18 - Climatización-bombas de Calor
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BOMBAS DE CALOR Julián Domene García.
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Apuntes de 18 - Climatización-bombas de Calor de la asignatura de Instalaciones II, ETSAG.
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BOMBAS DE CALOR
Julián Domene García.
Descripción de los sistemascualitativamente.
Ventajas e inconvenientes,comentando criterios dediseño
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INTRODUCCIÓN BOMBA DE CALOR
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En el funcionamiento de una máquina frigorífica, básicamente el fluidofrigorígeno llega al condensador, cede una cierta cantidad de calor, que sepierde en el medio ambiente.
20º
EXTERIOR-40º
11º 18º
50º
41º
INTRODUCCIÓN
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“La bomba de calor es una máquina frigoríficacapaz de aprovechar el calor cedido en elcondensador para calentar un determinadoespacio”.
La ventaja fundamental de las bombas decalor radica en la posibilidad de obtenerfrío y calor con la misma máquina, con loque se evita la presencia de dosinstalaciones independientes.
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¿Cómo se consigue este doble funcionamiento?
Al circuito normal se le introduce un dispositivodenominado válvula de inversión de ciclo o válvula inversora.
En frío esta válvula que se acciona eléctricamente, no está activada(posición de reposo).
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¿Cómo se consigue este doble funcionamiento?
Al circuito normal se le introduce un dispositivodenominado válvula de inversión de ciclo o válvula inversora.
En frío esta válvula que se acciona eléctricamente, no está activada(posición de reposo).
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¿Cómo se consigue este doble funcionamiento?
Al circuito normal se le introduce un dispositivodenominado válvula de inversión de ciclo o válvula inversora.
En frío esta válvula que se acciona eléctricamente, no está activada(posición de reposo).
Bomba de calor
OTROS COMPONENTES
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• Evacuación de condensados
• Desescarche
• Calefacción de apoyo
• Resistencia del cárter
• Nivel sonoro
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Foco caliente
Foco frío
FUNDAMENTOS TEÓRICOS
WQQ += 21
La máquina más económicaserá la que elimine mayorcantidad de calor -Q2- con elgasto mínimo de trabajomecánico - W -
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FUNDAMENTOS TEÓRICOS
COP = Calor suministrado por el condensador/Energía consumida por el compresor
En una instalación que pueda considerarse eficaz, el valor de estecoeficiente o rendimiento, es de 2 a 3, e incluso mayor.
El cociente de estas energías, que es el rendimiento.
Se suele designar también por COP, que es la sigla de laexpresión inglesa coefficient of performance. (Coeficientede prestación o coeficiente global de eficiencia)
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FUNDAMENTOS TEÓRICOS
Pero según el Principio de conservación de la energía, se debe cumplir:
Q1 = Q2 + AW
De acuerdo con la definición dada, el rendimiento o COP, será:
WAQ⋅
= 1η
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FUNDAMENTOS TEÓRICOS
El rendimiento puede expresarse también en función de las temperaturasabsolutas del foco caliente, T1, y del foco frío, T2, para ello:
1
221
1
21
1
11
TTTT
TQQ
Q−
=−
=−
=η
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“El rendimiento de una bomba de calor será mayor, cuanto menor sea la diferencia entre las temperaturas del
foco caliente y del foco frío”.
Cuanto menor sea la diferencia entre las temperaturas,más se aproximará su cociente a la unidad, por lo tantopodemos concluir que:
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A partir de los datos de temperaturas de los focos y de lacantidad de energía aportada a la máquina, es posibleobtener la cantidad de calor cedida al foco caliente Q1, yla sustraída del foco frío, Q2.
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11 TT
TWAQ
−⋅=
21
22 TT
TWAQ
−⋅=
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TIPOS DE BOMBAS DE CALOR Y SU APLICACIÓN EN LOS EDIFICIOS
Elemento en contacto con el condensador
Elemento en
contacto con el
evaporador
Aire Agua
Aire
Agua
Suelo
Bomba de calor aire-aire
Bomba de calor agua-aire Bomba de calor agua-agua
Bomba de calor suelo-agua
Bomba de calor aire-agua
Bomba de calor suelo-aire
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TIPOS DE BOMBAS DE CALOR Y SU APLICACIÓN EN LOS EDIFICIOS
Elemento en contacto con el condensador
Elemento en
contacto con el
evaporador
Aire Agua
Aire
Agua
Suelo
Bomba de calor aire-aire
Bomba de calor agua-aire Bomba de calor agua-agua
Bomba de calor suelo-agua
Bomba de calor aire-agua
Bomba de calor suelo-aire
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Bomba de calor aire-aire
Son generalmente equipos de tipo “split-system” o de tipo partido que funcionando en invierno lo podemos observar:
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Bomba de calor aire-aire
o Cuando la superficie del evaporadortiene una temperatura inferior a 0°C, einferior a la del rocío del aire,inevitablemente se forma la escarcha.
o Es imprescindible en la bomba de calorun sistema de deshielo.
o El sistema más habitual consiste endotar al evaporador de unas resistenciaseléctricas que fundan el hielo.
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TIPOS DE BOMBAS DE CALOR Y SU APLICACIÓN EN LOS EDIFICIOS
Elemento en contacto con el condensador
Elemento en
contacto con el
evaporador
Aire Agua
Aire
Agua
Suelo
Bomba de calor aire-aire
Bomba de calor agua-aire Bomba de calor agua-agua
Bomba de calor suelo-agua
Bomba de calor aire-agua
Bomba de calor suelo-aire
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Bomba de calor aire-agua
La bomba de calor aire-agua organizada según lo descrito consigue ahorrosanuales de combustible casi del 70%.
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TIPOS DE BOMBAS DE CALOR Y SU APLICACIÓN EN LOS EDIFICIOS
Elemento en contacto con el condensador
Elemento en
contacto con el
evaporador
Aire Agua
Aire
Agua
Suelo
Bomba de calor aire-aire
Bomba de calor agua-aire Bomba de calor agua-agua
Bomba de calor suelo-agua
Bomba de calor aire-agua
Bomba de calor suelo-aire
Frente al aire, el agua como fuente energética presenta indudablesventajas de las cuales se pueden destacar:
- Temperatura más uniforme a lo largo del año
- Posibilidad de obtener COP más constantes.
Equipos más pequeños a igualdad de potencia calorífica a suministrar quelos que utilizan el aire como foco frío.
El nivel de ruido es menor por que las bombas necesarias para laimpulsión del agua son más silenciosas que los ventiladores necesariospara los equipos de aire
Incluso en épocas frías la favorable temperatura del agua permite que lamáquina suministre todas las necesidades calorífica manteniendocoeficientes de prestación altos
No es preciso en la mayor parte de las ocasiones un apoyo energéticoauxiliar.
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TIPOS DE BOMBAS DE CALOR Y SU APLICACIÓN EN LOS EDIFICIOS
Elemento en contacto con el condensador
Elemento en
contacto con el
evaporador
Aire Agua
Aire
Agua
Suelo
Bomba de calor aire-aire
Bomba de calor agua-aire Bomba de calor agua-agua
Bomba de calor suelo-agua
Bomba de calor aire-agua
Bomba de calor suelo-aire
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Bomba de calor agua-agua
Exige además la construcción de dos pozos separados uno para laalimentación y otro para el retorno del agua enfriada por el evaporador, en casocontrario se pueden producir problemas de contaminación en el agua.
Este sistema se utiliza con la calefacción por cables radiantes empotrados enel suelo, permitiendo obtener coeficientes de rendimientos superiores a cinco;aunque en nuestro país no es el procedimiento más habitual.
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Bomba de calor agua-agua
También resulta muy adecuado el uso de colectores solares
En este caso el evaporador de la máquina se encuentra conectado a unainstalación de colectores solares
La inversión requerida para su instalación es muy alta, ya que al coste dela bomba de calor se le suma el de la instalación de los colectores, aménde presentar la problemática de su integración arquitectónica.
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TIPOS DE BOMBAS DE CALOR Y SU APLICACIÓN EN LOS EDIFICIOS
Elemento en contacto con el condensador
Elemento en
contacto con el
evaporador
Aire Agua
Aire
Agua
Suelo
Bomba de calor aire-aire
Bomba de calor agua-aire Bomba de calor agua-agua
Bomba de calor suelo-agua
Bomba de calor aire-agua
Bomba de calor suelo-aire
Se puede considerar también como instalación de todo agua, pues es estetipo es muy similar al anterior, pero es el suelo la fuente fría por sutemperatura constante y uniforme.
Es necesaria una considerable cantidad de terreno para enterrar el serpentín,que sirva de captador de energía térmica acumulada en el subsuelo.
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Una disposición de tipo del serpentín puede ser el de la figura siguiente,colocando dos tubos en la parte inferior de la zanja, recubiertos con treintao 40 cm de tierra, se colocan superiormente otros dos tubos de la mismaforma y se recubre con tierra totalmente hasta la superficie.
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CLASIFICACIÓN DE EQUIPOS
La primera división la haremos con respecto al tipo del local que se va aclimatizar:
o Domésticos
o Industriales
Por otro lado, todos los equipos, ya sean domésticos o industriales, puedendividirse en:
o Compactos. La unidad condensadora y evaporadora están ensambladasbajo un mismo mueble.
o Split o partidos. La unidad condensadora y evaporadora están separadas.En este segundo caso se unen la unidad condensadora y evaporadora entresí por medio de la tubería frigorífica.
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Unidad exterior, se compone de:
Compresor
Batería condensadora.
Motoventilador.
Botella antigolpe (no siempre)
Botella de líquido (no siempre)
Filtro frigorífico.
Capilar o válvula de expansión.
Cuadro eléctrico de aparamenta.
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Unidad interior, se compone de:
Batería evaporadora.
Motor ventilador.
Filtro de aire.
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Equipos domésticos. Clasificación
De ventana. Compactos
Portátiles
Murales
Consolas verticales
Consolas de techo
Baja silueta
Bisplit
Multisplit
Consolas refrigeradas por agua
Enfriadoras de agua. Compactos
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CLASIFICACIÓN DE EQUIPOS
Domésticos:
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Domésticos:
40
Domésticos:
41
Domésticos:
42
Domésticos:
43
Domésticos:
44
Domésticos:
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Domésticos:
46
Domésticos:
47
Domésticos:
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Domésticos:
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Domésticos:
50
Domésticos:
51
Domésticos:
52
Domésticos:
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Domésticos:
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Industrial:
55
Industrial:
56
Industrial:
