe a temperatura no poço "doador"

No exemplo descrito de uma bomba de calor caseira, a fonte de calor é um poço com uma boa vazão de água. A água chega tão rapidamente que cobre o consumo para as necessidades domésticas e é suficiente para transferir a quantidade necessária de calor (a vazão de água necessária foi calculada e a bomba foi selecionada em conformidade). Mas a fonte de calor para essa modificação pode ser qualquer uma das descritas acima, exceto o ar.Decidida a fonte de calor, será possível fazer uma bomba de calor para aquecer a casa.

Tipos de bombas de calor

Para entender claramente o que é uma bomba de calor, você precisa saber qual é o seu transportador de calor nos contornos de sua estrutura externa e interna. Esses refrigerantes classificam este dispositivo.

Ar aquático

Os sistemas mais eficientes de aquecimento são os sistemas água-água. Essa eficiência se deve ao fato de que a temperatura da água utilizada, localizada em grandes profundidades, é constante e tem indicadores bastante elevados. Para obter energia desse tipo de fonte, eles podem usar:

poços e poços, com a ajuda dos quais a água subterrânea é bombeada;
corpos d'água abertos, que incluem rios e lagos;
água residual que tem sido usada na indústria para a tecnologia.

Uma bomba de calor que usa energia extraída de um reservatório de tipo aberto exigirá o menor custo. Nesse caso, você precisará carregar os canos com um refrigerante e colocá-los na água. No caso das águas subterrâneas, utiliza-se uma estrutura mais cara, visto que sua implantação já é mais difícil. Para despejar água, você precisa construir um poço. Essa água vai passar pelo trocador de calor.

Circuito ar-água ou ar

Uma bomba de calor ar-água combina prós e contras. As vantagens incluem a inutilidade no desenvolvimento de poços de grande profundidade e trabalhos associados à limpeza do solo. A desvantagem desses dispositivos é seu baixo consumo de energia na estação fria, o que afeta sua menor eficiência entre os outros modelos. Para usar este dispositivo, é necessário montar o equipamento adequado no telhado da casa.

Bomba de calor de fonte de ar

A vantagem deste projeto pode ser atribuída à sua capacidade de reaproveitar o calor que sai das instalações, que aquece a bomba de calor na forma de fumaça, água ou ar. No inverno, aquecimento alternativo será necessário para eliminar a falta de calor.

Lençóis freáticos

Uma bomba de calor deste tipo também é uma fonte de energia muito eficiente para aquecimento. Isso se deve ao fato de que o calor obtido do solo a 5 metros de profundidade possui valores constantes de temperatura e não é afetado pelas mudanças nas condições climáticas da superfície terrestre. No circuito externo, o refrigerante é uma composição especial segura chamada salmoura, que é segura do ponto de vista ambiental.

O circuito externo utilizado para este tipo de bomba de calor pode ser do tipo horizontal ou vertical.

Os tubos usados para este sistema devem ser de plástico. A execução horizontal requer uma grande área de terreno. Depois que os tubos são colocados sob o solo, este lote de terreno não pode ser usado para necessidades agrícolas.

É permitido cultivar um gramado ou plantas da mesma idade. Para execução vertical, será necessário desenvolver vários poços, cuja profundidade varia de 50 a 150 metros, já que nessa profundidade o solo apresenta uma temperatura estável e elevada. Esse dispositivo é chamado de bomba geotérmica. Para transferir energia de tais profundidades, sondas especiais são usadas.

Da experiência operacional de uma bomba de calor "faça você mesmo"

Como a prática tem mostrado, o desempenho da opção apresentada é baixo: 2,6-2,8 kW. Nem é preciso falar do alto rendimento desta bomba de calor: numa área de 60 m2 a -5 oC no exterior, ela própria mantém + 17 oC. Mas o sistema foi pensado e instalado sob a caldeira - os radiadores, a uma temperatura de entrada de + 45oC, simplesmente não podem dar mais. O sistema da casa funcionava antigo e o número de radiadores não aumentava, mas até agora no frio eram aquecidos por um fogão.

Se um trocador de calor regenerativo for adicionado à estrutura, isso aumentará a eficiência em 10-15%. Dado que os custos são baixos, você pode fazer isso. Você precisará de dois tubos de cobre de 1,5 metros cada. Um com um diâmetro de 22 mm, o segundo - 10 mm. Um condutor de 4 núcleos (comprimento 3-4 metros, diâmetro 4 mm) é enrolado em um mais fino para aumentar a área de troca de calor, suas extremidades são soldadas ao tubo para que não se desenrolem. O tubo enrolado em arame é inserido com cuidado no tubo de diâmetro maior. Deve ser instalado entre o compressor e o evaporador. O refinamento é insignificante, mas aumenta significativamente a eficiência. É verdade que, sob certas condições, não é seguro: o freon quente pode entrar no compressor, o que levará à sua falha.

Melhoria do circuito: você pode adicionar um trocador de calor regenerativo, o que aumentará a produtividade em cerca de 15-20%

A segunda opção para aumentar a eficiência, mais segura e não menos eficaz, é construir um trocador de calor adicional para aquecer água ou glicol.

O que procurar se decidir fazer a sua própria bomba de calor. Existem algumas coisas que só podem ser aprendidas com a experiência:

As correntes iniciais desta instalação em particular foram muito decentes. Nem sempre havia recursos de rede suficientes para executar a instalação. Portanto, se você fizer uma instalação séria, é melhor pegar um compressor trifásico e fornecer uma entrada trifásica, respectivamente. Sim, não é barato, mas para uma partida estável de um compressor monofásico, é necessário um estabilizador eletrônico de potência decente, que também não pode ser chamado de barato.
Uma bomba de calor em um sistema de radiador acabado não fornecerá uma temperatura ambiente normal. Eles são projetados para uma temperatura de refrigeração diferente, que essas instalações, especialmente as feitas em casa, raramente são capazes de fornecer. Portanto, atualize o sistema (adicionando pelo menos o mesmo número de seções do radiador) ou instale pisos de água.
Se houver três anéis de água em um poço, isso não significa que ele tenha um grande débito. Você precisa saber quanta água ele é capaz de dar com sua seleção constante.

Vídeo

O vídeo a seguir fornece detalhes sobre as características das bombas de calor:

https://youtu.be/jU5ueYQY-88

Mais informações sobre o dispositivo de uma bomba artesanal no vídeo a seguir:

Nas últimas décadas, os proprietários de casas adquiriram uma seleção bastante grande de sistemas de aquecimento. Não é mais necessário se conectar a redes centralizadas e usar fontes tradicionais. Você pode escolher equipamentos que trabalhem com energia alternativa, mas sua principal desvantagem é o alto custo. Você concorda?

No entanto, se você construir uma bomba de calor com suas próprias mãos a partir de uma geladeira velha, o custo do sistema pode ser significativamente reduzido. E nós vamos te dizer como fazer isso.

No artigo, selecionamos as soluções mais simples e fornecemos a elas desenhos e diagramas detalhados. Portanto, não será difícil para um artesão doméstico entendê-los. Além disso, aqui você encontrará instruções passo a passo para a fabricação de equipamentos de aquecimento. E os vídeos postados vão falar sobre as características do design da bomba de calor e as características de sua conexão.

Desfechos

Sem dúvida, o custo de uma bomba de calor de um ar condicionado é várias vezes menor do que as opções de fábrica prontas, mesmo aquelas feitas na China. Mas há muitas nuances aqui: você precisa cuidar da fonte e da quantidade de calor fornecida, calcular corretamente o comprimento dos trocadores de calor (bobinas), instalar a automação, garantir o fornecimento de energia garantido, etc. Mas se você for capaz de resolver esses problemas, isso será sem dúvida benéfico. Deixe-nos dar-lhe alguns conselhos: no primeiro ano é muito desejável ter aquecimento de reserva, e teste e funcionamento de teste, é melhor fazer no verão, para que haja tempo para revisar a unidade antes do início da estação de aquecimento.

O que é uma bomba geotérmica

Como funciona a bomba de calor

Primeiro você precisa entender o que é uma bomba geotérmica e com base em que princípio ela funciona, porque ele é o coração de todo o dispositivo que estamos descrevendo.

Não é segredo para ninguém que a temperatura acima de zero é sempre mantida na espessura da terra. A água sob o gelo está no mesmo estado. Neste ambiente relativamente quente, uma tubulação fechada com líquido é colocada.

O esquema de operação para bombas de calor é bastante simples e é baseado no princípio reverso de Carnot:

O transportador de calor, movendo-se ao longo do circuito externo, aquece a partir da fonte selecionada e entra no evaporador.
Lá, ele troca energia com um refrigerante (geralmente freon).
Freon ferve, passa para o estado gasoso e é comprimido por um compressor.
O gás quente (aquece na faixa de 35–65oC) entra em outro trocador de calor, no qual cede seu calor para o sistema de aquecimento ou abastecimento de água quente da casa.
O refrigerante resfriado se torna líquido novamente e retorna para um novo círculo.

Dicas úteis

Em todas as fases da construção de uma casa, desde a fase de projeto, deve ser lembrado que TN é um sistema inercial. Pode ser comparado a um enorme fogão russo, que geralmente era aquecido uma vez por dia durante o cozimento. Em seguida, o calor acumulado aqueceu a casa até a manhã seguinte.

Paredes feitas de toras pesadas têm um grau bastante alto de inércia térmica. Simplificando, eles esfriam lentamente quando fica mais frio à noite. Boa inércia térmica com paredes de pedra grossas e concreto pesado ou tijolos.

Poli espuma e espuma de concreto têm boas propriedades de isolamento térmico. Mas devido à sua baixa gravidade específica, eles têm baixa inércia térmica. Uma bomba de calor em um prédio com paredes feitas de tais materiais com uma queda acentuada na temperatura do ar externo nem sempre será capaz de “bombear” calor suficiente de fora para o sistema de aquecimento de “piso quente”.

Você também precisa considerar outros fatores:

Para reduzir a perda de calor ou não congelar os tubos na linha principal entre a casa e os poços ou o coletor, é necessário colocá-los a uma profundidade abaixo do nível de congelamento. Na Crimeia - 0,75 metros é o suficiente, e na latitude de Moscou - pelo menos 1,5.
As maiores perdas de calor geralmente ocorrem através das janelas. Portanto, os vidros triplos não são um luxo, mas uma solução de construção economicamente viável. A opção ideal é usar óculos que reflitam os raios infravermelhos.
No caso de utilizar a opção de 2 poços para captação e descarga de água, a distância entre eles deve ser de no mínimo 20 metros.
É melhor tentar um TN caseiro primeiro em uma despensa ou garagem. A instalação de piso radiante em uma área residencial exigirá custos adicionais. Descubra o pedido pelo link da lareira de canto.

Como fazer uma bomba de calor com suas próprias mãos

Algumas diretrizes para a criação desses dispositivos são descritas a seguir:

Em primeiro lugar, você deve começar a comprar um compressor, por exemplo, como em um ar condicionado. Via de regra, ele é preso à parede.
Fazer outra parte importante do produto, o capacitor, é bastante realista de fazer com as próprias mãos. Para isso, é necessário dobrar um tubo de cobre (o diâmetro não deve ser inferior a 1 mm) em forma de bobina e, já neste estado, colocá-lo no fundo de uma caixa de metal ou plástico. Como corpo, você pode usar um tanque de tamanho adequado. Por

Depois de concluída a instalação da bobina, as partes do tanque são soldadas e as conexões roscadas necessárias são instaladas. O evaporador também costuma ser montado na parede. Dica: para fazer uma bobina de alta qualidade, o melhor é enrolar um cano de cobre sobre uma base cilíndrica da espessura desejada, para isso você pode usar um cilindro de gás. Para conseguir a mesma distância entre as voltas, é usado um canto de alumínio perfurado, no qual as voltas da bobina são fixadas.
A instalação final destas peças, nomeadamente soldadura de tubo de cobre, bombagem de freon, etc., deverá ser efectuada exclusivamente por profissional altamente qualificado. Fazer isso sem a experiência adequada pode danificar o equipamento e aumentar significativamente a probabilidade de ferimentos pessoais.
O próximo passo é conectar a estrutura ao sistema de aquecimento do prédio.
Depois disso, você deve proceder à instalação e conexão do circuito externo. Este processo possui características próprias, que variam consoante o tipo de bomba de calor. Importante: antes de ligar a bomba de calor, você deve diagnosticar a fiação elétrica da casa e o medidor de energia elétrica. Se o descrito estiver dilapidado e desatualizado, a substituição será necessária. A potência aceitável, que o medidor elétrico possui, pode ser considerada uma marca acima de 40 amperes.

É importante notar que o funcionamento de uma bomba de calor no aquecimento de uma casa nem sempre satisfaz plenamente todas as exigências dos proprietários. Normalmente, isso se deve ao fato de que os cálculos termodinâmicos foram realizados de forma incorreta. O resultado de tal erro é um sistema de baixa potência, ou o sistema acaba sendo muito potente, e isso se deve ao consumo excessivo de eletricidade.

Para selecionar um sistema com uma potência adequada, você deve calcular a perda de calor do edifício e muitos outros cálculos. Este cálculo deve ser executado por um engenheiro de projeto experiente.