O que é uma bomba de calor?

Porque é que as bombas de calor são o substituto mais rentável e promissor do 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, águas subterrâneas) e transferem-na para o sistema de aquecimento.

O sol e o ar são fontes inesgotáveis de calor a baixa temperatura. Esta 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 neste artigo.

Como funciona uma bomba de calor?

Na conceção das bombas, bem como nas unidades de refrigeração, é utilizado um circuito com um refrigerante em circulação, capaz de ferver mesmo com um aquecimento mínimo. Apenas a bomba de calor para aquecimento funciona como um "frigorífico invertido".

Como funciona a bomba de calor

O trabalho de uma bomba de calor pode ser dividido em 5 fases:

ebulição do freon no evaporador
compressão do refrigerante pelo compressor
transferência de calor do condensador para o circuito de aquecimento
passagem do refrigerante condensado arrefecido através da válvula de estrangulamento
retorno do freon líquido e arrefecido ao permutador de calor do evaporador

As bombas de calor destinam-se ao aquecimento e à refrigeração. Uma função adicional é aquecer água para uso doméstico ou industrial. Este é o equipamento mais funcional em comparação com quaisquer caldeiras ou aparelhos de ar condicionado.

A bomba de calor funciona de forma muito económica, pois consome energia apenas para o funcionamento do compressor e das bombas de circulação. A eficiência energética das bombas de calor é muito elevada. O fator de conversão de energia atinge 4-6 e até mais. Isto significa que cada quilowatt de energia utilizado é convertido por uma bomba de calor em 3-5 quilowatts de calor, que é utilizado para aquecer uma casa ou para aquecer água.

Terá de pagar várias vezes menos para aquecer uma casa ou aquecer água do que se utilizasse uma caldeira eléctrica ou uma caldeira. Os custos de aquecimento podem ser poupados até 75-80%!

Com as actuais tarifas de gás, o funcionamento de uma caldeira a gás é 2 a 3 vezes mais caro do que o de uma bomba de calor.

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Como funciona uma bomba de calor para aquecimento doméstico?

O calor pode ser extraído de:

lençol freático a uma profundidade de 15-20 m;
uma massa de água próxima;
almofadas de solo com uma profundidade de colocação do coletor horizontal até 1,2-1,5 m;
poços profundos perfurados até 40-50 m de profundidade.

Existem muitas outras formas de utilizar a tecnologia das bombas de calor para reduzir as perdas de calor e os custos de aquecimento.

Por exemplo, quando se utiliza o excesso de calor dos processos tecnológicos, o calor das 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 hidrotérmico. Vamos destacar vários tipos principais de bombas de calor.

Bomba de calor geotérmica

Uma bomba de calor geotérmica é um sistema que extrai o excesso de calor de uma camada de solo superficial, de furos profundos ou de uma massa de água próxima.

A temperatura do solo a uma profundidade abaixo da camada de congelação no inverno é sempre positiva - até 5-10 (° C). O calor acumulado durante o verão é suficiente para que a bomba de calor geotérmica aqueça a divisão no inverno.

Para a remoção do calor, é colocado um coletor tubular de plástico ou são baixadas sondas duplas, nas quais circula um líquido de refrigeração que não congela no inverno. Quanto maior for o espaço habitacional, maior será o comprimento dos tubos colectores ou a profundidade das sondas. O poder específico de remoção de calor para diferentes solos pode variar de 8 a 32 W / m². As caraterísticas do solo e das suas camadas também são tidas em conta, o que requer levantamentos geológicos.

Se houver uma lagoa ou reservatório perto da casa com um volume de água e profundidade suficientes, são colocadas espirais e anéis de um coletor de plástico até à profundidade (até ao fundo).

Bomba de calor água-água

A bomba de calor água-água, cujo princípio se baseia na extração de calor das águas subterrâneas, é bastante complicada de instalar. A temperatura da água na profundidade é constante ao longo do ano - cerca de + 10 ° С.

Para instalar essa bomba de calor, é necessária uma análise da profundidade do horizonte da 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. O rácio de conversão de energia da bomba de calor a água é elevado - COP até 5 e superior, mas a instalação e a manutenção são problemáticas.

Uma bomba de calor água-água para aquecimento é uma opção rentável apenas sob a condição de uma seleção e cálculo competentes do equipamento, bem como de uma instalação e colocação em funcionamento altamente qualificadas.

O preço das bombas de calor geotérmicas e de água é elevado devido à necessidade de inquéritos preliminares e de trabalhos de instalação dispendiosos.

Bomba de calor ar-água

Esta bomba de calor é mais económica em termos de preço e de instalação. É mais adequada para a integração num sistema de aquecimento modernizado, sendo também fácil de instalar e paga-se rapidamente a si própria quando introduzida numa casa nova. Uma vez que o seu desempenho térmico depende da temperatura do ar exterior, é vantajoso utilizar uma bomba de calor a ar em circuitos bivalentes, com uma segunda fonte de calor de reserva.

A capacidade total de uma bomba de calor com uma fonte de reserva torna-se quase metade do seu custo, mas a eficiência energética e a economia do sistema global de fornecimento de calor continuam a ser óptimas.

Distinguir entre uma disposição monobloco ou um kit que inclui unidades exteriores e interiores. A bomba de calor com inversor responde de forma precisa e económica às cargas prioritárias de calor, água quente ou frio. O coeficiente de eficiência energética destes sistemas é de até 5 ou mais, podendo funcionar mesmo a temperaturas exteriores até -25 ° C. Estas são as bombas de calor mais populares para utilização em climas temperados na maior parte do território da Ucrânia.

Estes modelos são uma opção disponível em termos de condições climáticas para um projeto de retorno rápido para a modernização do aquecimento ou instalação numa casa nova, tanto em cidades com milionários como nas regiões.

Um excelente exemplo de uma bomba de calor ar-água é a série Arctic Home Basic e Arctic Home Smart, equipamento de alto desempenho da marca britânica Mycond.

Bomba de calor ar-ar

Utilizando o calor da ventilação ou do ar exterior, uma bomba de calor ar-ar é semelhante em termos de funcionamento a um ar condicionado de arrefecimento/aquecimento, mas com uma prioridade de trabalho no aquecimento. Esta bomba de calor é utilizada como um sistema que lhe permite poupar dinheiro no aquecimento da sua casa, não só na Europa, mas também na Ucrânia.

Para além disso, estas bombas de calor podem ser equipadas com um conjunto para preparar água quente e distinguem-se pelas elevadas taxas de eficiência energética sazonal.

Existem também outros esquemas de sistemas de bombas de calor:

bomba de calor terra-ar;
bomba de calor de água salgada;
outros.

As bombas de calor são utilizadas para aquecer água em piscinas ou processos tecnológicos, em algumas áreas industriais ou na construção para aquecimento de qualquer instalação comercial.

Vantagens das bombas de calor

Tecnologias inovadoras para o fornecimento de calor, ar condicionado e água quente, apresentadas num único dispositivo - uma bomba de calor.
Custos económicos e várias vezes inferiores para aquecimento e fornecimento de água quente.
Bomba de calor amiga do ambiente, sem emissões de CO2 e poluição ambiental.
Segurança contra incêndios, sem necessidade de supervisão, aprovação, monitorização constante da segurança do equipamento.
Controlo inteligente e modos de funcionamento económicos, controlo do microclima por sensores de temperatura e humidade.
Controlo de circuitos de aquecimento a diferentes temperaturas: radiadores e pavimento radiante.
Ar condicionado e aquecimento com bombas de calor e ventiloconvectores.
Uma bomba de calor geotérmica, cujo preço é elevado, é uma opção economicamente viável para aquecer uma casa nova sem gás, especialmente em condições de fornecimento limitado de energia à casa.

Conclusões

Apenas especialistas altamente qualificados podem escolher o conjunto certo de equipamento de bomba de calor que funciona de acordo com um ou outro esquema, com referência a uma secção específica de uma casa privada, tendo em conta os sistemas de engenharia e o planeamento da construção.

Os cálculos corretos determinam: o custo do sistema, a sua eficiência e fiabilidade. As bombas de calor são sistemas inovadores com instalação complexa e controlo inteligente. Para implementar tais projectos, é necessário recorrer a profissionais para escolher o conjunto de equipamento mais adequado em termos de potência e preço e calcular o benefício económico da sua implementação.