Bombas de calor de aire para calentar viviendas

Las bombas térmicas (en adelante TN) ‘Aire-Aire’, también conocidas como bombas de calor de aire, son la última alternativa de alta tecnología a los sistemas de calefacción convencionales que utilizan la energía térmica de gases de combustión, líquidos o combustibles sólidos. La fuente de energía del modelo aire-aire es el calor del aire circundante; desde hace más de 25 años, las ETN de aire se utilizan con éxito en muchos países desarrollados para calentar edificios residenciales e industriales. La figura siguiente muestra una bomba de aire incluida en el sistema de calefacción de un edificio residencial.

TN ‘Aire-Aire’, calefacción de edificios residenciales

Base física del funcionamiento de la TN ‘Air-Air’.

La TN ‘Air-Air’ es un tipo de dispositivo termomecánico que convierte la energía térmica de bajo potencial procedente de fuentes de baja energía en energía de alto consumo. Formalmente, suena algo brillante, ya que estamos hablando de calentar el consumidor final de calor a una temperatura superior a la temperatura de la fuente de calor original. Sin embargo, el principio de funcionamiento de una unidad de bomba de calor se encuentra precisamente en esta formulación. Según las leyes de la termofísica, todo sistema termodinámico se esfuerza por establecer un equilibrio energético que conduce al movimiento de la energía térmica dentro del sistema.

Información adicional. Todo objeto del entorno contiene una cierta cantidad de energía térmica, aunque tenga un valor negativo (en la escala Celsius), a menos que la temperatura se aproxime al cero absoluto, que corresponde a una temperatura de menos 273 grados. ts.

Los procesos de intercambio de calor que conducen a la alineación de los estados termodinámicos dentro de un TN se basan en los siguientes fenómenos físicos

• Con la evaporación, la sustancia absorbe energía térmica y durante la condensación la sustancia cede energía térmica.
• Al aumentar la presión, aumenta la temperatura de evaporación de la sustancia y su condensación.
• Al disminuir la temperatura de presión, disminuye también la de la sustancia de la materia y su condensación.

Para «quitar» parte de la energía calorífica a una sustancia, hay que enfriarla. En general, la cantidad de calor liberada al enfriar una sustancia desde la temperatura t₁temperatura t₂es proporcional a la diferencia de temperatura y a la masa de la sustancia que se enfría, es decir

• M — masa de la sustancia;.
• C — capacidad calorífica específica de la sustancia.

NOTAS Según la ecuación anterior, se puede obtener la misma cantidad de calor cambiando la masa o la diferencia de temperatura. Comparativamente, al enfriar una masa de 1 kg por 100° C se obtendrá la misma cantidad de calor que al enfriar una sustancia de 100 kg por sólo 1° C.

Esquema de los calentadores de aire en funcionamiento

La aplicación técnica del concepto de alineación de estados termodinámicos de la «fuente de calor inicial — generador de calor final» de un TT que funciona como calentador se realiza según un esquema de tres circuitos (véase el diagrama siguiente).

Esquema del contorno funcional del calentador TT

La composición del circuito funcional del calentador TT incluye los siguientes contornos

• El circuito exterior, que recoge la energía difusa procedente de fuentes de energía naturales de bajo potencial, como el aire ambiente, las aguas subterráneas, el agua, etc., y la transfiere al refrigerador evaporador.
• Los circuitos de circulación del refrigerante, en los que el refrigerante selecciona la energía térmica de las fuentes naturales, la calienta (en el evaporador), es comprimido por el compresor y bombeado a presión a través del condensador para el intercambio de calor con el refrigerante interno; y
• Un circuito interno en el que el portador de calor del sistema de calefacción es calentado por el condensador y enviado al consumidor.

Las bombas térmicas se clasifican en función del tipo de fuente de energía natural, aquel cuyo calor recoge el circuito exterior, y del tipo de refrigerante del sistema de calefacción de un edificio residencial.TN Calentar el refrigerante del aire del sistema de calefacción de un edificio residencial utilizando el calor del aire circundante suele denominarse bomba térmica aire-aire se denomina bomba de calor aire-aire.

El algoritmo de funcionamiento de una TN de aire es el siguiente.

1. Un ventilador aspira aire de la calle y lo impulsa a través de las costillas del evaporador.
2. El refrigerante que circula por el evaporador en estado líquido se calienta y pasa a estado gaseoso.
3. La fracción gaseosa del refrigerante entra en el compresor, donde se comprime, aumentando la presión.
4. La compresión calienta la fracción gaseosa, que ya se calienta a través de los tubos de cobre del condensador.
5. En el condensador, el refrigerante de tipo gaseoso calentado impregna de calor el aire caliente y se propaga por las instalaciones calefactadas de la casa a través de conductos de aire.
6. El refrigerante enfriado en el condensador entra en estado líquido, pasa por el estrangulador y se agota la presión excesiva.
7. Tras reducirse, el refrigerante líquido vuelve a entrar en el evaporador. El ciclo se repite.

Elementos básicos del TT de aire

La configuración «aire» incluye los siguientes elementos de funcionamiento

• Un ventilador que bombea aire del ambiente al evaporador.
• El evaporador es un intercambiador de calor a través del cual el refrigerante pasa del estado líquido al gaseoso.
• Un compresor, necesario para comprimir y bombear el refrigerante gaseoso.
• El intercambiador de calor del condensador, donde se condensa el refrigerante; y
• Estranguladores (válvulas de expansión), necesarios para reducir la presión (disminución) en el sistema.
• Refrigerante, la sustancia de trabajo del TN;.
• Canalizaciones de tuberías de cobre.
• Ventiladores para suministrar aire caliente al sistema en conductos de aire caliente.

Como sustancia de trabajo se utiliza el refrigerante R-410A, inocuo para la capa de ozono; el refrigerante R-407C es menos habitual. La temperatura de ebullición a presión atmosférica del R-410A es de 51,5 grados bajo cero.

Información adicional. En el pasado, el freón R-22 se bombeaba ampliamente en los dispositivos de los equipos de climatización, pero su uso está ahora prohibido por los protocolos de Montreal; las propiedades caloríficas de los refrigerantes R-410A y R-407C difieren significativamente de las propiedades similares del R-22, y los refrigerantes R-410A más antiguos diseñados para el R-22 No se permite el uso de R-410A y R-407C en sistemas diseñados para R-22.

El siguiente diagrama muestra el esquema TN para calefacción de edificios residenciales, indicando los parámetros de funcionamiento de cada circuito.

Esquema TN «Air-Athos

Normas de eficiencia Air TN Air

La TNS de aire es una unidad dependiente de la energía, ya que el funcionamiento del ventilador y del compresor requiere una potencia específica de electricidad fuerte. La eficiencia de cualquier tipo de TN con aire se caracteriza por un factor de conversión de IS (de factor de coeficiente), que se define como la relación entre el valor de la energía térmica fabricada para la calefacción y el valor del consumo de electricidad.Para diferentes modificaciones de TN, el factor de grado varía de 1 a 7.

¡Importante! El índice de grado depende de la diferencia de temperatura (t₁ – T₂) (véase la ecuación (1) anterior). Para las unidades aerotérmicas, la temperatura t₁El valor de la temperatura del aire del sistema de calefacción, es decir, la temperatura del condensador. Del mismo modo, la temperatura t₂indica el parámetro de temperatura del aire de la calle, es decir, a la entrada del evaporador. Cuanto mayor sea la diferencia de temperatura, menor será la eficacia del sistema de calefacción por aire.

Por ejemplo: si el índice SOR es 4, significa que un TN aire-aire proporciona hasta 4 kW de calor con un coste de 1 kW de electricidad de la red. Para las unidades de aire, el valor del criterio CRO es un valor inestable y viene determinado por la temperatura en la calle: si la RT utiliza aire de la calle a +5 grados C y crea calefacción por aire a una temperatura de +35 grados C, entonces sor = 3. Si la temperatura en la calle baja a-5 grados C, la diferencia de temperatura aumenta a 40 grados y el valor sor baja a 2,0.

Ventajas y desventajas de las toneladas de aire

Las ventajas de los calentadores de aire basados en TN incluyen los siguientes factores

• No es necesario solicitar permisos de instalación y montaje (a diferencia de las unidades alimentadas por gas).
• No se requiere una sala de calderas independiente para ubicar la caldera de gas.
• Ausencia de limpieza ambiental y emisiones nocivas del equipo.
• Utiliza una fuente renovable de energía TN «aire-aire», el aire ambiente.
• Instalación relativamente barata.
• Bajo consumo de energía;.
• Fiabilidad del equipo;.
• Ausencia de ruidos irrelevantes;.
• Posibilidad de utilizar sistemas de calefacción por aire como alternativa a los sistemas de combustible en zonas donde el suministro de combustible es difícil.

Entre los inconvenientes, cabe destacar los siguientes

• Coste relativamente elevado de los modelos de las principales marcas, por ejemplo Mitsubishi Electric, por lo que se ha desarrollado el estereotipo de que el aire es una técnica bastante cara.
• Dependencia de la eficacia de la calefacción de la gama de temperaturas locales. En las regiones donde las temperaturas invernales descienden por debajo d e-30-35 grados centígrados. El uso de TN Aire-aire como el principal medio de calefacción de una casa es ineficaz.

Vídeo.

Los expertos creen que el mercado ruso de bombas de calor de aire aún no se ha formado. Esto se debe a las características climáticas del territorio de la Federación Rusa, donde las bajas temperaturas son generalizadas en la mayor parte del invierno. Sólo los desarrollos individuales de Panasonic, Mitsubish, Gree, General, Plant, Kentaz, Goodman, Nibe, Cooper & Hunter se importan para su implementación e instalación en las regiones del sur de la Federación Rusa. El más famoso en la Federación Rusa es el Mitsubishia Air TN equipado con compresores con retroalimentación Zubadan. Estos sistemas son populares en los países europeos y EE.UU., donde la bomba de aire puede calentar eficazmente las viviendas en inviernos suaves.

Figura de abajo es el modelo MSZ-FH 50 VE / MUZ-FH50VEHZ Mitsubishi Electric.

Bombas de calefacción aire-aire fabricadas por Mitsubishi Electric

Fecha de actualización: 11-20-2023

A: admin

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