Nas bombas de calor de compressor mais populares, esta é a energia mecânica necessária para acionar o compressor. A fonte mais comum de seu acionamento é um motor elétrico ou - muito menos frequentemente - um motor de combustão interna.
Eficiência da bomba de calor
A medida da eficiência de compressão de uma bomba é a relação entre o calor obtido e a energia elétrica (mecânica) usada para acioná-la. Nós o marcamos com a letra símbolo COP (coeficiente de desempenho). O valor COP depende de muitos fatores. Isso inclui as propriedades técnicas do compressor e do meio de trabalho, que podem ser: amônia venenosa, freons prejudiciais ao meio ambiente ou dióxido de carbono. Dependendo da variante, o COP pode diferir em até 50% - com as outras condições de operação da bomba sendo as mesmas. Outro e o fator mais importante que determina o COP é a diferença de temperatura entre a fonte de calor inferior, ou seja, o ambiente do qual queremos derivar energia, e a temperatura do meio de aquecimento,isto é, água (às vezes freon) alimentando o sistema de aquecimento.
O calor pode ser obtido do ar, da água subterrânea ou da terra, enquanto o calor do solo pode ser obtido por sondas em poços profundos ou um coletor de tubos colocados cerca de um metro abaixo da superfície da terra. Cada uma das fontes de calor listadas tem uma temperatura diferente, portanto, com a mesma tecnologia, a bomba de calor terá um valor COP diferente para a mesma temperatura do meio de aquecimento (fonte superior).
- Sondas de alto mar. Do ponto de vista do índice COP, as sondas em alto mar são as mais vantajosas, porque a temperatura do solo já a uma profundidade de várias dezenas de metros abaixo do solo é superior a 10oC.
- Lençóis freáticos. As propriedades das águas subterrâneas, que não são apenas altas (cerca de 8 graus C), mas também uma grande capacidade térmica, são igualmente favoráveis. Ao usar águas subterrâneas como fonte de calor, uma séria desvantagem, entretanto, é o frequente entupimento dos poços de descarga.
Como se sabe que “ninguém está sem defeitos”, as melhores fontes de calor do solo também os possuem. As sondas de águas profundas são caracterizadas por um preço elevado e, com o tempo, uma diminuição da temperatura nas suas proximidades (quando os poços estão muito próximos uns dos outros), o que leva a uma diminuição do valor do COP.
- Ar. Apesar de tais desvantagens, o índice COP para as fontes de calor mais baixas descritas acima é 30-50% mais alto do que quando é o ar. As bombas de calor de ar são as mais baratas em termos de investimento, mas também as menos eficientes em termos energéticos. Para a temperatura externa abaixo de -5 graus C, ou seja, no período de maior (mais de 50%) demanda de calor para aquecimento da casa e da água, nas melhores bombas (com dióxido de carbono) o COP é ligeiramente superior a 1,5. No outro (freon) - é necessário utilizar resistências elétricas na instalação também em temperaturas mais altas.
(Não estou discutindo aqui um coletor plano, cuja eficiência está localizada entre as sondas de ar e de alto mar, e isso se deve a uma aversão pessoal a esta solução, que - devido ao resfriamento do solo - transforma a paisagem do jardim doméstico em uma tundra.)
Bomba de calor e ecologia com
valor de COP superior 1 pode sugerir que uma bomba de calor é uma fonte ecológica em situações em que não existe uma fonte de energia de aquecimento alternativa à eletricidade da rede.
Entretanto, não é assim. Sempre podemos usar combustíveis sólidos ou líquidos. Em sistemas modernos com caldeiras de combustível sólido, com uma operação um pouco mais onerosa do que no caso de fontes de rede, podemos aquecer a casa com pellets ecológicos (não com carvão de ervilha amigo do ambiente!).
Existem também óleo de aquecimento ou GLP que não agride o meio ambiente; No entanto, esses combustíveis não são muito mais baratos que a eletricidade, levando-se em consideração o custo dos tanques.
Bombas na Polônia
Considerando que a eficiência do sistema de energia na Polónia está ao nível de 25% (tendo em conta a condição técnica das nossas centrais a carvão e as perdas de transmissão), a utilização de uma bomba de calor com COP = 5 seria uma solução benéfica para o ambiente, o que é possível com a combinação da melhor fonte de calor calor com piso radiante de baixa temperatura.
Em tal situação, o benefício ambiental resultaria não da redução das emissões de CO2, mas da redução da poluição ambiental por produtos de combustão, graças ao uso de instalações de dessulfurização, desnitrificação e despoeiramento na indústria de energia industrial, que não está disponível em caldeiras domésticas.
Como você pode ver, apenas em casos excepcionais podemos falar sobre os benefícios ambientais do uso de bombas de calor. No entanto, são indubitavelmente benéficos para a indústria de energia e esta é provavelmente a razão pela qual, conforme noticiado na imprensa, o Fundo Nacional de Proteção Ambiental está trabalhando em sistemas de cofinanciamento de bombas de calor, que apoiarão - a pretexto de apoiar o meio ambiente e os consumidores - produtores desses dispositivos … Energia elétrica.
Parte da eletricidade do sol
Há também uma face mais brilhante dessa tecnologia. Vamos imaginar que a fonte de eletricidade para uma bomba de calor são células fotovoltaicas ou híbridas - fotovoltaicas-térmicas (PVT).
Os últimos são - para simplificar - um coletor térmico plano coberto com células fotovoltaicas (PV). A vantagem de tal estrutura é o aumento da eficiência de produção de eletricidade e durabilidade da célula resfriada, bem como do fornecimento de calor. É verdade que o calor tem uma temperatura inferior à que pode ser encontrada em um coletor solar clássico, pois devido à diminuição da eficiência de produção de eletricidade, a temperatura do coletor não deve ultrapassar 40oC.
Portanto, das células híbridas, temos tanto calor quanto eletricidade - mas não apenas quando está frio e escuro, ou seja, durante a estação de aquecimento. Se pudéssemos passar o excesso de eletricidade produzida no verão para a rede (o que é comum em países que levam a proteção ambiental a sério) e, além disso, usar o excesso de calor para aquecer o solo de onde nossa bomba iria extraí-lo no inverno, obteríamos um efeito ambiental extraordinário aquecendo a casa com zero emissões de CO2.
Em países onde as autoridades não apoiam empresas que instalam coletores com subsídios, as células híbridas custam cerca de 1100 / m2; juntamente com as instalações, é portanto inferior à instalação solar de 2500 / m2 subsidiada pelo Fundo Nacional de Proteção Ambiental.
Supondo que a parte sul do telhado seja coberta por células híbridas com uma área de 50 m2, em condições favoráveis podemos produzir mais de 5.000 kWh de eletricidade e 25.000 kWh de calor. Acumulando este calor no solo mesmo com uma eficiência de 30%, podemos facilmente obter COP = 5, mesmo quando usamos radiadores em vez do piso radiante de baixa temperatura ideal. Isso significa que a eletricidade produzida pelas células híbridas nos permite obter água quente para uma família de 5 (4000 kWh) e aquecer uma casa com área útil de 150 m2, construída em um escandalosamente baixo - embora permitido pela portaria sobre condições técnicas a serem cumpridas pelos edifícios - padrão de energia (21.000 kWh).(E ainda é fácil e econômico construir uma casa que usa oito vezes menos energia para aquecimento!)
Células fotovoltaicas sem suporte
Infelizmente, o uso generalizado de tais instalações traria enormes perdas para a indústria de energia e provavelmente, portanto, não há suporte para fontes de energia renováveis a partir de células fotovoltaicas. Ao proteger os interesses do poderoso setor elétrico pelo governo, pagaremos multas pesadas por não implementar as diretivas da UE de apoio às fontes de energia renováveis, incluindo instalações domésticas de células híbridas. E é provavelmente por isso que receberão o apoio de bombas de calor, que por si só não trazem alívio à natureza polonesa, mas apenas aumentam os lucros das empresas de energia. Mas isso é assunto para outra história …
