É realista reduzir o custo de aquecimento de uma casa de campo em até 70%? A resposta pode ser encontrada em uma fonte de energia muito incomum – as entranhas da terra. Iremos informá-lo sobre o projeto e o princípio de funcionamento das bombas de calor, bem como ajudá-lo a fazer a escolha certa do sistema de aquecimento.
O aumento constante dos preços da energia é um excelente motivo para pensar em meios mais modernos e econômicos de geração de calor e água quente. Hoje, já existem dezenas de maneiras inovadoras de equipar esquemas de aquecimento eficientes, tornando-o totalmente gratuito..
Bombas de calor e unidades de ar condicionado geotérmicas
Quase um quarto da energia gerada no mundo hoje é amiga do ambiente e um oitavo é obtido sem queimar massas biológicas. A fonte de energia mais eficaz e praticamente inesgotável pode ser considerada um recurso escondido nas profundezas do nosso planeta – o calor geotérmico. Vale ressaltar que a direção da transferência de energia pode ser invertida: na estação quente, o solo pode efetivamente absorver o calor. Esse processo bidirecional é comumente conhecido como condicionamento geotérmico..
Para coletar e converter a energia térmica, são utilizadas instalações especiais – as chamadas bombas de calor. Devido à sua alta eficiência e baixo consumo de energia durante a operação, eles estão se tornando cada vez mais populares..
A própria ideia do funcionamento de tais instalações está longe de ser nova. Na década de 1850, o primeiro protótipo para produção em massa já foi projetado e patenteado. A ideia de Lord Kelvin naquela época não encontrou aplicação prática devido ao fato de que o conceito de crise energética ainda era desconhecido, mas depois de quase um século, Robert C. Webber começou a aplicar com sucesso tais sistemas na vida cotidiana e na indústria. É impressionante que, em 1931, a tecnologia de aquecimento geotérmico baseada na operação de bombas de calor tenha sido usada no famoso arranha-céu Empire State Building. Na Rússia e no espaço pós-soviético, as fontes de energia geotérmica são utilizadas desde os tempos da URSS e os complexos industriais permitem produzir os equipamentos necessários sem envolver parceiros estrangeiros..
Energia térmica de baixo potencial. Princípio de operação
A segunda regra da termodinâmica afirma que a transferência de energia térmica só é possível de um corpo mais aquecido para um menos aquecido. Mas se uma substância com propriedades físicas variáveis for colocada entre dois meios com uma pequena diferença de temperatura, ela pode servir como um intermediário que pode reverter o processo natural de transferência de calor. A cadeia de tais transformações é realizada durante o funcionamento da bomba de calor. Com a forte compressão de gases, uma grande quantidade de calor é liberada e o próprio gás é resfriado e se transforma em estado líquido. Isso é chamado de compressão, e o resultado final desse processo é o calor no lar. Para repetir o ciclo de compressão indefinidamente, um refrigerante com um ponto de ebulição muito baixo é usado como gás. Ele pode retornar ao estado gasoso durante a evaporação em temperaturas de até + 10 ° C. A energia térmica com baixo potencial, via de regra, é extraída do solo abaixo da profundidade de congelamento, mas pode ser obtida de qualquer outra forma. Em geral, o princípio de funcionamento de uma bomba de calor é diretamente oposto ao de uma unidade de refrigeração, embora se baseie em processos idênticos..
Bombas de calor modernas
Esses sistemas usados no mundo moderno são mais avançados em comparação com seus antecessores. Compostos de gases complexos são usados como refrigerante, todos os elementos estruturais e atuadores são feitos com uma grande margem de resistência ao desgaste e confiabilidade. O desenvolvimento da engenharia de precisão tornou possível recriar instalações geotérmicas em miniatura. As bombas de calor portáteis são indistinguíveis de suas primas industriais, enquanto os preços baixos e a concorrência crescente tornam as unidades disponíveis para uma ampla gama de consumidores..
Uma característica das bombas de calor que as distingue dos dispositivos de aquecimento tradicionais é a capacidade de operar em uma faixa claramente definida de temperaturas externas, que é determinada pelas propriedades físicas do refrigerante e do tipo de sistema. As bombas de calor de ar podem extrair energia térmica do ar em temperaturas positivas, mas funcionam mal em temperaturas negativas. As bombas subterrâneas são capazes de aquecer uma casa mesmo com geadas severas, mas seu uso no período outono-inverno nem sempre é justificado. Para cada zona climática, a escolha do equipamento é feita individualmente. Em casa, uma combinação de diferentes tipos de dispositivos se recomenda da melhor maneira.
As seis principais perguntas sobre bombas de calor
Embora as bombas de calor tenham se tornado amplamente conhecidas, muitas pessoas tendem a questionar seus benefícios econômicos. No entanto, existem apenas seis perguntas, cujas respostas darão um quadro completo dos benefícios das bombas de calor..
O que é um sistema geotérmico em uma casa particular
Em uma casa de campo, o sistema ocupa tanto espaço quanto uma sala de caldeira a gás comum ocuparia. A instalação pode ser dividida em duas partes: visível e oculta. O proprietário terá à vista elementos funcionais: bombas de calor e circulação, tubagens, torneiras, filtros, instrumentos de medição e automação. O trocador de calor primário escondido no subsolo permanecerá escondido dos olhos humanos. O sistema é totalmente silencioso e pode ser instalado mesmo ao ar livre. A montagem e o comissionamento podem ser feitos de forma independente, mas se desejar, você pode entrar em contato com uma empresa de instalação especializada, uma gama completa de serviços custará a partir de $ 1000.
Quão eficiente é a bomba
Para garantir um clima confortável nos aposentos, uma temperatura da água no circuito de aquecimento de 40–45 ° C é suficiente. Se as caldeiras a gás aquecem água em excesso e sua automação é projetada para uma faixa de temperatura muito mais ampla quando acionada, as bombas de calor mantêm uma temperatura constante, operando continuamente. Se as instalações forem fechadas e ventiladas apenas periodicamente, você pode ter certeza que a temperatura dentro delas chegará a 30 graus. Com a utilização de instalações mais potentes, torna-se possível tanto ter água quente corrente para as necessidades domésticas como para aquecer piscinas..
Opções de colocação de trocador de calor
Muitas pessoas que enfrentam os sistemas TRP estão interessadas na colocação do trocador de calor primário. Pode estar localizada a até três metros de profundidade e tem orientação horizontal. Ao mesmo tempo, na área adjacente à casa, está sendo cavada uma fossa profunda, na qual está localizada a bobina anular do trocador de calor.
Os sistemas modernos também são capazes de trabalhar com uma disposição vertical do circuito primário. Esta opção é mais preferível do ponto de vista da preservação da paisagem do terreno pessoal, embora necessite de equipamento adicional – bombas de circulação de alta pressão. Com a disposição vertical do circuito primário, três poços são perfurados na área, cuja profundidade pode em alguns casos chegar a 100 m. Um loop de oleoduto (sonda) é colocado no poço, o qual é conectado a um reservatório comum. A perfuração de poços não pode ser feita sem equipamentos especiais e, portanto, deve-se recorrer à ajuda de profissionais. O custo desse serviço depende das condições de trabalho e da profundidade da perfuração, mas você não deve contar com menos de US $ 450 por dispositivo para um poço..
Serviço de equipamentos
O princípio de operação e projeto de sistemas de automação em bombas de calor são muito diferentes de seus equivalentes usados em conjunto com equipamentos de gás. Também é caracterizado por uma alta complexidade técnica e uma série de unidades funcionais: evaporadores, compressores e sistemas intermediários de troca de calor. Apesar da óbvia complexidade, as bombas de calor não requerem manutenção durante o funcionamento. O único elemento sujeito a forte desgaste é o compressor, que tem uma vida útil de mais de 30 anos e é fácil de substituir. A própria bomba montada na fábrica pode funcionar por até cem anos sem reparos programados. O sistema de automação também não requer manutenção especial e é facilmente controlado por meio de um único controlador digital.
Quanto custa produzir energia por este método?
Os sistemas de aquecimento baseados em bombas de calor são caracterizados por um consumo de energia extremamente baixo. Com a maior diferença de temperatura nos trocadores de calor primário e secundário, o sistema produz uma energia térmica três vezes maior que a energia elétrica consumida. Com uma diferença mínima de temperatura entre o ar e a fonte de calor (até 12-14 graus), o consumo de energia será sete vezes menor do que a quantidade de calor produzida. Se o consumidor quiser ir além, garantindo total autonomia do sistema e evitando gastos com material para eletricidade, pode-se recorrer ao uso da energia solar: uma instalação de 3 kW será compacta e não exigirá grandes investimentos monetários.
Com quais autoridades você precisa coordenar a instalação de tais dispositivos
A instalação da bomba de calor não requer licenças especiais ou documentação de projeto. A única exceção podem ser os estabelecimentos comerciais e as instituições municipais, cujo apetrechamento com tal aquecimento deve ser acompanhado de atos de conformidade ambiental e certificados dos equipamentos utilizados. Felizmente, as bombas de calor de qualquer tipo são amigas do ambiente e cumprem todas as normas de saneamento industrial e doméstico..
Fabricantes de bomba de calor
Os mercados global e doméstico de bombas de calor estão se desenvolvendo ativamente, o que cria alta concorrência e dumping tangível de preços. Isso não quer dizer que alguns fabricantes tenham superioridade absoluta sobre outros: cada um tem suas próprias vantagens e desvantagens. No entanto, é possível dividir o mercado de hardware em três segmentos..
Bombas de calor fabricadas na Europa
Um dos principais fornecedores de equipamentos geotérmicos é a Europa, onde tais instalações são utilizadas há muito tempo e a tecnologia para o seu fabrico foi cuidadosamente desenvolvida. Não há diferenças específicas entre as marcas europeias, exceto que algumas empresas estão se esforçando para tornar as instalações mais compactas e silenciosas. As características técnicas das bombas de calor da empresa suíça NIBE estão perfeitamente combinadas.
As vantagens deste fabricante incluem uma vasta experiência na produção em massa de equipamentos de aquecimento. A empresa é especializada precisamente na criação e melhoria de instalações que operam com fontes de energia ambientalmente corretas. Desde 1949, a NIBE adquiriu mais de vinte dos maiores fabricantes de equipamentos de precisão na Europa, Ásia e América do Norte. Isso permitiu que a empresa proporcionasse às suas unidades a mais longa vida útil devido ao uso de componentes dos fabricantes mais famosos do mundo. Mas o preço dessa aquisição será adequado: a partir de 7 mil euros para uma bomba com potência térmica de 5 kW.
Fabricantes russos de bombas de calor
O mercado russo também está avançando. Em apenas algumas décadas, várias grandes empresas especializadas na produção de bombas de calor surgiram e se desenvolveram na Rússia..
Os maiores e mais ativamente melhorando seus produtos são PEA, ALTAL e Henk. A principal característica do fabricante nacional é a melhor relação qualidade-preço. Desde que o equipamento tenha vida útil de 50 anos e forneça garantia e serviço, as bombas de baixa potência terão um preço na faixa de 2,6-3,7 mil dólares.
A maioria das empresas russas produz equipamentos sob franquias e patentes estrangeiras, e isso dá uma garantia de que o equipamento é de alta qualidade e adequado para uso em condições nacionais.
Bombas de calor fabricadas na China
As bombas de calor fabricadas na China têm o menor custo. Não existem empresas de manufatura como tais na China: cada bomba tem uma faixa estreita de modelos, que é chamada de abreviatura curta.
Uma característica distintiva dos fabricantes chineses é o preço muito baixo e a qualidade duvidosa. Assim, uma bomba de calor com uma potência útil de 12 kW custará $ 1100-1300 excluindo taxas alfandegárias e custos de transporte. Quanto à qualidade dos produtos, é impossível dar uma conclusão inequívoca: algumas unidades funcionam durante um ano e falham, mas há aquelas que geram calor regularmente há 5 ou 7 anos. Felizmente, as bombas chinesas têm um design em bloco e todos os componentes podem ser facilmente substituídos..
Na próxima década, muitas empresas de energia afirmam que 95% dos equipamentos de aquecimento doméstico serão bombas de calor. Isso é facilitado por sua segurança e despretensão, bem como pelo desejo crescente da humanidade de conservar os recursos naturais. Mesmo assim, o principal argumento é o preço constantemente crescente do gás e da eletricidade, o que obriga os consumidores a buscar alternativas de aquecimento mais baratas..
Aquecimento da casa com bomba de calor. Como funciona e quanto custa
Uma bomba de calor é a melhor solução para aquecer a sua casa de forma eficiente e sustentável. Descubra como funciona e cuánto lhe custará! Temos informação para si sobre os benefícios do seu uso, desde seu baixo custo de manutenção e energia, à sua versatilidade, pois pode aquecer e arrefecer o ambiente. Aproveite tudo aquilo que a moderna tecnologia tem para lhe oferecer!
Sistemas de engenharia Conteúdo material
Como funciona exatamente o aquecimento da casa com bomba de calor? Gostaria de saber mais sobre o processo e se é uma opção viável em termos de custo. O investimento inicial é alto? E qual seria a economia a longo prazo em comparação com outras opções de aquecimento? Agradeço antecipadamente pelas informações.