Diseño HVAC | Análisis completo de principios, diseño, selección, construcción y depuración de bombas de calor de fuente de aire.

1. Diseño de HVAC | Análisis completo de principios, diseño, selección, construcción y depuración de bombas de calor de fuente de aire.

Una bomba de calor es un dispositivo que transfiere energía térmica de una fuente de calor de baja temperatura a una fuente de calor de alta temperatura. La fuente de calor de baja temperatura comúnmente utilizada en los dispositivos de bomba de calor es el medio circundante: aire, agua de río, agua de mar, aguas residuales urbanas, agua superficial, agua subterránea, agua recuperada, tanques de agua contra incendios o fluidos de trabajo auxiliares descargados de equipos de producción industrial, que a menudo tienen temperaturas similares a las del medio circundante. Según las diferentes fuentes de calor de baja temperatura, las bombas de calor generalmente se pueden dividir en: fuente de aire, fuente de agua y fuente terrestre.

Principio básico del calentador de agua con bomba de calor de fuente de aire

Consiste principalmente en un compresor, intercambiador de calor, ventilador axial, tanque de agua aislado, bomba de agua, tanque de almacenamiento de líquido, filtro, dispositivo de estrangulamiento y controlador electrónico automático. Después de encender el sistema, el ventilador de flujo axial comienza a funcionar. El aire exterior se somete a intercambio de calor a través del evaporador, y el aire enfriado es descargado del sistema por el ventilador. Al mismo tiempo, el fluido de trabajo dentro del evaporador absorbe calor y se vaporiza, y es succionado hacia el compresor. El compresor comprime este gas de fluido de trabajo a baja presión en gas de alta temperatura y alta presión y lo envía al condensador. El agua que es forzada a circular por la bomba de agua también pasa a través del condensador y es calentada por el fluido de trabajo antes de ser enviada al usuario para su uso. El fluido de trabajo se enfría en un líquido, que fluye hacia el evaporador nuevamente después de ser estrangulado y enfriado por la válvula de expansión. Este ciclo funciona repetidamente y el calor del aire se bombea continuamente al agua, lo que hace que la temperatura del agua en el tanque de agua aislado aumente gradualmente hasta alcanzar finalmente alrededor de 55 ℃, lo que es adecuado para que las personas se bañen.

Un calentador de agua con bomba de calor consta de un compresor, un condensador, un evaporador, un ventilador axial, un tanque de almacenamiento de líquido, un filtro, un dispositivo de cierre y un controlador electrónico automático. El compresor, el condensador, el evaporador y el dispositivo de estrangulación se conocen como los cuatro componentes principales.

compresor

Función: Una maquinaria fluida pasiva que eleva el gas de baja presión a alta presión. Es el corazón del sistema de refrigeración, que aspira el gas refrigerante a baja temperatura y baja presión desde la tubería de succión, impulsa el pistón para comprimirlo mediante el motor y descarga el gas refrigerante a alta temperatura y alta presión al tubo de escape, proporcionando energía para el ciclo de refrigeración, logrando así un ciclo de refrigeración de compresión, condensación, expansión y evaporación (absorción de calor).

Tipos comunes: rotatorio, vórtice y tornillo. Las unidades domésticas suelen utilizar el tipo rotatorio. Las unidades comerciales suelen utilizar el tipo vórtice y tornillo.

Compresor rotativo

Principio de funcionamiento: El motor de un compresor rotatorio no necesita convertir el movimiento de rotación del rotor en el movimiento alternativo del pistón, sino que impulsa directamente el pistón giratorio para realizar el movimiento de rotación para completar la compresión del vapor refrigerante.

Ventajas: Gracias al movimiento giratorio del pistón, la compresión es suave, estable y equilibrada. Además, los compresores de aire rotativos no tienen espacio libre ni interferencias de los gases en expansión, lo que les permite ofrecer una alta eficiencia de compresión, pocos componentes, tamaño compacto, peso ligero, buen equilibrio, bajo nivel de ruido, protección completa y bajo consumo de energía. El compresor convencional 1-2.5P utiliza un compresor rotativo.

compresor de desplazamiento

Principio de funcionamiento: Un compresor scroll es un compresor con un volumen compresible compuesto por una voluta involuta fija y una voluta involuta móvil con traslación rotacional excéntrica.

Ventajas: El diseño único del compresor scroll lo convierte en un compresor de bajo consumo en el mundo actual. El disco, el principal componente operativo del compresor scroll, se ajusta perfectamente sin desgaste, lo que prolonga su vida útil y se conoce como un compresor sin mantenimiento. El compresor vórtice funciona con suavidad, mínima vibración y un entorno de trabajo tranquilo, y también se conoce como "compresor ultraestático". El compresor vórtice tiene una estructura innovadora y precisa, con ventajas como su pequeño volumen, bajo nivel de ruido, peso ligero, baja vibración, bajo consumo de energía, larga vida útil, transmisión de gas continua y estable, funcionamiento fiable y una fuente de gas limpio. Los compresores espirales se utilizan generalmente en equipos pequeños de bomba de calor, y el modelo convencional de 3-10 HP utiliza un compresor espiral.

dispositivo de estrangulamiento

Función:

1. Estrangulamiento y reducción de presión: El refrigerante líquido de temperatura media y alta presión del condensador se estrangula para reducir su temperatura y presión, haciendo que el refrigerante que ingresa al evaporador sea un vapor húmedo con una temperatura de saturación más baja, asegurando que el refrigerante hierva a bajas temperaturas para bajar la temperatura del aire que ingresa al automóvil.

2. Ajuste el caudal para ajustar automáticamente el caudal de refrigerante en función de los cambios en la carga de enfriamiento y la velocidad del motor, de modo que el sistema de refrigeración siempre mantenga la capacidad de enfriamiento más adecuada.

3. Evite atascos y sobrecalentamiento. Controle el caudal de refrigerante en función de la temperatura de salida del evaporador para garantizar su completa vaporización y evitar golpes de ariete en el compresor. Al mismo tiempo, controle la temperatura de sobrecalentamiento del vapor de refrigerante para evitar sobrecalentamientos anormales.

Tipos comunes: válvula de expansión electrónica; válvula de expansión térmica; tubo capilar.

válvula de expansión termostática

Principio de funcionamiento: La válvula de expansión térmica controla el flujo de refrigerante que entra al evaporador detectando el sobrecalentamiento del refrigerante gaseoso a la salida del evaporador. La válvula consta de un mecanismo de inducción, un actuador, un mecanismo de ajuste y un cuerpo de válvula. El mecanismo de inducción se llena con freón como fluido de trabajo y el bulbo sensor de temperatura se encuentra a la salida del evaporador. Existe una diferencia de temperatura entre la temperatura de salida y la temperatura de evaporación, conocida como sobrecalentamiento.

válvula de expansión electrónica

Principio de funcionamiento: El controlador calcula los parámetros recopilados por los sensores y envía instrucciones de ajuste a la placa de control, que envía señales eléctricas a la válvula de expansión electrónica para activar su funcionamiento. La válvula de expansión electrónica tarda solo unos segundos en abrirse completamente desde el estado completamente cerrado, con una rápida reacción y velocidad de acción, sin sobrecalentamiento estático, y las características y la velocidad de apertura y cierre se pueden ajustar manualmente.

Características: En las válvulas de expansión térmica, cuando la temperatura ambiente es baja, la variación de presión del medio sensor de temperatura dentro de la cámara se reduce considerablemente, lo que afecta gravemente el rendimiento de la regulación. En las válvulas de expansión electrónicas, sus componentes sensores de temperatura son termopares o termistores, que pueden reflejar con precisión los cambios de sobrecalentamiento a bajas temperaturas. Por lo tanto, en entornos de baja temperatura, como las cámaras de congelación de almacenes refrigerados, las válvulas de expansión electrónicas también pueden proporcionar una buena regulación del caudal.

evaporador

Principio de funcionamiento: El evaporador es un componente importante entre los cuatro componentes principales de la refrigeración. El líquido condensado a baja temperatura pasa por el evaporador e intercambia calor con el aire exterior, vaporizándose y absorbiendo calor, logrando así el efecto de refrigeración. La unidad de fuente de aire utiliza un evaporador de aletas. La unidad de fuente de agua utiliza intercambiadores de calor de placas.

condensador

Principio de funcionamiento: Dispositivo que extrae rápidamente el calor de un tubo y convierte el gas o vapor en líquido. Tipos comunes: Intercambiador de calor tubular (unidad de agua caliente convencional), intercambiador de calor tubular de titanio (unidad para piscinas) e intercambiador de calor de manguito (unidad modular refrigerada por aire).

válvula de cuatro vías

Función: La válvula de cuatro vías es el componente principal utilizado para la descongelación en sistemas de bomba de calor. Una válvula de cuatro vías consta de tres partes: una válvula piloto, una válvula principal y una bobina electromagnética.

Principio de trabajo: una válvula de cuatro vías es diferente de una válvula solenoide de actuación directa regular. Debe funcionar bajo una cierta presión para funcionar correctamente. Una válvula de cuatro vías consta de tres partes: una válvula piloto, una válvula principal y una bobina electromagnética. La bobina electromagnética se puede desmontar, y la válvula piloto se suelde a la válvula principal en su conjunto. Cuando la bobina de la válvula solenoide está en un estado de apagado, como se muestra en la Figura 1, la válvula de deslizamiento piloto se mueve a la izquierda debajo de la unidad del resorte de compresión en el lado derecho. El gas de alta presión ingresa al tubo capilar ① y luego ingresa a la cámara del pistón del extremo derecho. Por otro lado, se descarga el gas en la cámara del pistón del extremo izquierdo. Debido a la diferencia de presión entre los dos extremos del pistón, el pistón y la válvula de deslizamiento principal se mueven a la izquierda, lo que hace que la tubería de escape (tubería) se comunique con la unidad de conexión de la unidad exterior (tubería C) y las otras dos tuberías de conexión para comunicarse, formando un ciclo de calefacción. Cuando la bobina de la válvula solenoide está en estado energizado, como se muestra en la Figura 2, la válvula de deslizamiento piloto supera la tensión del resorte de compresión y se mueve hacia la derecha debajo de la fuerza magnética generada por la bobina solenoide. El gas de alta presión ingresa al tubo capilar ① y luego ingresa a la cámara del pistón del extremo izquierdo. Por otro lado, se descarga el gas en la cámara del pistón del extremo derecho. Debido a la diferencia de presión entre los dos extremos del pistón, el pistón y la válvula de deslizamiento principal se mueven hacia la derecha, lo que hace que la tubería de escape (tubería) se comunique con la unidad de conexión de la unidad interior (tubería E) y las otras dos tuberías de conexión para comunicarse, formando un ciclo de desfiguración.

Otros componentes: sensores, presostatos, refrigerante.

Selección del lugar de instalación para unidades exteriores:

1. Proporcionar suficiente espacio para la instalación y el mantenimiento.

2. La entrada y salida de aire no deben estar obstruidas y los vientos fuertes no deben soplar por todas partes.

3. Zona seca y ventilada

4. La superficie de soporte es plana y puede soportar el peso de la unidad exterior. Se puede instalar horizontalmente sin aumentar el ruido y la vibración.

5. El ruido de funcionamiento y el aire de escape no afectan a los vecinos.

6. No hay fugas de gas inflamable

7. Fácil instalación de tuberías de entrada y salida de agua y conexiones eléctricas.

8. Ubicaciones recomendadas: balcones, paneles de aire acondicionado exterior, azoteas, etc.

Atención: La instalación en los siguientes lugares puede causar fallas en la máquina (si es inevitable, consulte): 1. Lugares con aceites minerales como aceite de motor; 2. Fábricas con fluctuaciones severas en el voltaje de suministro eléctrico; 3. Autos o cabañas; 4. Cocinas y otros lugares llenos de aceite, gas y gotas de aceite; 5. Lugares con gases o materiales inflamables; 6. Lugares donde se evaporan gases ácidos o alcalinos; 7. Otras condiciones ambientales especiales.

Selección del lugar de instalación para tanques de agua domésticos:

1. Proporcione suficiente espacio para la instalación y el mantenimiento.

2. La superficie de soporte es plana, capaz de soportar el peso de la unidad exterior y puede fijar el tanque de agua en dirección vertical.

3. Localización de fugas de gas no corrosivo

4. Fácil de instalar y conectar tuberías de agua y conexiones eléctricas.

5. Es conveniente que el agua descargada durante el funcionamiento de la válvula de seguridad se descargue suavemente en el alcantarillado.

6. Asegúrese de que el agua descargada durante el funcionamiento de la válvula de seguridad no salpique sobre pisos y muebles de madera.

7. Si el tanque de agua está más alto que la salida de agua caliente, se debe instalar una válvula de seguridad de presión positiva y negativa en la tubería de agua caliente.

La diferencia de altura entre el tanque de agua y la unidad no deberá exceder los 3,5 m.

Atención: 1. Determine la trayectoria de movimiento correcta

2. Intente transportar la máquina en su estado original tanto como sea posible.

3. Instale los accesorios de acuerdo con las instrucciones del manual del tanque de agua.

4. Coloque el tanque de agua en posición vertical para la instalación.