Calefacción de la casa con bomba de calor. Cómo funciona y cuánto cuesta

El contenido del artículo

• Bombas de calor y unidades de climatización geotérmica
• Energía térmica de bajo potencial. Principio de operación
• Bombas de calor modernas
• Las seis preguntas principales sobre las bombas de calor
• ¿Qué es un sistema geotérmico en una casa privada?
• ¿Qué tan eficiente es la bomba?
• Opciones de colocación del intercambiador de calor
• Servicio de equipo
• ¿Cuánto cuesta producir energía con este método?
• ¿Con qué autoridades necesita coordinar la instalación de dichos dispositivos?
• Fabricantes de bombas de calor
• Bombas de calor fabricadas en Europa
• Fabricantes rusos de bombas de calor.
• Bombas de calor fabricadas en China

¿Es realista reducir el coste de calefacción de una casa de campo hasta en un 70%? La respuesta se puede encontrar en una fuente de energía muy inusual: las entrañas de la tierra. Le informaremos sobre el dispositivo y el principio de funcionamiento de las bombas de calor, y le ayudaremos a elegir el sistema de calefacción correcto..

El constante aumento de los precios de la energía ofrece una excelente razón para pensar en medios más modernos y económicos de generar calor y agua caliente. Hoy en día, ya existen docenas de formas innovadoras de equipar esquemas de calefacción eficientes, lo que lo hace absolutamente gratuito..

Bombas de calor y unidades de climatización geotérmica

Casi una cuarta parte de la energía generada en el mundo actual es ecológica y una octava parte se obtiene sin quemar masas biológicas. La fuente de energía más eficaz y prácticamente inagotable puede considerarse legítimamente un recurso oculto en las profundidades de nuestro planeta: el calor geotérmico. Cabe señalar que la dirección de la transferencia de energía se puede invertir: en la estación cálida, el suelo puede absorber el calor de manera eficaz. Este proceso bidireccional se denomina comúnmente acondicionamiento geotérmico..

Para recolectar y convertir la energía térmica, se utilizan instalaciones especiales, las llamadas bombas de calor. Debido a su alta eficiencia y bajo consumo de energía durante el funcionamiento, se están volviendo cada vez más populares..

La idea misma del funcionamiento de tales instalaciones está lejos de ser nueva. En los años 50 del siglo XIX ya se diseñó y patentó el primer prototipo, orientado a la producción en masa. La idea de Lord Kelvin en ese momento no recibió una aplicación práctica debido al hecho de que aún se desconocía el concepto de crisis energética, pero después de casi un siglo, Robert C. Webber comenzó a aplicar con éxito dichos sistemas en la vida cotidiana y la industria. Es sorprendente que en 1931 se utilizara en el famoso Empire State Building tecnología de calefacción geotérmica basada en el funcionamiento de bombas de calor. En Rusia y en el espacio postsoviético, las fuentes de energía geotérmica se han utilizado desde los tiempos de la URSS, y los complejos industriales permiten producir el equipo necesario sin involucrar a socios extranjeros..

Energía térmica de bajo potencial. Principio de operación

La segunda regla de la termodinámica establece que la transferencia de energía térmica solo es posible de un cuerpo más calentado a uno menos calentado. Pero si se coloca una sustancia con propiedades físicas variables entre dos medios con una pequeña diferencia de temperatura, puede servir como un intermediario que puede revertir el proceso natural de transferencia de calor. La cadena de tales transformaciones se lleva a cabo durante el funcionamiento de la bomba de calor. Cuando los gases se comprimen fuertemente, se libera una gran cantidad de calor y el gas en sí se enfría y se convierte en un estado líquido. Esto se llama compresión y el resultado final de este proceso es el calor en el hogar. Para repetir el ciclo de compresión indefinidamente, se utiliza como gas un refrigerante con un punto de ebullición muy bajo. Puede volver a su estado gaseoso durante la evaporación a temperaturas de hasta + 10 ° C. La energía térmica con bajo potencial, por regla general, se extrae del suelo por debajo de la profundidad de congelación, pero se puede obtener de cualquier otra manera. En general, el principio de funcionamiento de una bomba de calor es directamente opuesto al de una unidad de refrigeración, aunque se basa en procesos idénticos..

Bombas de calor modernas

Estos sistemas utilizados en el mundo moderno son más avanzados en comparación con sus predecesores. Se utilizan compuestos de gas complejos como refrigerante, todos los elementos estructurales y actuadores se fabrican con un gran margen de resistencia al desgaste y confiabilidad. El desarrollo de la ingeniería de precisión ha permitido recrear instalaciones geotérmicas en miniatura. Las bombas de calor portátiles son indistinguibles de sus primos industriales, y los bajos precios y la creciente competencia hacen que las unidades estén disponibles para una amplia gama de consumidores..

Una característica de las bombas de calor que las distingue de los dispositivos de calefacción tradicionales es la capacidad de funcionar dentro de un rango claramente definido de temperaturas exteriores, que está determinada por las propiedades físicas de la sustancia refrigerante y el tipo de sistema. Las bombas de calor de aire pueden extraer energía térmica del aire a temperaturas positivas, pero no funcionan bien a temperaturas negativas. Las bombas de fuente terrestre son capaces de calentar una casa incluso en heladas severas, pero su uso en el período otoño-invierno no siempre está justificado. Para cada zona climática, la elección del equipo se realiza individualmente. En el hogar, se recomienda una combinación de diferentes tipos de dispositivos..

Las seis preguntas principales sobre las bombas de calor

Aunque las bombas de calor son ampliamente conocidas, es común que muchos duden de sus beneficios económicos. Sin embargo, solo hay seis preguntas, cuyas respuestas darán una imagen completa de los beneficios de las bombas de calor..

¿Qué es un sistema geotérmico en una casa privada?

En una casa de campo, el sistema ocupa tanto espacio como ocuparía una sala de calderas de gas ordinaria. La instalación se puede dividir en dos partes: visible y oculta. El propietario tendrá a la vista elementos funcionales: bombas de calor y circulación, tuberías, grifos, filtros, instrumentos de medición y automatización. El intercambiador de calor primario oculto a gran profundidad permanecerá oculto a los ojos humanos. El sistema es completamente silencioso y se puede colocar incluso en exteriores. El montaje y la puesta en servicio se pueden realizar de forma independiente, pero si lo desea, puede ponerse en contacto con una empresa de instalación especializada, una gama completa de servicios costará desde $ 1000.

¿Qué tan eficiente es la bomba?

Para garantizar un clima agradable en las viviendas, es suficiente una temperatura del agua en el circuito de calefacción de 40–45 ° C. Si las calderas de gas calientan el agua en exceso y su automatización está diseñada para un rango de temperatura significativamente más amplio cuando se activan, las bombas de calor mantienen una temperatura constante y funcionan continuamente. Si las instalaciones están cerradas y solo se ventilan periódicamente, puede estar seguro de que la temperatura dentro de ellas alcanzará los 30 grados. Con el uso de unidades más potentes, es posible tener agua caliente corriente para las necesidades domésticas y calentar piscinas..

Opciones de colocación del intercambiador de calor

Mucha gente que se enfrenta a los sistemas TRP está interesada en la ubicación del intercambiador de calor primario. Puede ubicarse hasta tres metros bajo tierra y tiene una orientación horizontal. Al mismo tiempo, en el área adyacente a la casa, se está cavando un pozo profundo, en el que se ubica la bobina anular del intercambiador de calor..

Los sistemas modernos también pueden trabajar con una disposición vertical del circuito primario. Esta opción es más preferible desde el punto de vista de mantener el paisaje de la parcela personal, aunque requiere equipo adicional: bombas de circulación de alta presión. Con la disposición vertical del circuito primario, se perforan tres pozos en la zona, cuya profundidad en algunos casos puede llegar a los 100 m. Se coloca en el pozo un bucle de tubería (sonda), que se conecta a un reservorio común. La perforación de pozos no se puede realizar sin un equipo especial y, por lo tanto, se debe recurrir a la ayuda de profesionales. El costo de dicho servicio depende de las condiciones de trabajo y la profundidad de la perforación, pero no debe contar con menos de $ 450 por dispositivo para un pozo..

Servicio de equipo

El principio de funcionamiento y diseño de los sistemas de automatización en bombas de calor son muy diferentes de sus homólogos utilizados en conjunto con equipos de gas. También se caracteriza por una alta complejidad técnica y una serie de unidades funcionales: evaporadores, compresores y sistemas intermedios de intercambio de calor. A pesar de la obvia complejidad, las bombas de calor no requieren mantenimiento durante su funcionamiento. El único elemento sujeto a un fuerte desgaste es el compresor, que tiene una vida útil de más de 30 años y es fácil de reemplazar. La bomba ensamblada en fábrica en sí misma puede funcionar hasta cien años sin reparaciones programadas. El sistema de automatización tampoco requiere un mantenimiento especial y se controla fácilmente a través de un solo controlador digital..

¿Cuánto cuesta producir energía con este método?

Los sistemas de calefacción basados ​​en bombas de calor se caracterizan por un consumo energético extremadamente bajo. Con la mayor diferencia de temperatura en los intercambiadores de calor primario y secundario, el sistema produce una potencia térmica tres veces mayor que la potencia eléctrica consumida. Con una diferencia de temperatura mínima entre el aire y la fuente de calor (hasta 12-14 grados), el consumo de energía será siete veces menor que la cantidad de calor producido. Si el consumidor quiere ir más allá, asegurando la total autonomía del sistema y evitando costes de material para la electricidad, puede recurrir al uso de energía solar: una instalación de 3 kW será compacta y no requerirá grandes inversiones económicas.

¿Con qué autoridades necesita coordinar la instalación de dichos dispositivos?

La instalación de la bomba de calor no requiere permisos especiales ni documentación de diseño. La única excepción pueden ser las instalaciones comerciales y las instituciones municipales, cuyo equipamiento con dicha calefacción debe ir acompañado de actos de cumplimiento ambiental y certificados para los equipos utilizados. Afortunadamente, las bombas de calor de cualquier tipo son respetuosas con el medio ambiente y cumplen con todas las normas de saneamiento industrial y doméstico..

Fabricantes de bombas de calor

Los mercados nacionales e internacionales de bombas de calor se están desarrollando activamente, lo que crea una alta competencia y un importante dumping de precios. Esto no quiere decir que algunos fabricantes tengan una superioridad absoluta sobre otros: cada uno tiene sus propias ventajas y desventajas. Sin embargo, es posible dividir el mercado de hardware en tres segmentos..

Bombas de calor fabricadas en Europa

Uno de los principales proveedores de equipos geotérmicos es Europa, donde estas instalaciones se han utilizado durante mucho tiempo y la tecnología para su fabricación se ha desarrollado cuidadosamente. No existen diferencias especiales entre las marcas europeas, salvo que algunas empresas se esfuerzan por hacer que las instalaciones sean más compactas y silenciosas. Las características técnicas de las bombas de calor de la empresa suiza NIBE se combinan perfectamente.

Las ventajas de este fabricante incluyen una amplia experiencia en la producción en masa de equipos de calefacción. La empresa se especializa precisamente en la creación y mejora de instalaciones que funcionan con fuentes de energía respetuosas con el medio ambiente. Desde 1949, NIBE ha adquirido más de veinte de los mayores fabricantes de equipos de precisión de Europa, Asia y América del Norte. Esto permitió a la empresa brindar a sus unidades la vida útil más prolongada mediante el uso de componentes de los fabricantes más famosos del mundo. Pero el precio para tal adquisición será apropiado: desde 7 mil euros por una bomba con una potencia térmica de 5 kW..

Fabricantes rusos de bombas de calor.

El mercado ruso también avanza. En solo un par de décadas, aparecieron y se desarrollaron en Rusia varias grandes empresas especializadas en la producción de bombas de calor..

Los más grandes y que mejoran más activamente sus productos son PEA, ALTAL y Henk. La característica principal del fabricante nacional es la mejor relación calidad-precio. Si el equipo tiene una vida útil de 50 años y proporciona garantía y servicio de mantenimiento, las bombas de baja potencia tendrán un precio en el rango de 2.6-3.7 mil dólares..

La mayoría de las empresas rusas fabrican equipos con patentes y franquicias extranjeras, lo que garantiza que el equipo sea de alta calidad y adecuado para su uso en condiciones nacionales..

Bombas de calor fabricadas en China

Las bombas de calor fabricadas en China tienen el costo más bajo. No hay empresas de fabricación como tales en China: cada bomba tiene una gama de modelos estrecha, que se denomina abreviatura corta.

Una característica distintiva de los fabricantes chinos es un precio muy bajo y una calidad dudosa. Por tanto, una bomba de calor con una potencia útil de 12 kW costará entre 1100 y 1300 dólares, excluidos los derechos de aduana y los gastos de transporte. En cuanto a la calidad de los productos, es imposible dar una conclusión inequívoca: algunas unidades funcionan durante un año y fallan, pero hay aquellas que llevan 5 o 7 años generando calor regularmente. Afortunadamente, las bombas chinas tienen un diseño de bloque y todos los componentes se pueden reemplazar fácilmente..

Durante la próxima década, muchas empresas de energía afirman que el 95% de los equipos de calefacción domésticos serán bombas de calor. Esto se ve facilitado por su seguridad y sencillez, así como por el creciente deseo de la humanidad de conservar los recursos naturales. Aún así, el argumento principal es el precio en constante crecimiento del gas y la electricidad, que obliga a los consumidores a buscar opciones de calefacción alternativas y menos costosas..