Diagrama simples e operação de bombas de calor Aumente seu conhecimento sobre bombas de calor

1. Funcionamento de uma bomba de calor

1.1    Evaporação (evaporador)

1.2    Compressão (compressor)

1.3    Condensação (condensador)

1.4    Expansão (válvula de expansão)

2. Bombas de calor de fonte de ar

2.1    Diagrama de uma bomba de calor ar-ar

2.2    Diagrama de uma bomba de calor ar-água

2.3    Como funciona uma bomba de calor ar-água?

3. Diagrama de uma bomba de calor geotérmica

4. Diagrama da bomba de calor água para água

5. Comparação de várias bombas de calor

As bombas de calor são uma solução ecológica. Podemos utilizar bombas de calor para aquecer ou arrefecer casas de forma eficiente e económica. Eles usam fontes de energia gratuitas, como água, ar e solo, e consomem uma pequena quantidade de eletricidade para obter aquecimento ou resfriamento. Antes de escolher uma bomba de calor, pode ser necessário compreender como ela funciona. Podemos fazer isso consultando o diagrama da bomba de calor e seu ciclo termodinâmico.

1. Funcionamento de uma bomba de calor  

O funcionamento da bomba de calor baseia-se num ciclo termodinâmico. Em condições de tempo frio, a bomba de calor funciona em modo de aquecimento, extraindo calor do ar, da água ou do solo e passando pelo evaporador, compressor, condensador e válvula de expansão para fornecer aquecimento, água quente, aquecimento de piso, etc.

Em condições de clima quente, a bomba de calor está em modo de refrigeração, funcionando de forma oposta. A bomba de calor extrai energia térmica do ar dentro de casa. O refrigerante muda de líquido para gás, depois volta para líquido e finalmente para gás através de várias funções do evaporador, compressor, condensador e válvula de expansão. Por fim, transfere o calor para o ar externo para resfriar a casa.

O modo de aquecimento e o modo de arrefecimento da bomba de calor são repetidos.

No modo de aquecimento, todas as bombas de calor passam pelos seguintes passos e realizam a função de aquecimento através dos seguintes componentes:

1.1 Evaporação (evaporador)

1.2 Compressão (compressor)

1.3 Condensação (condensador)

1.4 Expansão (válvula de expansão)

Abaixo está uma análise das principais etapas operacionais.

1.1 Evaporação (evaporador)

Primeiramente, a fase de evaporação começa com o refrigerante líquido no evaporador absorvendo calor do ar ambiente externo. Em seguida, o refrigerante passa do estado líquido para um estado gasoso de baixa temperatura e baixa pressão.

1.2 Compressão (compressor)

O estágio de compressão começa quando o compressor aspira o refrigerante gasoso de baixa temperatura e baixa pressão. O compressor consome uma pequena quantidade de eletricidade para realizar o trabalho e converte o gás de baixa temperatura e baixa pressão em um gás de alta temperatura e alta pressão.

1.3 Condensação (Condensador)

Na fase de condensação, o refrigerante gasoso aquecido de alta temperatura e alta pressão passa através do condensador da bomba de calor e transfere o seu calor para a água no circuito de aquecimento. Em seguida, torna-se líquido novamente.

1.4 Expansão (válvula de expansão)

Durante a fase de expansão, o refrigerante líquido passa através de uma válvula de expansão da bomba de calor para reduzir a pressão e a temperatura do refrigerante até evaporar em vapor úmido de baixa temperatura e baixa pressão (mistura gás-líquido), que é então retornado ao evaporador.

O refrigerante então retoma seu ciclo termodinâmico.

Deve-se acrescentar que uma bomba de calor reversível funciona de forma diferente no verão no modo de refrigeração. Este equipamento absorve o calor no interior e depois o expele para o exterior para baixar a temperatura do ambiente.  

Consulte o diagrama da bomba de calor para conhecer o funcionamento.

Este diagrama mostra como uma bomba de calor funciona.

2. Bomba de calor de fonte de ar (ASHP)

Uma bomba de calor de fonte de ar (ASHP) Um trocador de calor equipado com aletas fica fora do edifício. O ventilador força a entrada de ar através dele, e o outro trocador de calor é usado para aquecer o ar dentro do edifício ou aquecer água através de radiadores ou piso radiante, liberando o calor para o edifício.

No modo de resfriamento, os ASHPs extraem o calor interno através de um trocador de calor interno e o liberam no ar ambiente através de um trocador de calor externo.

Aqui estão os diagramas do ciclo de aquecimento e resfriamento do ASHP detalhando os diferentes componentes e processos do ciclo.

2.1 Diagrama de uma bomba de calor ar-ar

As bombas de calor ar-ar aquecem um espaço absorvendo o calor do ar externo e, eventualmente, transferindo-o para o ambiente por meio de um fan coil. Por outro lado, as bombas de calor ar-ar absorvem o calor do ambiente e o transferem para fora para fins de resfriamento. No entanto, as bombas de calor ar-ar não desempenham funções de água quente. Você precisa adicionar uma unidade de água quente para compensar.

2.2 Diagrama de um bomba de calor ar-água

Tal como uma bomba de calor ar-ar, uma bomba de calor ar-água também extrai calor do ar exterior. Em seguida, transfere esse calor para o circuito de aquecimento hidráulico da casa, como um radiador, aquecimento de água quente ou abastecimento de água quente.

2.3 Como funciona uma bomba de calor ar-água?

As bombas de calor ar-água utilizam ar e refrigerante para funcionar. Especificamente, a bomba de calor ar-água extrai energia do ar. O refrigerante transfere energia através de um ciclo termodinâmico dos quatro componentes principais da bomba de calor (evaporador, compressor, condensador e válvula de expansão).

Para compreender melhor o seu princípio de funcionamento, consulte o diagrama esquemático de uma bomba de calor ar-água.

Conforme mostrado no diagrama, o ar inalado pela unidade externa transferirá seu calor para o refrigerante, que será convertido em gás após passar pelo evaporador. Em seguida, será enviado ao compressor, que aumenta a pressão e a temperatura do refrigerante após o trabalho. O refrigerante totalmente aquecido transferirá o seu calor para a água no circuito de aquecimento do condensador. Então, ele perderá o calor e se tornará líquido novamente. Por fim, ele passará pela válvula de expansão, reduzindo sua pressão e capturando novamente o calor do ar, distribuindo o calor por meio de aquecimento geotérmico, radiadores ou fan coils.

Vale ressaltar que nas bombas de calor monobloco as quatro etapas do ciclo termodinâmico do refrigerante são realizadas em um único compartimento. Em contraste, uma bomba de calor dividida inclui uma unidade exterior e uma unidade interior.

3. Diagrama de um bomba de calor geotérmica

Os princípios de operação das bombas de calor geotérmicas e de fonte de ar são geralmente os mesmos. A diferença entre as bombas de calor ar-ar, água-água, solo-ar e solo-água é como elas usam a energia para aquecer o refrigerante e distribuir o calor no ambiente.

Uma bomba de calor de fonte subterrânea ('GSHP') ou bomba de calor geotérmica é um sistema de aquecimento/resfriamento doméstico que aproveita a temperatura relativamente constante da Terra ao longo das estações, usando uma bomba de calor para transferir calor para dentro ou para fora do solo. As bombas de calor geotérmicas (GSHPs) são uma das tecnologias mais eficientes em termos energéticos para aquecimento, ventilação, ar condicionado e aquecimento de água porque utilizam muito menos energia do que a queima de combustível ou a utilização de aquecedores eléctricos resistivos.

A eficiência dos GSHPs é o Coeficiente de Desempenho (CoP), normalmente na faixa de 3 a 6, o que significa que o equipamento fornece de 3 a 6 joules de calor para cada joule de eletricidade.

O GSHP extrai o calor contido no solo através de um sensor especial (horizontal, vertical ou subterrâneo). A energia captada aquece o fluido de transferência de calor, que passa pelo evaporador, compressor, condensador e válvula de expansão, aquecendo o piso interno ou os radiadores da sala.

4. Diagrama de uma bomba de calor água-água

Uma bomba de calor água-água pode retirar calor de um lago, rio ou água subterrânea para aquecer um refrigerante, que é então utilizado para aquecer uma casa ou produzir água quente sanitária, de acordo com o seu ciclo termodinâmico. O sistema envolve um poço de alimentação e um poço de retorno para atingir a função de aquecimento/resfriamento. A bomba de calor extrai água subterrânea do poço de abastecimento. A água subterrânea resfriada flui de volta para o solo através de um poço de retorno.

5. Comparação de várias bombas de calor

Nesta parte vou comparar as diferentes bombas de calor, ilustrando as suas respectivas vantagens e desvantagens, vida útil.

Tipo de bomba de calor	Vantagens	Desvantagens	Vida útil
Bomba de calor ar-ar	Aquecimento e resfriamento disponíveis	Transfira a poeira contida no ar	Até 20 anos
	Baixos custos de instalação
	Altamente eficiente, com (SCOP) atingindo 3,0-4,0	As temperaturas do ar exterior afetam o desempenho da bomba de calor.
	Baixo ruído
	Ecologicamente correto
Bomba de calor ar-água	Reduza custos de energia e manutenção	Alto custo de instalação
	Soluções de aquecimento verdes	O custo operacional é superior ao da caldeira
	Operar o ano todo	Eficiência reduzida no inverno
	Longa vida útil	Pode precisar de um novo radiador ou piso aquecido
	Conheça o plano RHI
Bomba de calor geotérmica	Economias substanciais de custos em aquecimento e resfriamento	Altos custos iniciais de instalação	Mais de   20 anos
	Ecológico	Pode exigir grandes modificações na paisagem
	Trabalhe na maioria dos climas	Sistema de circuito aberto pode poluir as águas subterrâneas
Bomba de calor de fonte de água	Economia de energia e ecologicamente correto	Autorizações para instalação de bombas de calor de água	15-20 anos
	Compatível com outros sistemas de aquecimento	Viva mais perto de uma fonte de água sustentável
	Instalação conveniente e baixo custo de manutenção.	Instalação difícil
	Aplicação flexível e ajuste conveniente.	Custo inicial mais alto

De um modo geral, as bombas de calor aerotérmicas são relativamente mais baratas e mais fáceis de instalar a curto prazo.

De todos os tipos, as bombas de calor geotérmicas apresentam os custos iniciais mais elevados. Como a instalação requer perfuração e escavação de grandes áreas de terreno ou valas, ela é altamente prejudicial ao solo. No entanto, a longo prazo, ainda podem poupar dinheiro.

As bombas de calor de fonte de água são caras de instalar, mas apresentam um alto retorno no longo prazo. São relativamente mais fáceis e baratas de instalar em comparação com bombas de calor geotérmicas. No entanto, requerem água de alta qualidade e em quantidade suficiente nas proximidades. Água limpa é melhor, especialmente se você estiver instalando um sistema de circuito aberto.

Após uma breve comparação, você poderá ter uma compreensão geral dos três tipos de bombas de calor. Se tiver alguma dúvida sobre bombas de calor, por favor entre em contato conosco diretamente por e-mail: inquiry@sprsunheatpump.com ou siga-nos no Facebook, Twitter, Linkedin . Fique atento!