Bombas de calor: eficiência e conforto durante todo o ano

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Bombas de calor: eficiência e conforto durante todo o ano

Embora para muitos seja uma tecnologia desconhecida, as bombas de calor existem há várias décadas e estima-se que em Espanha já existem cerca de 12 milhões de bombas de calor em funcionamento para proporcionar conforto em habitações e estabelecimentos de todo o tipo.

O que são bombas de calor?

Para compreender facilmente o que é uma bomba de calor, podemos comparar o seu funcionamento ao de um frigorífico. A sua função é extrair o calor do interior e expulsá-lo para o exterior. Desta forma, mantemos os alimentos no frigorífico a uma certa temperatura. Da mesma forma, as bombas de calor realizam um ciclo semelhante para arrefecer uma divisória e um ciclo inverso para aquecê-la, extraindo a energia a ser trocada de várias fontes (ar, água ou solo).
O fluido frigorígeno, dentro do circuito da bomba de calor, sofre as seguintes transformações:

  • Evaporação: o fluido frigorígeno absorve o calor e evapora completamente.
  • Compressão: o fluido frigorígeno, vindo do evaporador em estado gasoso e a baixa pressão, atinge uma alta pressão.
  • Condensação: o fluido frigorígeno, fluindo do compressor, consegue mudar para um estado líquido, libertando calor.
  • Expansão: ao passar através de uma válvula de expansão, o fluido frigorígeno é arrefecido e parcialmente transformado em vapor.

Este ciclo pode ser invertido, pelo que o mesmo equipamento pode produzir tanto calor como frio. Assim, as bombas de calor cumprem a dupla função de aquecimento no inverno e arrefecimento nos meses de verão, podendo substituir os sistemas tradicionais de ar condicionado e aquecimento por uma única instalação.

Tipos de bomba de calor

Existem diferentes tipos de bombas de calor, dependendo da fonte de calor e do sistema utilizado para o distribuir.

1. Bombas de calor aerotérmicas:  São bombas que utilizam o ar exterior como fonte de calor (aerotermia). Classificam-se em:

  1. Bomba de calor ar-ar: o calor é extraído do ar exterior e transferido para o fluido frigorígeno, que o transporta para dentro da habitação. Esta energia é libertada na divisão através de um permutador de calor, aquecendo assim a casa.
  2. Bomba de calor ar-água: neste caso, o ar exterior também é utilizado como fonte de calor, mas o calor extraído é transferido para um circuito de água que pode ser utilizado para abastecer os sistemas de aquecimento por ventiloconvetores, piso radiante, radiadores e para fornecer água quente sanitária.

Vantagens das bombas aerotérmicas:

  • São as mais utilizadas porque custam menos a instalar.
  • Fornecem até 4 kWh de energia térmica por 1 kWh de energia elétrica.
  • Especiais para áreas em que a temperatura não é tão rigorosa.

Desvantagens:

  • Se o ar exterior for muito frio, a eficiência do sistema diminui.

 

2. Bombas de calor geotérmicas: São bombas que utilizam a terra como fonte de calor (geotermia). Numa bomba de calor geotérmica, o calor é extraído da terra e convertido em água quente. Como a temperatura do subsolo permanece muito mais estável durante todo o ano, a eficiência deste sistema é superior, mesmo durante os invernos mais frios. Podem ser classificadas em dois tipos de sistemas:

  1. Permutador de calor horizontal: os tubos são instalados a uma profundidade específica, por exemplo, aprox. 1,5 m abaixo do nível do solo. Este circuito fechado transfere calor da terra para a bomba de calor. A superfície de terreno necessária para esse efeito deve ser muito maior do que o espaço a ser aquecido, por isso este sistema não é adequado para pequenas parcelas de terreno urbanas.
  2. Permutador de calor vertical: são executados um ou mais furos verticais no chão. Em cada um deles, são instalados um tubo de descida e um tubo de subida, formando um circuito fechado. A mistura líquida que circula pelos tubos extrai o calor do subsolo e transfere-o para a bomba de calor. Este sistema pode ser utilizado em terrenos com superfície reduzida, desde que seja possível perfurar os furos para as tubagens.

Também se distingue geralmente dois tipos de bombas geotérmicas de acordo com os meios que trocam o calor. Assim temos:

  1. Bombas de calor terra-ar: Utilizam as propriedades naturais da terra para fornecer calor e arrefecimento a um edifício.
  1. Bombas de calor terra-água: Utilizam o calor contido no solo e através da condensação da água cedem calor ou frio ao edifício. São pouco habituais por causa do custo das instalações.

Vantagens das bombas geotérmicas:

  • A instalação e a manutenção são muito simples.
  • Geram até 6 kWh de energia térmica por 1 kWh de energia elétrica.
  • Funcionam 24 horas por dia, 365 dias por ano.

Desvantagens:

  • Elevado custo inicial de instalação.
  • Como a água a jusante é mais fria, a temperatura do solo pode ser reduzida, diminuindo assim a eficiência deste sistema à medida que se aproxima o fim da estação de aquecimento. Se a temperatura do solo baixar muito, diz-se que o solo está esgotado.

 

3. São bombas que utilizam a água como fonte de energia (hidrotermia). São realizados dois furos no solo a uma distância razoável um do outro. As águas subterrâneas são bombeadas desde o primeiro furo (poço) até à bomba de calor. O calor é transferido para um permutador de calor e a água de retorno, mais fria, é bombeada para o segundo furo (poço). Este sistema pode ser invertido no verão, utilizando as águas subterrâneas mais frias do segundo furo para arrefecer a habitação. O calor em excesso é armazenado no primeiro furo.
As bombas de calor hidrónicas água-água extraem o calor das águas subterrâneas para aquecimento com radiadores de baixa temperatura, ventiloconvetores ou piso radiante.

Vantagens das bombas hidrónicas:

  • Extremamente ecológicas.
  • Capazes de produzir ar condicionado ou aquecimento separadamente.

Desvantagens:

  • Elevado custo inicial de instalação.
  • Disponibilidade de terrenos para realizar furos.
  • Disponibilidade de corrente de águas subterrâneas.

 

Porquê escolher uma bomba de calor?

Além das razões óbvias para instalar um sistema deste tipo em casa (maior conforto, melhor descanso, ar mais limpo), as bombas de calor apresentam certas vantagens em relação aos sistemas de climatização tradicionais:

  • Melhor eficiência energética, ou seja, a energia obtida é muito maior em comparação com a energia consumida no seu funcionamento.
  • Sem tarifas mensais ou despesas fixas.
  • Um único sistema e uma única instalação para fornecer calor e frio durante todo o ano e de acordo com as nossas necessidades.