Funcionamento da bomba de calor explicada de forma simples
O que é uma bomba de calor? A bomba de calor é um sistema de climatização ecológico que aproveita a energia do ambiente através da sua tecnologia eficiente. Se procura informação detalhada sobre a tecnologia de bomba de calor, na nossa guia encontrará toda a informação. Neste artigo, explicamos de forma clara o funcionamento da bomba de calor, como proporciona conforto em climatização eficiente e como funcionam os diferentes tipos de bombas de calor.
Indice
- Como funciona um sistema de climatização com bomba de calor?
- Estrutura e princípio de funcionamento da bomba de calor
- Funcionamento da bomba de calor ar-água
- Como funciona uma bomba de calor geotérmica?
- Funcionamento da bomba de calor água-água
- Como funciona uma bomba de calor no inverno?
- Uma bomba de calor também pode proporcionar arrefecimento?
- Perguntas frequentes sobre como funciona uma bomba de calor
Como funciona um sistema de climatização com bomba de calor?
As bombas de calor podem aproveitar diferentes fontes de energia inesgotáveis do ambiente para proporcionar climatização. Simplificando, as bombas de calor extraem energia do ar ambiente, do solo ou das águas subterrâneas e utilizam o calor extraído para a climatização e o aquecimento de água, proporcionando conforto ao espaço interior. Com a ajuda da energia do ambiente, a bomba de calor pode proporcionar um elevado nível de conforto térmico de forma fácil e eficiente. O princípio de funcionamento das bombas de calor é praticamente o mesmo, independentemente da fonte de energia utilizada.
O funcionamento de uma bomba de calor pode ser comparado ao de um frigorífico, com a diferença que gera calor em vez de frio. Enquanto um frigorífico extrai o calor do interior da casa para o exterior para arrefecer os alimentos, uma bomba de calor, por outro lado, extrai calor do exterior e utiliza-o para climatizar o espaço interior.
Estrutura e princípio de funcionamento da bomba de calor
O funcionamento de uma bomba de calor depende principalmente de três componentes:
- A fonte de calor (ar, terra, águas subterrâneas), a partir da qual a energia do ambiente é extraída.
- A bomba de calor, que aproveita e utiliza o calor do ambiente exterior.
- O sistema de distribuição e armazenamento de calor para o espaço interior.
Mas o que faz exatamente uma bomba de calor para transformar o calor ambiental em energia útil? O princípio de funcionamento dentro da bomba de calor é composto por quatro etapas, através de um processo que ocorre num circuito fechado. A bomba de calor opera através de um ciclo repetitivo, onde ocorre a evaporação, compressão, condensação e expansão de um refrigerante para gerar energia. O refrigerante líquido absorve a energia térmica do ambiente e aumenta o nível de temperatura para que possa ser utilizado pelo sistema, através de eletricidade. Quanto maior a diferença de temperatura entre a fonte de energia e o calor útil necessário, mais potência elétrica é necessária.
As quatro etapas do princípio de funcionamento da bomba de calor são:
- Evaporação: no evaporador, o calor do ambiente é transferido para o circuito da bomba de calor. O refrigerante é o responsável por absorver e transportar a energia térmica. O fluido refrigerante absorve o calor ambiental no estado líquido, e através da evaporação para o estado gasoso.
- Compressão: No compressor, que utiliza eletricidade para funcionar, o refrigerante em estado gasoso proveniente do evaporador é comprimido, aumentando consideravelmente a pressão e a temperatura.
- Condensação: Na terceira etapa, o refrigerante comprimido e aquecido transfere seu calor para o circuito de aquecimento, provocando o regresso do gás refrigerante ao estado líquido. É uma função do condensador com o auxílio do trocador de calor.
- Expansão: Na etapa final, a pressão do refrigerante líquido é novamente reduzida e passa pela válvula de expansão, até atingir sua temperatura inicial. Isto permite que o ciclo se inicie novamente.
A funcionalidade dos diferentes tipos de bombas de calor, se diferenciam de acordo com a fonte de calor utilizada.
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Funcionamento da bomba de calor ar-água
A energia térmica do ar exterior serve como fonte de calor das bombas de calor ar-água. O sistema aproveita eficientemente a energia através do equipamento e é simples de instalar em comparação a outros sistemas. O funcionamento da bomba de calor ar-água segue o mesmo princípio que todos os tipos de bombas de calor, dado que o refrigerante é o responsável por absorver o calor ambiente. Numa bomba de calor ar-água, o ar ambiente é extraído por um ventilador, transportado para um permutador de calor e posteriormente convertido em energia no circuito da bomba de calor através da evaporação, compressão, condensação e expansão de um refrigerante. Um fator decisivo neste processo é a temperatura da fonte de energia. A temperatura do ar não é constante, mas muda em cada estação. Isto cria diferenças de temperatura que o sistema da bomba de calor deve compensar. Quanto mais frio for o ar exterior, mais elevada deverá ser a temperatura no circuito refrigerante para que a energia possa ser utilizada para climatização e produção de água quente.
Sabia que: A bomba de calor água quente sanitária também utilizam o ar como fonte de calor, não o ar exterior, mas sim o ar quente presente no interior da habitação. Com o calor residual, é possível fornecer água quente sanitária. As bombas de calor exclusivas para a produção de A.Q.S. não podem proporcionar climatização. A bomba de calor ar-ar, aproveita o ar externo. O princípio é o mesmo, o sistema transforma a fonte natural em energia térmica.
Como funciona uma bomba de calor geotérmica?
O funcionamento de uma bomba de calor geotérmica consiste no princípio da energia geotérmica, energia térmica armazenada no solo. A bomba de calor geotérmica utiliza energia térmica do solo como fonte de calor. O funcionamento de uma bomba de calor geotérmica depende das sondas terrestres ou coletores subterrâneos, que extraem calor e o convertem em energia útil para aquecimento e água quente sanitária através do circuito da bomba de calor. Para aproveitar a energia geotérmica, são necessárias obras e perfurações profundas. Dependendo da profundidade, é possível aproveitar mais o calor próximo à superfície ou o calor mais profundo. A temperatura da fonte de calor é crucial para a eficiência e o funcionamento de uma bomba de calor. No solo, há uma temperatura relativamente constante ao longo do ano. Como resultado, a bomba de calor geotérmica funciona de forma particularmente eficiente.
Funcionamento da bomba de calor água-água
A bomba de calor água-água utiliza energia térmica das águas subterrâneas como fonte de calor. Para funcionar, a bomba de calor água-água necessita de dois poços: um poço de sucção, que extrai a água subterrânea, e um poço de absorção, que devolve a água utilizada ao solo. O funcionamento da bomba de calor água-água, como em todos os tipos de bombas de calor, é a partir de um circuito refrigerante fechado. Neste caso, o refrigerante absorve a energia térmica das águas subterrâneas para a produção de aquecimento. As águas subterrâneas apresentam temperaturas constantemente altas. Portanto, a bomba de calor água-água é considerada a bomba de calor mais eficiente.
Como funciona uma bomba de calor no inverno?
Quando as temperaturas exteriores são mais baixas durante o inverno, a bomba de calor funciona eficazmente, porque as temperaturas do solo e nas águas subterrâneas são constantes, independentemente da estação. Mesmo com temperaturas exteriores inferiores a 0 °C, o funcionamento da bomba de calor no inverno é económico e vantajoso, devido à sua elevada eficiência. Se a temperatura exterior for extrema, abaixo de zero ou até -20 °C, será acionado o sistema de apoio. Desta forma, a bomba de calor pode fornecer aquecimento de forma eficiente, mesmo com temperaturas exteriores muito baixas. Em alternativa, a bomba de calor também pode ser operada como um sistema híbrido em combinação com uma caldeira a gás, sobretudo durante os picos de temperatura durante o inverno, não sendo o caso de Portugal.
Uma bomba de calor também pode proporcionar arrefecimento?
A principal vantagem de uma bomba de calor é que pode proporcionar climatização integral. Desta forma, a bomba de calor pode funcionar durante todo o ano, excluindo qualquer necessidade de um sistema adicional de ar condicionado. Poderá climatizar a habitação ou o espaço no verão com uma bomba de calor se o sistema for reversível e for devidamente planificado e instalado por profissionais certificados. Outro fator importante é conhecer a sua situação atual a nível de sistemas de climatização já instalados, e saber se são os mais adequados para combinar com bombas de calor.
A climatização em arrefecimento com bomba de calor funciona da mesma forma que a função de aquecimento, mas através de um circuito refrigerante inverso. Neste processo, o calor do sistema de aquecimento é extraído para o exterior, o que arrefece o sistema de aquecimento. No entanto, o efeito de arrefecimento de uma bomba de calor reversível não é tão ótimo como o do ar condicionado. Descubra mais no nosso artigo de bomba de calor ar condicionado.
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