Bomba de calor agua-agua: dispositivo, principio de funcionamiento, reglas para organizar la calefacción en función de él.

Para calentar y suministrar agua caliente a viviendas particulares, es recomendable utilizar una bomba de calor agua-agua alimentada por fuentes naturales: aguas subterráneas, ríos, embalses, etc. El sistema es absolutamente seguro para el medio ambiente y no requiere costes regulares de consumibles, por lo que tiene cada vez más demanda.

Hablaremos de opciones para una bomba de calor que utiliza energía ecológica del agua para transferirla a los sistemas de calefacción domésticos. Para los artesanos del hogar curiosos, hemos descrito los principios de funcionamiento de opciones de dispositivos y tecnologías de construcción populares. Aquí descubrirá qué equipo se requiere para que el sistema funcione.

Principio de funcionamiento de una bomba de calor agua-agua

La bomba de calor encarna el principio del ciclo de Carnot.Consiste en el hecho de que una sustancia que se mueve a través de un sistema cerrado y cambia su estado de agregación de líquido a gaseoso bajo la influencia de factores químicos, físicos o térmicos libera y absorbe una gran cantidad de energía térmica.

La sustancia de trabajo es un portador de calor: agua de un pozo o depósito.

Incluso en invierno, los manantiales naturales a cierta profundidad mantienen una temperatura positiva, por lo que de ellos se puede extraer energía térmica durante todo el año. El único inconveniente de la instalación es el elevado consumo de energía y la necesidad de adquirir equipos adicionales.

El diagrama muestra la ruta de circulación del agua y el refrigerante. El sistema permite recibir energía térmica, independientemente de la temporada.

Los principales elementos de una bomba de calor agua-agua:

• compresor;
• evaporador;
• condensador;
• válvula de inducción de expansión;
• sistema automático que monitorea los indicadores;
• múltiples líneas de tuberías de cobre;
• sustancia de trabajo (refrigerante).

Con la ayuda de una bomba especial, el agua fluye a través de tubos desde la fuente hasta la unidad de calefacción, después de lo cual interactúa con el gas (freón), que hierve a una temperatura de +2-3 grados. El freón absorbe parte del calor del agua y es aspirado por el compresor, donde su temperatura aumenta durante la compresión.

Los equipos de bomba de calor ocupan mucho espacio, pero brindan la oportunidad de deshacerse de la dependencia de los servicios públicos.

A continuación, el refrigerante ingresa al condensador, después de lo cual la sustancia caliente calienta el agua a una temperatura determinada (de +40 a +80 grados), que se transporta a través de las tuberías del sistema de calefacción.

El agua enfriada ingresa al evaporador y luego drena al pozo receptor.Después de pasar por el condensador, el refrigerante se vuelve líquido y se acumula en el fondo del elemento, luego regresa a través del acelerador a su ubicación original. Luego el ciclo se repite.

¿Qué buscar al organizar dicha calefacción?

Existe una gran cantidad de modificaciones diferentes de bombas de calor diseñadas para locales de cualquier propósito y tamaño, además de funcionar en diferentes condiciones. El equipo está destinado a calentar casas con una superficie total de 50 a 150 metros cuadrados.

Directriz nº 1: dureza del agua

La calidad del agua de un pozo o depósito juega un papel importante a la hora de elegir el equipo. No todos los modelos pueden funcionar con agua dura que contiene grandes cantidades de manganeso y hierro.

Una alta concentración de estos elementos daña el sistema: la corrosión se forma más rápidamente en las tuberías, lo que conduce a una disminución en la eficiencia del equipo y su vida útil.

Por lo tanto, antes de comprar una bomba de calor, tenga en cuenta muestra de agua y analícelo para detectar la presencia de estos y otros oligoelementos: sulfuro de hidrógeno, amoníaco, cloro, etc. Por lo general, si la temperatura en el estanque supera los +13 grados, existe una alta probabilidad de que haya muchos iones de hierro y manganeso en el agua.

Por tanto, la bomba de calor agua-agua se selecciona teniendo en cuenta la dureza del agua. Hay sistemas cuyos elementos están máximamente protegidos contra la corrosión, pero son más caros.

Directriz nº 2 - modo de funcionamiento

La bomba de calor se puede utilizar como única fuente de calor o junto con otros sistemas. Por lo tanto, antes de elegir un modelo, es importante determinar en qué modo funcionará el dispositivo.

Hay dos tipos de operación del sistema:

• Monovalente. Los dispositivos tienen una gran potencia y son adecuados para calentar una casa.
• Bivalente. Los dispositivos menos eficientes complementan el equipo de calefacción principal.

Para construir un sistema autónomo con una unidad principal de calentamiento de agua, se necesita un tipo monovalente.

Directriz No. 3 - potencia de la bomba

La potencia es un indicador importante a la hora de elegir una bomba de calor, ya que de ella depende el rendimiento del sistema. A mayor potencia, mayor eficiencia del equipo, pero mayor consumo energético.

El rendimiento de la bomba de calor agua-agua se selecciona en función de las necesidades reales

Si elige un dispositivo con potencia insuficiente, la eficiencia del sistema disminuirá si la pérdida de calor en la casa excede la cantidad de energía suministrada por el sistema.La bomba de calor puede funcionar las 24 horas del día, pero no tendrá ningún efecto debido a la caída de la temperatura del agua.

Cuando la pérdida de calor de un edificio es menor que la transferencia de calor del sistema, la bomba normalmente arranca automáticamente durante unos minutos, calienta el agua a la temperatura establecida y la transporta a través del sistema. Luego se apaga hasta que la temperatura baja unos grados. Luego el ciclo se repite.

Directriz No. 4 - funcionalidad de un modelo específico

Las bombas de calor pueden tener funciones adicionales, estas son:

• Un sistema de control automático que te permitirá ajustar el microclima de la habitación a tu gusto. El control se suele realizar mediante un mando a distancia.
• Función de calentamiento de agua para suministro de agua caliente.
• Vivienda insonorizada.
• Posibilidad de conexión a otros sistemas de calefacción, colectores solares, lo que hará que el equipo de calefacción sea completamente autónomo.

La vida útil de las bombas de calor agua-agua suele superar los 30 años.

Igualmente importante a la hora de elegir el equipo es el coste de instalación y montaje.

Cálculo de la potencia requerida de la bomba de calor.

Antes de comprar un sistema, es importante elaborar primero un proyecto y calcular la potencia requerida del equipo. La productividad se calcula teniendo en cuenta las necesidades reales de energía térmica. Se tienen en cuenta el consumo de calor, las pérdidas de calor en el hogar y la presencia o ausencia de un circuito. ACS.

Algoritmo de cálculo:

1. Calculamos la superficie total del local con calefacción.
2. Determinamos la cantidad de energía necesaria para calentar. El indicador óptimo por 1 metro cuadrado es 0,07 kW.
3. Para calentar una casa de N metros cuadrados, necesitará N*0,07 kW.
4. Para ACS se suma un 15-20% adicional al número resultante, es decir, N*0,07*0,85 o N*0,07*0,80.

Este cálculo será óptimo para habitaciones con techos que no superen una altura de 2,7 m. Los especialistas realizarán cálculos más precisos durante la preparación del proyecto.

Trabajo preparatorio antes de la operación.

La preparación para el montaje, conexión y puesta en servicio de una bomba de calor de la serie agua-agua incluye una serie de pasos estándar que conoceremos más adelante.

Elegir la fuente de agua óptima

Cabe señalar que no todos los códigos abiertos o Pozo Adecuado para el funcionamiento ininterrumpido de la bomba de calor. La calidad del agua juega un papel importante, pero los filtros ayudarán a resolver el problema de la contaminación.

Está permitido utilizar un depósito o estanque ubicado en un radio de 100 metros del edificio. Si no existe tal fuente, entonces surge la necesidad de perforar pozos.

La elección de la fuente de una bomba de calor debe basarse en la facilidad de uso y el costo de uso. Si hay un depósito abierto cercano, es más prudente utilizarlo.

El comportamiento de una fuente abierta es más predecible que el del agua subterránea, por lo que, si es posible, es mejor dar preferencia a los embalses.

Instalación de un sistema térmico mediante pozo.

Para instalar un sistema mediante bomba de calor, necesitará dos pozos. Uno de los pozos se suele llamar débito. Es en esto donde se sumerge una bomba especial, con la ayuda de la cual se toma agua para su posterior procesamiento en el sistema. El segundo pozo es un pozo receptor. Se drena agua enfriada.

Los pozos de drenaje y suministro deben estar ubicados a una distancia mínima de 15 metros entre sí.

La profundidad del pozo de débito no debe exceder los 50 metros. Cuanto más profunda sea la fuente de agua, más potente será la bomba necesaria para suministrarla, lo que aumentará la cantidad de energía consumida.

Construcción de un pozo de débito

Antes de empezar a operar un pozo de débito, es importante saber cuánta agua puede producir y cuánto líquido se necesita para proporcionar calor a toda la habitación. Cuanto mayor sea la temperatura del agua, menos se necesitará para calentarla.

Es importante calcular previamente el volumen. V, que debe bombearse del pozo en una hora para calentar la habitación. Digamos que hay una bomba cuya producción de calor es igual a un cierto número q kW y consumo de energía - al número PAG kilovatios. También necesitarás averiguar la temperatura del agua subterránea (t1) y su temperatura después intercambio de temperatura (t2).

Entonces, la fórmula para calcular el volumen de agua requerida por hora se ve así:

V = (Q-P)/(t1-t2).

Es analíticamente imposible determinar la capacidad de un pozo deudor para producir el volumen requerido de agua, por lo que se prueba. Durante 3 días, la bomba bombea agua del pozo ininterrumpidamente. De esta manera también se comprueba la capacidad del pozo receptor para recibir la cantidad necesaria de agua bajo una carga elevada.

Es importante comprender que el agua subterránea se comporta de manera impredecible, por lo que la cantidad de agua de un pozo de débito puede disminuir con el tiempo. Por ejemplo, en primavera hay mareas altas, pero en invierno, por el contrario, el agua disminuye. Si no hay suficiente agua en el pozo, el sistema se apaga automáticamente y no se produce calentamiento.

Características del pozo receptor.

El pozo receptor se encuentra aguas abajo del agua subterránea. Es analíticamente imposible determinar en qué dirección se mueve el agua. Por lo tanto, en la práctica, se selecciona un pozo arbitrario como pozo de débito y se lanza a él. sumergible bomba.

Si el nivel del agua no baja durante el funcionamiento del sistema, entonces la elección se realizó correctamente.Si el nivel ha bajado y la temperatura del agua ha bajado, entonces es necesario cambiar las posiciones de los pozos: mover sumergible bombear a otro agujero.

El tubo de drenaje del pozo receptor debe sumergirse unos centímetros en agua, sin llegar al fondo. Si vierte el líquido residual desde arriba, se producirá anegamiento. El pozo del tubo puede dejar de recibir agua y obstruirse.

El resultado es el riesgo de desbordamiento y, en invierno, de posible formación de hielo. Las mejores opciones para una fuente receptora son un río o un estanque. Si estos objetos no están cerca, entonces es necesario perforar uno o más pozos receptores para asegurar contra desbordes.

La figura muestra un ejemplo del uso de un pozo como pozo receptor y de débito.

Es imposible saber si un pozo recibirá agua mediante análisis o pruebas. La práctica demuestra que un pozo de drenaje puede absorber agua ininterrumpidamente durante muchos años o puede fallar por completo en una temporada.

Existen tecnologías que le permiten usar un pozo como débito y pozo receptor, pero este método no es efectivo: la operación irá acompañada de dificultades, es posible una disminución de la temperatura del agua, anegamiento y una serie de otros problemas.

Diseño de un sistema utilizando un depósito.

El estanque seleccionado debe ser lo suficientemente profundo para que las capas inferiores de agua no se congelen durante las heladas severas. En las regiones del sur, la profundidad óptima será de aproximadamente 1 metro, en las regiones del norte se requerirá una fuente con una profundidad de 3 metros. Además, el estanque debe ser estable: las fluctuaciones en el nivel del agua y su disminución son inaceptables.

Hay dos tuberías hasta el embalse: débito y recepción.Se instala una bomba sumergible en el área de recepción.

Se recomienda utilizar modelos hechos de HDPE, caracterizado por su durabilidad y fiabilidad. Es importante proteger las tuberías contra la congelación aislándolas adicionalmente y contra roturas.

Preparando su hogar para una instalación de bomba de calor

Para interactuar con una bomba de calor agua-agua, la casa debe estar equipada con un sistema de calefacción a base de agua, presentado en forma de tuberías y baterías de radiadores. Para un mejor aislamiento, también está permitido instalar tuberías de calefacción en el suelo y las paredes.

Si el equipo se utilizará para suministrar agua caliente, entonces la casa debe contar con un sistema de recolección. Para operar la bomba es necesario estar conectado a una red eléctrica con potencia ilimitada.

Sin medidas adicionales para el aislamiento térmico de la casa (aislamiento desde el exterior, instalación de ventanas de doble cámara, etc.) no tiene sentido utilizar una bomba de calor.

Los expertos recomiendan instalar adicionalmente sistema de ventilación de suministro con un mecanismo de calentamiento de aire. El freón utilizado en el equipo es perjudicial para los humanos. Si en el circuito del sistema hay microfracturas, el gas se liberará y, por tanto, desplazará el aire de la habitación. El refrigerante puede provocar exacerbaciones de enfermedades pulmonares y ataques de asma en humanos.

Una bomba de calor es un equipo pesado, su peso puede alcanzar una tonelada (dependiendo de la potencia y el tamaño), por lo que en algunos casos su instalación requiere la construcción de sus propios cimientos, no conectados a los cimientos de la cabaña.

Antes de instalar el equipo, es necesario tener en cuenta las dimensiones permitidas de la habitación y mantener la distancia a las paredes especificada en el pasaporte del producto.

Equipamiento opcional

Elección Equipo adicional para bomba de calor. - una tarea responsable, cuya solución determina en gran medida la vida útil a largo plazo del sistema de calefacción en su conjunto y la ausencia de problemas de funcionamiento.

Sumergible bomba para pozos y embalses

Si el sistema utiliza una bomba de calor para suministrar agua caliente, entonces un dispositivo de baja potencia puede reducir la presión en los grifos. Una bomba potente solucionará este problema, pero consume más energía. Potencia mínima permitida durante el funcionamiento. FGP — 1 kilovatio.

Hay muchas modificaciones diferentes. sumergible zapatillas La elección se realiza teniendo en cuenta tres criterios, estos son:

• Cantidad de liquidoSe utiliza para bombear (cuanto más agua se debe transportar, mayor debe ser la potencia de la bomba).
• Profundidad del pozo (cuanto más profundo sea el pozo, mayor debe ser la potencia del equipo);
• Diámetro del pozo (Tradicionalmente, se prefieren los ejes de 4 pulgadas porque tienen la mayor cantidad de bombas, a diferencia de los de 3 pulgadas).

Para determinar la profundidad del pozo, es necesario sujetar un peso a una cuerda y bajarlo al pozo. La parte húmeda de la cuerda indicará la profundidad total del pozo, la parte seca determinará la distancia desde el inicio del agua hasta la superficie.

La bomba se sumerge en el pozo hasta la profundidad especificada por el fabricante del dispositivo. Por lo general, el pasaporte técnico indica cuántos metros debe haber entre la superficie del agua y la bomba, el fondo de la excavación y la bomba.

Para las minas pueden ser adecuadas tanto las bombas universales como los equipos diseñados específicamente para pozos. Si la mina fue desarrollada por profesionales, entonces estará menos obstruida con arena, por lo que puede usar de manera segura una bomba universal.

Las bombas diseñadas específicamente para pozos son más caras, pero resisten bien la arena y la suciedad y se obstruyen menos. Los universales son sensibles al alto contenido orgánico, deben limpiarse periódicamente de suciedad, por lo que se reduce su vida útil.

Se debe dar preferencia a las bombas con automatización, ya que si el motor se sobrecalienta, hay un bloqueo excesivo o no hay agua en el pozo, se apagan solas, por lo que el motor no se sobrecalienta ni falla.

Según el principio de funcionamiento, existen 2 tipos. sumergible zapatillas:

• Centrífugo.
• Vibrando.

Para trabajar en pozos que producen agua en piedra caliza, son preferibles los modelos centrífugos profundos. Son sensibles al agua con granos de arena y suspensión de arcilla.

Si la bomba de calor se conectará a un depósito abierto, es mejor utilizar un equipo de bombeo de superficie diseñado para bombear agua sucia o un dispositivo de vibración económico.

Intercambiador de calor intermedio de bomba de calor

En las bombas de calor, es posible que el freón no se enfríe lo suficiente durante la circulación, lo que provoca que el compresor se sobrecaliente debido a temperaturas de descarga excesivas. Por tanto, es importante mejorar el enfriamiento de la sustancia, reduciendo así la presión en los circuitos.

Hay otro problema común a todas las bombas de calor: el refrigerante puede mezclarse con vapor de agua. Si entra líquido al compresor, puede ocurrir golpe de ariete. En este caso será necesaria la reparación o sustitución de la pieza. Además, el agua puede entrar en el aceite y es difícil sacarlo de allí.

Todos los problemas descritos anteriormente se resuelven instalando un intercambiador de calor intermedio.Hay tres tipos de intercambiadores de calor: tipo abierto, de carcasa y tubos y de serpentín.

La modificación de tipo abierto neutraliza el líquido que ingresa al freón durante la circulación, lo que minimiza la probabilidad. golpe de ariete compresor. El dispositivo presenta un alto rendimiento con un consumo mínimo de energía.

Al instalar un intercambiador de calor de tipo abierto, es importante seleccionar el tamaño correcto de la tubería de líquido para garantizar una compresión de presión mínima.

Las tuberías seleccionadas correctamente neutralizarán la posibilidad de que el líquido hierva. En este caso, la válvula debe tener un caudal suficiente para que el líquido pueda penetrar en el dispositivo con una diferencia de presión pequeña.

El intercambiador de calor de carcasa y tubos se presenta en forma de estructura cerrada. El intercambio de calor se produce a través de las paredes de las tuberías y el líquido y el refrigerante que contienen no se mezclan, a diferencia de las abiertas, lo que proporciona una alta presión para la circulación de vapor y aire.

El intercambiador de calor de serpentín se distingue por la presencia de un regulador de flujo que controla el flujo de freón líquido. El tamaño del dispositivo depende directamente de la potencia de la bomba de calor. Es necesario seleccionar un producto teniendo en cuenta la funcionalidad y la cantidad disponible. Es recomendable dar preferencia a los modelos plegables.

Filtros de bomba de calor

El agua de pozos o embalses no viene en forma pura. Puede contener arena, suciedad, diversos oligoelementos: hierro, sulfuro de hidrógeno, manganeso, cloro, amoníaco, etc. Antes de entrar en la bomba de calor, se debe filtrar el agua.

En primer lugar, es necesario eliminar sustancias grandes: piedras, arena, suciedad, limo. Para sacarlos del agua se requiere instalación. hidrociclón.

Un hidrociclón es un dispositivo necesario para la purificación de aguas turbulentas.Debe seleccionarse teniendo en cuenta la potencia de la bomba.

A continuación, es importante instalar filtros que eliminen el hierro, el sulfuro de hidrógeno, el manganeso y el amoníaco. Estos microelementos acortan la vida útil del equipo y lo exponen a la corrosión.

Puedes usar filtros osmosis inversa, suavizantes, removedores de hierro y sus modificaciones. Para proporcionar agua caliente potable, también debes equiparla con filtros de carbón y un esterilizador UV que destruya bacterias y virus.

Generador eléctrico para energía de respaldo.

Las bombas de calor funcionan desde la red eléctrica, por lo que si hay un corte de luz la casa se quedará sin calefacción. Es recomendable adquirir adicionalmente un generador eléctrico que funcione con sustancias inflamables.

Es importante que el generador eléctrico pueda generar la energía necesaria para operar el compresor de la bomba.

Características de funcionamiento de dicha bomba de calor.

Una vez al año, es necesario realizar una inspección visual independiente de los componentes de la bomba, seguir las recomendaciones de mantenimiento: lubricar las piezas de manera oportuna y controlar el funcionamiento correcto del dispositivo al bombear agua.

Algunos tipos de equipos requieren una inspección periódica (generalmente 1 o 2 veces al año) por parte de especialistas del centro de servicio. Durante la inspección se revela lo siguiente:

• el aceite del motor se fuga por grietas en el circuito;
• calidad de fijaciones y conexiones;
• nivel de presión en tanques y circuitos;
• Mal funcionamiento en el cableado de alimentación.

La instalación de una bomba de calor agua-agua debe ser realizada por especialistas capacitados. La ineficacia del sistema suele deberse a su instalación incorrecta. Los equipos térmicos son adecuados para que los utilicen tanto los residentes de las regiones del sur como del norte.

Conclusiones y vídeo útil sobre el tema.

El video le presentará el principio de funcionamiento y las características del dispositivo:

Como resultado, podemos concluir que una bomba de calor agua-agua se considera un equipo eficaz y respetuoso con el medio ambiente diseñado para calentar casas de hasta 150 metros cuadrados. Organizar un área más grande puede requerir estudios de ingeniería bastante complejos.

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