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¿Qué es un sistema de bomba de calor? ¿Como funciona?

Número Navegar:0     Autor:Editor del Sitio     publicar Tiempo: 2021-01-14      Origen:motorizado

¿Qué es un sistema de bomba de calor?

Ser tan breve posible, bombea calor. ¡Eso es todo!

El concepto de una 'bomba' está incompleta sin 'contra el flujo espontáneo'. Hay bombas de iones en el cuerpo que sirven para transportar un cierto ion contra su gradiente de concentración. Es posible que haya visto una bomba de agua bombeando agua contra la gravedad. Por lo tanto, hay transporte desde un área de baja concentración a una región de alta concentración. Lo mismo se aplica a la bomba de calor. Aquí, tenemos una \"fuente de calor\" para la \"región de baja concentración\" y \"disipador de calor\" para la \"región de alta concentración\".

Si. Lo escuchaste bien. La concentración, ya sea alta o baja, no es lo que importa aquí. La diferencia real es entre las rutas naturales y impulsadas por la energía. Un flujo o transporte que de lo contrario no sucedería.

Definir una bomba de calor se ha vuelto mucho más fácil. Cualquier dispositivo que impulte el flujo de calor desde una fuente de calor a un disipador de calor es una bomba de calor. Abomba de calores más sobre el mecanismo y la aplicación del principio mencionado anteriormente que el propio dispositivo porque observará esta aplicación en varias regiones a su alrededor.



¿Qué es un sistema de bomba de calor?

Historia

La mayoría de las personas pueden pensar que este es un invento reciente. En realidad es una hazaña del siglo XIX. ¡No tan nuevo!

Robert C. Weber, un inventor estadounidense, inventó la bomba de calor. Aplicó el principio a su congelador como fuente de calor y un galón de agua como un disipador de calor. Estos se hicieron populares cuando los precios del combustible se levantaron en la década de 1970.


Fuente de calor

El calor se puede extraer desde debajo del suelo, desde el agua subterránea, o del aire. Se requiere un sistema perfectamente diseñado para lograr esto.

Hay varios tipos de bombas de calor. Hablaremos de todos ellos en un momento, pero el más común es elBomba de calor de fuente de aire.


Fuente de aire

El calor se transfiere de aire exterior a interiores por un refrigerante. Es su acondicionador de aire que trabaja a la inversa. Muchas unidades de aire acondicionado tienen la opción de convertir a una bomba de calor. Así es el caso con los refrigeradores.


Fuente de tierra

Cuando la temperatura de la superficie está por debajo de cero, las temperaturas del suelo son mucho más altas. Por ejemplo, en un día frío de invierno, a una profundidad de 10 pies, cuando la temperatura del aire es de 30 F, la temperatura del suelo será de 50 F. Los expertos dicen que la temperatura de la Tierra permanece constante de 20 a 30 pies por debajo del suelo (en algún lugar entre 60 a 65 C). Las tuberías se pueden colocar debajo del suelo para llevar el calor en la superficie. Esto se puede hacer de dos formas:

Tubería de bucle cerrado: tiene la misma agua que circula una y otra vez.

Tubería de bucle abierto: extrae agua hacia afuera y canales de nuevo en el suelo.

El agua caliente desde el suelo va a un intercambiador de calor, y la bomba de calor circula el calor en la habitación.


Fuente de agua

Los que viven cerca de lagos o estanques tienen una mayor ventaja. El calor se puede extraer a través del agua por un sistema de tubería de bucle cerrado. Un tubo de bucle cerrado se pone debajo del agua. La circulación de agua trae agua caliente a la parte superior. Muchos usan un refrigerante para mejorar la eficiencia. Esta bomba de calor es muy rara debido a su costo y proceso complicado.

¿Como funciona?

El proceso es bastante simple, pero aún así, la mayoría de las personas lo encuentran confuso. No es complicado si se entiende con una mente abierta.

En primer lugar, hablaré de refrigeradores.

El principio de funcionamiento es el mismo para refrigeradores y bombas de calor. En un refrigerador, el refrigerante líquido fresco pasa a través del evaporador dentro del compartimiento del refrigerador. Se necesita el calor del aire dentro y se convierte en gasolina. El gas se comprime entonces. Su volumen disminuye, y aumenta la temperatura. Luego se pasa el gas a través de un condensador donde un poderoso fan golpea todo el calor. Un condensador es solo una bobina negra en la parte posterior. Si te paras frente a un acondicionador de aire en ejecución, puede salir del aire caliente. Pero no hay ventilador en un refrigerador porque el lugar para enfriarse es pequeño. Cuando el gas se condensa, su temperatura disminuye. El líquido sigue siendo caliente. Por lo tanto, pasa a través de una válvula de expansión, que tiene una pequeña abertura similar a una aguja. El refrigerante presurizado se saca de esta abertura, y se expande. La expansión hace que la temperatura disminuya por debajo de cero.

No se confunda con la bobina del condensador y la bobina del evaporador. En una bomba de calor, la condensación se produce dentro de la habitación, por lo que lo llamamos con un condensador. En un acondicionador de aire, la evaporación se produce dentro de la habitación, por lo que lo llamamos un evaporador. En realidad, forman parte del sistema de bomba de calor que atiende funciones individuales.

Bombas de calor

Similar a un refrigerador, hay dos bobinas en una bomba de calor. Ambos son huecos y están hechos de cobre. La bobina del evaporador absorbe el calor del entorno, lo que hace que el refrigerante se caliente y se convierta en gas. El mismo ventilador se usa para soplar aire sobre el evaporador. El punto de ebullición del refrigerante es tan bajo que absorbe el calor incluso del aire frío. Luego, el gas se comprime, y eso hace que su temperatura aumente significativamente. El líquido caliente luego pasa a través de la bobina del condensador dentro de la habitación. Aquí es donde se produce la transferencia de calor. El refrigerante gaseoso se condensa, girando así al líquido. El líquido pasa a través de una válvula de expansión, convirtiéndose en vapor. Esto aumenta la superficie del fluido. Pasa por el evaporador y se vuelve completamente gaseoso al absorber el calor ambiente. El refrigerante debe ser completamente gaseoso cuando llegue al compresor. Este proceso se repite hasta que el aire de la habitación está a la misma temperatura que el refrigerante.


Antes de instalar

Considere lo siguiente al instalar una bomba de calor en su casa o en el trabajo con fines industriales.


1- Tipo de bomba de calor

Asegúrese de qué tipo de bomba de calor necesita. Algunos son reversibles para enfriar. Son más caros.

Cuando se utiliza una bomba de calor reversible, se deben hacer arreglos para cambiar al sistema de enfriamiento. La ventilación para los acondicionadores de aire está sobre la pared media.


2- Elección de material humedecido.

El cobre se considera lo mejor debido a su fiabilidad. Es un buen conductor, ¿es una opción óptima para las bombas de calor de origen terrestre o de agua? Pero el cobre no debe usarse al conectar la unidad exterior a la unidad interior. En su lugar, algunos materiales aislantes están disponibles en el mercado.


3- Eficiencia óptima

Ahora que entiendes su principio de trabajo, hagámos que sea más fácil para la bomba de calor. Reducir la diferencia de temperatura entre el disipador de calor y la fuente de calor puede aumentar su eficiencia de la bomba de calor. Para garantizar esto, instale la bomba de calor en un entorno más cálido. Si vive en un área fría, le recomendamos que vaya a una bomba de calor EVI Low Temp DC Inverter que sea capaz de trabajar de manera eficiente y estable a baja temperatura.


4- ruido

Algunos sistemas de bomba de calor pueden ser ruidosos, o pueden ponerse en voz alta después de un tiempo. Así que ayudaría si no los coloca cerca de las ventanas. Puede ser peligroso colocarlos en el piso debido a las líneas de suministro. El techo sería un lugar ideal, pero el costo de la tubería aumentaría.

Declaración de publicación: pese sus prioridades. Ir a un ambiente más cálido puede costarle el riesgo de obtener un impacto o un ruido perturbador.


Componentes de la bomba de calor.

Las bombas de calor no queman combustible o funcionan únicamente girando la electricidad para calentar. Es por eso que se reduce la pérdida de calor, y se conserva la electricidad. A continuación se muestran algunos componentes principales de una bomba de calor que se juntan para minimizar la pérdida de energía y maximizar la eficiencia del proceso.


Condensador

El nombre explica el propósito de este componente. En una unidad dividida, el condensador es la bobina presente dentro de la habitación. El gas caliente presurizado pasa a través de esta bobina, dando su calor. El refrigerante se condensa y sale al exterior del evaporador.


Evaporador

Hace precisamente lo opuesto al condensador. Se coloca en la unidad exterior de la bomba de calor dividida. Pero en un acondicionador de aire, este componente se llama el condensador porque ahora se está produciendo condensación en esta parte. Tiene un ventilador frente a él para aumentar el flujo de aire sobre él. Esto ayuda a una mejor extracción de calor del aire. El fluido se convierte en una forma gaseosa. El refrigerante gaseoso se comprime y se convierte en gas a presión caliente.


Válvula inversa

Revierte la dirección del flujo del refrigerante. Está operado eléctricamente y se usa para convertir la bomba de calor en un aire acondicionado o viceversa. La estructura es un poco complicada. Entonces, para una mejor comprensión, vea una animación.


Compresor

El compresor es el corazón del sistema. Tiene un motor eléctrico que corre un pequeño pistón. El pistón tira del refrigerante gaseoso del evaporador y lo empuja hacia el condensador. A medida que aumenta el volumen de refrigerante en la bobina, se comprime, y la temperatura aumenta. Luego, el refrigerante caliente se pasa a través del condensador.


Refrigerante

El refrigerante es el portador de calor en este sistema. Sin esta sustancia, el calor no puede circular. Tiene que tener las propiedades físicas ideales para la bomba de calor. Hay muchos, pero lo más importante, debe tener un punto de ebullición bajo. Puede absorber el calor de temperaturas muy bajas si tiene un punto de ebullición bajo.


Circulador de aire

Aunque sirve al propósito de un fan, no se parece a uno. Su forma mueve el aire que garantiza el contacto máximo con el evaporador, lo que aumenta la eficiencia. Ayuda a desarrollar una corriente convectiva en sistemas de calefacción y refrigeración. Como las salidas de la bomba de calor se instalan cerca del piso, los circuladores de aire giran y toman el aire frío del techo.

Si es un acondicionador de aire, el aire se mueve desde el techo hasta el piso, ya que el aire más caliente está cerca del techo. Se utiliza un motor de CC para girar este ventilador para que su dirección giratoria pueda revertirse.


Diferentes tipos de bombas de calor.

Como mencioné anteriormente, hay varios tipos de bombas de calor, así que aquí están algunas.

Las tres bombas de calor más comunes son:


1- Bombas de calor de fuente de aire

Estos son los más comunes son los mejores. El costo por adelantado es alto, pero puede ahorrarle mucho anualmente. El calor se extrae del aire afuera para calentar el aire dentro. Las bombas de calor de la fuente de aire se pueden usar como calentadores de agua, a diferencia de otras bombas de calor. Pueden convertirse en aire acondicionado en verano. Son operados eléctricamente.


Bombas de calor de fuente de 2 aguas

Es algo similar a lafuente de tierraEl sistema, excepto que el bucle no está debajo del suelo. Pero esto requiere un estanque, lago o un cuerpo de agua profunda para una operación adecuada. Los costos de instalación son menos comparados con la fuente de tierra. No hay excavación involucrada. La bomba de calor de la fuente de agua es la menos común entre estos tres.

Si tienes un cuerpo de agua cerca de ti, sí significa que deberías ir por ello. La eficiencia de este sistema depende de la ubicación, el área y el clima del lugar. Incluso puede que necesite una torre de enfriamiento para transferir el calor dentro y fuera del edificio. Así que consulte a un experto antes de tomar cualquier decisión.


Bombas de calor de fuente de 3 molidas

Un bucle cerrado de una tubería sin óxido se coloca por debajo del suelo. La temperatura en este nivel es más alta que la superficie. El agua circula en este bucle. El agua se calienta debajo del suelo. El agua luego pasa a través de una bomba de calor. Este sistema se utiliza en el calentamiento o enfriamiento del espacio. La temperatura del suelo permanece constante y funciona de manera eficiente. Este sistema es rentable para edificios espaciosos.


¿Qué pasa con los poco comunes?

1- Sistemas híbridos.

Es necesario tener una fuente de copia de seguridad de calefacción si el clima es extremo. La mayoría de las bombas de calor no funcionan de manera eficiente a temperaturas muy bajas. Estos incluyen bombas de calor de aire. La solución es tener un combo.

Combo One: Bomba de calor de origen terrestre y de aire

Las bombas de calor de aire se utilizan para el invierno moderado y cambian al sistema de tierra cuando la temperatura cae significativamente.

Combo Dos: bomba de calor y caldera de gas.

Estos son combos más comunes. Muchas personas ya tienen calderas, por lo que usan calderas como una copia de seguridad cuando se convierten en bombas de calor.


Sistemas de bomba de calor de 2 solares.

Los paneles solares se plantan en el techo para correr las bombas de calor. Esto puede llevar a tener cero costo de funcionamiento. Estos son más beneficiosos si se usan con bombas de calor de la fuente de aire, ya que son operadas eléctricamente.


3- Bombas de calor de escape

Estos son comunes para las industrias. Los gases de escape en caliente se pueden convertir en bombas de calor antes de ser liberadas en la atmósfera.


Pros y contras de las bombas de calor.


Pros

Las bombas de calor son las mejores cuando se trata de:


Eficiencia

La mayor ventaja que obtienes es inmensamente aumenta la eficiencia. Si se instala correctamente, las bombas de calor de origen de aire pueden alcanzar una eficiencia del 300% -500%. Las bombas de calor de origen marrón pueden lograr una eficiencia del 400%.

Por otro lado, si usamos un calentador enrollado para la calefacción de agua, la mayor parte de ella se desperdicia. Incluso si usamos calentadores enrollados para calefacción espacial, solo pueden ser 100% eficientes.

Aunque las bombas de calor de origen de aire utilizan la electricidad para calentar el aire / agua, no usan tanta electricidad, ya que los calentadores enrollados hacen.

Las bombas de calor de origen de agua transportan una eficiencia similar a medida que las bombas de calor de la fuente de tierra hacen, pero pueden no ser tan confiables y requieren fuentes de agua poco profundas, como lagos, ríos, etc.


Costos de bajo funcionamiento

Los costos de funcionamiento son una forma más baja que los sistemas basados en la combustión. Incluso si algunos sistemas de bomba de calor pueden costarte yoU más de $ 10000, puede ahorrar hasta $ 1700 por año, basado en un estudio de investigación de la Universidad de Melbourne.

Para la bomba de calor de la fuente de tierra, cada unidad de electricidad consumida produce cuatro unidades de calor.

Las bombas de calor de la fuente de aire y la fuente de tierra pueden incluso correr en paneles solares.


Fiabilidad

Las bombas de calor tienen una vida considerablemente más larga. Una bomba de calor normalmente tiene una vida útil estimada de 15 años. Si la instalación se realiza profesionalmente, las bombas de calor pueden durar aún más.


Reversible en los veranos

Las bombas de calor de la fuente de aire se pueden revertir en los veranos para trabajar como acondicionador de aire si están equipados con una válvula de inversión. Eso es una ventaja de dos en una.

Las bombas de calor de la fuente de tierra también son reversibles. Las temperaturas debajo del suelo pueden permanecer bajas durante mucho tiempo. Por lo tanto, es el caso con las bombas de calor de origen de agua. Ambos pueden proporcionar enfriamiento espacial también.


Costos de bajo mantenimiento

El mantenimiento es casi inexistente, excepto los eléctricos. Pero si aparece una falla, puede ser un proceso costoso. Las fugas en las tuberías de tierra pueden llevar a una disminución de la eficiencia.


Anti-humidificadores

Las bombas de calor no deshumidifican el aire en invierno, pero los calentadores de gas tradicionales lo hacen. No necesitarás un humidificador en invierno.

Las bombas de calor hacen lo contrario en verano. Toman la humedad de las habitaciones a medida que ocurre condensación en el evaporador.


Becas gubernamentales

Muchos gobiernos son subvenciones para instalar sistemas de bomba de calor. El propósito es fomentar el uso de sistemas de calefacción amigables con el medio ambiente.

El Gobierno de Irlanda anunció una subvención de $ 4200 en abril de 2018. Solo las bombas de calor de aire a agua fueron elegibles para la asistencia.

El Gobierno del Reino Unido lanzó el esquema RHI, proporcionando subvenciones pagadas durante siete años. Todavía está disponible para aprovechar. Una vez más, es solo para bombas de calor de aire a agua.


Contras

Contras con las bombas de calor:


Caro de comprar e instalar

Las bombas de calor son caras de instalar. La instalación le cuesta más que comprar la bomba de calor.

De origen aéreoBomba de calor para el hogarPuede costarle entre $ 2000 y $ 8000, incluida la instalación. Pero para la bomba de calor de la fuente de tierra, los costos pueden estar en algún lugar entre $ 12000 y $ 45000.

Además, si no se maneja correctamente, la instalación puede destruir sus jardines o dejar agujeros en las paredes. Como muchas personas ahora están convirtiendo para calentar las bombas, se enfrentan a esta destrucción.


Difícil de instalar

Instalar las bombas de calor es una tarea complicada. Se requiere conocimiento técnico para alcanzar la máxima eficiencia. Muchas empresas deficientes afirman tener experiencia en la instalación de bombas de calor. Pero debido a la falta de conocimiento, nunca se alcanza la eficiencia total.

Una fuga menor en la tubería puede resultar en dañar sus paredes o baja presión de agua. Entonces, no vayas de una manera más barata, ya que este es un proceso de una sola vez.


Ineficiente en extremo weathers

No se recomiendan las bombas de calor para aquellos que viven en clima extremo. Las temperaturas muy bajas significan menos calor disponible para la bomba de calor. Entonces, continuará luchando, y su factura eléctrica continuará aumentando. Por lo tanto, es importante un sistema de calefacción de respaldo. Esto hace que el proceso sea muy caro.


¿Qué bomba de calor es mejor para ti?

Para ayudarlo a decidir con su bomba de calor favorita y la más adecuada, aquí hay algunas sugerencias basadas en diferentes climas:


Tiempo congelado todo el año

Las bombas de aire a agua o calor no son adecuadas para este clima. El refrigerante no podrá desechar el calor del aire frío. Una bomba de calor de fuente de tierra es ideal para calefacción espacial. Pero para agua caliente, deberá tener una caldera de combustible. Típicamente, se requieren combos para este tipo de clima. Entonces, no te asustes.

Los paneles solares pueden alimentar una bomba de calor de fuente de tierra.


Summers calientes y inviernos fríos

Aire al aguaO la bomba de calor de aire es la combinación perfecta para este clima. Como está operado eléctricamente, puede calentarse a la temperatura que desee. No necesita acondicionadores de aire para el verano, ya que es reversible.

Puede alimentarlo con paneles solares para obtener cero costos de funcionamiento.


Edificios espaciosos

Para el espacio, la fuente de tierra de calefacción o la fuente de agua es una opción excelente y confiable. Proporcionan calefacción durante todo el año, ya que las temperaturas del suelo permanecen constantes. Para la calefacción de agua, se recomienda una bomba de calor de aire a agua. Este combo es ubicuo. Y, por supuesto, puede alimentar ambas bombas de calor por paneles solares, por lo tanto, cero costos de funcionamiento.

Si la temperatura cae por debajo de cero, se recomiendan calderas.


Uso industrial

En las fábricas donde se requieren altas temperaturas, las bombas de calor de origen marrón y de agua no son una opción. Para estos fines, las bombas de calor de origen aéreo son beneficiosas. Hay bombas de calor diseñadas especialmente para uso industrial. Pueden alcanzar temperaturas necesarias para materiales de fusión. Los quemadores de gas para calentadores enrollados son mucho más costosos para ejecutar en aplicaciones como estas.


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