Bombas de calor: nos calentamos en el frío
¿Cuáles son las razones que nos impiden utilizar el calor residual para calentar los hogares? Usando el ejemplo de las bombas de calor, que están muy extendidas en el mundo, se consideran las dificultades para su implementación en los países de la CEI.
Para asegurarse de que las bombas de calor existan y funcionen de manera efectiva, no tiene que ir muy lejos. Basta con visitar la cocina y mirar el frigorífico. Las temperaturas bajo cero reinan en el interior, y una parrilla de intercambio de calor caliente en la parte posterior indica la extracción exitosa de calor de sus productos.
Las bombas de calor a menudo se denominan refrigeradores inversos. Esta analogía no es del todo exacta. Los principios físicos de funcionamiento de un refrigerador y una bomba de calor son idénticos, solo difieren en el diseño y el propósito: el refrigerador extrae calor de un volumen cerrado, "arrojándolo" al medio ambiente. Por el contrario, la bomba de calor extrae calor a baja temperatura del exterior, ambiente abierto, dándolo finalmente al volumen cerrado de la habitación.
Los principios de funcionamiento de los motores térmicos ya se corroboraron en la primera mitad del siglo XIX, pero los refrigeradores tuvieron más suerte: la necesidad de almacenar alimentos resultó ser un problema más apremiante que calentar los hogares, especialmente porque no había problemas con el combustible. en aquellos días para la calefacción.
Por primera vez, el interés por las bombas de calor surgió en la Europa de la posguerra, cuando la ruina y la falta de artículos de primera necesidad obligaron a buscar formas no estándar de calentar los hogares. Pero el ímpetu más poderoso para la mejora de las bombas de calor fue la crisis energética de la década de 1970. El fuerte aumento en el precio de los recursos energéticos ha hecho económicamente rentable el uso de portadores de calor a baja temperatura: agua en embalses, calor geotérmico, aguas residuales calientes de las ciudades.
En ese momento, la industria ya había desarrollado y producido sistemas fiables y respetuosos con el medio ambiente para diversas aplicaciones: desde baja potencia para casas de campo individuales hasta potentes sistemas de calefacción para complejos de edificios.
Las bombas de calor que funcionan con una amplia variedad de medios (aire, agua, suelo) con sistemas automatizados de control y gestión de bombas ya están disponibles en el mercado. Pero la tecnología más moderna no dará los resultados deseados si se cometen errores al elegir la potencia de la bomba de calor o al instalar el sistema de calefacción.
Para ello, es necesario orientarse en varias características clave que determinan el funcionamiento eficiente de una bomba de calor. El más importante de ellos es el "coeficiente de calentamiento", es decir. la relación entre la cantidad de energía térmica generada y la energía eléctrica consumida. Para los sistemas modernos, oscila entre 3,5 y 4.
Y aquí comienzan los matices.El fabricante indica este valor para el modo de funcionamiento más favorable de la bomba de calor, es decir, para una diferencia de temperatura mínima entre el medio de calentamiento externo y el circuito de calefacción. Por ejemplo, a una temperatura exterior de 10 grados centígrados (suelo a 150 m de profundidad) y una temperatura del circuito de calefacción de 40 grados (suelo caliente), el coeficiente será realmente de 4. Pero ya a 60 grados cae a 2, ya 80 grados es igual a 1. V En este caso es más fácil y económico usar calentadores o calderas eléctricas convencionales.
El segundo gran problema es el cálculo del colector (circuito de extracción de calor) de la bomba de calor, dependiendo de la composición del suelo, la extracción de calor varía desde 10 W/m para cañerías de arena hasta 35 W/m para suelos arcillosos húmedos. Esto es en caso de colocación horizontal del colector. Para un yacimiento vertical, es necesario conocer la composición geológica de las capas, ya que es necesario perforar un pozo profundo (más de 100 m) o un sistema de pozos de decenas de metros de profundidad.
De ahí la conclusión: es simplemente imposible prescindir de la participación de una organización o empresa especializada que realizará un estudio, realizará un proyecto y determinará la composición del sistema de calefacción. Un colector horizontal no requiere perforación, pero colocar cientos de metros de tuberías implica cavar la misma cantidad de zanjas de hasta 2,5 metros de profundidad, por lo que su área bien mantenida parecerá un sitio de bomba cuando termine el trabajo.
La instalación de un tanque vertical requerirá una perforación a una profundidad de más de 10 metros, y esto, además del trabajo de investigación y diseño, está asociado con la obtención de permisos de varias organizaciones.Hoy en día, el subsuelo de la tierra es propiedad del estado y, ante los funcionarios, puede convertirse en un obstáculo más serio que los precios de los equipos y trabajos para la introducción de bombas de calor.
Por último, una estimación del coste de la bomba de calor con funcionamiento. Para una villa con un área de calefacción de 200 m2, se necesitará una bomba de calor con una capacidad de aproximadamente 18 kWh de energía térmica. Las tuberías colectoras tendrán una longitud de unos 400 metros con una tasa de eliminación de calor optimista de 50 W/m. Los equipos con tal capacidad de las principales empresas alemanas cuestan aproximadamente entre 6000 y 7000 euros, según la configuración. Trabajos de perforación o excavación - dentro de 3000 euros. Agregue el proyecto, las aprobaciones y obtenga la suma de 10 000. Este es un criterio para juzgar si vale la pena que un residente común instale una bomba de calor hoy y cuándo dará sus frutos.
Para las organizaciones y empresas que construyen nuevas instalaciones, ahora es posible proporcionar calefacción con bombas de calor. Dichos costos, en el contexto de un aumento continuo de las tarifas de energía, pueden recuperarse en 3-5 años. Pero para la población para la que el estado ha establecido tarifas preferenciales o costos de energía subsidiados, el uso de bombas de calor será poco rentable por mucho tiempo.