Guia de lectura
Les bombes de calor estan de moda en aquests dies, especialment a Europa, on alguns països estan treballant per prohibir la instal·lació d'estufes i calderes de combustibles fòssils a favor d'opcions més respectuoses amb el medi ambient, incloses les bombes de calor eficients energèticament. (Els forns escalfen l'aire i el distribueixen a través de canonades per tota la casa, mentre que les calderes escalfen aigua per proporcionar aigua calenta o calefacció de vapor.) Aquest any, el govern dels EUA va començar a oferir incentius fiscals per instal·lar bombes de calor, que solen costar més per endavant que els forns tradicionals. però són molt més eficients a la llarga.
En l'àmbit dels vehicles de nova energia, com que la capacitat de la bateria és limitada, també ha impulsat la indústria a recórrer a bombes de calor. Així que potser és hora d'aprendre ràpidament què signifiquen les bombes de calor i què fan.
Quin és el tipus més comú de bomba de calor?
Tenint en compte el rebombori recent, potser us sorprendrà saber que ja feu servir abomba de calor- Probablement en tinguis més d'un a casa i més d'un al teu cotxe. Simplement no els anomeneu bombes de calor: feu servir els termes "nevera" o "aire condicionat".
De fet, aquestes màquines són bombes de calor, el que significa que traslladen la calor d'un lloc relativament fred a un lloc relativament calent. La calor flueix espontàniament del calent al fred. Però si el voleu convertir de fred a calent, cal "bombar-lo". La millor analogia aquí és l'aigua, que baixa per un turó per si sola, però cal bombejar-la cap amunt.
Quan bombeu la calor continguda en algun tipus d'emmagatzematge en fred (aire, aigua, etc.) a l'emmagatzematge calent, l'emmagatzematge en fred es refreda i l'emmagatzematge calent s'escalfa. En realitat, d'això es tracta la vostra nevera o aire condicionat: trasllada la calor des d'on no és necessària cap a un altre lloc, i no us importa si malbareu una mica de calor addicional.
Com fer un refrigerador pràctic amb una bomba de calor?
La visió clau que va produirbombes de calor va arribar a principis del segle XIX, quan diversos inventors, inclòs Jacob Perkins, es van adonar que podien refredar alguna cosa d'aquesta manera sense malgastar els líquids volàtils que s'evaporaven per aconseguir el refredament. En lloc d'alliberar aquests vapors a l'atmosfera, van argumentar, seria millor recollir-los, condensar-los en un líquid i reutilitzar aquest líquid com a refrigerant.
Per a això serveixen les neveres i els aparells d'aire condicionat. Evaporen els refrigerants líquids i utilitzen el vapor fred per absorbir la calor de l'interior d'una nevera o d'un cotxe. Després comprimeixen el gas, que torna a condensar-se en forma líquida. Aquest líquid ara és més calent que quan va començar, de manera que part de la calor que conté pot fluir fàcilment (possiblement amb l'ajuda d'un ventilador) a l'entorn que l'envolta, ja sigui a l'exterior o en qualsevol altre lloc de la cuina.
Dit això: estàs molt familiaritzat amb les bombes de calor; És que us continueu referint a ells com a aire condicionat i nevera.
Ara fem un altre experiment mental. Si teniu aire condicionat per finestres, fins i tot podeu fer-ho com un experiment real. Instal·leu cap enrere. És a dir, instal·leu els seus controls fora de la finestra. Feu-ho en temps fresc i sec. Què passarà?
Com era d'esperar, bufa aire fred al pati del darrere i allibera calor a casa. Així que encara transporta calor, fent que la teva llar sigui més còmoda escalfant-la. Per descomptat, refreda l'aire de l'exterior, però aquest efecte es torna mínim un cop estàs lluny de Windows.
Ara tens una bomba de calor per escalfar casa teva. Potser no és el millorbomba de calor, però funcionarà. A més, quan arriba l'estiu, també pots capgirar-lo i utilitzar-lo com a aire condicionat.
Per descomptat, no ho facis realment. Si ho proveu, sens dubte fallarà la primera vegada que plogui i entri aigua al controlador. En canvi, podeu comprar-vos una bomba de calor comercial "font d'aire" que utilitzi el mateix principi per escalfar la vostra llar.
El problema, per descomptat, és que el vodka és car, i ràpidament us quedareu sense per refredar el vi. Fins i tot si substituïu el vodka per un alcohol més barat, aviat us queixareu de la despesa.
Alguns d'aquests dispositius tenen el que s'anomenen vàlvules inversores, que permeten que el mateix aparell faci una doble funció: poden bombejar calor des de l'exterior cap a dins o des de dins cap a fora, proporcionant tant calor com aire condicionat, tal com es descriu a continuació.
Per què les bombes de calor són més eficients que els escalfadors elèctrics?
Les bombes de calor són més eficients que els escalfadors elèctrics perquè no necessiten electricitat per generar calor. L'electricitat utilitzada per abomba de calorgenera una mica de calor, però el més important és que bombeja la calor de l'exterior a casa teva. La relació entre la calor alliberada a l'habitatge i l'energia enviada al compressor elèctric s'anomena coeficient de rendiment o COP.
Un escalfador elèctric senzill que proporciona tota la calor generada per l'element calefactor elèctric té un COP d'1. D'altra banda, el COP d'una bomba de calor pot ser un ordre de magnitud superior.
Tanmateix, el COP d'una bomba de calor no és un valor fix. És inversament proporcional a la diferència de temperatura entre els dos dipòsits en què es bombeja calor. Dit això, si bombeu calor d'un dipòsit no massa fred a un edifici no massa calent, el COP serà un valor gran, el que significa que la vostra bomba de calor és molt eficient a l'hora d'utilitzar l'electricitat. Però si intenteu bombejar calor d'un dipòsit extremadament fred a un edifici ja calent, el valor COP es redueix, la qual cosa significa que l'eficiència se'n ressent.
El resultat és el que intuïtivament espereu: el millor és utilitzar el més càlid que podeu trobar com a dipòsit de calor exterior.
Les bombes de calor de font d'aire, que utilitzen l'aire exterior com a dipòsit de calor, són la pitjor opció en aquest sentit perquè l'aire exterior és molt fred durant la temporada de calefacció hivernal. Encara millor són les bombes de calor geotèrmiques (també conegudes com bombes de calor geotèrmiques), perquè fins i tot a l'hivern, el sòl a profunditats mitjanes encara és força càlid.
Quina és la millor font de calor per a bombes de calor?
El problema amb la font terrestrebombes de calorés que necessiteu una manera d'accedir a aquest dipòsit de calor soterrat. Si teniu prou espai al voltant de casa, podeu excavar sèquies i enterrar un munt de canonades a una profunditat raonable, com ara uns pocs metres de profunditat. A continuació, podeu fer circular un líquid (generalment una barreja d'aigua i anticongelant) per aquestes canonades per absorbir la calor del sòl. Alternativament, podeu perforar forats profunds al terra i instal·lar canonades verticalment en aquests forats. Tot això, però, serà car.
Una altra estratègia disponible per a uns pocs afortunats és extreure calor d'una massa d'aigua propera submergint una canonada a l'aigua a una certa profunditat. Aquestes s'anomenen bombes de calor d'aigua. Algunes bombes de calor utilitzen l'estratègia més inusual d'extreure calor de l'aire que surt de l'edifici o de l'aigua calenta solar.
En climes molt freds, si és possible, té sentit instal·lar una bomba de calor terrestre. Probablement és per això que la majoria de bombes de calor a Suècia (que té una de les bombes de calor per càpita més grans) són d'aquest tipus. Però fins i tot Suècia té un gran percentatge de bombes de calor d'aire, cosa que desmenteix l'afirmació comuna (almenys als Estats Units) que les bombes de calor només són adequades per escalfar llars en climes suaus.
Així que siguis on siguis, si pots permetre't els costos inicials més elevats, la propera vegada que t'enfrontis a una decisió sobre com escalfar casa teva, penses a utilitzar una bomba de calor en lloc d'una estufa o caldera tradicional.
Hora de publicació: 19-octubre-2023