Guía de lectura
As bombas de calor son toda a rabia nestes días, especialmente en Europa, onde algúns países están a traballar para prohibir a instalación de estufas de combustible fósil e caldeiras a favor de opcións máis ecolóxicas, incluíndo bombas de calor eficientes en enerxía. (Os fornos quentan o aire e distribúeno a través de tubos por toda a casa, mentres que as caldeiras quentan a auga para proporcionar auga quente ou calefacción a vapor.) Este ano, o goberno dos Estados Unidos comezou a ofrecer incentivos fiscais para a instalación de bombas de calor, que tenden a custar máis arriba que os fornos tradicionais pero son moito máis eficientes a longo prazo.
No campo dos novos vehículos enerxéticos, porque a capacidade da batería é limitada, tamén levou á industria a recorrer ás bombas de calor. Entón, quizais sexa hora de aprender rapidamente o que significan as bombas de calor e o que fan.
Cal é o tipo máis común de bomba de calor?
Dado o recente zumbido, pode estar sorprendido ao saber que xa usas unbomba de calor- Probablemente teñas máis dunha na túa casa e máis dun no teu coche. Simplemente non lles chamas bombas de calor: empregas os termos "frigorífico" ou "aire acondicionado".
De feito, estas máquinas son bombas de calor, o que significa que se moven a calor dun lugar relativamente frío a un lugar relativamente quente. A calor flúe espontaneamente de quente a frío. Pero se queres convertelo de frío a quente, debes "bombealo". A mellor analoxía aquí é a auga, que flúe por un outeiro por si só, pero ten que ser bombeado no monte.
Cando bombea o calor contido nalgún tipo de almacenamento en frío (aire, auga, etc.) ata o almacenamento quente, o almacenamento en frío faise máis frío e o almacenamento quente está máis quente. Iso é o que se trata do seu frigorífico ou aire acondicionado: move a calor desde onde non é necesario noutro sitio e non lle importa se desperdicias un pouco de calor extra.
Como facer un chiller práctico cunha bomba de calor?
A visión clave que produciubombas de calor Chegou a principios do século XIX, cando varios inventores, incluído Jacob Perkins, déronse conta de que podían arrefriar algo deste xeito sen malgastar os líquidos volátiles que se evaporaron para lograr o arrefriamento. En lugar de liberar estes vapores na atmosfera, argumentaron, sería mellor recollelos, condensalos nun líquido e reutilizar ese líquido como refrixerante.
Para iso son os frigoríficos e os aire acondicionados. Evaporan refrixerantes líquidos e usan o vapor frío para absorber a calor do interior dunha neveira ou un coche. A continuación, comprimen o gas, que se condensa de novo en forma líquida. Este líquido agora é máis quente que cando comezou, polo que algo da calor que mantén pode fluír facilmente (posiblemente coa axuda dun ventilador) no ambiente circundante, xa sexa ao aire libre ou noutros lugares da cociña.
Dito isto: estás moi familiarizado coas bombas de calor; É só que continúas referíndote a eles como aire acondicionado e frigoríficos.
Agora imos facer outro experimento de pensamento. Se tes aire acondicionado da xanela, incluso podes facelo como un experimento real. Instalar cara atrás. É dicir, instale os seus controis fóra da xanela. Fai isto en tempo fresco e seco. Que vai pasar?
Como esperabas, sopra o aire frío no curro e libera a calor na túa casa. Así que segue transportando calor, facendo que a túa casa sexa máis cómoda quentándoa. Por suposto, arrefría o aire fóra, pero ese efecto faise mínimo unha vez que estás lonxe das fiestras.
Agora tes unha bomba de calor para quentar a túa casa. Pode que non sexa o mellorbomba de calor, pero funcionará. É máis, cando chega o verán, tamén podes envorcalo e usalo como aire acondicionado.
Por suposto, realmente non o fagas. Se o probas, sen dúbida fallará a primeira vez que chove e a auga entra no controlador. En vez diso, podes mercar a ti mesmo unha bomba de calor "fonte de aire" comercial que usa o mesmo principio para quentar a túa casa.
O problema, por suposto, é que o vodka é caro, e axiña se quedará sen arrefriar o viño. Mesmo se substitúe o vodka por un alcol fregado máis barato, pronto estarás queixándote do gasto.
Algúns destes dispositivos teñen o que se chaman válvulas de reversión, que permiten que o mesmo dispositivo poida realizar un dobre papel: poden bombear calor desde fóra ou por dentro cara a fóra, proporcionando calor e aire acondicionado, como se describe a continuación.
Por que as bombas de calor son máis eficientes que os quentadores eléctricos?
As bombas de calor son máis eficientes que os quentadores eléctricos porque non precisan electricidade para xerar calor. A electricidade empregada por abomba de calorXera algo de calor, pero máis importante, bombea calor desde fóra da súa casa. A relación da calor liberada no fogar coa enerxía enviada ao compresor eléctrico chámase coeficiente de rendemento ou COP.
Un simple calefactor de espazo eléctrico que proporciona toda a calor xerada polo elemento de calefacción eléctrica ten un policía de 1. Por outra banda, o policía dunha bomba de calor pode ser unha orde de magnitude máis alta.
Non obstante, o policía dunha bomba de calor non é un valor fixo. É inversamente proporcional á diferenza de temperatura entre os dous encoros nos que se bombea a calor. Dito isto, se bombea calor dun depósito non moi frío a un edificio non moi quente, o policía será un gran valor, o que significa que a súa bomba de calor é moi eficiente no uso de electricidade. Pero se intentas bombear calor dun depósito extremadamente frío nun edificio xa cálido, o valor da COP redúcese, o que significa que a eficiencia sofre.
O resultado é o que esperas intuitivamente: o mellor é usar o máis cálido que podes atopar como depósito de calor ao aire libre.
As bombas de calor da fonte de aire, que usan o aire exterior como depósito de calor, son a peor opción neste aspecto porque o aire exterior é moi frío durante a tempada de calefacción de inverno. Aínda mellores son as bombas de calor da fonte de terra (tamén coñecidas como bombas de calor xeotérmicas), porque incluso no inverno, o chan a media profundidade aínda é bastante cálido.
Cal é a mellor fonte de calor para as bombas de calor?
O problema coa fonte do chanbombas de caloré que necesitas un xeito de acceder a este depósito de calor enterrado. Se tes espazo suficiente ao redor da túa casa, podes cavar gabias e enterrar unha chea de tubos a unha profundidade razoable, como a poucos metros de profundidade. A continuación, pode circular un líquido (normalmente unha mestura de auga e anticongelante) a través destes tubos para absorber a calor do chan. Alternativamente, pode perforar buracos profundos no chan e instalar tubos verticalmente nestes buracos. Todo isto será caro.
Outra estratexia dispoñible para algúns afortunados é extraer calor dun corpo de auga próximo ao mergullar un tubo na auga a unha certa profundidade. Estes chámanse bombas de calor de fonte de auga. Algunhas bombas de calor empregan a estratexia máis inusual de extraer calor do aire que sae do edificio ou da auga quente solar.
En climas moi fríos, ten sentido instalar unha bomba de calor da fonte de terra se é posible. É probablemente por iso que a maioría das bombas de calor en Suecia (que ten un dos máis altos de bombas de calor per cápita) son deste tipo. Pero incluso Suecia ten unha gran porcentaxe de bombas de calor de orixe de aire, o que se afasta da afirmación común (polo menos nos Estados Unidos) de que as bombas de calor só son adecuadas para quentar casas en climas suaves.
Entón, onde queira que estea, se pode pagar os maiores custos anticipados, a próxima vez que estea ante unha decisión sobre como quentar a súa casa, considere usar unha bomba de calor en lugar dunha estufa ou caldeira tradicional.
Tempo de publicación: 19-2023 de outubro