Custos de manutenção da piscina
A título de exemplo, considere uma piscina com espelho de 3x7m e os custos do seu funcionamento, consoante o seu tipo e fonte de aquecimento, tendo em conta as tarifas energéticas vigentes:
tipo de piscina | Número de horas de funcionamento* | Perda de calor, W*h/m2 | Superfície da piscina, m2 | Perda total de calor, kW |
Piscina exterior sem cobertura (temperatura da água +20℃) | 2880 | 450 | 21 | 27216 |
Piscina exterior coberta (temperatura da água +20℃) | 3600 | 100 | 21 | 7560 |
Piscina interior (temperatura da água +20℃, temperatura ambiente +23℃) | 8760 | 90 | 21 | 16556 |
- * 120 dias (90 dias de verão, 15 dias de primavera, 15 dias de outono) x 24 = 2880 horas
- * 150 dias (90 dias de verão, 30 dias de primavera, 30 dias de outono) x 24 = 3600 horas
- *365 dias x 24 = 8760 horas
Tendo o custo de 1 kW de energia térmica e a perda total de calor, pode obter facilmente o custo total de manutenção da piscina em termos de aquecimento (excluindo outros meios e manutenção). Considere uma piscina coberta (temperatura da água +20℃, temperatura ambiente +23℃) - 16556 kW de calor por ano.
Fonte de energia térmica | portador de energia | O preço de 1 kW de calor | Perda total de calor, kW | Custos totais para a manutenção da piscina, UAH |
Bomba de calor (tarifa "Aquecimento elétrico") | ar / eletricidade | 0,25 UAH/kW | 16556 | 4139 |
Bomba de calor (tarifa "Aquecimento elétrico") | água subterrânea / eletricidade | 0,225 UAH/kW | 16556 | 3725 |
Bomba de calor (taxa padrão) | ar / eletricidade | 0,48 UAH/kW | 16556 | 7946 |
Bomba de calor (taxa padrão) | água subterrânea / eletricidade | 0,42 UAH/kW | 16556 | 6953 |
Aquecedor de água à Gas | gás natural | 1,02 UAH/kW | 16556 | 16887 |
Caldeira de combustível sólido | lenha de carvalho | 0,59 UAH/kW | 16556 | 9768 |
pellets de madeira | 1,27 UAH/kW | 16556 | 21026 | |
carvão | 1,39 UAH/kW | 16556 | 23012 | |
Caldeira elétrica (tarifa "Aquecimento elétrico") | eletricidade | 0,90 UAH/kW | 16556 | 14900 |
Caldeira elétrica (taxa padrão) | eletricidade | 1,69 UAH/kW | 16556 | 27979 |
Coletores solares | sol | — | 16556 | apenas eletricidade é necessária para operar a bomba de circulação |
Como pode ser visto na tabela, a soma do conteúdo da piscina pode variar significativamente dependendo da fonte de aquecimento selecionada. Portanto, o principal conselho é pesar tudo cuidadosamente e escolher a média áurea. Um cálculo mais detalhado do custo de 1 kW de energia térmica está aqui
Esquema de operação de uma bomba de calor para aquecer uma piscina
O esquema de funcionamento de uma bomba de calor para aquecimento de uma piscina é bastante simples e inclui os seguintes elementos:
- Fonte primária de calor - ar, água, solo ou processo
- Bomba de calor
- trocador de calor
- Circuito de água da piscina
- Sistema de filtragem (não mostrado para simplificar)
Como regra, um trocador de calor do tipo casco e tubo está presente no circuito. Trocador de calor de casco e tubo - fácil de manter e durável. Este tipo de trocador de calor é mais usado para aquecimento de piscinas.
É importante escolher o trocador de calor certo para uma bomba de calor - Certifique-se de consultar especialistas
Equipamentos devidamente selecionados e instalação de alta qualidade são as chaves para o sucesso na implementação de um sistema de aquecimento de piscinas com bomba de calor.
Cálculo do aquecimento de uma casa com uma bomba de calor
Para o funcionamento normal da instalação de bombeamento de calor, é necessário um isolamento térmico de alta qualidade do edifício. Portanto, antes de comprar uma bomba de calor, é necessário isolar paredes, pisos e tetos e, em seguida, realizar um cálculo de perda de calor (Q).
Uma fórmula simplificada para calcular a quantidade de calor (W) que sai da casa através do envelope do edifício (paredes, janelas, piso, teto) é assim:
Q \u003d S x (diferença nas temperaturas do ar interior e exterior) / Rt.
S é a área da estrutura envolvente em m2;
Rt - resistência térmica do material da envolvente do edifício (retirada das tabelas do SNiP sobre engenharia térmica do edifício).
Tendo calculado alternadamente as perdas de calor de paredes, janelas, pisos e tetos, elas são somadas e obtém-se o número de quilowatts perdidos pela casa em 1 hora no período mais frio do ano. A potência da bomba de calor não deve ser inferior à perda total de calor. Se, além do aquecimento, a instalação aquecer água para necessidades domésticas, sua capacidade será aumentada em 20%.
Ao escolher uma bomba de calor ar-ar ou ar-água, deve-se orientar pela potência térmica que ela desenvolve na região de baixa temperatura, pois é muito inferior à potência durante a operação na estação quente.
Como exemplo, apresentamos os parâmetros da unidade ar-água NIBE FIGHER F2300-14. Trabalhando na faixa de temperatura de +7 a + 45C, produz cerca de 18 kW e, a uma temperatura do ar de -15C, apenas 10,7 kW.
Perda de calor da piscina
Para selecionar a potência da fonte de calor, é necessário calcular a perda de calor da piscina. É claro que tal cálculo deve ser realizado por um engenheiro de aquecimento, mas, para um conceito geral da ordem dos números, apresentamos uma tabela empírica de perdas de calor da piscina. Com sua ajuda, você pode determinar facilmente a potência necessária da fonte de calor:
tipo de piscina | Perdas de calor de 1m2 da piscina em diferentes temperaturas da água, W*h/m2 | ||
20°C | 24°С | 28°C | |
Piscina interior (temperatura ambiente 23 °C) | 90 | 165 | 265 |
Piscina interior (temperatura ambiente 25 °C) | 65 | 140 | 240 |
Piscina interior (temperatura ambiente 28°C) | 50 | 100 | 195 |
Piscina externa coberta | 100 | 150 | 200 |
Piscina exterior descoberta (posição protegida do vento) | 200 | 400 | 600 |
Piscina exterior descoberta (desprotegida do vento) | 450 | 800 | 1000 |
Note-se que o aquecimento inicial da piscina pode demorar vários dias, por isso não se preocupe se o aquecimento inicial da piscina demorar muito.
Opções de fontes de calor para aquecimento de piscinas
Considere as principais fontes de calor para aquecimento da piscina e compare seus indicadores técnicos e econômicos:
Fonte de energia térmica | portador de energia | prós | Contras |
Bomba de calor (tarifa "Aquecimento elétrico") | ar / eletricidade |
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Bomba de calor (tarifa "Aquecimento elétrico") | água subterrânea / eletricidade |
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Bomba de calor (taxa padrão) | ar / eletricidade |
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Bomba de calor (taxa padrão) | água subterrânea / eletricidade |
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Aquecedor de água à Gas | gás natural |
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Caldeira de combustível sólido | lenha de carvalho |
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pellets de madeira |
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carvão |
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Caldeira elétrica (tarifa "Aquecimento elétrico") | eletricidade |
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Caldeira elétrica (taxa padrão) | eletricidade |
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Coletores solares | sol |
|
Os coletores solares são benéficos para piscinas externas quando a piscina é operada no verão e fora de temporada. Em combinação com uma fonte de energia térmica de backup, é uma excelente solução para garantir uma temperatura confortável da água na piscina.
Caldeira elétrica - custos operacionais muito altos não nos permitem recomendar esse tipo de aquecimento para a piscina.
Uma caldeira a gás é uma solução de compromisso, mas os custos de funcionamento ainda são elevados, pelo que, tendo em conta outras desvantagens, não é recomendado o aquecimento da piscina.
Caldeira de biomassa (madeira, pellets) - esta opção não é tão econômica quanto é mais difícil de manter; portanto, é improvável que a pessoa que equipou a piscina queira gastar seu precioso tempo na manutenção constante da caldeira. Com base no exposto - não recomendado para aquecimento de piscinas.
Uma bomba de calor é uma excelente solução para aquecer uma piscina.Autonomia - você pode iniciar a bomba de calor a partir do seu smartphone e a bomba de calor aumentará a temperatura da piscina para uma temperatura mais confortável à sua chegada. Não há necessidade de limpar e verificar nada, tudo funciona automaticamente, além de ser muito mais barato que o aquecimento a gás, lenha ou eletricidade. Pode ser usado para aquecer piscinas interiores e exteriores. Para piscinas externas, recomendamos uma combinação de coletores solares e bomba de calor, pois durante o período principal de operação - no verão, apenas os coletores solares funcionarão. Portanto, a manutenção da piscina será praticamente gratuita em dias ensolarados, e quando não houver sol, a bomba de calor fará o seguro e você sempre poderá mergulhar na água morna da sua piscina pela manhã, tarde e noite.
Características das bombas de calor
O principal indicador pelo qual a eficiência de uma bomba de calor é avaliada é o coeficiente de conversão de calor, abreviado como KPT (em inglês COP). Não tem nada a ver com a eficiência usual para nós - o fator de eficiência. KPT (COP) mostra quantos quilowatts de energia a bomba bombeia por quilowatt de eletricidade que recebe. Dependendo das condições de operação, o CPT de uma bomba de calor pode ser de 3 a 5, o que, sem mais discussão, confirma os benefícios econômicos de seu uso.
Os indicadores de desempenho mais estáveis são demonstrados pelas instalações de solo e água, uma vez que a temperatura da água e do solo não cai abaixo de zero graus. As unidades que coletam calor do ar dependem de sua temperatura. Com menos marcas de termômetro, seu desempenho diminui em média 40-50%.
O segundo parâmetro operacional é a potência em quilowatts. É selecionado com base na magnitude da perda de calor do edifício.
Como instalar uma bomba de calor em uma casa
- É possível colocar bombas de calor modernas nos porões de edifícios residenciais. Isto é especialmente verdadeiro para equipamentos geotérmicos com a conexão de um circuito de bucha inclinada. Nesse caso, o poço do coletor pode ser localizado diretamente embaixo da casa, no porão.
- Requisitos para instalar uma bomba de calor em um prédio de apartamentos. Certifique-se de instalar uma fonte de calor de backup. Na temporada de inverno, o módulo de degelo irá parar por 3-4 segundos. Neste ponto, você precisará compensar a falta de calor.
- A bomba é instalada em qualquer sala que seja grande o suficiente para acomodar o tanque de armazenamento e fornecer acesso desimpedido a todos os componentes do sistema para manutenção.
Para começar a aquecer a casa com uma bomba de calor, você precisa investir dinheiro. Posteriormente, os custos serão integralmente pagos. O tempo necessário para chegar a zero é de 3 a 8 anos.
Qual aquecimento é melhor para uma casa - gás ou bomba de calor
As tecnologias de economia de energia para a casa estão substituindo lenta mas seguramente os tipos tradicionais de aquecimento. A única coisa que impede a adoção generalizada de instalações é a necessidade de um investimento inicial significativo de dinheiro.
A maioria dos fabricantes trabalha na redução do custo da tecnologia há muito tempo; portanto, as perspectivas de uso de bombas de calor em sistemas de aquecimento para residências particulares são bastante otimistas. Em um futuro próximo, podemos esperar um aumento no número de vendas em 10-15%.
As bombas de calor não se limitam apenas ao uso doméstico. É possível usar bombas de calor no aquecimento de edifícios de vários andares, bem como em instalações industriais. Se compararmos a eficácia do uso de caldeiras a gás e bombas de calor, podemos ver claramente quais são as perspectivas para cada tipo de equipamento.
Desvantagens das bombas de calor
A principal desvantagem, especialmente perceptível ao operar em prédios de apartamentos, é a dependência das bombas de calor das flutuações de temperatura.E se os modelos geotérmicos são mais ou menos resistentes às mudanças nas condições climáticas, as estações aéreas reduzem drasticamente a produtividade se a temperatura cair para -15 ° C.
A instalação de bombas de calor com circuito de terra custa 30-40% adicionais do custo total. O trabalho requer o envolvimento de máquinas e equipamentos especializados. O preço dos modelos modernos pode chegar a 1200-1400 mil rublos.
Em comparação, a compra e instalação de uma caldeira a gás custará apenas 200 mil rublos. A eficiência do equipamento a gás não depende de fatores externos e a instalação leva no máximo 1-2 dias.
Vantagens das bombas de calor
A eficiência econômica é a principal vantagem das bombas de calor. Os custos financeiros durante a estação de aquecimento são menores do que o gás natural, quase três vezes menos. Você não precisa de permissões para se conectar. A exceção são os equipamentos geotérmicos, você terá que formalizar o direito de perfurar poços. O funcionamento das bombas de calor é absolutamente seguro e amigo do ambiente.
O aquecimento principal da casa com a ajuda de uma bomba de calor tem vantagens significativas sobre a operação de caldeiras a gás, mas devido ao alto custo dos equipamentos que usam energia de baixa qualidade, eles são inferiores em popularidade.
Cálculo de potência e temperatura de um piso de água quente
Marcas conhecidas e preços estimados
O mercado de equipamentos de bombas de calor na Rússia foi formado. As posições de liderança aqui são ocupadas por empresas estrangeiras como: Nibe (Suécia), Mitsubishi Electric (Japão), Danfoss (Dinamarca), Vaillant (Alemanha), Viessmann (Alemanha), Mammoth (EUA) e outras. Os produtos fabricados na Rússia (marcas registradas Henk e SunDue) não são inferiores em termos de "qualidade de preço" a marcas eminentes.
O preço estimado (para 2016) de uma bomba de calor terra-água importada com capacidade de 10 kW, projetada para aquecer uma casa com área de 100 m2 (sem instalação) é de 500.000 rublos. Para perfuração de poços, instalação e comissionamento de tubos, você terá que pagar uma média de 80.000 rublos, sem incluir materiais adicionais.
O equipamento doméstico é mais barato. O preço de uma bomba de calor russa semelhante em parâmetros é de cerca de 360.000 rublos. Sua compra com instalação chave na mão custará cerca de 430.000 rublos. Preço estimado da bomba de calor ar-água de 10 quilowatts de 270.000 rublos. O custo médio desta unidade com uma instalação chave na mão é de 320.000 rublos.
Comentários de proprietários reais desse tipo de equipamento são extremamente positivos. Eles observam a operação confiável das bombas de calor geotérmicas e os baixos custos operacionais (manutenção, eletricidade).
Os receios de quem ainda pensa em comprar uma bomba de calor ar-água com base na prática desta técnica não se justificam. Essas unidades produzem calor consistentemente até uma temperatura externa de -25C.
Princípio da Operação
Todo o espaço ao nosso redor é energia - você só precisa saber como usá-lo. Para uma bomba de calor, a temperatura ambiente deve ser superior a 1°C. Aqui deve-se dizer que mesmo a terra no inverno sob neve ou em alguma profundidade retém calor. O trabalho de uma bomba de calor geotérmica ou qualquer outra é baseado no transporte de calor de sua fonte usando um transportador de calor para o circuito de aquecimento da casa.
Esquema de funcionamento do dispositivo por pontos:
- o transportador de calor (água, solo, ar) preenche a tubulação sob o solo e a aquece;
- em seguida, o refrigerante é transportado para o trocador de calor (evaporador) com posterior transferência de calor para o circuito interno;
- o circuito externo contém o refrigerante, um líquido com baixo ponto de ebulição sob baixa pressão. Por exemplo, freon, água com álcool, mistura de glicol. Dentro do evaporador, essa substância é aquecida e se transforma em gás;
- o refrigerante gasoso é enviado ao compressor, comprimido sob alta pressão e aquecido;
- o gás quente entra no condensador e sua energia térmica passa para o transportador de calor do sistema de aquecimento da casa;
- o ciclo termina com a conversão do refrigerante em líquido e este, devido à perda de calor, retorna ao sistema.
O mesmo princípio é usado para refrigeradores, então bombas de calor domésticas podem ser usadas como condicionadores de ar para resfriar uma sala. Simplificando, uma bomba de calor é uma espécie de refrigerador com o efeito oposto: em vez de frio, é gerado calor.
As bombas de calor do tipo "faça você mesmo" podem ser projetadas com base em três princípios - de acordo com a fonte de energia, o refrigerante e sua combinação. A fonte de energia pode ser água (reservatório, rio), solo, ar. Todos os tipos de bombas são baseados no mesmo princípio de funcionamento.
Classificação
Existem três grupos de dispositivos:
- água Água;
- águas subterrâneas (bombas de calor geotérmicas);
- usar água e ar.
Coletor térmico "água subterrânea"
Uma bomba de calor faça você mesmo é a maneira mais comum e eficiente de gerar energia. A uma profundidade de vários metros, o solo tem uma temperatura constante e é pouco afetado pelas condições climáticas. No contorno externo de tal bomba geotérmica, é usado um líquido especial ecologicamente correto, popularmente chamado de "salmoura".
O contorno externo da bomba geotérmica é feito de tubos de plástico. Eles são cavados no chão verticalmente ou horizontalmente. No primeiro caso, um quilowatt pode exigir uma área de trabalho bastante grande - 25 a 50 m2. A área não pode ser usada para plantio - apenas o plantio de plantas com flores anuais é permitido aqui.
Um coletor de energia vertical requer vários poços de 50 a 150 m. Esse dispositivo é mais eficiente, o calor é transferido por sondas profundas especiais.
"Água Água"
Em grandes profundidades, a temperatura da água é constante e estável. A fonte de energia de baixo potencial pode ser um reservatório aberto, águas subterrâneas (poço, furo), águas residuais. Não há diferenças fundamentais no projeto para aquecimento deste tipo com diferentes transportadores de calor.
O dispositivo “água-água” é o menos trabalhoso: basta equipar os tubos com um transportador de calor com uma carga e colocá-los na água se for um reservatório. Para águas subterrâneas, será necessário um projeto mais complexo e pode ser necessário construir um poço para a descarga da água que passa pelo trocador de calor.
"Ar-água"
Essa bomba é ligeiramente inferior às duas primeiras e, em clima frio, sua potência diminui. Mas é mais versátil: não precisa cavar o chão, criar poços. Só é necessário instalar o equipamento necessário, por exemplo, no telhado da casa. Isso não requer trabalho de instalação complexo.
A principal vantagem é a capacidade de reutilizar o calor que sai da sala. No inverno, é recomendável ter outra fonte de calor, pois a potência desse aquecedor pode ser significativamente reduzida.
Especificações
A maioria dos proprietários zelosos quer economizar no aquecimento e no abastecimento de água de uma casa particular. Para tais fins, uma bomba de calor é adequada.
É bem possível construí-lo com suas próprias mãos, economizando dinheiro ao mesmo tempo - um dispositivo de fábrica é muito caro.
Propriedades e dispositivo
O dispositivo possui um circuito externo e interno ao longo do qual o refrigerante se move. Os componentes de um aparelho padrão são uma bomba de calor, um dispositivo de admissão e um dispositivo de distribuição de calor. O circuito interno consiste em compressor alimentado pela rede, evaporador, válvula borboleta, condensador. Ventiladores, um sistema de tubulação e sondas geotérmicas também são usados no dispositivo.
- não emite quaisquer substâncias nocivas, absolutamente amigas do ambiente;
- não há custos para compra e entrega de combustível (a eletricidade é gasta apenas na movimentação do freon);
- não há necessidade de comunicações adicionais;
- absolutamente à prova de fogo - e à prova de explosão;
- aquecimento total no inverno e ar condicionado no verão;
- uma bomba de calor autoconstruída é um projeto autônomo que requer um mínimo de esforço de controle.
Como funciona uma bomba de calor
O exemplo mais simples que explica claramente o princípio de funcionamento das bombas de calor é um refrigerador doméstico. Todos sabemos que em seu freezer, os alimentos são resfriados devido à circulação do refrigerante. Tirando o calor interno, a geladeira o joga fora. Portanto, o compartimento do freezer está frio e a grade traseira do dispositivo está sempre quente.
O princípio de funcionamento de uma bomba de calor é o oposto. Tirando calor do ambiente, ele o transfere para a casa. Figurativamente falando, o “congelador” deste dispositivo está localizado na rua e a grelha quente está na casa.
Dependendo do tipo de fonte de calor externa e do ambiente que coleta energia, as bombas de calor são divididas em quatro tipos:
As instalações do primeiro tipo extraem o calor do solo usando coletores tubulares ou sondas. No circuito externo dessa bomba circula um líquido não congelante, transferindo calor para o tanque de evaporação. Aqui, a energia térmica é transferida para o freon, que se move em circuito fechado entre o compressor e a válvula borboleta. O refrigerante aquecido entra no tanque do condensador, onde libera o calor que recebe para a água enviada ao sistema de aquecimento. O ciclo de troca de calor é repetido enquanto a unidade estiver conectada à rede elétrica.
Diagrama de operação da bomba de calor
O princípio de funcionamento de uma bomba de calor de água não é diferente de uma bomba de calor de solo. A única diferença é que ele é alimentado por água, não pelo solo.
Uma bomba de calor de fonte de ar não precisa de um grande coletor externo para coletar calor. Ele simplesmente bombeia o ar da rua através de si mesmo, extraindo dele calorias preciosas. A troca de calor secundária neste caso ocorre através da água (pisos quentes) ou através do ar (sistema de aquecimento do ar).
Avaliando o lado econômico da questão, deve-se notar que a instalação “solo-água” requer os maiores investimentos financeiros. Para instalar suas sondas receptoras de calor, é necessário perfurar poços profundos ou remover solo em uma grande área para colocação do coletor.
A bomba de calor geotérmica não pode funcionar sem um sistema de tubagem externo ou poços profundos com sondas de detecção de calor
Em segundo lugar está a bomba de calor de água, entregue ao cliente em regime chave-na-mão. Para sua operação não é necessária a escavação da terra e a perfuração de poços. Basta mergulhar um número suficiente de tubos flexíveis no reservatório, através dos quais o refrigerante circulará.
As unidades ar-ar e ar-água são as mais baratas, pois não precisam instalar receptores de calor externos.
Uma característica da instalação da maioria dos sistemas de bombas de calor é sua conexão não a radiadores de aquecimento, mas a um piso quente. Isso se deve ao fato de que o aquecimento máximo da água é realizado a uma temperatura de + 45 ° C, ideal para um piso quente, mas insuficiente para o funcionamento normal do radiador.
Uma característica vantajosa para o proprietário da operação desta unidade é a possibilidade de um modo reverso - transferência durante o período quente do ano para refrigeração das instalações. Nesse caso, o excesso de calor é absorvido pela tubulação do piso radiante e removido pela bomba para o solo, água ou ar.
Um diagrama de blocos simplificado de uma planta de bomba de calor terrestre tem a seguinte aparência:
Além da bomba de calor, circuito de terra e piso radiante, vemos aqui duas bombas de circulação, válvulas de corte para água quente e aquecimento, bem como um tanque que acumula água quente para uso doméstico.
Autofabricação de uma bomba de calor
Dado o alto custo deste equipamento, muitos do-it-yourself são tentados a montá-lo com as próprias mãos, usando unidades e componentes improvisados. O que deve ser dito sobre isso?
Este trabalho inclui duas etapas principais: preparação do circuito externo e montagem da própria unidade da bomba de calor. Por conta própria, você pode cavar trincheiras para colocar tubos. Não é realista fazer um poço de 50 metros para montar a sonda sem equipamento especial. A colocação de superfície do coletor, de acordo com especialistas, é desvantajosa, pois não fornece calor suficiente para uma operação estável da instalação.
Agora vamos ver se é possível montar uma bomba de calor com as próprias mãos. Isso requer a experiência prática de um mestre de refrigeração, pois um iniciante não pode encher o sistema com freon e pressurizá-lo.
A fabricação de uma instalação baseada em unidades de um refrigerador ou ar condicionado antigo só pode ser considerada como uma opção de demonstração que não tem valor prático devido à baixa eficiência.
Um manual de montagem de uma bomba de calor baseado em um compressor de ar condicionado, um tanque de aço inoxidável (condensador) e um barril de plástico (evaporador) é replicado na Internet. Tendo dito como enrolar tubos de cobre em um cilindro e fixar o compressor na parede, o autor termina sua história com conselhos após a conclusão da montagem, entre em contato com o mestre, que concordará em realizar o comissionamento e corrigir todos os “jambs” feitos pelo faça você mesmo. É impossível chamar essa instrução de uma ajuda séria para o trabalho independente.
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