Que é unha bomba de calor

Coñecementos básicos de bombas de calor

Definición de bombas de calor: Unha bomba de calor é un dispositivo capaz de transferir calor dun lugar a outro. Pódense utilizar para refrixerar ou quentar espazos e para abastecemento de auga quente.

Principio de funcionamento: O principio de funcionamento das bombas de calor é semellante ao dun sistema de refrixeración, pero cunha diferenza crucial: poden funcionar ao revés, proporcionando tanto refrixeración como calefacción. Os compoñentes principais inclúen un compresor, un evaporador, un condensador e unha válvula de expansión. No modo de calefacción, unha bomba de calor absorbe a calor a baixa temperatura do ambiente externo e entrégaa ao espazo interior mediante compresión e liberación de calor. No modo de refrixeración, absorbe a calor do interior e lánzaa ao ambiente externo.

Fonte de calor e fonte de frío: Unha bomba de calor require tanto unha fonte de calor como unha fonte de frío. No modo de calefacción, o ambiente externo normalmente serve como fonte de calor, mentres que o interior actúa como fonte de frío. No modo de refrixeración, esta situación invírtese, o interior serve como fonte de calor e o ambiente externo como fonte de frío.

Eficiencia enerxética: As bombas de calor son coñecidas pola súa eficiencia enerxética. Poden proporcionar importantes efectos de refrixeración ou calefacción cun consumo de enerxía relativamente baixo. Isto débese a que non xeran calor directamente senón que transfieren calor, conseguindo así o control da temperatura. A eficiencia enerxética normalmente mídese polo Coeficiente de Rendemento (COP), onde un COP máis alto significa unha mellor eficiencia enerxética.

Aplicacións: As bombas de calor atopan amplas aplicacións en diversos campos, incluíndo calefacción doméstica, aire acondicionado, abastecemento de auga quente, así como usos comerciais e industriais. Moitas veces combínanse con sistemas de enerxía renovable como paneis solares para mellorar a sustentabilidade enerxética.

Impacto ambiental: o uso de bombas de calor pode reducir as emisións de gases de efecto invernadoiro, afectando positivamente ao medio ambiente. Non obstante, é fundamental ter en conta o impacto ambiental global, incluída a enerxía necesaria para a fabricación e mantemento dos sistemas de bombas de calor.

Introdución aos tipos de bombas de calor

Bomba de calor de fonte de aire (ASHP): Este tipo de bomba de calor extrae calor do aire exterior para proporcionar calefacción ou refrixeración no interior. Son axeitados para varias condicións climáticas, aínda que a súa eficiencia pode verse afectada polas flutuacións de temperatura.

Bomba de calor terrestre (GSHP): As bombas de calor terrestres utilizan a temperatura constante da terra debaixo da superficie para proporcionar calor, o que resulta nunha eficiencia máis estable durante as estacións frías e cálidas. Normalmente requiren a instalación de bucles horizontais subterráneos ou pozos verticais para extraer a calor xeotérmica.

Bomba de calor da fonte de auga (WSHP): Estas bombas de calor utilizan a enerxía térmica de masas de auga como lagos, ríos ou pozos para quentar ou refrixerar. Son axeitados para áreas con acceso a recursos hídricos e, en xeral, ofrecen unha eficiencia consistente.

Bomba de calor de adsorción: As bombas de calor de adsorción empregan materiais de adsorción como o xel de sílice ou o carbón activado para absorber e liberar calor, en lugar de depender de refrixerantes comprimidos. Utilízanse habitualmente para aplicacións específicas como refrixeración solar ou recuperación de calor residual.

Bomba de calor de almacenamento de enerxía térmica subterránea (UGSHP): este tipo de bomba de calor aproveita os sistemas de almacenamento de enerxía subterránea para almacenar calor no chan e recuperalo para quentalo ou refrixeralo segundo sexa necesario. Contribúen a mellorar a eficiencia e fiabilidade dos sistemas de bomba de calor.

Bombas de calor de alta temperatura:As bombas de calor de alta temperatura poden proporcionar calor a maior temperatura, polo que son adecuadas para aplicacións como a calefacción de procesos industriais e a calefacción de invernadoiro que requiren temperaturas elevadas.

Bombas de calor de baixa temperatura:As bombas de calor de baixa temperatura están deseñadas para aplicacións que implican extraer calor de fontes de baixa temperatura, como o chan radiante ou o abastecemento de auga quente.

Bombas de calor de dobre fonte:Estas bombas de calor poden utilizar simultaneamente dúas fontes de calor, moitas veces a fonte terrestre e a fonte de aire, para mellorar a eficiencia e a estabilidade.

Compoñentes da bomba de calor

Unha bomba de calor consta de varios compoñentes clave que traballan xuntos para facilitar a transferencia e a regulación da calor. Aquí están os principais compoñentes dunha bomba de calor:

Compresor: O compresor é o núcleo do sistema de bomba de calor. Desempeña o papel de comprimir o refrixerante de baixa presión e baixa temperatura nun estado de alta presión e alta temperatura. Este proceso eleva a temperatura do refrixerante, permitíndolle liberar calor á fonte de calor.

Evaporador: O evaporador está situado no lado interior ou da fonte fría do sistema da bomba de calor. No modo de calefacción, o evaporador absorbe calor do ambiente interior ou calor a baixa temperatura do ambiente externo. No modo de arrefriamento, absorbe a calor do interior, facendo que o espazo interior sexa máis frío.

Condensador: O condensador está situado no lado exterior ou da fonte de calor do sistema de bomba de calor. No modo de calefacción, o condensador libera a calor do refrixerante de alta temperatura para quentar o espazo interior. No modo de refrixeración, o condensador expulsa a calor interior ao ambiente exterior.

Válvula de expansión: A válvula de expansión é un dispositivo usado para controlar o fluxo do refrixerante. Reduce a presión do refrixerante, permitíndolle arrefriar e prepararse para a súa reentrada no evaporador, formando así un ciclo.

Refrixerante: O refrixerante é o medio de traballo dentro do sistema da bomba de calor, circulando entre os estados de baixa e alta temperatura. Os diferentes tipos de refrixerantes posúen propiedades físicas distintas para adaptarse a varias aplicacións.

Ventiladores e canalizacións: Estes compoñentes utilízanse para a circulación do aire, distribuíndo aire quente ou arrefriado no espazo interior. Os ventiladores e as canalizacións axudan a manter o movemento do aire, garantindo unha distribución uniforme da temperatura.

Sistema de control:O sistema de control inclúe sensores, controladores e ordenadores que monitorizan as condicións interiores e exteriores e regulan o funcionamento da bomba de calor para cumprir os requisitos de temperatura e mellorar a eficiencia.

Intercambiadores de calor:Os sistemas de bomba de calor poden incorporar intercambiadores de calor para facilitar a transferencia de calor entre os modos de calefacción e refrixeración, contribuíndo a mellorar a eficiencia do sistema.

Diferenzas entre as bombas de calor e os aparellos de calefacción e refrixeración (aire acondicionado, quentadores de auga)

Bombas de calor: As bombas de calor poden cambiar entre calefacción e refrixeración, converténdoas en aparellos versátiles. Pódense utilizar para quentar vivendas, quentar auga, refrixerar espazos interiores e, nalgúns casos, proporcionar calor a outros equipos.

Aire acondicionado: Os sistemas de aire acondicionado están deseñados principalmente para refrixerar e manter temperaturas interiores confortables. Algúns sistemas de aire acondicionado teñen a funcionalidade de bomba de calor, o que lles permite proporcionar calefacción durante as estacións máis frías.

Quentadores de auga: os quentadores de auga dedícanse a quentar auga para o baño, a limpeza, a cociña e fins similares.

Eficiencia enerxética:

Bombas de calor: As bombas de calor son coñecidas pola súa eficiencia enerxética. Poden proporcionar a mesma transferencia de calor cun menor consumo de enerxía porque absorben a calor a baixa temperatura do ambiente e convértena en calor a alta temperatura. Isto normalmente resulta nunha maior eficiencia enerxética en comparación cos quentadores de auga de calefacción eléctricos e de aire acondicionado tradicionais.

Aire acondicionado:Os sistemas de aire acondicionado ofrecen un rendemento de refrixeración eficiente pero poden ser menos eficientes enerxéticamente durante as estacións máis frías.

Quentadores de auga: A eficiencia enerxética dos quentadores de auga varía segundo o tipo de fonte de enerxía utilizada. Os quentadores solares de auga e os quentadores de auga con bomba de calor son xeralmente máis eficientes enerxéticamente.

En resumo, as bombas de calor teñen distintas vantaxes en eficiencia enerxética e versatilidade, adecuadas para aplicacións de refrixeración, calefacción e abastecemento de auga quente. Non obstante, o aire acondicionado e os quentadores de auga tamén teñen as súas vantaxes para fins específicos, dependendo dos requisitos e das condicións ambientais.