À nossa volta está o calor do sol: no ar, nas águas subterrâneas e no solo. Então, por que não usar esse calor para aquecer a água e depois toda a casa? A bomba de calor é utilizada para este efeito e o aquecimento com bomba de calor é um dos sistemas de aquecimento mais inovadores e ecológicos. Existem diferentes tipos de bombas de calor, mas cada uma delas produz energia para aquecimento central. não pela queima de madeira, carvão ou gás, mas por processos técnicos complexos. Apenas uma pequena quantidade de eletricidade é necessária para operar.
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Aquecimento por bomba de calor - eficiente e ecológico
O princípio de funcionamento das bombas de calor e fonte de energia
Uma bomba de calor é um dispositivo que utiliza a energia térmica armazenada no meio ambiente. Os tipos de bombas de calor são diferenciados de acordo com a fonte de calor utilizada:
- energia térmica do ar - bomba de ar,
- energia térmica de cursos d'água subterrâneos,
- energia térmica acumulada na bomba solo - solo.
O funcionamento de uma bomba de calor pode ser facilmente imaginado, invertendo o funcionamento do equipamento de refrigeração. A energia é retirada de um local e transportada para outro, onde o calor é transferido para o aquecimento central. ou DHW. A bomba de calor consiste nos componentes principais:
- Evaporador - um trocador de calor no qual o meio de trabalho recebe energia da primeira fonte (inferior) e é evaporado.
- Compressor - o refrigerante na forma de vapor é sugado para dentro do compressor, o que aumenta sua pressão e temperatura.
- Condensador - um trocador de calor no qual o meio comprimido e o meio quente transferem energia para a segunda fonte (superior) e se condensa.
- Válvula de expansão - regula a quantidade de refrigerante que chega ao evaporador. O meio é despressurizado, baixa sua pressão e sua temperatura cai. Assim, um ciclo é concluído e a bomba de calor inicia outro ciclo enquanto o refrigerante circula em um ciclo termodinâmico fechado.
O refrigerante tem um ponto de ebulição particularmente baixo e, portanto, começa a evaporar muito rapidamente. O compressor reduz o volume de vapor e consequentemente aumenta a sua pressão e temperatura para o valor requerido no sistema de aquecimento.
Uma vez que é difícil exigir que as bombas de calor operem no princípio do movimento perpétuo, uma certa quantidade de energia na forma de eletricidade é necessária para manter a circulação cíclica do meio. Em condições favoráveis, a bomba de calor pode aumentar a eletricidade consumida quatro ou cinco vezes. Isso significa que aproximadamente 20-25% da eletricidade é necessária para uma bomba de solo ou bomba de ar funcionar corretamente.
Nesta altura, surge-nos a ideia de uma solução ideal para reduzir os custos de aquecimento da casa, nomeadamente a instalação fotovoltaica. Ao pagar o custo da instalação fotovoltaica uma vez, você pode ignorar o aumento do preço da eletricidade da rede.
Aquecimento do solo e do ar com bombas de calor - vantagens e desvantagens
Sabendo como funciona uma bomba de calor, você pode ver facilmente uma série de vantagens desse aquecimento:
- Tanto a bomba de ar quanto a bomba de solo podem operar de maneira muito eficiente, ou seja, com baixo consumo de energia primária e, conseqüentemente, custos operacionais relativamente baixos.
- Além disso, a eletricidade necessária para o acionamento das bombas de calor pode ser obtida de maneira totalmente ecológica e sem impacto negativo no clima.
- O aquecimento com bomba de calor é extremamente cómodo, nomeadamente é totalmente automático e tem a reputação de praticamente não necessitar de manutenção.
- A durabilidade dos aparelhos é muito longa.
- Não há motivo para preocupação com a redução das reservas de combustível fóssil. A eletricidade para a bomba de calor está sempre disponível, mesmo a partir de energia fotovoltaica. O aumento dos preços da eletricidade também representa um risco menor de altos custos de aquecimento do que, por exemplo, os preços do óleo para aquecimento.
- Em muitos casos, a bomba de calor também permite que o edifício seja resfriado no verão.
- Todos os tipos de bombas de calor protegem os recursos dos portadores de energia fóssil e não emitem substâncias nocivas ao meio ambiente.
Como diz a máxima latina: "nihil est ab omni parte beatum"Portanto, o aquecimento com bomba de calor também tem seus lados positivos:
- Custos de instalação relativamente altos.
- Altos custos de eletricidade em caso de planejamento de instalação incorreto.
- Algumas variantes de aquecimento com bomba de calor, em relação ao custo da energia primária, podem revelar-se não muito melhores do que uma caldeira de aquecimento convencional.
- Se a eletricidade vem de uma usina movida a carvão e não de fontes de energia renováveis, a importância ambiental da bomba de calor é significativamente reduzida. No caso de uma bomba de calor movida a eletricidade de baixa eficiência com uma carga ecológica, as emissões de CO2 por ano, por unidade de energia térmica, pode exceder as emissões de uma caldeira de condensação a gás natural eficiente.
Tipos de bombas de calor dependendo da fonte de energia
Bomba de ar - bomba de calor ar-água
A fonte de energia desta bomba de calor é o ar exterior. O aparelho lembra um ar condicionado e, de fato, quando é usado para aquecer ambientes ou para preparar água quente sanitária, também pode esfriar no verão. Essas bombas são chamadas de reversíveis. A bomba de calor ar / água tem uma grande vantagem como aquecimento: o calor contido no ar é inesgotável, a emissão de substâncias nocivas é nula e a fonte de energia está disponível a qualquer momento.
Bombas de calor recomendadas a bons preços
A bomba de ar funciona puxando o ar aquecido pelo sol e transferindo-o para o trocador de calor do sistema de aquecimento. O ar usado é então devolvido à atmosfera. Opiniões de que a bomba de ar só pode funcionar em temperaturas positivas não são verdadeiras. A faixa de temperatura para este tipo de dispositivo é de -25 ° C a + 45 ° C. No passado, -5 ° C era considerado o limite inferior de temperatura, mas o novo tipo de compressor permite que a bomba de calor funcione também no inverno.
Embora o calor no ar exista até a temperatura zero absoluta, ou seja, -273 ° C, a eficiência econômica da bomba de ar durante geadas severas não pode ser contada. A eletricidade é necessária para comprimir o ar e transferir a energia térmica para um nível superior. Portanto, embora a fonte de calor, ou seja, o ar, seja obtida sem custo, o acionamento da bomba pode ser muito caro. O aquecimento da sua casa se tornará um aquecimento praticamente elétrico.
As bombas de calor ar-água populares que recebem feedback positivo incluem:
- Hewalex - preços de PLN 19 744,
- LG - 16 900 PLN,
- Panasonic - preços a partir de 27 230 PLN.
Vantagens da bomba de ar:
- Custos operacionais inferiores aos do aquecimento a gás ou óleo.
- Possível instalação externa da bomba.
- Requer pouco espaço (aprox. 1 m2).
- Trabalho ecologicamente correto, principalmente com o uso de energia elétrica proveniente de FER.
- Independência completa do combustível.
Desvantagens da bomba de ar:
- Custos de instalação relativamente altos.
- O dispositivo está barulhento.
- Custos de eletricidade mais elevados em comparação com outros tipos de bombas de calor. A temperatura do ar externo flutua muito e a bomba requer mais energia do que uma bomba de solo para operação estável.
Bomba de água - bomba de calor água-água
A fonte de energia para esta bomba são cursos de água subterrâneos. Uma bomba submersível retira água de um poço, a água emite calor em um trocador de calor e é transferida para o outro poço em direção ao curso d'água. A condição de operação estável de um sistema de aquecimento baseado no calor contido nas águas subterrâneas é suficientemente elevada para a eficiência dos cursos d'água. A temperatura constante das águas subterrâneas de 7-12 ° C está em contraste com a temperatura em constante flutuação do meio de aquecimento das bombas de ar.
Os preços das bombas de calor água-água com opiniões positivas ascendem a cerca de 14.000 PLN - 20.000 PLN, dependendo da área da casa aquecida. Suas principais vantagens são:
- Bom grau de eficiência; A energia elétrica usada para acionar a bomba é multiplicada por pelo menos quatro vezes em comparação com a energia térmica fornecida pela bomba.
- A bomba de calor água-água é capaz de aquecer a casa por conta própria - nenhuma fonte de calor adicional é necessária.
- Os custos operacionais são tão baixos que a depreciação da instalação é possível após 10-12 anos.
- Os custos de aquecimento com bomba de calor água / água são muito mais baixos do que o aquecimento tradicional com combustível fóssil.
- A tecnologia da bomba de calor foi aperfeiçoada: o aquecimento funciona perfeitamente, com conforto e é durável.
- Um sistema de aquecimento com bomba de calor água-água não requer - ao contrário das tradicionais caldeiras a gás, óleo combustível ou pellet - qualquer armazenamento de combustível. O custo de construção de uma nova casa é, portanto, potencialmente mais baixo.
Bomba de solo - bomba de calor de água salgada
O aquecimento a partir do solo é a solução mais eficaz. A fonte de calor neste tipo de bomba é a energia solar acumulada no solo. É necessário um trocador especial para extrair o calor do solo e transferi-lo para o sistema de aquecimento. É praticamente um cano enterrado no solo, formando um laço. Um líquido chamado salmoura circula no tubo. No evaporador da bomba, a temperatura do líquido cai abaixo da temperatura do solo. À medida que flui no solo, a salmoura absorve o calor e aumenta sua temperatura novamente - o ciclo se repete. Os trocadores de calor podem ser construídos de duas maneiras:
Trocador horizontal
Estes são tubos de plástico colocados horizontalmente na forma de um loop a uma profundidade de 0,2-0,5 m abaixo do nível de congelamento, geralmente cerca de 1,5 m. Nessa profundidade, a temperatura do solo é aproximadamente constante e atinge 7 a 8 ° C . A bomba do compressor eleva a temperatura do meio circulante (solução de glicol) para + 35 ° C com um fator de eficiência da bomba de 4, o que significa quatro vezes a energia elétrica consumida.
As distâncias entre as seções dos tubos devem ser mantidas na faixa de 0,4 ma 1,2 m e devem ser adaptadas ao tipo de solo. Em suma, as lacunas devem ser de tal tamanho que permitam uma rápida reposição (regeneração) do calor do solo. Naturalmente, a produção de calor do trocador não depende do comprimento do tubo, mas depende diretamente do tamanho da superfície sobre a qual é colocado. Portanto, intervalos muito pequenos (um tubo mais longo deve ser usado e, portanto, maior potência da bomba de circulação) e intervalos muito grandes (menos calor recebido e menor potência do trocador) são prejudiciais.
Trocador vertical
Tubos de plástico na forma de uma letra "U" estreita são inseridos em poços verticais de até 150 m de profundidade. Dois ou três desses furos são feitos para aquecer uma casa unifamiliar. Uma bomba submersível empurra a salmoura, que gradualmente aquece no solo. Ao contrário do trocador horizontal que ocupa várias centenas de metros quadrados, o trocador vertical cobre várias dezenas de metros quadrados. Tudo que você precisa é uma quantidade suficientemente grande de refrigerante (salmoura).
Bomba de calor em uma casa nova e velha
As bombas de calor são mais eficientes quando trabalham a uma temperatura baixa do meio no circuito de aquecimento central. Uma temperatura de até + 35 ° C é considerada assim. Obviamente, a bomba de calor é capaz de atingir a temperatura de retorno mesmo acima de + 50 ° C, mas isso é feito à custa de uma quantidade considerável de eletricidade. Os sistemas de aquecimento de baixa temperatura - piso, parede e teto - funcionam melhor com bombas de calor.
O aquecimento com bomba de calor também é possível em edifícios antigos. Em primeiro lugar, quando se planeja uma grande reforma da casa, combinada com a substituição do aquecimento pelo aquecimento superficial. Para que os radiadores tradicionais funcionem com bomba de calor, é necessário converter seu tamanho em novos parâmetros de temperatura. Na prática, isso significa radiadores nas paredes muito maiores e mais grossos do que antes. Cada instalação com bomba de calor requer cálculos detalhados e execução cuidadosa. A instalação do radiador pode ser facilmente melhorada adicionando um radiador ou substituindo-o por um maior, enquanto a instalação superficial não pode ser corrigida de forma prática.
