Calefacción e refrixeración cunha bomba de calor - Parte 2

Durante o ciclo de calefacción, a calor é tomada do aire exterior e "bombeada" no interior.

• En primeiro lugar, o refrixerante líquido pasa polo dispositivo de expansión, cambiando a unha mestura líquida/vapor a baixa presión. Despois vai á bobina exterior, que actúa como bobina do evaporador. O refrixerante líquido absorbe a calor do aire exterior e ferve, converténdose nun vapor a baixa temperatura.
• Este vapor pasa pola válvula inversora ata o acumulador, que recolle o líquido restante antes de que o vapor entre no compresor. Despois, o vapor comprimese, reducindo o seu volume e facendo que se quente.
• Finalmente, a válvula inversora envía o gas, que agora está quente, ao serpentín interior, que é o condensador. A calor do gas quente transfírese ao aire interior, facendo que o refrixerante se condense nun líquido. Este líquido volve ao dispositivo de expansión e o ciclo repítese. O serpentín interior está situado na canalización, preto do forno.

A capacidade da bomba de calor para transferir calor do aire exterior á casa depende da temperatura exterior. A medida que baixa esta temperatura, a capacidade da bomba de calor para absorber calor tamén cae. Para moitas instalacións de bombas de calor con fonte de aire, isto significa que hai unha temperatura (chamada punto de equilibrio térmico) cando a capacidade de calefacción da bomba de calor é igual á perda de calor da casa. Por debaixo desta temperatura ambiente exterior, a bomba de calor só pode proporcionar unha parte da calor necesaria para manter o espazo habitable cómodo, e é necesaria unha calor adicional.

É importante ter en conta que a gran maioría das bombas de calor de fonte de aire teñen unha temperatura mínima de funcionamento, por debaixo da cal non poden funcionar. Para os modelos máis novos, isto pode variar entre -15 °C e -25 °C. Por debaixo desta temperatura, debe utilizarse un sistema suplementario para proporcionar calefacción ao edificio.

O ciclo de arrefriamento

O ciclo descrito anteriormente invírtese para arrefriar a casa durante o verán. A unidade extrae calor do aire interior e rexeitao fóra.

• Como no ciclo de calefacción, o refrixerante líquido pasa polo dispositivo de expansión, cambiando a unha mestura líquida/vapor a baixa presión. Despois vai ao serpentín interior, que actúa como evaporador. O refrixerante líquido absorbe a calor do aire interior e ferve, converténdose nun vapor a baixa temperatura.
• Este vapor pasa pola válvula inversora ata o acumulador, que recolle o líquido restante, e despois ata o compresor. Despois, o vapor comprimese, reducindo o seu volume e facendo que se quente.
• Finalmente, o gas, que agora está quente, pasa pola válvula inversora ata o serpentín exterior, que actúa como condensador. A calor do gas quente transfírese ao aire exterior, facendo que o refrixerante se condense nun líquido. Este líquido volve ao dispositivo de expansión e o ciclo repítese.

Durante o ciclo de arrefriamento, a bomba de calor tamén deshumidifica o aire interior. A humidade do aire que pasa pola bobina interior condénsase na superficie da bobina e recóllese nunha tixola na parte inferior da bobina. Un sumidoiro de condensado conecta esta pota co sumidoiro da casa.

O ciclo de desconxelación

Se a temperatura exterior cae preto ou por baixo do cero cando a bomba de calor está funcionando no modo de calefacción, a humidade do aire que pasa sobre o serpentín exterior condensarase e conxelarase nel. A cantidade de xeadas acumuladas depende da temperatura exterior e da cantidade de humidade no aire.

Esta acumulación de xeadas diminúe a eficiencia da bobina ao reducir a súa capacidade de transferir calor ao refrixerante. Nalgún momento, a xeada debe ser eliminada. Para iso, a bomba de calor pasa ao modo de desconxelación. O enfoque máis común é:

• En primeiro lugar, a válvula inversora cambia o dispositivo ao modo de arrefriamento. Isto envía gas quente ao serpentín exterior para derreter a xeada. Ao mesmo tempo, o ventilador exterior, que normalmente sopla aire frío sobre o serpentín, apágase para reducir a cantidade de calor necesaria para derreter a xeada.
• Mentres isto ocorre, a bomba de calor arrefría o aire nos condutos. O sistema de calefacción quentaría normalmente este aire xa que se distribúe por toda a casa.

Utilízase un dos dous métodos para determinar cando a unidade entra en modo de desconxelación:

• Os controis de xeadas por demanda controlan o fluxo de aire, a presión do refrixerante, a temperatura do aire ou do serpentín e o diferencial de presión no serpentín exterior para detectar a acumulación de xeadas.
• O desxeo tempo-temperatura comeza e remata por un temporizador de intervalos preestablecido ou un sensor de temperatura situado no serpentín exterior. O ciclo pódese iniciar cada 30, 60 ou 90 minutos, dependendo do clima e do deseño do sistema.

Os ciclos de desconxelación innecesarios reducen o rendemento estacional da bomba de calor. Como resultado, o método de conxelación por demanda é xeralmente máis eficiente xa que inicia o ciclo de desconxelación só cando é necesario.

Fontes de calor complementarias

Dado que as bombas de calor de fonte de aire teñen unha temperatura mínima de funcionamento exterior (entre -15 °C e -25 °C) e unha capacidade de calefacción reducida a temperaturas moi frías, é importante considerar unha fonte de calefacción complementaria para as operacións da bomba de calor de fonte de aire. Tamén se pode necesitar calefacción adicional cando a bomba de calor se desxea. Hai diferentes opcións dispoñibles:

• Todo Eléctrico: Nesta configuración, o funcionamento da bomba de calor complétase con elementos de resistencia eléctrica situados na canalización ou con zócalos eléctricos. Estes elementos de resistencia son menos eficientes que a bomba de calor, pero a súa capacidade para proporcionar calefacción é independente da temperatura exterior.
• Sistema híbrido: nun sistema híbrido, a bomba de calor de fonte de aire usa un sistema suplementario como un forno ou caldeira. Esta opción pódese utilizar en instalacións novas, e tamén é unha boa opción cando se engade unha bomba de calor a un sistema existente, por exemplo, cando se instala unha bomba de calor como substituto dun aire acondicionado central.

Consulte a sección final deste folleto, Equipos relacionados, para obter máis información sobre os sistemas que utilizan fontes de calefacción suplementarias. Alí podes atopar unha discusión sobre as opcións sobre como programar o teu sistema para a transición entre o uso da bomba de calor e o uso complementario da fonte de calor.

Consideracións de eficiencia enerxética

Para facilitar a comprensión desta sección, consulte a sección anterior chamada Introdución á eficiencia da bomba de calor para obter unha explicación do que representan os HSPF e os SEER.

En Canadá, a normativa de eficiencia enerxética prescribe unha eficiencia estacional mínima en calefacción e refrixeración que debe acadarse para que o produto se venda no mercado canadense. Ademais destas normas, a túa provincia ou territorio pode ter requisitos máis estritos.

O rendemento mínimo para o conxunto de Canadá e os intervalos típicos dos produtos dispoñibles no mercado resúmense a continuación para a calefacción e o refrixeración. Tamén é importante comprobar se hai regulacións adicionais na súa rexión antes de seleccionar o seu sistema.

Rendimento estacional de refrixeración, SEER:

• SEER mínimo (Canadá): 14
• Gama, SEER no mercado Produtos dispoñibles: 14 a 42

Rendemento estacional de calefacción, HSPF

• HSPF mínimo (Canadá): 7,1 (para a rexión V)
• Rango, HSPF nos produtos dispoñibles no mercado: 7,1 a 13,2 (para a rexión V)

Nota: os factores HSPF son proporcionados para a zona climática V de AHRI, que ten un clima similar ao de Ottawa. As eficiencias estacionais reais poden variar dependendo da túa rexión. Actualmente está en desenvolvemento un novo estándar de rendemento que pretende representar mellor o rendemento destes sistemas nas rexións canadenses.

Os valores reais de SEER ou HSPF dependen dunha variedade de factores relacionados principalmente co deseño da bomba de calor. O rendemento actual evolucionou significativamente nos últimos 15 anos, impulsado polos novos desenvolvementos na tecnoloxía de compresores, o deseño do intercambiador de calor e o fluxo e control de refrixerantes mellorados.

Bombas de calor de velocidade única e de velocidade variable

De particular importancia ao considerar a eficiencia é o papel dos novos deseños de compresores na mellora do rendemento estacional. Normalmente, as unidades que funcionan no SEER e HSPF mínimos prescritos caracterízanse por bombas de calor dunha soa velocidade. Agora están dispoñibles bombas de calor de fonte de aire de velocidade variable que están deseñadas para variar a capacidade do sistema para adaptarse máis á demanda de calefacción/refrigeración da casa nun momento dado. Isto axuda a manter a máxima eficiencia en todo momento, incluso en condicións máis suaves cando hai menor demanda no sistema.

Máis recentemente, introducíronse no mercado bombas de calor de fonte de aire que están mellor adaptadas para funcionar no frío clima canadense. Estes sistemas, a miúdo chamados bombas de calor de clima frío, combinan compresores de capacidade variable con deseños e controis de intercambiador de calor mellorados para maximizar a capacidade de calefacción a temperaturas de aire máis frías, mantendo altas eficiencias en condicións máis suaves. Estes tipos de sistemas adoitan ter valores SEER e HSPF máis altos, algúns sistemas chegan a SEER ata 42 e os HSPF achéganse a 13.

Certificación, normas e escalas de valoración

A Canadian Standards Association (CSA) verifica actualmente todas as bombas de calor para a seguridade eléctrica. Un estándar de rendemento especifica as probas e as condicións de proba nas que se determinan as capacidades e eficiencia de calefacción e refrixeración da bomba de calor. Os estándares de proba de rendemento para as bombas de calor de fonte de aire son CSA C656, que (a partir de 2014) harmonizouse coa ANSI/AHRI 210/240-2008, Clasificación de rendemento dos equipos unitarios de aire acondicionado e bomba de calor de fonte de aire. Tamén substitúe a CAN/CSA-C273.3-M91, estándar de rendemento para aire acondicionado central e bombas de calor de sistema dividido.

Consideracións de tamaño

Para dimensionar adecuadamente o seu sistema de bomba de calor, é importante comprender as necesidades de calefacción e refrixeración da súa casa. Recoméndase que se contrate a un profesional de calefacción e refrixeración para que realice os cálculos necesarios. As cargas de calefacción e refrixeración deben determinarse mediante un método de dimensionamento recoñecido como CSA F280-12, "Determining the Required Capacity of Residential Space Heating and Cooling Appliances".

O dimensionamento do seu sistema de bomba de calor debe facerse segundo o seu clima, as cargas de calefacción e refrixeración do edificio e os obxectivos da súa instalación (por exemplo, maximizar o aforro de enerxía de calefacción fronte ao desprazamento dun sistema existente durante determinados períodos do ano). Para axudar con este proceso, NRCan desenvolveu unha guía de dimensionamento e selección de bombas de calor de fonte de aire. Esta guía, xunto cunha ferramenta de software complementaria, está destinada a asesores enerxéticos e deseñadores mecánicos, e está dispoñible gratuitamente para proporcionar orientación sobre o tamaño adecuado.

Se unha bomba de calor ten un tamaño insuficiente, notarás que o sistema de calefacción suplementario empregarase con máis frecuencia. Aínda que un sistema de tamaño insuficiente seguirá funcionando de forma eficiente, é posible que non consiga o aforro de enerxía previsto debido ao uso elevado dun sistema de calefacción suplementario.

Así mesmo, se unha bomba de calor é sobredimensionada, o aforro de enerxía desexado pode non realizarse debido ao funcionamento ineficiente en condicións máis suaves. Aínda que o sistema de calefacción suplementario funciona con menos frecuencia, en condicións ambientais máis cálidas, a bomba de calor produce demasiada calor e a unidade acende e apaga, provocando molestias, desgaste da bomba de calor e consumo de enerxía eléctrica en espera. Polo tanto, é importante ter unha boa comprensión da súa carga de calefacción e cales son as características de funcionamento da bomba de calor para conseguir un aforro de enerxía óptimo.

Outros criterios de selección

Ademais do tamaño, hai que ter en conta varios factores de rendemento adicionais:

• HSPF: seleccione unha unidade cun HSPF tan alto como sexa posible. Para unidades con clasificacións HSPF comparables, verifique as súas clasificacións de estado estacionario a –8,3 °C, a clasificación de baixa temperatura. A unidade co valor máis alto será a máis eficiente na maioría das rexións de Canadá.
• Desconxelar: seleccione unha unidade con control de desconxelación por demanda. Isto minimiza os ciclos de desconxelación, o que reduce o consumo de enerxía suplementaria e da bomba de calor.
• Clasificación do son: o son mídese en unidades chamadas decibelios (dB). Canto menor sexa o valor, menor será a potencia sonora emitida pola unidade exterior. Canto maior sexa o nivel de decibelios, máis alto será o ruído. A maioría das bombas de calor teñen unha clasificación sonora de 76 dB ou inferior.

Consideracións de instalación

As bombas de calor de fonte de aire deben ser instaladas por un contratista cualificado. Consulte a un profesional local de calefacción e refrixeración para dimensionar, instalar e manter o seu equipo para garantir operacións eficientes e fiables. Se estás a buscar implementar unha bomba de calor para substituír ou complementar o teu forno central, debes ter en conta que as bombas de calor xeralmente funcionan a maiores fluxos de aire que os sistemas de fornos. Dependendo do tamaño da súa nova bomba de calor, é posible que se necesiten algunhas modificacións na súa canalización para evitar o ruído adicional e o uso de enerxía do ventilador. O seu contratista poderá darlle orientación sobre o seu caso específico.

O custo da instalación dunha bomba de calor de fonte de aire depende do tipo de sistema, dos seus obxectivos de deseño e de calquera equipo de calefacción e canalización existente na súa casa. Nalgúns casos, poden ser necesarias modificacións adicionais na canalización ou nos servizos eléctricos para apoiar a súa nova instalación da bomba de calor.

Consideracións de funcionamento

Debes ter en conta varias cousas importantes ao operar a túa bomba de calor:

• Optimice os puntos de referencia da bomba de calor e do sistema suplementario. Se tes un sistema eléctrico suplementario (por exemplo, zócalos ou elementos de resistencia no conduto), asegúrate de utilizar un punto de consigna de temperatura máis baixo para o teu sistema suplementario. Isto axudará a maximizar a cantidade de calefacción que proporciona a bomba de calor á súa casa, reducindo o consumo de enerxía e as facturas dos servizos públicos. Recoméndase un punto de consigna de 2 °C a 3 °C por debaixo do punto de referencia da temperatura de calefacción da bomba de calor. Consulte o seu contratista de instalación sobre o punto de referencia óptimo para o seu sistema.
• Configurado para unha desconxelación eficiente. Podes reducir o consumo de enerxía configurando o teu sistema para apagar o ventilador interior durante os ciclos de desconxelación. Isto pode ser realizado polo seu instalador. Non obstante, é importante ter en conta que a desconxelación pode tardar un pouco máis con esta configuración.
• Minimizar os retrocesos de temperatura. As bombas de calor teñen unha resposta máis lenta que os sistemas de fornos, polo que teñen máis dificultades para responder aos retrocesos de temperatura profundos. Débense empregar retrocesos moderados de non máis de 2 °C ou utilizar un termostato "intelixente" que acenda o sistema antes de tempo, en previsión dunha recuperación do retroceso. De novo, consulte co seu contratista de instalación sobre a temperatura de retroceso óptima para o seu sistema.
• Optimice a dirección do fluxo de aire. Se tes unha unidade interior montada na parede, considera axustar a dirección do fluxo de aire para maximizar o teu confort. A maioría dos fabricantes recomendan dirixir o fluxo de aire cara abaixo cando se quentan e cara aos ocupantes cando se refresca.
• Optimice a configuración do ventilador. Ademais, asegúrate de axustar a configuración do ventilador para maximizar o confort. Para maximizar a calor entregada pola bomba de calor, recoméndase configurar a velocidade do ventilador en alta ou "Automático". En arrefriamento, para mellorar tamén a deshumidificación, recoméndase a velocidade do ventilador "baixa".

Consideracións de mantemento

O mantemento axeitado é fundamental para garantir que a súa bomba de calor funcione de forma eficiente, fiable e teña unha longa vida útil. Debería contar cun contratista cualificado que faga o mantemento anual da súa unidade para garantir que todo estea en bo estado de funcionamento.

Ademais do mantemento anual, hai algunhas cousas sinxelas que podes facer para garantir operacións fiables e eficientes. Asegúrate de cambiar ou limpar o teu filtro de aire cada 3 meses, xa que os filtros obstruídos diminuirán o fluxo de aire e reducirán a eficiencia do teu sistema. Ademais, asegúrate de que as ventilacións e os rexistros de aire da túa casa non estean bloqueados por mobles ou alfombras, xa que un fluxo de aire inadecuado para ou desde a túa unidade pode acurtar a vida útil dos equipos e reducir a eficiencia do sistema.

Custos de explotación

O aforro enerxético da instalación dunha bomba de calor pode axudar a reducir as súas facturas mensuais de enerxía. Conseguir unha redución na factura enerxética depende en gran medida do prezo da electricidade en relación con outros combustibles como o gas natural ou o gasóleo e, nas aplicacións de retrofit, do tipo de sistema que se está a substituír.

As bombas de calor en xeral teñen un custo máis elevado en comparación con outros sistemas como fornos ou zócalos eléctricos debido ao número de compoñentes do sistema. Nalgunhas rexións e casos, este custo engadido pódese recuperar nun período de tempo relativamente curto grazas ao aforro de custos dos servizos públicos. Non obstante, noutras rexións, as tarifas variables dos servizos públicos poden estender este período. É importante traballar co seu contratista ou asesor enerxético para obter unha estimación da economía das bombas de calor na súa zona e dos posibles aforros que pode conseguir.

Esperanza de vida e garantías

As bombas de calor de fonte de aire teñen unha vida útil de entre 15 e 20 anos. O compresor é o compoñente crítico do sistema.

A maioría das bombas de calor están cubertas por unha garantía dun ano en pezas e man de obra, e cunha garantía adicional de cinco a dez anos no compresor (só para pezas). Non obstante, as garantías varían entre os fabricantes, polo que comprobe a letra pequena.

Observación:

Algúns dos artigos están tirados de Internet. Se hai algunha infracción, póñase en contacto connosco para eliminala. Se estás interesado nos produtos da bomba de calor, póñase en contacto coa empresa de bombas de calor OSB, somos a mellor opción.