¿Por qué las bombas de calor son el reemplazo más rentable y prometedor para la calefacción a gas y eléctrica?
Las bombas de calor son equipos que, gracias a la tecnología, multiplican la energía térmica de fuentes alternativas (suelo, aire ambiente, aguas subterráneas) y la transfieren al sistema de calefacción.
El sol y el aire son fuentes de calor de baja temperatura inagotables. Esta energía térmica es gratuita y renovable.
Una bomba de calor transfiere o bombea energía térmica de un medio a otro. El principio de funcionamiento de una bomba de calor se describe más adelante en el artículo.
¿Cómo funciona una bomba de calor?
En el diseño de las bombas, así como en las unidades de refrigeración, se utiliza un circuito con un refrigerante que circula en él, capaz de hervir incluso con un calentamiento mínimo. Solo la bomba de calor para calefacción funciona como un “refrigerador inverso”.
Cómo funciona la bomba de calor
El funcionamiento de una bomba de calor se puede dividir en 5 etapas:
- hervido de freón en el evaporador
- compresión del refrigerante por el compresor
- transferencia de calor del condensador al circuito de calefacción
- paso del refrigerante condensado enfriado a través de la válvula de estrangulación
- retorno del freón enfriado y líquido al intercambiador de calor del evaporador
Las bombas de calor están destinadas para calefacción y refrigeración. Una función adicional es calentar agua para uso doméstico o industrial. Este es el equipo más funcional en comparación con cualquier caldera o aire acondicionado.
La bomba de calor funciona de manera muy económica, porque consume energía solo para el funcionamiento del compresor y las bombas de circulación. La eficiencia energética de las bombas de calor es muy alta. El factor de conversión de energía alcanza 4-6 e incluso más. Esto significa que cada kilovatio de energía utilizada se convierte por una bomba de calor en 3-5 kilovatios de calor, que se utiliza para calentar una casa o para calentar agua.
¡Tendrás que pagar varias veces menos por calentar una casa o calentar agua que si se utilizara una caldera eléctrica o una caldera! ¡Los costos de calefacción pueden reducirse hasta un 75-80%!
Bajo las tarifas actuales del gas, una caldera de gas es de 2-3 veces más cara de operar que una bomba de calor.
¿Cómo funciona una bomba de calor para calefacción doméstica?
Se puede extraer calor de:
- la capa freática a una profundidad de 15-20 m;
- un cuerpo de agua cercano;
- almohadillas de suelo con una profundidad de colocación del colector horizontal de hasta 1.2-1.5 m;
- pozos perforados profundos de hasta 40-50 m de profundidad.
Hay muchas más formas de utilizar la tecnología de bombas de calor para reducir la pérdida de calor y disminuir los costos de calefacción.
Por ejemplo, al utilizar el calor excedente de procesos tecnológicos, el calor de aguas residuales, y en muchos otros casos.
Tipos de bombas de calor
Existen sistemas que utilizan calor geotérmico, calor del aire o instalaciones que extraen calor hidrotermal. Destacamos varios tipos principales de bombas de calor.
Bomba de calor de fuente terrestre
Una bomba de calor de fuente terrestre es un sistema que extrae calor excedente de una capa de suelo superficial, pozos profundos o un cuerpo de agua cercano.
La temperatura del suelo a una profundidad por debajo de la capa de congelación en invierno es siempre positiva – hasta 5-10 (° C). El calor acumulado durante el verano es suficiente para que la bomba de calor de fuente terrestre caliente la habitación en invierno.
Para la extracción de calor, se coloca un colector tubular de plástico o se bajan sondas dobles, en las que circula un refrigerante que no se congela en condiciones invernales. Cuanto más espacio habitable, más largas son las tuberías del colector o mayor es la profundidad de las sondas. La potencia específica de extracción de calor para diferentes suelos puede variar de 8 a 32 W / m². También se tienen en cuenta las características del suelo y sus capas, lo que requiere estudios geológicos.
Si hay un estanque o embalse cerca de la casa con un volumen y profundidad de agua suficientes, se colocan espirales y anillos de un colector de plástico hasta la profundidad (hasta el fondo).
Bomba de calor agua-agua
La bomba de calor agua-agua, cuyo principio se basa en la extracción de calor de aguas subterráneas, es bastante complicada de instalar. La temperatura del agua a la profundidad es constante durante todo el año – alrededor de + 10 ° C.
Para instalar tal bomba de calor, se requiere un análisis de la profundidad del horizonte de agua, cantidad, calidad y pureza del agua. Su rendimiento en términos de calor o frío no depende de las condiciones atmosféricas o del cambio de estación. La relación de conversión de energía de la bomba de calor de agua es alta – COP de hasta 5 y más, pero la instalación y el mantenimiento son problemáticos.
Una bomba de calor agua-agua para calefacción es una opción rentable solo bajo la condición de una selección y cálculo competentes del equipo, así como una instalación y puesta en marcha altamente cualificadas.
El precio de las bombas de calor geotérmicas y de agua es alto debido a la necesidad de estudios preliminares y trabajos de instalación costosos.
Bomba de calor aire-agua
Tal bomba de calor es más asequible en términos de precio e instalación. Es más adecuada para la integración en un sistema de calefacción modernizado, y también es fácil de instalar y se amortiza rápidamente cuando se introduce en una nueva casa. Dado que su rendimiento térmico depende de la temperatura del aire exterior, es ventajoso utilizar una bomba de calor de aire en circuitos bivalentes, con una segunda fuente de calor de respaldo.
La capacidad total de una bomba de calor con una fuente de respaldo se convierte en casi la mitad de su costo, pero la eficiencia energética y la economía del sistema de suministro de calor en general permanecen óptimas.
Se distingue entre un diseño monobloque o un kit que incluye unidades exteriores e interiores. La bomba de calor de fuente de aire con inversor responde de manera precisa y económica a las cargas prioritarias de calor, agua caliente o frío. El coeficiente de eficiencia energética de tales sistemas es de hasta 5 o más, son capaces de operar incluso a temperaturas exteriores de hasta -25 ° C. Estas son las bombas de calor más populares para su uso en climas templados en la mayor parte del territorio de Ucrania.
Estos modelos son una opción disponible en términos de condiciones climáticas para un proyecto de rápida recuperación de la inversión para la modernización de la calefacción o la instalación en una nueva casa tanto en ciudades con millones de habitantes como en las regiones.
Un excelente ejemplo de una bomba de calor aire-agua es la serie Arctic Home Basic y Arctic Home Smart, equipos de alto rendimiento de la marca británica Mycond.
Bomba de calor aire-aire
Utilizando calor de la ventilación o del aire exterior, una bomba de calor aire-aire es similar en términos de funcionamiento a un aire acondicionado de refrigeración/calefacción, pero con prioridad en el trabajo de calefacción. Esta bomba de calor se utiliza como un sistema que permite ahorrar dinero en la calefacción de tu hogar no solo en Europa, sino también en Ucrania.
Además, tales bombas de calor pueden equiparse con un conjunto para preparar agua caliente y se distinguen por altos índices de eficiencia energética estacional.
También hay otros esquemas de sistemas de bombas de calor:
- bomba de calor suelo-aire;
- bomba de calor salmuera-agua;
- otros.
Las bombas de calor se utilizan para calentar agua en piscinas o procesos tecnológicos, en algunas áreas industriales o en la construcción para calentar cualquier instalación comercial.
Beneficios de las bombas de calor
- Tecnologías innovadoras para el suministro de calor, aire acondicionado y suministro de agua caliente, presentadas en un solo dispositivo: una bomba de calor.
- Costos económicos y varias veces más bajos para calefacción y suministro de agua caliente.
- Bomba de calor ecológica, sin emisiones de CO2 y contaminación ambiental.
- Seguridad contra incendios, sin necesidad de supervisión, aprobación, monitoreo constante de la seguridad del equipo.
- Control inteligente y modos de operación económicos, control del microclima mediante sensores de temperatura y humedad.
- Control de diferentes circuitos de calefacción a diferentes temperaturas: radiadores y calefacción por suelo radiante.
- Aire acondicionado y calefacción con bombas de calor y unidades de fan coil.
- Una bomba de calor de fuente terrestre, cuyo precio es alto, es una opción económicamente viable para calentar una nueva casa sin gas, especialmente en condiciones de suministro eléctrico limitado para la casa.
Conclusiones
Solo especialistas altamente cualificados pueden elegir el conjunto adecuado de equipos de bomba de calor que funcione según uno u otro esquema, con referencia a una sección específica de una casa privada, teniendo en cuenta los sistemas de ingeniería y la planificación del edificio.
Los cálculos correctos determinan: el costo del sistema, su eficiencia y fiabilidad. Las bombas de calor son sistemas innovadores con instalación compleja y control inteligente. Para implementar tales proyectos, es necesario recurrir a profesionales para elegir el conjunto de equipos más adecuado en términos de potencia y precio y calcular el beneficio económico de su implementación.
