Por que as bombas de calor são a substituição mais lucrativa e promissora para o aquecimento a gás e elétrico?
As bombas de calor são equipamentos que, graças à tecnologia, multiplicam a energia térmica de fontes alternativas (solo, ar ambiente, água subterrânea) e a transferem para o sistema de aquecimento.
O sol e o ar são fontes de calor de baixa temperatura inesgotáveis. Essa energia térmica é gratuita e renovável.
Uma bomba de calor transfere ou bombeia energia térmica de um meio para outro. O princípio de funcionamento de uma bomba de calor é descrito mais adiante no artigo.
Como funciona uma bomba de calor?
No projeto das bombas, assim como nas unidades de refrigeração, é utilizado um circuito com um refrigerante circulando nele, capaz de ferver mesmo com aquecimento mínimo. Apenas a bomba de calor para aquecimento funciona como um “refrigerador reverso”.
Como a bomba de calor funciona
O funcionamento de uma bomba de calor pode ser dividido em 5 etapas:
- fermentação do freon no evaporador
- compressão do refrigerante pelo compressor
- transferência de calor do condensador para o circuito de aquecimento
- passagem do refrigerante condensado resfriado pela válvula de estrangulamento
- retorno do freon resfriado e líquido para o trocador de calor do evaporador
As bombas de calor são destinadas ao aquecimento e resfriamento. Uma função adicional é aquecer água para uso doméstico ou industrial. Este é o equipamento mais funcional em comparação com qualquer caldeira ou ar condicionado.
A bomba de calor funciona de forma muito econômica, pois consome energia apenas para o funcionamento do compressor e das bombas de circulação. A eficiência energética das bombas de calor é muito alta. O fator de conversão de energia atinge 4-6 e até mais. Isso significa que cada quilowatt de energia utilizada é convertido por uma bomba de calor em 3-5 quilowatts de calor, que é usado para aquecer uma casa ou para aquecer água.
Você terá que pagar várias vezes menos para aquecer uma casa ou aquecer água do que se uma caldeira elétrica ou uma caldeira fosse utilizada. Os custos de aquecimento podem ser reduzidos em até 75-80%!
Com as tarifas de gás atuais, uma caldeira a gás é 2-3 vezes mais cara para operar do que uma bomba de calor.
Como funciona uma bomba de calor para aquecimento residencial?
O calor pode ser extraído de:
- lençol freático a uma profundidade de 15-20 m;
- um corpo d'água próximo;
- camadas de solo com uma profundidade de instalação do coletor horizontal de até 1,2-1,5 m;
- poços perfurados profundos de até 40-50 m de profundidade.
Existem muitas outras maneiras de usar a tecnologia de bombas de calor para reduzir a perda de calor e diminuir os custos de aquecimento.
Por exemplo, ao usar o calor excedente de processos tecnológicos, calor de águas residuais e em muitos outros casos.
Tipos de bombas de calor
Existem sistemas que utilizam calor geotérmico, calor do ar ou instalações que extraem calor hidrotermal. Vamos destacar vários tipos principais de bombas de calor.
Bomba de calor de fonte terrestre
Uma bomba de calor de fonte terrestre é um sistema que extrai calor excedente de uma camada de solo superficial, poços profundos ou um corpo d'água próximo.
A temperatura do solo a uma profundidade abaixo da camada de congelamento no inverno é sempre positiva – até 5-10 (° C). O calor acumulado durante o verão é suficiente para que a bomba de calor de fonte terrestre aqueça o ambiente no inverno.
Para a remoção de calor, um coletor tubular de plástico é instalado ou sondas duplas são baixadas, nas quais um fluido refrigerante circula, que não congela em condições de inverno. Quanto maior o espaço habitável, mais longas são as tubulações do coletor ou a profundidade das sondas. A potência específica de remoção de calor para diferentes solos pode variar de 8 a 32 W/m². As características do solo e suas camadas também são levadas em consideração, o que requer levantamentos geológicos.
Se houver um lago ou reservatório próximo à casa com um volume e profundidade de água suficientes, espirais e anéis de um coletor plástico são colocados nele até a profundidade (até o fundo).
Bomba de calor água-água
A bomba de calor água-água, cujo princípio é baseado na extração de calor de águas subterrâneas, é bastante complicada de instalar. A temperatura da água a profundidade é constante durante todo o ano – cerca de +10 ° C.
Para instalar tal bomba de calor, é necessária uma análise da profundidade do horizonte de água, quantidade, qualidade e pureza da água. Seu desempenho em termos de calor ou frio não depende das condições atmosféricas ou da mudança de estação. A relação de conversão de energia da bomba de calor de água é alta – COP de até 5 ou mais, mas a instalação e manutenção são problemáticas.
Uma bomba de calor água-água para aquecimento é uma opção lucrativa apenas sob a condição de seleção e cálculo competentes do equipamento, bem como instalação e comissionamento altamente qualificados.
O preço das bombas de calor geotérmicas e de água é alto devido à necessidade de levantamentos preliminares e trabalhos de instalação caros.
Bomba de calor ar-água
Essa bomba de calor é mais acessível em termos de preço e instalação. É mais adequada para integração em um sistema de aquecimento modernizado, e também é fácil de instalar e rapidamente se paga quando introduzida em uma nova casa. Como seu desempenho térmico depende da temperatura do ar externo, é vantajoso usar uma bomba de calor de ar em circuitos bivalentes, com uma segunda fonte de calor de backup.
A capacidade total de uma bomba de calor com uma fonte de backup torna-se quase metade de seu custo, mas a eficiência energética e a economia do sistema geral de fornecimento de calor permanecem otimizadas.
Distinguem-se entre uma configuração monobloco ou um kit que inclui unidades externas e internas. A bomba de calor de fonte de ar com inversor responde de forma precisa e econômica às cargas prioritárias de calor, água quente ou frio. O coeficiente de eficiência energética de tais sistemas é de até 5 ou mais, eles são capazes de operar mesmo a temperaturas externas de até -25 ° C. Estas são as bombas de calor mais populares para uso em climas temperados na maior parte do território da Ucrânia.
Esses modelos são uma opção disponível em termos de condições climáticas para um projeto de rápida recuperação de investimento para a modernização do aquecimento ou instalação em uma nova casa, tanto em cidades com milhões de habitantes quanto nas regiões.
Um excelente exemplo de uma bomba de calor ar-água é a série Arctic Home Basic e Arctic Home Smart, equipamentos de alto desempenho da marca britânica Mycond.
Bomba de calor ar-ar
Usando calor da ventilação ou do ar externo, uma bomba de calor ar-ar é semelhante em termos de operação a um ar condicionado de resfriamento/aquecimento, mas com prioridade de trabalho no aquecimento. Esta bomba de calor é utilizada como um sistema que permite economizar dinheiro no aquecimento de sua casa não apenas na Europa, mas também na Ucrânia.
Além disso, tais bombas de calor podem ser equipadas com um conjunto para preparar água quente e se destacam por altas taxas de eficiência energética sazonal.
Existem também outros esquemas de sistemas de bombas de calor:
- bomba de calor solo-ar;
- bomba de calor salmoura-água;
- outros.
As bombas de calor são utilizadas para aquecer água em piscinas ou processos tecnológicos, em algumas áreas industriais ou na construção para aquecer qualquer instalação comercial.
Benefícios das bombas de calor
- Tecnologias inovadoras para fornecimento de calor, climatização e fornecimento de água quente, apresentadas em um único dispositivo – uma bomba de calor.
- Economia e custos várias vezes menores para aquecimento e fornecimento de água quente.
- Bomba de calor ecologicamente correta, sem emissões de CO2 e poluição ambiental.
- Segurança contra incêndios, sem necessidade de supervisão, aprovação, monitoramento constante da segurança do equipamento.
- Controle inteligente e modos de operação econômicos, controle do microclima por sensores de temperatura e umidade.
- Controle de diferentes circuitos de aquecimento de temperatura: radiadores e aquecimento por piso.
- Climatização e aquecimento com bombas de calor e unidades de ventilação.
- Uma bomba de calor de fonte terrestre, cujo preço é alto, é uma opção economicamente viável para aquecer uma nova casa sem gás, especialmente em condições de fornecimento de energia limitado para a casa.
Conclusões
Apenas especialistas altamente qualificados podem escolher o conjunto certo de equipamentos de bomba de calor que funciona de acordo com um ou outro esquema, com referência a uma seção específica de uma casa particular, levando em conta os sistemas de engenharia e o planejamento da construção.
Cálculos corretos determinam: o custo do sistema, sua eficiência e confiabilidade. As bombas de calor são sistemas inovadores com instalação complexa e controle inteligente. Para implementar tais projetos, é necessário recorrer a profissionais para escolher o conjunto de equipamentos mais adequado em termos de potência e preço e calcular o benefício econômico de sua implementação.
