Cálculo de uma bomba de calor ar-água para aquecimento e abastecimento de água quente

Exemplo de cálculo de bomba de calor

Vamos selecionar uma bomba de calor para o sistema de aquecimento de uma casa térrea com uma área total de 70 m2. m com pé-direito padrão (2,5 m), arquitetura racional e isolamento térmico das estruturas de fechamento que atendem aos requisitos dos códigos de construção modernos. Para aquecimento ao 1º quarto. m de tal objeto, de acordo com os padrões geralmente aceitos, é necessário gastar 100 W de calor. Assim, para aquecer toda a casa você precisará de:

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

Escolhemos uma bomba de calor da marca "TeploDarom" (modelo L-024-WLC) com uma potência térmica de W = 7,7 kW. O compressor da unidade consome N = 2,5 kW de eletricidade.

Cálculo de reservatório

O solo no local destinado à construção do coletor é argiloso, o nível do lençol freático é alto (tomamos o poder calorífico p = 35 W / m).

O poder coletor é determinado pela fórmula:

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

Determine o comprimento do tubo coletor:

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

Com base no facto de ser irracional instalar um circuito com um comprimento superior a 100 m devido a uma resistência hidráulica excessivamente elevada, aceitamos o seguinte: o colector da bomba de calor consistirá em dois circuitos - 100 me 50 m de comprimento.

A área do local que precisará ser alocada para o coletor é determinada pela fórmula:

S = L x A,

Onde A é a etapa entre as seções adjacentes do contorno. Aceitamos: A = 0,8 m.

Então S = 150 x 0,8 = 120 sq. m.

"Uma bomba de calor é muito cara!"

Na verdade, a instalação chave na mão de um sistema de aquecimento geotérmico em 2000-2010, custou cerca de $ 30.000-40.000... Havia três fatores principais por trás de um preço tão alto:

• o custo de perfuração naquela época era de 35-50 USD. por 1 metro. Como resultado, 60-70% do orçamento total foi para o dispositivo do coletor externo. Agora, graças à crise, o custo de perfuração caiu para US $ 15-17. por 1 metro.
• o preço das bombas de calor diminuiu significativamente, quer devido ao aumento da concorrência interna no mercado bielorrusso, que fez diminuir o apetite dos intervenientes locais neste mercado, quer devido à redução mundial dos custos de equipamentos deste tipo.
• introdução mais ampla de reservatórios "horizontais", cuja instalação é duas vezes mais barata do que a perfuração "vertical" e, ao mesmo tempo, não é inferior aos reservatórios "verticais" em termos de eficiência.

Como resultado, hoje a média o custo do dispositivo de sistema "Turnkey" (com todos os equipamentos e obras) diminuiu até 9000-15000 USD Ao mesmo tempo, você não precisa desenvolver e aprovar um projeto no Ministério de Situações de Emergência, a construção de estações "abaixadoras" (durante a gaseificação), a instalação de uma chaminé, cumprimento das regras de incêndio, etc.

Tipos de projetos de bomba de calor

Existem as seguintes variedades:

• ТН "ar - ar";
• ТН "ar - água";
• TN “solo - água”;
• TH "água - água".

A primeira opção é um sistema split convencional operando em modo de aquecimento. O evaporador é montado ao ar livre e uma unidade com condensador é instalada dentro da casa. Este último é soprado por um ventilador, devido ao qual uma massa de ar quente é fornecida ao ambiente.

Se tal sistema estiver equipado com trocador de calor especial com bicos, será obtido o tipo HP "ar-água". Ele está conectado a um sistema de aquecimento de água.

O evaporador HP do tipo "ar-ar" ou "ar-água" pode ser colocado não ao ar livre, mas no duto de exaustão (deve ser forçado). Neste caso, a eficiência da bomba de calor aumentará várias vezes.

As bombas de calor do tipo "água para água" e "solo para água" utilizam um denominado permutador de calor externo ou, como também é designado, um colector para extracção de calor.

Diagrama esquemático da bomba de calor

Este é um tubo longo em loop, geralmente de plástico, através do qual um meio líquido circula ao redor do evaporador. Ambos os tipos de bombas de calor representam o mesmo dispositivo: em um caso, o coletor é imerso no fundo de um reservatório de superfície, e no segundo - no solo. O condensador dessa bomba de calor está localizado em um trocador de calor conectado ao sistema de aquecimento de água quente.

A ligação de bombas de calor segundo o esquema "água - água" é muito menos trabalhosa do que "solo - água", uma vez que não é necessária a realização de trabalhos de terraplenagem. No fundo do reservatório, o tubo é colocado em forma de espiral. Claro, para este esquema, apenas um reservatório é adequado que não congele até o fundo no inverno.

Por que uma bomba de calor?

Além do aquecimento na estação fria, a bomba permite passar para o processo de climatização da sala no verão. Para fazer isso, a bomba é transferida para o modo reverso de operação - a função de resfriamento. Para garantir a limpeza ambiental não só das próprias casas, mas também da atmosfera de todo o planeta como um todo, o uso de bombas de calor como aquecimento é bastante justificado. Além disso, o equipamento possui longo prazo de trabalho, redução de custos, segurança e a criação de um ambiente confortável em casa.
Todos os tipos de transportadores de energia estão se tornando mais caros a cada mandato, portanto, proprietários zelosos estão prontos para instalar equipamentos caros que pagarão por trabalhar sem o uso de combustível artificial. A compra de combustíveis líquidos, gasosos ou sólidos não é necessária para o funcionamento eficiente da bomba de calor.

Em habitações particulares com grande área, a utilização de uma bomba de calor em conjunto com um método de aquecimento de apoio permite recuperar os custos de investimento no sexto ano de funcionamento. Ao mesmo tempo, cerca de 6 kW de calor são liberados por 1 kW de eletricidade consumida. A bomba de calor permite obter uma temperatura da água no sistema até 70 ° C.

Em uma casa com uma bomba de calor instalada não tem que usar os serviços de um ar condicionado, já que no período de verão circula um refrigerante ao longo do circuito, que é resfriado no solo a uma temperatura de 6 ° C. É mais barato do que usar sistemas de refrigeração de ar separados. Para tornar a bomba ainda mais eficiente, são ligados a ela ramais de aquecimento adicionais da piscina e, no verão, é utilizada a energia dos painéis solares.

Bomba de calor em ação

Sob a crosta dura e o manto do planeta está um núcleo incandescente. Por muitos anos, ao longo da vida de muitas gerações de terráqueos, o núcleo não mudará sua temperatura e aquecerá nossa casa comum por dentro. Dependendo das condições climáticas, a uma profundidade de cerca de 50-60 m, a temperatura da terra está dentro de 10-14 ° C... Mesmo em permafrost, o uso de uma bomba de calor é possível, apenas a profundidade de assentamento da tubulação terá que ser aumentada.

Como funciona

O equipamento é projetado para captar baixas temperaturas ambientes em profundidade, convertê-la em energia de alta temperatura e transferi-la para o sistema de aquecimento doméstico. O planeta emite calor constantemente, que é usado para aquecer a casa. O calor é obtido do ar e da água ao redor, que acumulam energia solar.

Na verdade, uma bomba de calor é uma unidade que se assemelha ao funcionamento de um equipamento de refrigeração. Apenas na geladeira o evaporador está localizado de forma que descarregue calor desnecessário, e na bomba de calor é em contato constante com a fonte calor natural:

• usando poços verticais ou oblíquos, interage com a massa de terra localizada abaixo do ponto de congelamento;
• o uso de canos nas profundezas de lagos e rios quentes permite coletar a energia de fluxos de água não congelantes;
• dispositivos especiais coletam a temperatura do ar quente fora da residência.

O movimento do carreador de combustível através do sistema é organizado por um compressor. Para aumentar a temperatura coletada nas profundezas da terra, um sistema de funis estreitos é usado. Ao passar por eles sob pressão, o transportador se contrai e aumenta a temperatura. O condensador instalado no sistema emite energia para aquecer o líquido do sistema de aquecimento, que acaba entrando nos radiadores do circuito interno de aquecimento da casa.

Para uso da bomba de calor durante todo o ano, o sistema fornecido com dois trocadores de calor... O evaporador de um libera energia de resfriamento, enquanto o outro atua como um fornecedor de calor para aquecer o ambiente. A fonte de coleta de calor são as entranhas da terra, o fundo de reservatórios ou massas de ar que não congelam, de onde longos tubos emprestam energia de baixa temperatura.

Diagrama estrutural de uma bomba residencial privada

• um sistema de tubos para coleta externa, às vezes remota, em que um transportador de calor está em constante movimento;
• sistema de funcionamento do coletor, que inclui compressor, tubulações, trocadores de calor, válvulas e funis de diversas ações;
• sistema de aquecimento interno da casa com tubos e radiadores ou sistema de refrigeração de ar.

O período de operação durante o qual não ocorrerão avarias no equipamento de combustível é definido pelos fabricantes e instaladores de bombas em 20 anos. Mas tal afirmação é improvável, uma vez que ninguém cancelou as leis da física, e esfregar e mover partes constantemente falhará antes. O período ideal de trabalho sem reparo e substituição de peças pode ser designar uma figura em 10 anos.

Fazendo um gerador de calor com suas próprias mãos

Lista de peças e acessórios para criar um gerador de calor:

• dois manômetros são necessários para medir a pressão na entrada e na saída da câmara de trabalho;
• termômetro para medir a temperatura do líquido de entrada e saída;
• válvula para retirar os bujões de ar do sistema de aquecimento;
• tubos de derivação de entrada e saída com torneiras;
• mangas de termômetro.

Seleção de uma bomba circulante

Para fazer isso, você precisa decidir sobre os parâmetros necessários do dispositivo. O primeiro é a capacidade da bomba de lidar com fluidos em alta temperatura. Se esta condição for negligenciada, a bomba irá falhar rapidamente.

Em seguida, você precisa selecionar a pressão de trabalho que a bomba pode criar.

Para um gerador de calor, basta que uma pressão de 4 atmosferas seja informada quando o líquido entrar, você pode aumentar este indicador para 12 atmosferas, o que aumentará a taxa de aquecimento do líquido.

O desempenho da bomba não terá um efeito significativo na taxa de aquecimento, uma vez que durante a operação o líquido passa pelo diâmetro condicionalmente estreito do bico. Normalmente, até 3-5 metros cúbicos de água são transportados por hora. O coeficiente de conversão da eletricidade em energia térmica terá uma influência muito maior no funcionamento do gerador de calor.

Fabricação de uma câmara de cavitação

Mas, neste caso, o fluxo de água será reduzido, o que levará à sua mistura com massas frias. A pequena abertura do bico também serve para aumentar o número de bolhas de ar, o que aumenta o efeito de ruído da operação e pode fazer com que as bolhas comecem a se formar já na câmara da bomba. Isso encurtará sua vida útil. Como a prática tem mostrado, o diâmetro mais aceitável é de 9–16 mm.

Em forma e perfil, os bicos são cilíndricos, cônicos e arredondados. É impossível dizer de forma inequívoca qual escolha será mais eficaz, tudo depende do resto dos parâmetros de instalação. O principal é que o processo de vórtice surge já na fase de entrada inicial do líquido no bico.

Cálculo do coletor da bomba de calor horizontal

A eficiência de um coletor horizontal depende da temperatura do meio em que está imerso, de sua condutividade térmica e da área de contato com a superfície do tubo. O método de cálculo é bastante complicado, portanto, na maioria dos casos, são usados ​​dados médios.

• 10 W - quando enterrado em solo arenoso ou rochoso;
• 20 W - em solo argiloso seco;
• 25 W - em solo argiloso úmido;
• 35 W - em solo argiloso muito úmido.

Assim, para calcular o comprimento do coletor (L), a potência térmica necessária (Q) deve ser dividida pelo valor calorífico do solo (p):

L = Q / p.

Os valores fornecidos só podem ser considerados válidos se as seguintes condições forem atendidas:

• A parcela de terreno acima do coletor não é construída, não é sombreada ou plantada com árvores ou arbustos.
• A distância entre voltas adjacentes da espiral ou seções da "cobra" é de pelo menos 0,7 m.

Ao calcular o coletor, deve-se ter em mente que a temperatura do solo após o primeiro ano de operação cai vários graus.

Como funcionam as bombas de calor

Qualquer bomba de calor possui um meio de trabalho denominado refrigerante. Normalmente o freon atua nesta capacidade, com menos frequência a amônia. O próprio dispositivo consiste em apenas três componentes:

• evaporador;
• compressor;
• capacitor.

O evaporador e o condensador são dois tanques, que se parecem com longos tubos curvos - serpentinas. O condensador é conectado em uma extremidade à saída do compressor e o evaporador à entrada. As pontas das bobinas são unidas e uma válvula redutora de pressão é instalada na junção entre elas. O evaporador está em contato - direta ou indiretamente - com o meio de origem, e o condensador está em contato com o sistema de aquecimento ou AQS.

Como funciona a bomba de calor

A operação da HP é baseada na interdependência do volume do gás, pressão e temperatura. Aqui está o que acontece dentro da unidade:

1. Amônia, freon ou outro refrigerante, movendo-se ao longo do evaporador, aquece do meio de origem, por exemplo, a uma temperatura de +5 graus.
2. Depois de passar pelo evaporador, o gás chega ao compressor, que o bombeia para o condensador.
3. O refrigerante descarregado pelo compressor é retido no condensador pela válvula redutora de pressão, de modo que sua pressão é mais alta aqui do que no evaporador. Como você sabe, com o aumento da pressão, a temperatura de qualquer gás aumenta. Isso é exatamente o que acontece com o refrigerante - ele aquece até 60-70 graus. Uma vez que o condensador é lavado pelo líquido refrigerante que circula no sistema de aquecimento, este também aquece.
4. O refrigerante é descarregado em pequenas porções através da válvula redutora de pressão para o evaporador, onde sua pressão cai novamente. O gás se expande e esfria e, como parte de sua energia interna foi perdida como resultado da troca de calor no estágio anterior, sua temperatura cai abaixo dos +5 graus iniciais. Seguindo o evaporador, ele aquece novamente, então é bombeado para o condensador pelo compressor - e assim por diante em um círculo. Cientificamente, esse processo é chamado de ciclo de Carnot.

A principal característica das bombas de calor é que a energia térmica é retirada do ambiente literalmente para nada. É verdade que para a sua extração é necessário gastar uma certa quantidade de eletricidade (para um compressor e uma bomba / ventilador de circulação).

Mas a bomba de calor ainda é muito lucrativa: para cada kW * h de eletricidade gasto, é possível obter de 3 a 5 kW * h de calor.

Fontes de

• https://aquagroup.ru/articles/skvazhiny-dlya-teplovyh-nasosov.html
• 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

Submissão ao elemento ar: bombas de calor "ar-água"

A Finlândia tem sido uma das principais economias da União Europeia em termos de taxa de introdução de bombas de calor (HP) per capita. A Associação Finlandesa de Bombas de Calor (Suomen Lämpöpumppuyhdistys, SULPU) publicou estatísticas interessantes de vendas de bombas de calor para 2020 (Fig. 1) neste país escandinavo com seu clima severo.

O gráfico mostra que, por vários anos consecutivos, o número de vendas de equipamentos geotérmicos tem diminuído, enquanto as vendas de bombas de calor ar-água têm crescido a cada ano.Se traduzirmos esses dados em números, temos o seguinte quadro: as vendas de bombas de calor geotérmicas desde 2016 caíram de 8.491 para 7.986 unidades, o que totalizou -5,9%, e as vendas de bombas de calor ar-água desde 2020 aumentaram de 3.709 para 4.138 pcs., que totalizou + 11,6%.

Esta dinâmica deve-se ao aumento da estabilidade da bomba de calor ar / água devido ao desenvolvimento da ciência e da tecnologia, bem como a investimentos mais confortáveis ​​e instalação simples em comparação com as bombas de calor geotérmicas.

O fabricante líder de tecnologia de aquecimento na Finlândia -) - também se concentrou no desenvolvimento de soluções de bomba de calor ar-água eficientes e sustentáveis ​​por muitos anos e, recentemente, o lançamento bem-sucedido da Tehowatti Air está no mercado.

É uma solução de embalagem versátil adequada para vários tipos de propriedades: privadas, comerciais e públicas. O pacote inicial inclui sempre uma unidade externa, ou seja, a própria bomba de calor ar / água e um módulo interno, que inclui: uma caldeira elétrica e um aquecedor de água feito de aço inoxidável ferrítico resistente ao ácido especializado, toda a automação necessária , fechos e um grupo de segurança para as unidades internas e externas ... Assim, qualquer cliente e instalador recebe um "construtor" pronto a montar e no menor tempo possível resolve o problema não só com aquecimento e abastecimento de água quente, mas também, a pedido do cliente final, mesmo com ar condicionado no casa.

A linha de modelos inclui várias combinações de unidades externas da HP "ar-água" - desde soluções econômicas até soluções "avançadas" que oferecem ao usuário final a economia máxima.

Esta opção também foi escolhida por si mesma pela paróquia da Igreja da Assunção da Bem-Aventurada Virgem Maria (Salvador em Sennaya) em 2020 durante a reconstrução do templo. O fabricante JÄSPI e o distribuidor DOMAP selecionaram em conjunto o pacote de equipamentos ideal para resolver este problema. A vantagem de utilizar o Tehowatti Air reside não só no facto de oferecermos um conjunto de entrega cómodo para a instalação, mas também no facto de este equipamento poder ser facilmente integrado no sistema de aquecimento e água quente existente.

Um pouco de historia

A igreja de pedra foi fundada pelo arcebispo de São Petersburgo e Shlisselburg Sylvester em 20 de julho de 1753. O templo foi construído às custas de um rico fazendeiro de impostos Savva Yakovlev (Sobakin). Anteriormente, Bartolomeo Rastrelli era considerado o arquiteto do edifício, agora Andrei Kvasov é reconhecido como o autor mais provável do projeto.

A arquitetura do templo foi projetada em um estilo misto. A iconostase alta e dourada era considerada uma das melhores de São Petersburgo. Também foram notáveis ​​a pintura de escrita grega e o trono de prata pesando 6 libras 38 libras (cerca de 113,8 kg).

Em 2011, teve início o desenvolvimento ativo do projeto de restauração da Igreja da Assunção da Bem-Aventurada Virgem Maria na Praça Sennaya. No mesmo ano, começou o trabalho de restauração do templo. Os construtores tiveram que abrir o asfalto e calcular a localização aproximada da catedral. Acontece que o antigo alicerce não foi destruído. Os arquitetos ficaram especialmente encantados com o Santo dos Santos da catedral - a base do altar. Não muito longe da placa do altar, foi encontrada uma entrada selada para a cripta do Salvador - uma entrada enterrada para os porões da igreja. Normalmente, padres e paroquianos nobres eram enterrados na cripta. Muito provavelmente, a Igreja do Salvador em Sennaya será restaurada no antigo alicerce.

Em 2014, a fundação da igreja foi reconhecida como patrimônio cultural por meio de despacho especial. Agora, qualquer tipo de obra é proibida neste local, exceto para a melhoria do território e a restauração do edifício da igreja.

Sistema de ar Tehowatti no local

Uma bomba de calor ar / água JÄSPI Tehowatti Air com uma unidade inversora externa Nordic 16 foi instalada no local - este sistema foi desenvolvido para aquecimento, resfriamento e abastecimento de água quente eficientes em instalações novas e renovadas.Ao projetá-lo, foi dada atenção especial à facilidade de instalação e uso. Este sistema foi lançado e está a funcionar com sucesso para aquecimento de água por pavimento radiante e abastecimento de água quente num edifício público. A unidade externa da bomba de calor ar-água Nordic 16 opera efetivamente em temperaturas externas de até –25 ° C, enquanto é capaz de fornecer um meio de aquecimento aquecido a 63–65 ° C para o sistema de aquecimento.

Vamos prestar atenção aos detalhes. Conforme mencionado acima, o tanque interno do sistema JÄSPI Tehowatti Air é feito de aço inoxidável ferrítico resistente a ácidos, que é usado para condições particularmente difíceis no sistema AQS.

Além disso, a bobina de carregamento da bomba de calor é feita de aço inoxidável pente. Esta bobina fornece um carregamento preciso, rápido e eficiente em termos de energia. Através da unidade interior, o calor é distribuído no interior da divisão e para aquecimento da água doméstica.

Se a bomba de calor não recebe da rua uma quantidade de energia suficiente para as necessidades da instalação, o aquecimento automático e o aquecimento adicional necessário são fornecidos com a ajuda da resistência elétrica do bloco interno do HP.

Os componentes e materiais finlandeses da Tehowatti Air de alta qualidade proporcionam economia de longo prazo na forma de baixo consumo de energia sem manutenção frequente do equipamento. Ambas as unidades externas e internas operam com baixos níveis de ruído.

Os sistemas de bomba de calor ar / água JÄSPI Tehowatti são projetados e fabricados na Finlândia, têm a melhor qualidade nos mínimos detalhes, praticamente não exigem manutenção e são altamente confiáveis ​​(resolvendo o problema de um cliente com uma vida útil média de 20-25 anos). Ao criar seu equipamento, JÄSPI ("Yaspi") utiliza um alto nível de conhecimento na área de aquecimento e muitos anos de experiência na operação de equipamentos nas duras condições do norte.

Características de poços para bombas de calor

O elemento principal no funcionamento do sistema de aquecimento ao usar este método é o poço. A sua perfuração é efectuada de forma a instalar uma sonda geotérmica especial e uma bomba de calor directamente na mesma.

A organização de um sistema de aquecimento baseado em bomba de calor é racional tanto para pequenas casas privadas como para fazendas inteiras. Independentemente da área que precisará ser aquecida, uma avaliação da seção geológica do local deve ser realizada antes da perfuração dos poços. Dados precisos ajudarão a calcular corretamente o número de poços necessários.

A profundidade do poço deve ser selecionada de tal forma que possa não só fornecer calor suficiente ao objeto em questão, mas também permitir a seleção de uma bomba de calor com características técnicas padrão. Para aumentar a transferência de calor, uma solução especial é despejada na cavidade dos poços onde o circuito embutido está localizado (como alternativa à solução, pode-se usar argila).

O principal requisito para a perfuração de poços para bombas de calor é o isolamento completo de todos os horizontes de água subterrânea, sem exceção. Caso contrário, o ingresso de água nos horizontes subjacentes pode ser considerado poluição. Se o refrigerante atingir as águas subterrâneas, isso terá consequências ambientais negativas.

O que é uma bomba de calor?

A bomba de calor foi inventada há 150 anos por Lord Kelvin e nomeada como um multiplicador de calor. Consiste em um compressor, como uma geladeira convencional, e dois trocadores de calor. O princípio de funcionamento pode ser comparado ao de um refrigerador. Este último tem uma grade na parte de trás que esquenta, dentro do freezer, esfria. Se pegarmos este freezer, darmos os tubos, colocarmos os tubos de freon no banho, então a água do banho será resfriada, e a grelha estará esquentando por trás, e a geladeira irá bombear o calor do banho e aquecer o quarto através da grade. A bomba de calor funciona da mesma maneira.

Existem dois canos que penetram no solo aqui.Em seguida, eles divergem e cerca de 350 metros em execução de poços foram perfurados nesta casa. Uma sonda em forma de y é inserida em cada poço. O líquido flui por essa sonda e é aquecido pelo calor da terra. Uma temperatura de cerca de -1 grau sai da bomba de calor e +5 graus retorna do solo. Este é um sistema fechado com esta bomba de circulação, ela é bombeada e o calor é retirado e transferido para a casa. Esses dois tubos aquecem o chão quente. Uma geladeira comum, mas com um compressor mais potente.

Eletrônicos caseiros em uma loja chinesa.

Preços de perfuração de poços para bombas de calor

O custo de instalação do primeiro circuito de aquecimento geotérmico

Por que escolhi uma bomba de calor para o aquecimento doméstico e o sistema de abastecimento de água?

Então, comprei um terreno para construir uma casa sem gás. A perspectiva de fornecimento de gás é em 4 anos. Era preciso decidir como viver naquela época.

As seguintes opções foram consideradas:

1. 1) tanque de gás 2) combustível diesel 3) pellets

Os custos de todos esses tipos de aquecimento são proporcionais, então decidi fazer um cálculo detalhado usando o exemplo de um tanque de gás. As considerações foram as seguintes: 4 anos para o gás liquefeito importado, substituindo então o bico da caldeira, fornecendo o gás principal e um mínimo de custos para retrabalho. O resultado é:

• para uma casa de 250 m2, o custo de uma caldeira, um tanque de gás é de cerca de 500.000 rublos
• todo o site precisa ser cavado
• disponibilidade de um acesso conveniente para um reabastecedor para o futuro
• manutenção de cerca de 100.000 rublos por ano:
• a casa terá aquecimento + água quente
• a uma temperatura de -150 ° C e abaixo, os custos são de 15-20.000 rublos por mês).

Total:

• tanque de gás + caldeira - 500.000 rublos
• operação por 4 anos - 400.000 rublos
• fornecimento do tubo de gás principal para o local - 350.000 rublos
• substituição do bico, manutenção da caldeira - 40.000 rublos

No total - 1 250 000 rublos e muito barulho em torno da questão do aquecimento nos próximos 4 anos! O tempo pessoal em termos de dinheiro também é uma quantia decente.

Portanto, minha escolha recaiu sobre uma bomba de calor com custos proporcionais para perfurar 3 poços de 85 metros cada e adquiri-la com a instalação. A bomba de calor Buderus 14 kW está em operação há 2 anos. Há um ano instalei um medidor separado para ele: 12.000 kWh por ano !!! Em termos de dinheiro: 2.400 rublos por mês! (A mensalidade do gás seria mais) Aquecimento, água quente e ar condicionado grátis no verão!

O ar condicionado funciona elevando o líquido refrigerante dos poços a uma temperatura de + 6-8 ° C, que é utilizado para refrigerar as instalações através de ventiloconvectores convencionais (um radiador com uma ventoinha e um sensor de temperatura).

Os condicionadores de ar convencionais também consomem muita energia - pelo menos 3 kW por quarto. Ou seja, 9-12 kW para toda a casa! Esta diferença também deve ser levada em consideração no payback da bomba de calor.

Portanto, o retorno em 5 a 10 anos é um mito para aqueles que se sentam no tubo de gás, o resto é bem-vindo ao clube dos consumidores de energia “verdes”.

Proprietários de bombas de calor de ar do CIS

Alina Shuvalova, Dnipro (Dnipropetrovsk), Ucrânia

Eles abandonaram o aquecimento centralizado e instalaram uma bomba de calor ar-ar no apartamento (por iniciativa do meu marido). A economia é significativa, devido ao fato de que há janelas de plástico por toda parte, a casa é isolada e os apartamentos são aquecidos por todos os lados.

Acontece que aquecemos apenas um pouco o apartamento e podemos regular a temperatura. Quando a gente está no trabalho e a criança está na escola, a bomba é desligada, liga o cronômetro e liga quando o filho chega em casa (nesse período o apartamento não tem tempo de esfriar).

Kashevich Alexey, Bielo-Rússia

Comprei uma bomba de calor ar-ar para minha casa (antes era aquecida com um fogão). No início, tudo funcionou como um relógio e, quando veio o frio, os engarrafamentos começaram a diminuir constantemente.Não dei importância a isso e, quando comecei a nocautear constantemente, chamei um eletricista.

Acontece que no frio consome muita eletricidade e nossa rede não foi projetada para isso. Havia uma escolha - retornar ao aquecimento do fogão ou sentar-se no frio. Em geral, a temporada acabou não sendo particularmente confortável, ainda não decidi o que fazer a seguir. É muito caro instalar e conectar um cabo mais potente.

Nuances de instalação

Ao escolher uma bomba de calor água-água, é importante calcular as condições de funcionamento. Se a linha estiver imersa em um corpo d'água, deve-se levar em consideração seu volume (para lago fechado, lagoa, etc.), e quando instalada em rio, a velocidade da corrente

Se cálculos incorretos forem feitos, os tubos congelarão com gelo e a eficiência da bomba de calor será zero.

O que é um chiller e como funciona

Ao amostrar águas subterrâneas, as flutuações sazonais devem ser levadas em consideração. Como você sabe, na primavera e no outono, a quantidade de água subterrânea é maior do que no inverno e no verão. Ou seja, o principal tempo de operação da bomba de calor será no inverno. Para bombear e bombear água, você precisa usar uma bomba convencional, que também consome eletricidade. Seus custos devem ser incluídos no total e somente depois disso a eficiência e o período de retorno da bomba de calor devem ser considerados.

uma ótima opção é usar água artesiana. Sai de camadas profundas por gravidade, sob pressão. Mas você terá que instalar equipamentos adicionais para compensar isso. Caso contrário, os componentes da bomba de calor podem ser danificados.

A única desvantagem de usar um poço artesiano é o custo da perfuração. Os custos não serão compensados ​​em breve devido à falta de uma bomba para retirar a água de um poço convencional e bombear para o solo.

Tecnologia de operação do gerador de calor de aquecimento

No corpo de trabalho, a água deve receber um aumento de velocidade e pressão, o que é feito por meio de tubos de diversos diâmetros, estreitando-se ao longo do fluxo. No centro da câmara de trabalho, vários fluxos de pressão são misturados, levando ao fenômeno da cavitação.

Para controlar as características de velocidade do fluxo de água, dispositivos de travagem são instalados na saída e no curso da cavidade de trabalho.

A água segue para o bocal na extremidade oposta da câmara, de onde flui no sentido de retorno para reaproveitamento por meio de bomba circuladora. O aquecimento e a geração de calor ocorrem devido ao movimento e expansão acentuada do líquido na saída do orifício estreito do bico.

Propriedades positivas e negativas de geradores de calor

As bombas de cavitação são classificadas como dispositivos simples. Eles convertem a energia mecânica do motor da água em energia térmica, que é gasta no aquecimento do ambiente. Antes de construir uma unidade de cavitação com suas próprias mãos, deve-se observar os prós e os contras de tal instalação. As características positivas incluem:

• geração eficiente de energia térmica;
• econômica na operação devido à falta de combustível como tal;
• uma opção acessível para comprar e fazer você mesmo.

Os geradores de calor têm desvantagens:

• operação de bomba barulhenta e fenômenos de cavitação;
• os materiais para a produção nem sempre são fáceis de obter;
• usa uma capacidade decente para uma sala de 60–80 m2;
• ocupa muito espaço utilizável.

Perfuração de poço para sistema de bomba de calor

É melhor confiar o dispositivo do poço a uma organização de instalação profissional. É ideal que os representantes da empresa que vende a bomba de calor façam isso. Assim, você pode levar em consideração todas as nuances da perfuração e a localização das sondas da estrutura, além de cumprir outros requisitos.

Uma organização especializada ajudará na obtenção de uma licença para a perfuração de um poço para sondas para uma bomba de calor de fonte subterrânea. De acordo com a legislação, é proibido o uso de águas subterrâneas para fins econômicos. Estamos falando sobre o uso para qualquer finalidade das águas localizadas abaixo do primeiro aquífero.

Como regra, o procedimento de perfuração de sistemas verticais deve ser coordenado com as autoridades da administração estadual. A falta de autorizações acarreta penalidades.

Após o recebimento de todos os documentos necessários, inicia-se o trabalho de instalação, de acordo com a seguinte ordem:

• Os pontos de perfuração e a localização das sondas no local são determinados, levando em consideração a distância da estrutura, características da paisagem, presença de água subterrânea, etc. Mantenha uma distância mínima entre os poços e a casa de pelo menos 3 m.
• Estão sendo importados equipamentos de perfuração, além de equipamentos necessários para o trabalho paisagístico. Para instalação vertical e horizontal, uma broca e uma britadeira são necessárias. Para perfurar o solo em ângulo, são utilizadas sondas de perfuração com contorno em leque. A maior aplicação foi recebida pelo modelo operando em esteira. As sondas são colocadas nos poços resultantes e as lacunas são preenchidas com soluções especiais.

A perfuração de poços para bombas de calor (com exceção da fiação do cluster) é permitida a uma distância de pelo menos 3 m do edifício. A distância máxima para a casa não deve exceder 100 m. O projeto é realizado com base nestas normas .

Qual deve ser a profundidade do poço

A profundidade é calculada com base em vários fatores:

• A dependência da eficiência da profundidade do poço - existe uma diminuição anual da transferência de calor. Se o poço tem grande profundidade, e em alguns casos é necessário fazer um canal de até 150 m, a cada ano haverá uma diminuição nos indicadores de calor recebido, com o tempo o processo vai se estabilizando. a profundidade máxima não é a melhor solução. Normalmente, são feitos vários canais verticais, localizados distantes uns dos outros. A distância entre os poços é de 1-1,5 m.
• O cálculo da profundidade de perfuração de um poço para sondas é realizado levando-se em consideração: a área total do território adjacente, a presença de água subterrânea e poços artesianos, a área total aquecida. Assim, por exemplo, a profundidade de perfuração de poços com água subterrânea elevada é drasticamente reduzida em comparação com a fabricação de poços em solo arenoso.

A criação de poços geotérmicos é um processo técnico complexo. Todo o trabalho, desde a documentação de projeto até o comissionamento da bomba de calor, deve ser realizado exclusivamente por especialistas.

Para calcular o custo aproximado do trabalho, use calculadoras online. Os programas ajudam a calcular o volume de água do poço (afeta a quantidade de propilenoglicol necessária), sua profundidade e a realizar outros cálculos.

Como encher o poço

A escolha dos materiais muitas vezes depende inteiramente dos próprios proprietários.

O empreiteiro pode aconselhar que você preste atenção ao tipo de tubo e recomende a composição para o enchimento do poço, mas a decisão final terá que ser tomada de forma independente. Quais são as opções?

• Tubos usados ​​para poços - use contornos de plástico e metal. A prática mostrou que a segunda opção é mais aceitável. A vida útil de um tubo metálico é de no mínimo 50-70 anos, as paredes do metal possuem boa condutividade térmica, o que aumenta a eficiência do coletor. O plástico é mais fácil de instalar, por isso as organizações de construção geralmente oferecem apenas isso.
• Material para preencher lacunas entre o tubo e o solo. A conexão do poço é uma regra obrigatória a ser executada. Se o espaço entre o tubo e o aterramento não for preenchido, ocorrerá encolhimento com o tempo, o que pode danificar a integridade do circuito. Os vãos são preenchidos com qualquer material de construção com boa condutividade térmica e elasticidade, como o Betonit.O enchimento do poço para a bomba de calor não deve impedir a circulação normal do calor do solo para o coletor. O trabalho é feito aos poucos para não deixar vazios.

Mesmo que a perfuração e o posicionamento das sondas do edifício e uma da outra sejam feitos corretamente, após um ano, trabalhos adicionais serão necessários devido ao encolhimento do coletor.

Bombas de calor: princípio de operação e aplicação

A segunda lei da termodinâmica diz: o calor pode se mover espontaneamente em apenas uma direção, de um corpo mais aquecido para outro menos aquecido, e esse processo é irreversível. Portanto, todos os sistemas de aquecimento tradicionais são baseados no aquecimento de um determinado transportador de calor (na maioria das vezes água) a uma temperatura mais alta do que o necessário para o conforto e, em seguida, colocar esse transportador de calor em contato com o ar mais frio da sala e o próprio calor, de acordo com ao 2o inicio da termodinâmica, passará a este ar, aquecendo-o. E este é o paradigma do aquecimento moderno: se você quer aquecer uma pessoa - aqueça o ar em que ela está! E para aquecer o refrigerante, é necessário queimar combustível, pois, em todas essas formas de aquecimento, o processo de combustão está envolvido com todas as consequências decorrentes (risco de incêndio, emissão de dióxido de carbono, tanque de armazenamento de combustível ou tubulação pouco estética próxima parede da casa). Mas as reservas de combustível, embora grandes, não são ilimitadas. E se este é um consumível não renovável que deve acabar em algum momento, então não deveria ser surpresa que o preço por ele esteja crescendo constantemente e continuará a crescer no futuro. Agora, se fosse possível usar alguma fonte de calor reabastecida para o processo de aquecimento, então o processo de crescimento em valor poderia ser interrompido (ou desacelerado) e, talvez, livrado das consequências negativas do processo de combustão. Um dos primeiros a pensar sobre isso em 1849 foi William Thompson, o físico inglês que mais tarde ficou conhecido como Lord Kelvin. É possível obter o calor necessário não por aquecimento, mas por transferência, levando-o para fora e transferindo-o para dentro da divisão. A mesma 2ª lei da termodinâmica diz que você pode iniciar o calor na direção oposta, transferindo-o de mais frio (por exemplo, do ar externo) para mais quente (ar interno), mas para isso você precisa gastar energia (ou, como físicos digamos, trabalhe). Quão quente pode ser o ar frio? - você dirá. Então responda a uma pergunta: -15⁰C é mais quente que -25⁰C? Corretamente mais quente! Se retirarmos energia do ar a -15⁰С, ele se resfriará, digamos, até -25С. Mas como retirar essa energia e como ela pode ser usada? Em 1852, Lord Kelvin formulou os princípios de operação de uma máquina de calor que transfere calor de uma fonte com baixa temperatura para um consumidor com temperatura mais alta, chamando esse dispositivo de "multiplicador de calor", que hoje é conhecido como "bomba de calor " Essas fontes podem ser solo, água em reservatórios e poços, bem como o entorno ar. Todos eles contêm energia de baixo potencial acumulada do sol. Você só precisa aprender a tomá-lo e transformá-lo em uma forma de alta temperatura adequada para uso. Todas essas fontes são renováveis ​​e totalmente ecológicas. Não introduzimos nenhum calor adicional no sistema "Terra", mas simplesmente o redistribuímos, levando-o de um lugar (fora) e transferindo-o para outro (consumidor interno). Esta é uma abordagem completamente nova para a criação de um clima interno confortável. Lá fora, a temperatura varia muito: de "muito frio" a "muito quente", e uma pessoa se sente confortável em uma faixa de temperatura bastante estreita de +20 .. + 25⁰С, e é essa temperatura que ela cria em sua casa. Se for necessário aumentar a temperatura da casa (aquecimento no inverno), pode retirar o calor que falta da rua e transferi-lo para a casa, e não criar uma fonte de aumento da temperatura no interior com a queima de combustível (caldeiras tradicionais)! E se a temperatura da casa precisar ser diminuída (resfriamento no verão), o excesso de calor pode ser retirado transferindo-o do cômodo para a rua. Este último é realizado através dos aparelhos de ar condicionado usuais. O que temos então? Pra aquecimento instalações, usamos os mesmos dispositivos: caldeiras, fogões, etc., operando pela queima de combustível no interior, e para resfriamento - outros: aparelhos de ar condicionado que transferem o calor excessivo da casa para a rua. E como seria tentador ter um dispositivo para todas as ocasiões: unidade climática universalque mantém uma temperatura confortável em casa durante todo o ano, simplesmente transferindo calor de fora para dentro ou para trás! Agora vamos mostrar que milagres são possíveis.

Voltemos à bomba de calor. Como funciona? É baseado no chamado ciclo reverso de Carnot, conhecido por nós desde o curso de física escolar, bem como a propriedade de uma substância durante a evaporação de absorver calor, e durante a condensação (transformação em um líquido) - de distribuí-lo... Para um melhor entendimento, vamos fazer uma analogia. Todos nós temos uma geladeira.

Mas você já se perguntou como funciona? Sua tarefa, ao que parece, é "criar frio": mas é assim? Na verdade, a comida dentro da geladeira é resfriada retirando o calor dela. Digamos que você trouxe carne resfriada do armazém a uma temperatura de + 1⁰C e a jogou no congelador. Depois de um tempo, a carne congelou e sua temperatura atingiu -18⁰С. Tiramos dele até 19⁰C de calor, e para onde foi esse calor? Se você tocar a parede posterior da geladeira (geralmente feita na forma de um tubo espiralado), verá que ela está quente, e às vezes quente. Este é o calor retirado da carne (aqueles mesmos 19⁰C), e transferido para a parede posterior. Já no processo de resfriamento, a carne tinha temperaturas intermediárias de -5⁰С e -10⁰С, mas a geladeira ainda assim conseguia tirar o calor dela, resfriando-a cada vez mais. Isso significa que mesmo de carnes congeladas com temperatura de -10⁰C, você pode aquecer transformando-as em carnes com temperatura de -18⁰C: isso significa que esse calor estava presente ali, mas em forma de baixa temperatura. E a geladeira conseguiu não só receber esse calor de baixa temperatura, mas também transformá-lo em uma forma de alta temperatura. Você pode se manter aquecido encostando-se nele com o calor da parte de trás da geladeira. Em certo sentido, um pedaço de carne fria nos aquecia com o calor que continha, embora seja difícil de acreditar imediatamente. Descobrimos o que a geladeira fazia com um pedaço de carne: tirava o calor (de dentro) e transferia para a parede de trás (de fora). Agora é a hora de descobrir como ele fez isso? Dentro da geladeira passa outra bobina, semelhante à primeira, e juntas formam um circuito fechado no qual, com o auxílio de um compressor, circula o gás facilmente evaporado - o freon. Só que não circula livremente. Antes de entrar no refrigerador, o diâmetro do tubo da bobina se estreita drasticamente e, em seguida, se expande drasticamente depois disso. Freon, movendo-se através do tubo devido ao funcionamento do compressor, "espremendo" pela garganta estreita, entra na zona de vácuo (pressão mais baixa), porque "Inesperadamente" cai em um volume muito aumentado (queda de pressão). Uma vez na zona de baixa pressão, o freon começa a evaporar intensamente (passar para o estado gasoso) e, passando ao longo da bobina interna, absorve o calor de suas paredes, e eles, por sua vez, retiram calor do ar circundante dentro da geladeira . Resultado: o ar interno é resfriado e os alimentos são resfriados pelo contato com ele. Assim, como na corrida de revezamento, ao longo da cadeia, o freon em evaporação causa o fluxo de calor dos produtos para o próprio freon: ao final da "jornada" ao longo da bobina interna, a temperatura do freon aumenta vários graus. A próxima porção do freon leva a próxima porção de calor para dentro. Ao ajustar o grau de vácuo, você pode ajustar a temperatura de evaporação do freon e, consequentemente, a temperatura de resfriamento do refrigerador. Além disso, o freon "aquecido" é sugado pelo compressor da bobina interna e entra na bobina externa, onde é comprimido a uma certa pressão, porque na outra extremidade da bobina externa é "impedido" por um orifício estreito chamado Acelerador ou válvula termostática (expansão). Como resultado da compressão do gás freon, sua temperatura aumenta, digamos, até +40 .. + 60⁰С e, passando pela bobina externa, emite calor para o ar externo, esfria e se transforma em estado líquido (condensa ) Além disso, o freon novamente se encontra na frente de uma garganta estreita (estrangulamento), evapora, levando embora o calor, e o processo é repetido novamente. Portanto, a bobina interna, onde o freon evapora, tira o calor, é chamada Evaporador, e a bobina externa, onde o freon, condensando, emite o calor absorvido, é chamada Capacitor... O dispositivo aqui descrito retira calor de um local (interior) e transfere-o para outro local (exterior). Uma característica do dispositivo é que o circuito fechado pelo qual o freon circula é dividido em 2 zonas: uma zona de baixa pressão (vácuo), onde o freon pode evaporar intensamente, e uma zona de alta pressão, onde se condensa. O separador dessas duas zonas é o orifício de estrangulamento, e a manutenção dessas diferentes pressões em um circuito fechado torna-se possível devido ao funcionamento do compressor, que requer energia. (Se o compressor parasse, depois de um tempo a pressão no evaporador e no condensador se equalizaria e o processo de transferência pararia). Aqueles. o dispositivo é capaz de transferir calor de mais frio para mais quente, mas apenas gastando uma certa quantidade de energia. Aqueles. simplificado, pegando a geladeira e abrindo a porta para a rua, e virando a parede do fundo para dentro da sala, dá pra esquentá-la. É necessário apenas que o ar fresco da temperatura externa sempre entre no refrigerador, e que o resfriado do contato com o trocador de calor interno seja removido. Isso pode ser facilmente realizado instalando-se um ventilador na entrada, que acionaria novas porções de ar para a bobina. Em seguida, o calor retirado do ar externo será transferido para o interior da sala, aquecendo-a. Aqueles. geladeira, porta aberta para o exterior, e há uma bomba de calor simples. As primeiras bombas de calor de fonte de ar produzidas em série tinham esta aparência. Pareciam aparelhos de ar condicionado de janela. Ou seja, era uma caixa de metal inserida na abertura da janela, voltada para o evaporador para fora e o condensador para dentro. Havia um ventilador na frente do evaporador, que dirigia fluxos de ar fresco pelos trocadores de calor da serpentina e o ar resfriado saía do outro lado da caixa. O evaporador foi separado do condensador por uma camada isolante. Havia também um ventilador na bobina interna, que conduzia o ar da sala pelo trocador de calor e expelia o ar já aquecido. Com mais melhorias no dispositivo, a parte externa foi separada da parte interna e começou a se parecer com um sistema de ar condicionado dividido. As duas partes do todo são interligadas por tubos de cobre isolados termicamente nos quais o freon circula e cabos elétricos para fornecer energia e sinais de controle. As modernas bombas de calor a ar são um dispositivo complexo com controlo eletrónico inteligente, capaz de funcionar de forma autónoma, ajustando suavemente o seu desempenho em função da temperatura externa, da temperatura interna definida e de vários modos. Isso permite que você obtenha economias adicionais no consumo de eletricidade.

A classificação principal das bombas de calor (HP) é feita de acordo com uma fonte de baixo potencial da qual a energia é retirada (ar, solo, água) e para um consumidor - um transportador de calor, que troca calor com um condensador e é posteriormente utilizado em o sistema de aquecimento (ar, água; em vez de água, às vezes é usado anticongelante). Vamos listar os mais comuns:

1. Bombas de calor de ar (VTN). Categoria mais acessível, especialmente ar-ar.

-TH ar-ar

-TH ar-água

2. Bombas de calor de fonte subterrânea (GTN). A categoria mais cara, porque requer escavação ou perfuração cara, centenas de metros de tubo e um grande volume de anticongelante.

-TH solo-água

3. Bombas de calor de água. Tubos com anticongelante são colocados no fundo de um reservatório (lago, lagoa, mar ...) ou dois poços artesianos (a água doce é retirada de um poço e a água resfriada é drenada no outro). O custo depende da via de acesso à água - uma fonte de calor - utilizada. Mas não é barato de qualquer maneira!

-TH água-água

Agora - o mais importante: Sobre Vencer... Qualquer uma das bombas de calor listadas permite obter mais energia do que foi gasta na sua transferência (funcionamento do compressor, ventiladores, eletrónica ...). A eficiência da bomba de calor é estimada utilizando o coeficiente de desempenho COP (Coefficient Of Performance), que é igual à relação entre a energia térmica recebida (em kW * h) e a energia elétrica consumida. Este valor adimensional mostra quantas vezes mais energia térmica é produzida pela bomba de calor em relação à consumida. O COP depende da diferença de temperatura entre a Fonte (calor externo de baixa temperatura) e o Consumidor (temperatura na casa +20 .. + 25⁰С) e geralmente varia de 2 a 5.

Este é o nosso ganho com o uso de bombas de calor: para 1 kW de eletricidade consumida, você pode obter de 1 kW a 4 kW de calor gratuitamente do meio ambiente, que na saída dá de 2 a 5 kW de calor para a casa.