Pompa di calore aria-aria: principio di funzionamento, dispositivo, selezione e calcoli

Dispositivo pompa di calore

Il principio di funzionamento è noto da tempo. Ci sono tre circuiti ermetici chiusi: interno, compressore, esterno.

Componenti principali:

1. Sistema di riscaldamento. È meglio usare il riscaldamento a pavimento. Un'opzione aggiuntiva è la fornitura di acqua calda.
2. Condensatore. Trasferisce l'energia raccolta all'esterno dal refrigerante (solitamente freon) al vettore di calore (acqua) per il riscaldamento.
3. Evaporatore. Seleziona l'energia termica dal liquido di raffreddamento (ad esempio, glicole etilenico) che circola nel circuito esterno.
4. Compressore. Pompa il refrigerante dall'evaporatore, convertendolo da uno stato gassoso a uno stato liquido, aumentando la pressione e raffreddandolo nel condensatore.
5. Valvola di espansione. Installato con un evaporatore. Regola il flusso di refrigerante.
6. Contorno esterno. Viene posato sul fondo di un serbatoio o calato nei pozzi.
7. Pompe di un contorno interno ed esterno.
8. Automazione.Controlla il sistema in base a una quantità predeterminata di riscaldamento dell'ambiente e alle variazioni della temperatura esterna.

Il contorno esterno dello stagno vicino all'edificio si presenta così.

Il collettore è attivo tutto l'anno. In inverno, a una profondità di oltre 3 metri, la temperatura dell'acqua è sufficiente per il riscaldamento.

Dopo l'evaporatore, il refrigerante passa attraverso il compressore dove la sua pressione e temperatura aumentano. Quindi nel condensatore cede calore all'impianto di riscaldamento.

Il refrigerante passa quindi attraverso un orifizio in cui la pressione diminuisce drasticamente a causa dell'espansione. Al passaggio allo stato gassoso, la temperatura del refrigerante diminuisce quasi istantaneamente. Questo processo può essere avvertito in pratica durante il rifornimento di carburante di un accendino a gas da una bomboletta di gas liquefatto. Una notevole differenza di temperatura contribuisce all'efficiente assorbimento del calore da parte del refrigerante dal circuito esterno.

C'è anche un'opzione open collector. Possibile quando l'acqua è di buona qualità. Quindi il sistema e la pompa non sono minacciati da insabbiamento, deposito di sali di durezza, corrosione accelerata.

Tali generatori di calore hanno ricevuto applicazione pratica solo dopo la crisi energetica degli anni '70 del secolo scorso.

Fino ad allora, il loro sviluppo è stato ostacolato dalla relativa economicità delle fonti energetiche: petrolio, gas, ecc. Inoltre, l'imperfezione della tecnologia ha ostacolato l'introduzione di massa dell'innovazione.

È possibile l'installazione fai-da-te?

Nonostante la complessità tecnica delle pompe di calore, possono essere installate indipendentemente. Per essere più precisi, sei libero di fare tutto il "lavoro sporco" con le tue mani: posa di tubazioni tecniche e reti elettriche, appendere unità interne ed esterne.La documentazione del passaporto per ogni specifico tipo di pompa di calore contiene informazioni complete sulle condizioni di installazione dei blocchi, la pendenza, la lunghezza e le curve consentite dei percorsi tecnici.

Non resta che invitare uno specialista che verificherà la corretta installazione del sistema e garantirà la sua corretta messa in servizio. Non puoi fare questo lavoro da solo: hai bisogno di attrezzature per la pulizia e la disaerazione del sistema, caricando il refrigerante - in generale, questo processo è piuttosto tecnologico e complesso.

Va sottolineato che l'installazione di tali sistemi di condizionamento non viene eseguita "al volo". È necessario un calcolo preliminare dettagliato, in particolare è necessario determinare la classe di apparecchiature adatte a specifiche condizioni climatiche e calcolarne la potenza sufficiente. Naturalmente, il teleriscaldamento basato sulle pompe di calore crea ancora più difficoltà nella progettazione e nel coordinamento dei lavori con le imprese edili.

Regole di installazione di base

Per un'installazione di alta qualità di un riscaldatore a circolazione naturale, è necessario adottare i seguenti passaggi importanti:

1. È preferibile posizionare i termosifoni sotto le finestre alla stessa altezza.
2. Installare la caldaia.
3. Installare il vaso di espansione.
4. Collegare gli elementi installati con tubi.
5. Mettere il liquido di raffreddamento nell'impianto di riscaldamento e controllare tutti i componenti per eventuali perdite.
6. Avvia la caldaia e goditi il ​​calore della tua casa.

Informazioni importanti dagli installatori:

1. La caldaia deve essere installata il più in basso possibile.
2. I tubi devono essere posati con una pendenza all'indietro.
3. Si raccomanda di evitare un numero elevato di avvolgimenti nel sistema.
4. Utilizzare tubi di grande diametro.

Ci auguriamo di aver svelato tutte le sfumature di un sistema di riscaldamento senza pompa che aiuti a riscaldare la tua casa.

Per informazioni sull'installazione di un sistema di riscaldamento senza pompa, vedere la spiegazione del circuito a gravità nel seguente video:

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Le pompe di circolazione sono attualmente disponibili come optional negli impianti di riscaldamento a fluido. Sono utilizzati per riscaldare tutti i tipi di combustibili.

Nella maggior parte dei casi, l'installazione di una pompa aggiuntiva nel sistema di circolazione naturale aumenta notevolmente la velocità di movimento e il riscaldamento della stanza. Il dispositivo in sé non ha un design particolarmente complesso ed è di piccole dimensioni.

Particolare attenzione dovrebbe essere prestata ai parametri della pompa e del sistema aggiuntivi

Durata e manutenzione del sistema

Molti possono essere spaventati dalla durata del sistema di 7-10 anni dichiarata dal produttore. In pratica questa cifra è sensibilmente più alta, solo una pompa di calore può perdere prestazioni nel tempo.

Ciò è dovuto principalmente alla perdita graduale del refrigerante nell'ambiente esterno e alla sua contaminazione con umidità e altre impurità. In questo caso è prevista una procedura di manutenzione abbastanza semplice, che consiste nel pulire il liquido di raffreddamento e reintegrarne la concentrazione.

L'usura dei componenti meccanici come un compressore o una ventola è inevitabile. Una buona pompa di calore prevede però la possibilità di sostituzione modulare delle sue parti costitutive. La durata dell'apparecchiatura è interamente determinata dalle condizioni del suo funzionamento e dalla perfezione tecnica del sistema.Lavoro al limite, congelamento periodico dell'unità esterna e altre violazioni della normale modalità di funzionamento: questo è ciò che deve essere escluso fin dall'inizio in modo che l'apparecchiatura abbia il tempo di ripagarsi completamente e allo stesso tempo portare il desiderato calore e comfort dall'uso alla casa.

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Pro e contro

I vantaggi dell'utilizzo di una pompa di calore includono:

1. Possibilità di applicazione in paesi remoti dove non è presente il gasdotto.
2. Consumo economico di energia elettrica solo per il funzionamento della pompa stessa. I costi sono molto inferiori rispetto a quando si utilizzano apparecchi elettrici per il riscaldamento degli ambienti. Una pompa di calore non consuma più energia di un frigorifero domestico.
3. Possibilità di utilizzare un generatore diesel e pannelli solari come fonte di energia. Cioè, in caso di interruzione di corrente di emergenza, il riscaldamento della casa non si interrompe.
4. L'autonomia dell'impianto, in cui non serve aggiungere acqua e controllare il lavoro.
5. Compatibilità ambientale dell'installazione. Durante il funzionamento della pompa non si formano gas e non ci sono emissioni nell'atmosfera.
6. Lavora in sicurezza. Il sistema non si surriscalda.
7. Versatilità. È possibile installare una pompa di calore per il riscaldamento e il raffrescamento.
8. Durata dell'operazione. Il compressore deve essere sostituito una volta ogni 15-20 anni.
9. Il rilascio dei locali, destinati al locale caldaia. Inoltre, non è necessario acquistare e immagazzinare combustibili solidi.

Svantaggi delle pompe di calore:

1. L'installazione è costosa, anche se si ripaga da sola entro cinque anni;
2. Nelle regioni settentrionali sarà richiesto l'uso di dispositivi di riscaldamento aggiuntivi;
3. L'impianto di terra, seppur lievemente, viola l'ecosistema del sito: non funzionerà per utilizzare il territorio per orto o orto, sarà vuoto.

Il funzionamento dell'impianto di riscaldamento da tale pompa

Il principio di funzionamento dell'impianto stesso è stato descritto sopra. Di conseguenza, il vettore di calore viene riscaldato nel secondo circuito dello scambiatore di calore, che fungerà successivamente da fonte di calore per il riscaldamento dell'edificio o dei singoli ambienti.

L'opzione classica per la distribuzione del liquido di raffreddamento riscaldato è quella di collegare lo scambiatore di calore con due linee separate al collettore di distribuzione e allo scaldacqua. A loro volta, al pettine sono collegati riscaldatori, riscaldamento a pavimento e altre apparecchiature. Tale distribuzione è necessaria a causa delle diverse modalità di funzionamento degli impianti di acqua calda e riscaldamento.

La linea di pompe di calore aria-acqua determina la potenza degli impianti da 2 a 120 kW, che consente di scegliere apparecchiature per il riscaldamento e la fornitura di acqua calda di un edificio residenziale di qualsiasi dimensione.

Modalità aria fredda

Il design delle pompe di calore consente non solo di riscaldare la casa in inverno, ma anche di fornire aria fresca nelle calde giornate estive. Per fare ciò, la circolazione del refrigerante viene avviata in un ciclo inverso. Tuttavia, il raffreddamento dei dispositivi di riscaldamento non fornirà l'effetto desiderato, poiché l'aria fredda che scende verso il basso non sarà in grado di creare condizioni confortevoli in tutto il volume della stanza. Pertanto, per utilizzare l'unità aria-acqua per il condizionamento dell'aria, è necessario un termoconvettore soffiato da un ventilatore.

Inoltre, nel circuito di circolazione sono installate una valvola a 4 vie, una seconda valvola a farfalla e 2 tubazioni.Quando la valvola viene commutata, la linea si chiude nella direzione della farfalla "inverno" e si apre nella direzione di quella "estiva" e il liquido di raffreddamento raffreddato viene fornito al termoconvettore. Verrà disabilitato anche il riscaldamento dell'acqua calda.

Il costo di un tale miglioramento, tenendo conto di attrezzature, materiali e lavoro aggiuntivi, può essere abbastanza paragonabile al costo di un condizionatore d'aria. Pertanto, nella maggior parte dei casi, sarà abbastanza ragionevole rifiutarsi di operare in modalità split, ma semplicemente acquistare un condizionatore d'aria.

Perché non in legno?

I vicini usano principalmente stufe a legna, ma questa opzione inizialmente non era di loro gradimento. Ogni anno è necessario effettuare forniture di carburante, pulire la caldaia, monitorarne la combustione. Con l'elettricità, tutto è molto più semplice: hai premuto l'interruttore a levetta, è diventato caldo. L'unico svantaggio di questo metodo è l'alto costo dell'elettricità. Al momento del lancio del sistema di riscaldamento, un kilowattora nella regione di Mosca costava 5,29 rubli.

Naturalmente, volevamo utilizzare una risorsa così preziosa nel modo più economico possibile, motivo per cui abbiamo optato per una pompa di calore aria-aria. Questa è la versione più economica, funziona quasi come un condizionatore d'aria.

Sistema di riscaldamento a pompa di calore

L'energia termica prodotta dalla pompa di calore può essere utilizzata in qualsiasi modo. Di norma, tali apparecchiature vengono utilizzate per riscaldare l'acqua, che viene quindi utilizzata per la fornitura di acqua calda (cucina, bagno, bagno) e per il riscaldamento.

La pratica dimostra che è meglio utilizzare il riscaldamento a pavimento rispetto al riscaldamento con radiatori. Oltre al fatto che si tratta di calore dolce e non richiede il riscaldamento dell'acqua ad alta temperatura, ce n'è un terzo, importante in termini di economia.

Minore è la temperatura dell'acqua da riscaldare, maggiore è l'efficienza di qualsiasi pompa di calore.Se per i radiatori l'acqua deve essere riscaldata fino a 50-55 gradi, per i pavimenti caldi - 30-35 gradi. Anche se la temperatura dell'acqua in ingresso è di 1-2 gradi, la differenza di efficienza sarà di circa il 30%.

L'aria viene spesso utilizzata per il riscaldamento degli ambienti. Ciò è particolarmente efficace nelle regioni in cui le temperature non scendono al di sotto di 0 e anche se viene utilizzata una pompa di calore come fonte aggiuntiva di energia termica.

È più conveniente utilizzare i ventilconvettori per questo, ma per la loro installazione dovrai costruire un controsoffitto o sacrificare l'estetica. Se c'è la ventilazione forzata, puoi usarla per fornire aria calda.

Ora le pompe di calore non sono così diffuse nella CSI che in altri paesi. Abbiamo ancora fonti di calore tradizionali a basso costo come carbone, gas e legna. Ma la situazione è in continua evoluzione e le pompe di calore sono sempre più utilizzate per il riscaldamento di abitazioni ed edifici non residenziali.

In questo articolo abbiamo cercato di descrivere nel dettaglio i pro ei contro dei diversi tipi di pompe di calore. Speriamo che ti sia stato utile. Non dimenticare di condividere il post con i tuoi amici!

Vantaggi o svantaggi?

Poiché questi dispositivi sono apparsi con noi relativamente di recente, molti russi li trattano ancora con grande sfiducia. Negli Stati Uniti, in Europa e in Giappone sono stati utilizzati per molto tempo e con successo. Tuttavia, non si può dire che tali apparecchiature siano un mistero assoluto per il nostro Paese, “terra incognita”.

In URSS sono stati condotti esperimenti anche su tali fonti di energia alternativa. Tuttavia, questa tecnologia non è stata ampiamente adottata.

Pertanto, è importante capire perché, e ha molto senso sostituire i sistemi familiari con un'eco-novità? Il prefisso "eco" in questo caso può significare sia ecologia che economia.

Vantaggi

Il primo e indubbio vantaggio delle pompe di calore è il notevole risparmio energetico. Sì, loro, a differenza dei collettori solari, ne hanno bisogno, ma in quantità molto minori. Ad esempio, una caldaia elettrica (o un riscaldatore) assorbe tanta energia quanta ne produce calore. Una pompa di calore, al contrario, consuma un minimo di elettricità e produce da tre a sette volte più calore. L'apparecchiatura può consumare 5 kWh, ma genera almeno 17 kWh di calore. L'alta efficienza è la qualità più interessante delle caldaie termiche.

1. Risparmio energetico serio. I prezzi di tutti i tipi di combustibili crescono inesorabilmente e una pompa di calore ti permetterà di ottenere più calore con costi energetici ridotti.
2. Possibilità di installazione in qualsiasi zona, poiché aria, acqua o terreno possono diventare una fonte di calore. Apparecchiature particolarmente rilevanti per siti ubicati lontani dal gasdotto.
3. Reversibilità dell'installazione. Le pompe di calore sono universali. In inverno forniscono calore, nella calda estate offrono l'opportunità di rinfrescare la stanza. Tuttavia, non tutti i modelli hanno questa caratteristica.
4. Durabilità. Le apparecchiature adeguatamente curate possono funzionare senza problemi per 25-50 anni. La sostituzione del compressore può essere richiesta ogni 10-15 (massimo 20) anni.
5. Possibilità di utilizzo in qualsiasi condizione: dove non c'è elettricità, è installato un motore a benzina o diesel.
6. Risparmio sulla manutenzione. L'attrezzatura non richiede grandi spese per questo.
7. Funzionamento ininterrotto a -15°.
8. Automazione completa della pompa di calore.
9. Sicurezza per l'ambiente.
10. Fonte di calore gratuita.

Oltre ai vantaggi, i sistemi hanno anche dei punti deboli.

Screpolatura

Questi includono:

1. Il prezzo delle pompe di calore e il costo della sistemazione di un impianto geotermico. Inoltre, l'attrezzatura non ripagherà immediatamente. I proprietari dovranno aspettare almeno 5 anni. L'eccezione sono i dispositivi aerei che non richiedono investimenti aggiuntivi.
2. La necessità di aggiungere una fonte di calore aggiuntiva in quelle regioni dove la temperatura è spesso inferiore a -20°. Tale sistema è chiamato bivalente. Se la pompa di calore si guasta, viene collegato il generatore di calore (caldaia a gas, riscaldatore elettrico).
3. Il rispetto dell'ambiente è ancora in discussione. Non esiste una minaccia per l'uomo, ma esiste per l'ecosistema. Ad esempio, i microrganismi - anaerobi - vivono nel terreno. Con un forte raffreddamento dello spazio vicino ai tubi, affrontano la morte imminente.
4. Quasi una necessità per fornire una rete elettrica trifase in casa. Per il corretto funzionamento della pompa di calore è necessario ridurre al minimo le cadute di tensione che possono provocare il guasto dell'impianto.

L'uso di tali apparecchiature è ottimale nei sistemi in cui viene utilizzato un refrigerante a bassa temperatura, ad esempio un "pavimento caldo".

Per capire se valga la pena acquistare e installare una pompa di calore, i proprietari dovranno valutare tutti i pro e i contro. I principali "avversari" sono il risparmio energetico (combustibile) ei seri costi di acquisto e installazione. Gli svantaggi significativi di HP includono la bassa efficienza nella stagione fredda, tuttavia esistono modelli che possono generare calore anche a -35°. Ma dovrai pagare ancora di più per loro.

Vale la pena spendere soldi per l'acquisto e l'installazione di una pompa di calore? Ognuno decide da solo. Un investimento una tantum ti darà la possibilità di dimenticare per sempre le bollette del riscaldamento. Inoltre, la sua completa sicurezza per i residenti, e la quasi completa sicurezza per l'ambiente, testimoniano a favore delle apparecchiature.