Cómo hacer una bomba de calor aire-agua: diagramas del dispositivo y autoensamblaje
Debido al aumento constante del coste de los fluidos de calefacción, cada vez son más demandados métodos de calefacción alternativos.Por ejemplo, una práctica bomba de calor aire-agua que utiliza la energía del aire para calentarse. La instalación no requiere consumibles costosos, es fácil de usar y segura.
Debido al considerable precio del montaje de la unidad en fábrica, muchas personas están interesadas en construir este sistema de forma independiente. Le diremos qué necesitará un artesano hogareño para construir una bomba de calor casera. Aquí descubrirá de qué equipo técnico debe abastecerse.
El contenido del artículo:
- Características del sistema térmico aire-agua.
- Construcción de una bomba de calor aire-agua.
- Montaje de la unidad exterior
- Bloque con intercambiador de calor-evaporador
- Reglas de instalación del compresor.
- Diseño de un tanque de almacenamiento (condensador)
- Conexión de la unidad exterior al evaporador
- Conexión de evaporador, compresor y tanque.
- Implementación de sistemas de control de planta.
- Cálculo de potencia de la bomba de calor aire-agua
- Mantenimiento de una instalación casera
- Conclusiones y vídeo útil sobre el tema.
Características del sistema térmico aire-agua.
La bomba de calor a la que está dedicado este artículo, a diferencia de otras modificaciones de un dispositivo similar (en particular, agua agua y suelo-agua), presenta una serie de ventajas:
- ahorra electricidad;
- la instalación no requerirá trabajos de excavación a gran escala, perforación de pozos ni obtención de permisos especiales;
- Si conectas el sistema a paneles solares, podrás asegurar su total autonomía.
Una ventaja significativa de un sistema térmico que extrae energía eólica y la transfiere al agua es su 100% de seguridad ambiental.
Antes de comenzar a diseñar una bomba, es necesario averiguar en qué casos el sistema es más eficaz y cuándo su uso es inadecuado.
Detalles de aplicación y funcionamiento.
La bomba de calor funciona de forma productiva exclusivamente en el rango de temperatura de -5 a +7 grados. A una temperatura del aire de +7, el sistema generará más calor del necesario y a temperaturas inferiores a -5, no será suficiente para calentar. Esto se debe al hecho de que el freón concentrado contenido en la estructura hierve a una temperatura de -55 grados.
Teóricamente, el sistema puede generar calor incluso con heladas de 30 grados, pero no será suficiente para calentar, porque la capacidad de calefacción depende directamente de la diferencia entre el punto de ebullición del refrigerante y la temperatura del aire.
Por lo tanto, este sistema no será adecuado para los residentes de las regiones del norte, donde el clima frío comienza antes, pero en las casas de las regiones del sur puede servir eficazmente durante varios meses fríos.
Si se instalan baterías estándar en la habitación, la bomba de calor funcionará de manera menos eficiente. El dispositivo aire-agua se combina mejor con convectores y otros radiadores de gran superficie, así como con sistemas de "suelo cálido", “paredes cálidas” de tipo agua.
Además, la propia habitación debe estar bien aislada del exterior, tener ventanas multicámara integradas que proporcionen un mejor aislamiento térmico que las convencionales de madera o plástico.
hecho en casa Bomba de calor Podrá calentar eficazmente casas de hasta 100 metros cuadrados. my está garantizado que producirá una potencia de 5 kW. Debe entenderse que es imposible verter freón con suficiente calidad en una estructura creada en condiciones domésticas, por lo que se debe contar con su punto de ebullición de hasta -22 grados.
El dispositivo montado en casa es ideal para suministrar calor a un garaje, invernadero, cuarto de servicio, pequeña piscina privada etc. El sistema se utiliza normalmente como calefacción adicional.
caldera electrica En cualquier caso, se requerirán otros equipos tradicionales para la temporada de calefacción. Durante las heladas severas (-15-30 grados), se recomienda apagar la bomba de calor para evitar desperdiciar electricidad, ya que durante este período su eficiencia no supera el 10%.
Principio de funcionamiento del sistema.
La sustancia de trabajo en la estructura es el aire. A través de la unidad exterior, que se instala en el exterior, el oxígeno ingresa al evaporador a través de tuberías, donde interactúa con el refrigerante.
Bajo la influencia de la temperatura, el freón se vuelve gaseoso (ya que hierve a -55 grados) y ingresa al compresor en forma calentada bajo presión. El dispositivo comprime el gas, aumentando así su temperatura.
El freón caliente ingresa al circuito del tanque de almacenamiento (condensador), donde el calor se transfiere al agua, que posteriormente se puede utilizar para organizar la calefacción y FGP. En el condensador, el freón pierde sólo una parte de su calor y permanece todavía en estado gaseoso.
Al pasar por el acelerador, se rocía refrigerante, por lo que su temperatura disminuye. El freón se vuelve líquido y de esta forma pasa al evaporador. El ciclo se repite.
Para aquellos que quieran construir el suyo propio. Bomba de calor de materiales de desecho y equipos usados, por ejemplo, de un frigorífico viejo, la información contenida en nuestro artículo recomendado le ayudará.
Construcción de una bomba de calor aire-agua.
Un sistema de bomba de calor consta de cuatro elementos principales:
- unidad exterior;
- tanques intercambiadores-evaporadores de calor;
- unidad compresora;
- tanque de almacenamiento (condensador).
Veamos las características de diseño de cada bloque.
Montaje de la unidad exterior
Para crear un bloque externo necesitará:
- Marco. Tradicionalmente, una unidad hecha de un sistema dividido, una lavadora u otro equipo grande es adecuada; a veces la construyen ellos mismos soldadura elementos metálicos. Después del montaje, es importante tratar el metal con pintura en polvo anticorrosión.
- Admirador. El producto se puede tomar prestado de un antiguo sistemas de aire acondicionado o comprarlo por separado.
El modelo de ventilador debe tener aspas anchas de plástico y, preferiblemente, con motor desmontable para poder conectarlo al sensor.
En la unidad exterior se puede instalar un evaporador y elementos auxiliares para su funcionamiento, pero es más recomendable colocar estas piezas en una carcasa independiente.
Instale la unidad exterior a una distancia de 2 a 10 m de la casa. Es importante construirle una base e instalar un dosel para proteger la estructura de la precipitación. También es necesario asegurar una rejilla delante del ventilador para evitar que la suciedad, los escombros y las hojas entren en las aspas y las tuberías del ventilador.
Además, es recomendable instalar calentadores que protejan los laterales y paneles del hielo.En este caso no será necesario calentar adicionalmente la carcasa. El lugar para instalar la unidad debe estar bien ventilado y alejado de fuentes de fuego abierto.
Bloque con intercambiador de calor-evaporador
El evaporador se puede comprar ya hecho utilizando los servicios de proveedores en línea o puede crearlo usted mismo. Para hacer esto, necesitará un tanque de 80 litros y alambre de cobre con un diámetro de 10 mm y un espesor de al menos 1 mm.
La longitud se calcula individualmente teniendo en cuenta la potencia requerida. Para un dispositivo de 5 kW se pueden tomar 10 m. El freón se calentará y circulará en el evaporador, además de entrar en contacto con el aire.
Para crear un intercambiador de calor, es necesario construir una bobina. Para hacer esto, el cable se enrolla alrededor de un tubo de paredes gruesas con un diámetro que no excede el ancho del tanque. Es importante dejar cortes que sobresalgan de la altura del cuerpo. Serán necesarios para conectar el serpentín a otros elementos del sistema: el compresor y el tanque de almacenamiento.
Se cortan 2 accesorios en el cuerpo para conectar tuberías y se crean dos conectores para la salida del cable. Las conexiones están selladas. La estructura terminada se fija mediante soportes en forma de L.
Se recomienda instalar adicionalmente un relé de descongelación en el evaporador, ya que en el tanque circulará aire cuya temperatura es negativa. En este caso, la condensación que se acumula en el sistema puede provocar la formación de hielo en el evaporador. Además, para evitar la formación de humedad, se puede introducir un filtro secador en el sistema.
Reglas de instalación del compresor.
Para instalar el compresor, necesitará una carcasa separada con aislamiento acústico y de vibraciones, ya que casi todas las modificaciones del dispositivo hacen ruido durante el funcionamiento. Puede sacar un compresor usado de debajo de un refrigerador, aire acondicionado o comprar un modelo nuevo.
Los siguientes tipos de compresores son adecuados para bombas de calor:
- Giratorio Los compresores son los más económicos, pero tienen una serie de desventajas: son ruidosos, tienen baja eficiencia y duran entre 8 y 10 años.
- Espiral Se instalan modificaciones en todos los modelos modernos de aires acondicionados y refrigeradores. Son duraderos (15-20 años), silenciosos, eficientes, pero caros.
- Pistón Los modelos se instalan principalmente en frigoríficos industriales. Los productos tienen buena eficiencia, son duraderos (15-20 años), pero son extremadamente ruidosos y caros.
Para una bomba de calor, es necesario seleccionar un compresor monofásico. Antes de comprar, es importante saber con qué tipo de freón funciona el dispositivo. Es recomendable adquirir un modelo que funcione con R22, preferiblemente con R422. Es más fácil trabajar con este tipo de refrigerante que con cualquier otro tipo de freón.
El compresor está conectado mediante tubos a la unidad de evaporador y condensador. Gracias al dispositivo, el freón aumenta su temperatura.
Diseño de un tanque de almacenamiento (condensador)
Para hacer un condensador, necesitará un cuerpo de una caldera de 100 litros o cualquier otro tanque de acero inoxidable del mismo volumen. También se necesita una bobina de tubo de cobre. Una bomba de 5 kW puede utilizar 12 metros de cable. El freón caliente pasará a través del tubo del serpentín, provocando que el agua se caliente.
Paso #1: Creando una bobina
Para fabricar una bobina necesitará alambre de cobre con un diámetro de al menos 26 mm y un espesor de pared de 1 mm. Debe enrollarse en un tubo que tenga una sección transversal menor que la del tanque.
La altura de la espiral debe coincidir con la altura del cuerpo. Es importante dejar las salidas de las tuberías fuera del tanque para poder conectar el serpentín al evaporador y compresor.
Paso #2: Preparar el caso
Para instalar la bobina se debe cortar el tanque. Deberá crear orificios en la parte superior e inferior para las salidas de cables de cobre y también cortar compartimentos adicionales para instalar 2 accesorios, uno de los cuales está diseñado para la salida de agua y el otro para la entrada. Después de estos procedimientos, se debe sellar el tanque.
El intercambiador de calor-compresor se puede adquirir por separado como estructura terminada. Utilizando un dispositivo ensamblado en fábrica, se puede aumentar la potencia y eficiencia de la instalación.
Conexión de la unidad exterior al evaporador
Para conectar la unidad exterior y el evaporador se necesitarán 2 tubos de polietileno. HDPE 32. El aire pasará por un tubo y saldrá por otro.
Las tuberías pueden enterrarse en el suelo, después de agregar cualquier material arenoso a la zanja, o dejarse en la superficie si la carcasa exterior está ubicada cerca de la casa.
Conexión de evaporador, compresor y tanque.
En este sistema circula freón. Para conectar bobinas con compresor y acelerador, debe comunicarse con especialistas en refrigeración.Una persona que no tiene experiencia en trabajos de soldadura, incluso si tiene las herramientas y materiales, será difícil conectar correctamente todos los elementos en un solo sistema para garantizar el funcionamiento de la estructura.
Además, se necesitarán muchos materiales adicionales: tubos de diferentes diámetros, diversas modificaciones. grifos de drenaje, válvulas de purga de aire, válvulas de seguridad, así como abrazaderas para tuberías, abrazaderas, cortatubos para cortar secciones de tuberías.
También necesitarás otros dispositivos especializados que están disponibles en cualquier taller de reparación de frigoríficos y aires acondicionados.
La inyección de freón de alta calidad también se realiza mediante equipos especiales. Por lo tanto, para combinar intercambiadores de calor, un compresor y un acelerador en un sistema que funcione, es más conveniente y rentable recurrir a profesionales.
Implementación de sistemas de control de planta.
Para controlar la presión y la temperatura del freón, puede utilizar una placa con pantalla debajo de cualquier aire acondicionado. Durante el proceso de soldadura, con la ayuda de especialistas, se puede implementar correctamente el diseño en la instalación.
También es posible conectar un dispositivo especial: un sensor de rotación del ventilador. Regula la velocidad de rotación de las palas y también automatiza la velocidad de la bomba de circulación de freón.
Además, puedes configurar un temporizador. arrancador eléctrico, un dispositivo que protege el compresor del sobrecalentamiento. Todas estas piezas se pueden comprar en talleres de reparación o en el mercado de repuestos.
Cálculo de potencia de la bomba de calor aire-agua
Para calentar una habitación con una superficie de 100 m2. m requerirá una bomba de calor de mayor potencia. Puede calcular aproximadamente la potencia de instalación requerida utilizando la tabla:
Para determinar qué potencia debe tener el compresor, qué diámetro de tuberías se deben utilizar y otros datos importantes a la hora de diseñar una bomba de calor aire-agua, se debe utilizar uno de los siguientes métodos:
- Utilice calculadoras en línea publicadas en los sitios web de los fabricantes de intercambiadores de calor.
- Aplicar software Paquete fresco 1,46, Copelandia.
- Invita a un especialista que realizará las mediciones y cálculos necesarios.
Área del serpentín del condensador (PZK) se puede calcular usando la fórmula:
PZK = M/0,8DT,
donde M es la potencia de la instalación en kW; 0,8 - coeficiente de conductividad térmica en contacto con agua y cobre; DT es la diferencia de temperatura entre el aire entrante y saliente del sistema.
Los parámetros de la bomba de calor indicados anteriormente son adecuados para habitaciones de hasta 100 metros cuadrados. metros. Potencia de instalación - 5 kW. Si compra intercambiadores de calor especiales, es muy posible aumentar la potencia de la instalación a 10-15 kW.
Mantenimiento de una instalación casera
Para un funcionamiento de alta calidad, la bomba de calor requiere un mantenimiento adicional. Si utiliza el dispositivo en invierno (dado que no hay calefacción adicional instalada en la carcasa), la unidad deberá calentarse periódicamente, ya que se formará una costra de hielo en su superficie.
También es necesario periódicamente:
- Limpie las aspas del ventilador de la basura: hojas, polvo, suciedad, nieve, etc.
- Lubrique el compresor según sus instrucciones.
- Cambie el aceite del compresor y del ventilador.
Además, para el funcionamiento normal del sistema, es necesario comprobar periódicamente la integridad de la tubería de cobre, el cable de alimentación que alimenta el compresor, el ventilador y otros dispositivos.
Conclusiones y vídeo útil sobre el tema.
El siguiente vídeo le presentará el principio de funcionamiento y diseño de una bomba de calor que procesa energía eólica:
Una bomba de calor aire-agua casera es uno de los dispositivos eficaces y económicos para calentar el hogar adicionalmente. Cualquiera puede crear e instalar este sistema.
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