Como fazer uma bomba de calor ar-água: diagramas de dispositivos e automontagem
Devido ao aumento regular no custo do aquecimento de fluidos, métodos alternativos de aquecimento estão se tornando cada vez mais procurados.Por exemplo, uma prática bomba de calor ar-água que utiliza a energia do ar para aquecimento. A instalação não requer consumíveis caros, é fácil de usar e segura.
Devido ao preço considerável da montagem da unidade na fábrica, muitas pessoas estão interessadas em construir este sistema de forma independente. Diremos a você o que um artesão precisa para construir uma bomba de calor caseira. Aqui você descobrirá quais equipamentos técnicos você deve estocar.
O conteúdo do artigo:
- Características do sistema térmico ar-água
- Construção de uma bomba de calor ar-água
- Montagem da unidade externa
- Bloco com trocador de calor-evaporador
- Regras de instalação do compressor
- Projeto de um tanque de armazenamento (capacitor)
- Conectando a unidade externa ao evaporador
- Conexão de evaporador, compressor e tanque
- Implementação de sistemas de controle de planta
- Cálculo da potência da bomba de calor ar-água
- Manutenção de uma instalação caseira
- Conclusões e vídeo útil sobre o tema
Características do sistema térmico ar-água
A bomba de calor à qual este artigo é dedicado, ao contrário de outras modificações de um dispositivo semelhante (em particular, água Água e água do solo), tem uma série de vantagens:
- economiza eletricidade;
- a instalação não exigirá trabalhos de escavação em grande escala, perfuração de poços ou obtenção de licenças especiais;
- Se ligar o sistema a painéis solares, pode garantir a sua total autonomia.
Uma vantagem significativa de um sistema térmico que extrai energia eólica e a transfere para a água é a sua segurança ambiental de 100%.
Antes de começar a projetar uma bomba, você precisa descobrir em quais casos o sistema é mais eficaz e quando seu uso é inadequado.
Especificações de aplicação e operação
A bomba de calor funciona de forma produtiva exclusivamente na faixa de temperatura de -5 a +7 graus. A uma temperatura do ar de +7, o sistema gerará mais calor do que o necessário e, a temperaturas abaixo de -5, não será suficiente para aquecimento. Isso se deve ao fato de que o freon concentrado contido na estrutura ferve a uma temperatura de -55 graus.
Teoricamente, o sistema pode gerar calor mesmo em geadas de 30 graus, mas não será suficiente para aquecimento, pois a capacidade de aquecimento depende diretamente da diferença entre o ponto de ebulição do refrigerante e a temperatura do ar.
Portanto, este sistema não será adequado para moradores da região Norte, onde o frio chega mais cedo, mas nas residências da região Sul pode servir efetivamente por vários meses frios.
Se forem instaladas baterias padrão na divisão, a bomba de calor funcionará de forma menos eficiente. O dispositivo ar-água combina melhor com convectores e outros radiadores de grande área, bem como sistemas de "piso quente", “paredes quentes” do tipo água.
Além disso, a sala em si deve ser bem isolada do exterior, ter janelas multicâmaras embutidas que proporcionem melhor isolamento térmico do que as convencionais de madeira ou plástico.
Caseiro Bomba de calor será capaz de aquecer efetivamente casas de até 100 metros quadrados. me tem garantia de produção de potência de 5 kW. Deve-se entender que é impossível encher freon com qualidade suficiente em uma estrutura criada em condições domésticas, por isso deve-se contar com seu ponto de ebulição de até -22 graus.
O dispositivo montado em casa é ideal para fornecer calor a garagem, estufa, despensa, pequena piscina privada etc. O sistema é normalmente usado como aquecimento adicional.
Caldeira elétrica ou outro equipamento tradicional para a estação de aquecimento será necessário em qualquer caso. Durante geadas severas (-15-30 graus), recomenda-se desligar a bomba de calor para evitar desperdício de energia elétrica, pois neste período sua eficiência não passa de 10%.
Princípio de funcionamento do sistema
A substância ativa na estrutura é o ar. Através da unidade externa, instalada ao ar livre, o oxigênio entra no evaporador através de tubulações, onde interage com o refrigerante.
Sob a influência da temperatura, o freon torna-se gasoso (já que ferve a -55 graus) e entra no compressor na forma aquecida sob pressão. O dispositivo comprime o gás, aumentando assim sua temperatura.
O freon quente entra no circuito do tanque de armazenamento (condensador), onde o calor é transferido para a água, que pode posteriormente ser utilizada para organizar o aquecimento e GPF. No condensador, o freon perde apenas parte do seu calor e ainda fica no estado gasoso.
Ao passar pelo acelerador, o refrigerante é pulverizado, com o que sua temperatura diminui. Freon torna-se líquido e nesta forma passa para o evaporador. O ciclo se repete.
Para quem quer construir o seu próprio Bomba de calor de resíduos e equipamentos usados, por exemplo, de uma geladeira velha, as informações contidas em nosso artigo recomendado ajudarão.
Construção de uma bomba de calor ar-água
Um sistema de bomba de calor consiste em quatro elementos principais:
- unidade externa;
- tanques trocadores de calor-evaporadores;
- unidade compressora;
- tanque de armazenamento (capacitor).
Vejamos os recursos de design de cada bloco.
Montagem da unidade externa
Para criar um bloco externo você precisará de:
- Quadro. Tradicionalmente, uma unidade feita a partir de um sistema split, máquina de lavar ou outro equipamento de grande porte é adequada; às vezes eles próprios a constroem, Soldagem elementos metálicos. Após a montagem, é importante tratar o metal com tinta em pó anticorrosiva.
- Fã. O produto pode ser emprestado de um antigo sistemas de ar condicionado ou compre separadamente.
O modelo de ventilador deverá possuir pás plásticas largas e, preferencialmente, com motor destacável para que possa ser conectado ao sensor.
Na unidade externa podem ser instalados um evaporador e elementos auxiliares para o seu funcionamento, mas é mais aconselhável colocar essas peças em uma caixa separada.
Instale a unidade externa a uma distância de 2 a 10 m da casa. É importante construir uma base para isso e instalar uma cobertura para proteger a estrutura das precipitações. Também é necessário fixar uma grade na frente do ventilador para evitar que sujeira, detritos e folhas entrem nas pás e tubos do ventilador.
Além disso, é aconselhável instalar aquecedores que protejam as laterais e os painéis da formação de gelo.Neste caso, não será necessário aquecimento adicional da caixa. O local de instalação da unidade deve ser bem ventilado e afastado de fontes de fogo aberto.
Bloco com trocador de calor-evaporador
O evaporador pode ser adquirido pronto utilizando os serviços de fornecedores online, ou você mesmo pode criá-lo. Para isso, é necessário um tanque de 80 litros e fio de cobre com diâmetro de 10 mm e espessura de pelo menos 1 mm.
O comprimento é calculado individualmente levando em consideração a potência necessária. Para um aparelho de 5 kW, pode-se levar 10 M. O Freon será aquecido e circulado no evaporador, além de entrar em contato com o ar.
Para criar um trocador de calor, você precisa construir uma bobina. Para isso, o fio é enrolado em um tubo de parede grossa com diâmetro não superior à largura do tanque. É importante deixar cortes que ultrapassem a altura do corpo. Eles serão necessários para conectar a bobina a outros elementos do sistema - o compressor e o tanque de armazenamento.
2 acessórios são cortados no corpo para conectar tubulações e dois conectores são criados para a saída do fio. As conexões estão seladas. A estrutura acabada é fixada com suportes em forma de L.
Recomenda-se a instalação adicional de um relé de degelo no evaporador, pois no tanque circulará ar com temperatura negativa. Neste caso, o acúmulo de condensação no sistema pode causar congelamento do evaporador. Além disso, para evitar a formação de umidade, você pode introduzir um filtro secador no sistema.
Regras de instalação do compressor
Para instalar o compressor, será necessária uma caixa separada com isolamento acústico e vibratório, já que quase todas as modificações do dispositivo fazem barulho durante a operação. Você pode pegar um compressor usado debaixo de uma geladeira, ar condicionado ou comprar um novo modelo.
Os seguintes tipos de compressores são adequados para bombas de calor:
- Rotativo os compressores são os mais baratos, mas têm uma série de desvantagens - são barulhentos, têm baixa eficiência e duram de 8 a 10 anos.
- Espiral modificações são instaladas em todos os modelos modernos de condicionadores de ar e refrigeradores. São duráveis (15-20 anos), silenciosos, eficientes, mas são caros.
- Pistão os modelos são instalados principalmente em refrigeradores industriais. Os produtos têm boa eficiência, são duráveis (15-20 anos), mas são extremamente barulhentos e caros.
Para uma bomba de calor é necessário selecionar um compressor monofásico. Antes de comprar, é importante saber com que tipo de freon o aparelho funciona. É aconselhável adquirir um modelo que funcione com R22, de preferência com R422. Este tipo de refrigerante é mais fácil de trabalhar do que qualquer outro tipo de freon.
O compressor é conectado por tubos à unidade evaporadora e condensadora. Graças ao aparelho, o freon aumenta sua temperatura.
Projeto de um tanque de armazenamento (capacitor)
Para fazer um condensador, você precisará de uma carcaça de caldeira de 100 litros ou qualquer outro tanque de inox do mesmo volume. Também é necessária uma bobina feita de tubo de cobre. Uma bomba de 5 kW pode usar 12 metros de fio. Freon quente passará pelo tubo da bobina, fazendo com que a água aqueça.
Passo #1: Criando uma bobina
Para fazer uma bobina você precisará de fio de cobre com diâmetro de pelo menos 26 mm e espessura de parede de 1 mm. Deve ser enrolado em um tubo de seção transversal menor que a do tanque.
A altura da espiral deve corresponder à altura do corpo. É importante deixar as saídas da tubulação fora do tanque para poder conectar a serpentina ao evaporador e ao compressor.
Etapa 2: Preparando o Caso
Para instalar a bobina, o tanque deve ser cortado. Será necessário criar furos na parte superior e inferior para as saídas do fio de cobre, e também recortar compartimentos adicionais para a instalação de 2 acessórios, um dos quais é projetado para saída de água e outro para sua entrada. Após esses procedimentos, o tanque deve ser lacrado.
O trocador de calor-compressor pode ser adquirido separadamente como estrutura acabada. Usando um dispositivo montado de fábrica, você pode aumentar a potência e a eficiência da instalação.
Conectando a unidade externa ao evaporador
Para conectar a unidade externa e o evaporador, serão necessários 2 tubos de polietileno PEAD 32. O ar passará por um tubo e sairá por outro.
Os tubos podem ser enterrados no solo, após adicionar qualquer material arenoso à vala, ou deixados na superfície se o revestimento externo estiver localizado próximo à casa.
Conexão de evaporador, compressor e tanque
Freon circula neste sistema. Para conectar bobinas com compressor e acelerador, você deve entrar em contato com especialistas em refrigeração.Será difícil para uma pessoa que não tenha experiência em trabalhos de soldagem, mesmo que possua ferramentas e materiais, conectar corretamente todos os elementos em um sistema para garantir o funcionamento da estrutura.
Além disso, serão necessários muitos materiais adicionais - tubos de diferentes diâmetros, várias modificações torneiras de drenagem, válvulas de purga de ar, válvulas de segurança, bem como clipes para tubos, braçadeiras, cortadores de tubos para cortar seções de dutos.
Você também precisará de outros dispositivos especializados que estão disponíveis em qualquer oficina de refrigeradores e ar condicionado.
A injeção de freon de alta qualidade também é realizada com equipamentos especiais. Portanto, para combinar trocadores de calor, compressor e acelerador em um sistema de trabalho, é mais conveniente e lucrativo recorrer a profissionais.
Implementação de sistemas de controle de planta
Para monitorar a pressão e a temperatura do freon, você pode usar uma placa com display embaixo de qualquer ar condicionado. Durante o processo de soldagem, com a ajuda de especialistas, o projeto pode ser corretamente implementado na instalação.
Também é possível conectar um dispositivo especial – um sensor de rotação do ventilador. Regula a velocidade de rotação das lâminas e também automatiza a velocidade da bomba de circulação de freon.
Além disso, você pode definir um cronômetro partida elétrica, um dispositivo que protege o compressor contra superaquecimento. Todas essas peças podem ser adquiridas em oficinas ou no mercado de reposição.
Cálculo da potência da bomba de calor ar-água
Para aquecimento de uma divisão com área de 100 m2. m exigirá uma bomba de calor de maior potência. Você pode calcular aproximadamente a potência de instalação necessária usando a tabela:
Para determinar qual a potência que o compressor deve ter, qual o diâmetro dos tubos que devem ser utilizados e outros dados importantes ao projetar uma bomba de calor ar-água, deve utilizar um dos seguintes métodos:
- Use calculadoras on-line publicadas nos sites dos fabricantes de trocadores de calor.
- Aplicar software CoolPack 1,46, Copeland.
- Convide um especialista que fará as medições e cálculos necessários.
Área da bobina do condensador (PZK) pode ser calculado usando a fórmula:
PZK =M/0,8DT,
onde M é a potência da instalação em kW; 0,8 - coeficiente de condutividade térmica em contato com água e cobre; DT é a diferença de temperatura entre o ar que entra e o que sai do sistema.
Os parâmetros da bomba de calor indicados acima são adequados para divisões até 100 metros quadrados. metros. Potência de instalação - 5 kW. Se você adquirir trocadores de calor especiais, é perfeitamente possível aumentar a potência da instalação para 10-15 kW.
Manutenção de uma instalação caseira
Para um funcionamento de alta qualidade, a bomba de calor requer manutenção adicional. Se utilizar o aparelho no inverno (considerando que não há aquecimento adicional instalado na caixa), o aparelho deverá ser aquecido periodicamente, pois se formará uma crosta de gelo em sua superfície.
Também é necessário periodicamente:
- Limpe as pás do ventilador de detritos - folhas, poeira, sujeira, neve, etc.
- Lubrifique o compressor de acordo com as instruções.
- Troque o óleo do compressor e do ventilador.
Além disso, para o funcionamento normal do sistema, é necessário verificar regularmente a integridade da tubulação de cobre, cabo de alimentação do compressor, ventilador e demais dispositivos.
Conclusões e vídeo útil sobre o tema
O vídeo a seguir apresentará o princípio de operação e projeto de uma bomba de calor que processa energia eólica:
Uma bomba de calor ar-água caseira é um dos dispositivos eficazes e baratos para aquecimento doméstico adicional. Qualquer pessoa pode fazer e instalar este sistema.
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