Bombas de calor, ou seja, aquecimento barato

A diferença mais importante entre uma caldeira e uma bomba de calor é a fonte de energia que esses dispositivos processam. Na caldeira é utilizado combustível: gás, óleo, carvão ou lenha, que tem de pagar. Por outro lado, a bomba usa energia gratuita armazenada no solo, nas águas subterrâneas ou no ar. Porém, para obter e processar esta energia, uma certa quantidade de energia também deve ser fornecida à própria bomba (para alimentar o compressor e a bomba de circulação). A relação entre a potência de aquecimento da bomba e a quantidade de eletricidade que ela consome é uma medida de eficiência, ou seja, a eficiência da bomba. As bombas de alta eficiência de cada quilowatt de eletricidade fornecido a eles "produzem" mais de 4 kW de potência de aquecimento.No entanto, esta eficiência diminui à medida que a diferença de temperatura entre a fonte de calor e o receptor, ou seja, o sistema de aquecimento doméstico, aumenta. Portanto, o uso de uma bomba de calor traz os maiores benefícios quando é possível obter calor de uma fonte com a maior temperatura possível e fornecer instalações de aquecimento central com a menor temperatura do meio de aquecimento, ou seja, sistemas de aquecimento de baixa temperatura (por exemplo, piso ou aquecimento de parede).sistemas de aquecimento de baixa temperatura (por exemplo, piso ou aquecimento de parede).sistemas de aquecimento de baixa temperatura (por exemplo, piso ou aquecimento de parede).
Fontes de calor
Uma boa fonte de calor é uma das condições básicas para o funcionamento eficaz de um sistema de aquecimento com bomba de calor. Na Polónia, a água subterrânea ou o solo são mais frequentemente utilizados como fonte de calor, muito menos frequentemente o ar.
Lençóis freáticos. Estes são os melhores recursos energéticos, visto que têm a mesma temperatura durante todo o ano - na faixa de 7,5 a 12 ° C, garantindo assim um alto rendimento do sistema de aquecimento ao longo do ano.
Para obter o calor das águas subterrâneas, é necessário construir dois poços - um poço de exploração, do qual a bomba retira calor, e um poço de descarga, por onde a água resfriada retorna ao solo. A distância entre os poços deve ser de pelo menos 15 metros.
Existem, no entanto, algumas dificuldades na obtenção de calor das águas subterrâneas, como a necessidade de encontrar um aquífero com capacidade suficientemente elevada ou a preparação - de acordo com a regulamentação - de documentação, designada por inquérito hídrico-legal.
Terra. Para obter calor do solo, o chamado coletores de solo, ou seja, tubos de PE enterrados no solo em que o fluido anticongelante (por exemplo, glicol) circula. Os coletores de solo podem ser de três tipos:
- horizontal - de tubos colocados a uma profundidade de 1,5 a 2 m. Esse coletor é relativamente barato, mas ocupa uma área bastante grande, cerca de 1,5-2 vezes a área que a bomba deve aquecer (um coletor para uma casa com uma área de 200 m2 é de 300 a 400 m2). O coletor horizontal também é suscetível a mudanças na temperatura externa, o que pode reduzir a eficiência da bomba de calor durante geadas prolongadas;
- espiral - muito parecido com os horizontais, mas com tubos dispostos em espiral, então as escavações são um pouco mais profundas, porém mais curtas;
- vertical - são colunas de tubos cravados no solo até uma profundidade de 20 m, embora existam também outros mais profundos. O número de furos depende da necessidade de calor do edifício. As vantagens de tal coletor são: alta eficiência e baixa suscetibilidade a mudanças na temperatura externa (a uma profundidade de 10 m e abaixo a temperatura é constante ao longo do ano e atinge 10 ° C), bem como uma área de superfície relativamente pequena do solo. No entanto, um coletor vertical é muito mais caro do que um horizontal ou espiral.
Ar do lado de fora. É sem dúvida a fonte de calor mais barata e mais fácil de obter, especialmente quando o terreno é pequeno. As bombas de calor mais recentes podem obter calor do ar externo mesmo quando sua temperatura cai para -20 ° C.
Instalações de aquecimento
A eficiência da bomba de calor torna-se maior quanto menor for a diferença de temperatura entre a fonte de calor e o receptor de calor, que é um sistema de aquecimento doméstico. Portanto, a utilização de uma bomba de calor traz os maiores benefícios quando coopera com um sistema de aquecimento de baixa temperatura - piso ou parede. Você também pode fazer uma instalação de radiador de baixa temperatura, mas então os radiadores teriam que ter uma superfície relativamente grande, o que seria mais caro e ocuparia muito espaço na casa.
Seleção da bomba de calor Potência da bomba
. Ao escolher uma bomba, o mais importante é a seleção adequada da sua potência de aquecimento. Uma bomba muito pequena não será capaz de fornecer conforto térmico. Uma bomba excessivamente grande, por sua vez, significa não só custos desnecessários, mas também operação mais cara (maior consumo de energia), o que poderia colocar em xeque a rentabilidade de todo o investimento. Como a seleção do tamanho da bomba requer muita experiência, é melhor confiá-la a uma empresa que fabrica ou instala as bombas. Porém, é importante saber que a potência da bomba pode ser selecionada de três formas:
- potência que corresponde exatamente à quantidade de demanda de calor durante o período de maiores quedas de temperatura (geralmente -20 ° C);
- potência inferior à demanda de pico: então, presume-se com antecedência que o calor ausente será reabastecido periodicamente de outras fontes, como lareira, caldeira ou aquecedores elétricos
- potência superior à procura calculada: então a bomba é utilizada apenas durante o período de aplicação da 2ª tarifa de eletricidade.
Tipo de compressor. O elemento básico de cada bomba é o compressor. A durabilidade da bomba depende disso. Existe uma escolha de bombas com compressores scroll ou compressores alternativos. Cada um deles trabalha em condições diferentes, então um especialista deve decidir qual será o melhor.
Com ou sem bandeja. A rentabilidade das bombas de calor aumenta significativamente se, para além do facto de aquecerem a casa, servirem também para a preparação de água quente (o aquecimento de água para quatro pessoas com bomba de calor custa tanto como preparar água para uma pessoa com aquecedor eléctrico). Para isso, você precisa de um aquecedor de água quente com serpentina.
Se a casa for pequena (até 200 m2) e uma família de três ou quatro pessoas, um tanque de armazenamento de 150-200 L. Alguns fabricantes de bombas colocam tanques com essa capacidade no mesmo alojamento que a bomba. Se a demanda por água quente for maior, é melhor comprar a própria bomba e comprar um tanque com capacidade de 300 ou até 400 litros.
Vale a pena
As bombas de calor são a fonte de calor mais barata. Não há necessidade de pagar por combustível, inspeções de caldeira, limpeza de chaminés Os únicos custos operacionais são os encargos da eletricidade que alimenta a bomba de calor. Como resultado, os custos de aquecimento e preparação de água quente são, em média, metade dos custos de aquecimento com gás natural. Se compararmos o aquecimento com bomba de calor ao aquecimento com combustíveis mais caros, como gasóleo ou gás natural, as diferenças serão ainda maiores.
No entanto, para obter "lucros" futuros, terá de pagar mais cedo - um sistema de aquecimento com bomba de calor custa muito mais do que uma sala de caldeira a gás ou óleo. Portanto, antes de decidirmos sobre isso, vale a pena verificar de antemão se realmente valerá a pena. Para saber, é necessário contar por quanto tempo a economia resultante da redução das contas de aquecimento cobrirá a diferença de despesas de capital entre uma instalação de bomba de calor e uma caldeira tradicional ou outra fonte de calor - por exemplo, uma lareira com sistema de distribuição de ar quente.
Exemplo. Se assumirmos que os custos de projeto, materiais e construção da sala da caldeira a gás (caldeira em pé + tanque de água quente), a conexão do gás e a chaminé serão de 20.000, e os custos de instalação correspondentes com uma bomba de calor (com um trocador de calor horizontal ou em espiral ou poços e um tanque de água quente com capacidade de 300 litros) vai se aproximar do montante de 30.000, a diferença nas despesas de capital é de 10.000. Se assumirmos que o aquecimento de uma casa com uma área de aproximadamente 180-200 m2 com gás natural custa 2.000 por ano e com uma bomba de calor metade do preço, ou seja, 1.000, então Acontece que os custos adicionais em que incorremos ao decidir instalar uma bomba de calor serão compensados após 10 anos.
Se a instalação com bomba de calor nos custar mais (compraremos uma bomba mais cara ou seremos forçados a fazer coletores verticais caros) ou a demanda de calor na casa for menor (é o caso em casas com área menor ou muito bem isoladas), então o período de retorno os projetos de investimento podem ser significativamente estendidos (até 30-40 anos). Mas se a demanda de calor for maior do que no exemplo descrito (por exemplo, a casa é grande ou a família é grande e, portanto, consome quantidades significativas de água quente), ou se a alternativa à bomba de calor é um combustível mais caro do que o gás natural, então o dinheiro investido na bomba de calor pode pague de volta depois de alguns anos.
Como funciona a bomba
O princípio da bomba de calor é semelhante ao de um refrigerador. Baseia-se no uso das propriedades de um fluido especial - o chamado meio de trabalho que, ao circular na instalação interna da bomba, sofre mudanças periódicas de fase. As seguintes etapas podem ser distinguidas aqui:
- evaporação do meio de trabalho após receber o calor fornecido à bomba (do solo, água ou ar) - transição para a fase gasosa,
- compressão do gás no compressor, resultando em um aumento em sua pressão e temperatura,
- transferência de calor para a instalação aquecimento,
- descompressão do meio de trabalho - transição para a fase líquida.
Colecionador apenas por design
A seleção e dimensionamento adequados do coletor é uma das condições básicas e mais importantes para o bom funcionamento de uma bomba de calor. Em particular, deve-se lembrar que:
1. O subdimensionamento do coletor leva a uma diminuição da temperatura do fluido que nele circula, o que reduz a eficiência da bomba. Além disso, a temperatura negativa do fluido pode causar congelamento dos tubos e reduzir sua seção transversal e, consequentemente, obstruir o fluxo no coletor.
2. Selecionar uma área muito pequena de um coletor plano pode causar um resfriamento significativo do solo e atrasar a vegetação das plantas plantadas acima do coletor.
3. A escolha de um coletor vertical muito pequeno pode levar a uma diminuição contínua da temperatura do solo (em outro grau a cada inverno), o que leva a uma diminuição na eficiência do sistema. Bombas
multifuncionais
Dentre as bombas de calor, também existem aquelas cuja fonte de calor pode ser o ar aquecido retirado da casa por meio de dutos de ventilação. E como o ar aquecido é a fonte de calor mais eficiente, a eficiência desses dispositivos também é muito alta. Ainda mais porque, além de aquecer a casa e preparar água quente sanitária (alguns modelos têm um grande depósito embutido para 160 ou 200 l de água), esta bomba também funciona como unidade de ventilação com recuperação de calor.
Você não precisa se preocupar com o desempenho da bomba. Se a demanda de energia for maior do que a quantidade de calor que a bomba é capaz de gerar, os aquecedores elétricos instalados no dispositivo serão ligados automaticamente.