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¿Energía para lugares remotos?

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Bombas

DE CALOR


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Geotermia

Las instalaciones de bombas de calor de geotermia de Energía de la Patagonia son las más eficientes, fiables, dimensionadas correctamente y sujetas al último estándar Europeo, proporcionan la tasa de retorno de la inversión más conveniente.

Descripción de bombas de calor de geotermia

Las bombas de calor de geotermia toman el calor del suelo, elevan su temperatura y utilizan la energía para calentar su propiedad. Las bombas de calor de geotermia funcionan con los mismos principios de ciclo de refrigeración que un refrigerador doméstico, pero utilizan el ciclo a la inversa para generar calefacción y agua caliente doméstica. Las bombas también se pueden usar para proporcionar refrigeración, ya sea utilizando un circuito pasivo para satisfacer las demandas de enfriamiento de bajo nivel o utilizando un circuito activo donde las demandas de enfriamiento son más altas. Si se utilizan los modos de calefacción y enfriamiento, los factores (SCOP y SEER) de rendimiento estacional total anualizados pueden ser muy altos. Esto puede ofrecer un excelente ahorro de combustible y una reducción significativa de las emisiones de carbono y material particulado.

La ventaja de usar una bomba de calor de geotermia es su eficiencia. Por cada kWh de electricidad utilizada para alimentar la bomba de calor, se extraen del suelo alrededor de cuatro kWh de energía (térmica). Esta relación de calor suministrado al edificio y la energía eléctrica consumida se denomina coeficiente de rendimiento (CoP). En la forma más simple, piense en ello como comprar uno y obtener tres gratis.

La instalación consistirá normalmente en una bomba de calor, una serie de colectores de tierra para absorber la energía del suelo, un colector y un pozo colector para unirlos todos, bombas de circulación para mover la energía alrededor del sistema, varias válvulas automáticas y manuales, un recipiente de expansión, un tanque de reserva para almacenar la energía, un estanque de agua caliente para calentar agua caliente doméstica y un sistema de control compensado por el clima para que todo funcione.

Cómo funciona

Las bombas de calor de geotermia toman la energía solar almacenada en el suelo y la comprimen para calentar su propiedad y / o proporcionar agua caliente.

Principios básicos

Los principios básicos de un sistema de calefacción geotérmico de circuito cerrado comienzan con la absorción de calor de la fuente de calor del suelo. Normalmente, se trata de una serie de tuberías enterradas en forma horizontal, verticalmente en un orificio, o incluso colocadas en un lago.

La absorción de calor se logra haciendo circular el agua mezclada con anticongelante (glicol) a través de un sistema de tuberías de colector cerrado. La temperatura de la tierra a un metro por debajo del nivel del suelo permanece bastante constante entre aproximadamente 5 – 7ºC durante todo el año, según la ubicación geográfica y el tipo de suelo. Contrariamente a la creencia popular, esto es energía solar almacenada, energía de la lluvia y (en algunas circunstancias) energía de las aguas subterráneas migratorias, no calor geotérmico del centro de la tierra.

Las etapas de la bomba de calor de fuente de tierra

  1. La energía en forma de calor se absorbe desde la fuente de calor (roca, tierra o lago) a través de un sistema de colector cerrado que contiene agua mezclada con anticongelante de base vegetal.
  2. El fluido del colector luego transfiere esta energía al refrigerante en el intercambiador de calor del evaporador de la bomba de calor.
  3. El refrigerante se vaporiza y luego se comprime en el compresor, que es donde se consume la mayor parte de la electricidad. Cuando se comprime un gas, su temperatura aumenta a alrededor de 60 ° C (este es el principio científico central detrás del ciclo de compresión del gas).
  4. El refrigerante, con su temperatura incrementada, ingresa al intercambiador de calor del condensador donde transfiere su energía al circuito medio de calor. Esto proporciona calefacción al radiador de pared o a los circuitos de calefacción por suelo radiante, el estanque de agua caliente o una combinación de radiadores, fan coil, entre otros emisores de calor.

Tipos de colectores

Colectores de circuito cerrado para fuentes de calor de agua.

El uso de un lago o río como fuente de calor es la opción más eficiente, ya que el agua tiene excelentes cualidades de transferencia de calor y su temperatura se refresca regularmente a medida que el agua fría se reemplaza por agua tibia que permite extraer más calor. La instalación del colector en un lago o en cualquier fuente de agua permanente normalmente reducirá la longitud necesaria de la tubería del colector.

Colectores de circuito abierto para fuentes de calor de agua.

Teóricamente, es posible instalar un colector de circuito abierto en un río o lago que circula el agua real del río a través de la bomba de calor. Sin embargo, Energía de la Patagonia recomienda encarecidamente evitar los colectores de circuito abierto, ya que son propensos a ser bloqueados por los ocupantes del río, peces, algas, materia vegetal, etc.

Perforaciones

Si no se dispone de una fuente de agua o espacio suficiente para loops de tierra, la perforación de pozos es una opción. Perforaciones llevan el tubo colector directamente hacia el suelo en lugar de horizontalmente. Esto ocupa una superficie mucho más pequeña, sin embargo los costos de perforación de pozos son altos.

 

Costos Operacionales.

Una bomba de calor generalmente puede reducir las facturas de energía entre un 40-80% en comparación con las alternativas de petróleo o GLP.

Cuando funcionan eficientemente a aproximadamente 45ºC, las bombas de calor pueden producir aproximadamente cuatro veces más energía que la que usan. Esta relación se denomina coeficiente de rendimiento (COP) y significa que por cada kilovatio hora de energía suministrada a la bomba de calor, se proporcionarán cuatro kilovatios hora de energía a su hogar.

Consideraciones

Tamaño de la bomba de calor requerida

La clave para una instalación eficiente de la bomba de calor es asegurar que el sistema produzca el calor adecuado para la aplicación requerida. Por lo tanto, el primer paso en la instalación es medir su requerimiento de calor como parte de una encuesta del sitio. Energía de la Patagonia visitará su casa y realizará una encuesta visual y además registrar datos para establecer un requisito de calor con el fin de proporcionar un estimado. Una vez que el proyecto es aprobado se lleva a cabo un estudio más detallado del para verificar las especificaciones del sistema.

Tipos de construcción

En nuestra región los niveles de aislamiento son frecuentemente bajos. Esto significa que a temperaturas externas muy bajas, los radiadores pueden necesitar funcionar a temperaturas más altas que las que dan como resultado una eficiencia de la bomba de calor optimizada. Esto no significa que una bomba de calor no pueda ofrecer excelentes resultados en términos de calefacción y ahorro contra combustibles fósiles si el diseño del sistema tiene en cuenta todos estos factores.

¿Una bomba de calor solo proporcionará suficiente energía para sus necesidades?

En algunas circunstancias, puede ser apropiado integrar una bomba de calor con una caldera de combustible fósil en lo que se llama una configuración bivalente. Esta es una forma de satisfacer los requisitos más altos de temperatura de flujo durante cortos períodos en invierno o cuando la temperatura ambiente es muy baja durante períodos prolongados.

Aerotermia

Las bombas de calor Aerotérmicas son compatibles con los sistemas de calefacción por radiador y por suelo radiante, y pueden usarse junto con la mayoría de las calderas eléctricas, calderas de gas, petróleo, leña o equivalentes acoplándose a un sistema de calefacción / agua caliente existente.

Todos nuestros sistemas de bomba de calor Aerotérmicos están diseñados con un controlador avanzado que equilibra los circuitos que se están ejecutando cuando se distribuye calor  y/o agua caliente a la propiedad y compensa el clima durante todo el año detectando la temperatura exterior y ajustando la salida en consecuencia.

Si no tiene un área de tierra adecuada para un sistema geotérmico, o tiene una propiedad de construcción nueva bien aislada, entonces una bomba de calor aerotérmica puede ser una solución ideal.

Cómo funciona

Una bomba de calor Aerotérmica extrae energía en forma de calor del aire exterior de la misma manera que refrigerador extrae calor de su interior. Este es el mismo ciclo de refrigeración por compresión de gas que una bomba de calor geotermica, pero esta vez la fuente de energía es el aire extraído a través del intercambiador de calor del evaporador por un ventilador.

Esto puede parecer imposible durante los meses de invierno, pero dado que el refrigerante en una bomba de calor hierve entre -15ºC y -50ºC, ¡siempre hay energía para extraer del aire, independientemente del clima! La clave es comprender cómo hacer esto de manera eficiente y comprender las limitaciones de los dispositivos en estas circunstancias y proporcionarlos.

Hay dos tipos principales de sistema de bomba de calor de fuente de aire:

Un sistema de aire a agua distribuye el calor a través de su sistema de calefacción central.

Un sistema aire-aire produce aire caliente que se hace circular a través de los conductos por los ventiladores para calentar su hogar. Los sistemas aire-aire están generalmente restringidos a calefacción y refrigeración ambiental solamente, no es posible utilizarlos con sistemas de losa radiate o radiadores de pared.

Costos operacionales.

La principal ventaja de una bomba de calor aerotermica es que no tiene el costo ni la intervencion de la instalación de tuberías bajo tierra.

A menudo se dice que un sistema aerotermico no es tan eficiente como un geotermico. Sin embargo, en los meses de primavera y otoño, cuando las temperaturas del aire pueden ser más altas que las del suelo, la bomba de calor de la fuente de aire puede superar a una bomba de calor de la fuente del suelo.

En los meses de invierno, se puede esperar un CoP promedio (la proporción de energía producida frente a la electricidad requerida) de 3: 1, y en verano hasta 5: 1.

Se debe enfatizar que no todas las bombas de calor Aerotermicas están optimizadas para el clima de la region de aysen, Energia de la Patagonia reconoce que algunas bombas de calor Aerotermicas están diseñadas para inviernos mucho más secos y, por lo tanto, están equipadas con intercambiadores de calor mucho más pequeños. Estos tienden a congelarse con más frecuencia en el clima invernal húmedo de nuestra region. Cuando esto sucede, la bomba de calor aerotermica utiliza electricidad para descongelar el intercambiador de calor del evaporador (un ciclo de descongelamiento). Cuanto más tiempo pasa una unidad aerotermica en el modo de descongelación, menos eficiente es, en general, lo que se traduce en mayores costos de funcionamiento.

Consideraciones

Hay varias consideraciones clave al momento de instalar una bomba de calor aerotermica:

Ubicación

Lo ideal es que la unidad se instale cerca de la habitación a calefaccionar siempre que sea posible. La unidad requerirá un buen flujo de aire tanto en el lado de entrada como en el de escape y no debe colocarse debajo de los árboles o donde pueda haber riesgo de caída de escombros. Se deben respetar distancias mínimas para evitar un flujo de aire bajo o el riesgo de recircular el aire de salida frío.

Fuente de alimentación

¿Tiene electricidad monofásica o trifásica y la potencia disponible es suficiente?

Emisores de calefacción o sistema de distribución.

Las bombas de calor Aerotérmicas pueden funcionar mejor con los sistemas de calefacción por suelo radiante o con calefacción por aire caliente que con los sistemas basados en radiadores debido a las bajas temperaturas del agua requeridas. Esto no excluye los sistemas de radiadores existentes siempre que se tengan en cuenta en la fase de diseño.

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