Bombas de calor: usar o ar para aquecer e arrefecer
Ao usar o ar para climatizar uma divisão ou aquecer água, as bombas de calor revelam-se aparelhos muito eficientes e com baixo impacto ambiental.
Já ouviu falar em bombas de calor? As mais conhecidas são os aparelhos de ar condicionado, que servem para aquecer e arrefecer o ar das casas. Mas uma bomba de calor também pode aquecer a água que se usa nos banhos e na cozinha, ou reunir as duas funções. E sabe que quase todas as casas têm um eletrodoméstico que funciona segundo o mesmo princípio? Trata-se do frigorífico.
Neste artigo, explica-se o que são e como funcionam as bombas de calor. Também foram feitas as contas para revelar as melhores soluções no aquecimento da casa e da água, bem como as mais amigas do ambiente.
Estes equipamentos só podem ser instalados ou reparados por um técnico certificado no manuseamento de gases fluorados.
O que é uma bomba de calor?
Trata-se de um equipamento que utiliza a eletricidade para transportar energia. Ou seja, o consumo de eletricidade de uma bomba de calor é usado para transferir energia entre uma fonte quente e uma fria. Daí o termo “bomba de calor”: é uma máquina que “bombeia” calor de um sítio para outro.
Há algum eletrodoméstico que funcione de modo semelhante?
Sim, o frigorífico segue o mesmo princípio de funcionamento: a bomba que tem no interior transporta o calor para a divisão onde aquele está instalado. No final, o interior do aparelho fica com temperaturas baixas – negativas, na zona da congelação – e a divisão torna-se um pouco mais quente.
As máquinas de secar roupa com bomba de calor funcionam segundo o mesmo princípio, mas invertido. Neste caso, a bomba transporta o calor da divisão para dentro da máquina. O ar que está no interior do aparelho é aquecido, e a roupa seca. A divisão onde o aparelho está instalado tende, então, a ficar mais fresca.
Quais os elementos que compõem uma bomba de calor?
O aparelho é composto por um circuito frigorífico com um compressor, um evaporador, um condensador e uma válvula de expansão. Os quatro elementos formam um circuito frigorífico onde circula um gás que, nas operações de compressão e expansão (mudanças de fase), absorve e liberta energia. A direção de funcionamento do ciclo determina de onde a energia é retirada e para onde é libertada. Por exemplo, num aparelho de ar condicionado, no ciclo de arrefecimento, a unidade interior é o evaporador e a exterior opera como condensador. Quando o aparelho aquece, a unidade interior passa a ser o condensador e a exterior o evaporador. Em ambos os casos, o compressor e a válvula de expansão estão alojados na unidade exterior.
Que tipos de bombas de calor existem?
Existem vários, que dependem da fonte de energia utilizada: ar, água ou solo (geotérmica). Em Portugal, as bombas de calor mais comuns são as ar-ar. Nestes equipamentos, a energia é transferida entre duas fontes de ar, ou seja, a energia do ar interior é encaminhada para o exterior ou vice-versa. Destacam-se vários exemplos: os frigoríficos, as máquinas de secar roupa com bomba de calor e os aparelhos de ar condicionado.
Nos últimos anos, começaram a ganhar alguma expressão os equipamentos ar-água: as bombas de calor para produção de água quente sanitária. Nesta versão, a energia presente no ar é transferida para a água de utilização sanitária, o que permite aquecê-la. Existem ainda equipamentos ar-água que são usados para climatizar: esta operação é feita através de água aquecida ou arrefecida que circula, por exemplo, num piso radiante ou por ventiloconvectores. Estas soluções podem também incluir o aquecimento da água sanitária.
Se as bombas de calor consomem eletricidade para funcionar, o que as torna interessantes?
Estes equipamentos utilizam a eletricidade apenas para transportar a energia. Já os sistemas de climatização, baseados na produção de energia, consomem eletricidade para gerarem energia. É o caso do radiador elétrico, que usa a eletricidade para emitir calor. Mas a operação de transporte é muito mais eficiente do que a de produção. A última implica sempre rendimentos inferiores a 100%, ou seja, o consumo de 1 kWh de energia produz 0,9 ou menos kWh, em função do rendimento do equipamento. Com a tecnologia das bombas de calor, é habitual haver aparelhos a apresentarem uma eficiência muito acima dos 100 por cento. Tal significa que o consumo de 1 kWh de eletricidade pode permitir ao aparelho transportar entre 2 e 4 kWh de energia. No caso das bombas de calor ar-ar mais recentes, um 1 kWh de eletricidade consumida permite ao equipamento transportar até cerca de 8 kWh de energia.
É esta capacidade de atingir uma elevada eficiência de funcionamento que converte as bombas de calor em equipamentos muito importantes para reduzir o consumo de energia. Em edifícios com elevada eficiência energética e hídrica, tal pode representar uma redução anual significativa nos custos da eletricidade.
Se as bombas de calor são um circuito frigorífico, têm gás no interior?
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Para continuar, deve entrar no site ou criar uma conta .Sim, têm. Ao longo dos anos, têm sido usados vários gases refrigerantes e tem-se procurado atingir o melhor compromisso entre eficiência e impacto ambiental. Os equipamentos mais recentes usam o gás R32, que vem substituir, em unidades domésticas, o R410A, ainda presente nalguns aparelhos. O R32 apresenta cerca de um terço do potencial de aquecimento global (GWP, de Global Warming Potential) do R410A. Quanto menor for o GWP, menor será o impacto que um dado gás irá ter, se libertado para a atmosfera, e quando comparado com o dióxido de carbono.
Ambos os gases têm um potencial zero de destruição de ozono. Tal significa que não atacam a camada de ozono, quando libertados. Contudo, o R32 apresenta uma reciclabilidade superior e mais simples do que o R410A. A substituição de um gás pelo outro, além de mais benéfica para o ambiente, garante equipamentos com uma eficiência potencialmente superior.
Qualquer consumidor pode comprar e instalar um aparelho com bomba de calor?
Não. Estes equipamentos têm de ser instalados por um técnico certificado no manuseamento de gases fluorados. Pode consultar a lista dos profissionais e empresas habilitados no site da Agência Portuguesa do Ambiente. Só os técnicos certificados podem intervir nestes equipamentos, de modo a garantir que o manuseamento, a operação e a reciclagem dos gases cumprem todos os requisitos de segurança.
As bombas de calor podem ser instaladas em qualquer situação ou há limites técnicos?
Tal como acontece com outros equipamentos, as bombas de calor têm limitações técnicas, que devem ser verificadas antes de se avançar com a compra. Considere sempre os limites de temperatura de operação, as distâncias mínimas e máximas da tubagem ou as capacidades e as potências dos equipamentos. O conselho é válido para qualquer tipo de bomba de calor, seja para climatizar ou para produzir água quente.
Basta ir a uma loja e falar com um vendedor?
Não é bem assim. Como é necessário dimensionar bem a solução, bem como analisar o espaço e as condições de instalação, convém que seja feita a visita de um técnico instalador, que verifique tudo. O ideal é contactar três vendedores, de modo a obter o mesmo número de orçamentos, para ter uma boa ideia de preços e soluções, antes de decidir.
As bombas de calor só funcionam sozinhas ou podem ser combinadas com outros sistemas?
Depende. As bombas de calor ar–ar, como os aparelhos de ar condicionado, regra geral, são instaladas de forma independente. No limite, podem ser integradas num sistema centralizado de climatização ou de produção fotovoltaica, por exemplo.
Já as bombas de calor ar–água, para produção de água quente sanitária ou climatização, podem ser instaladas de forma independente e/ou integrada. No último caso, são soluções muito interessantes, por exemplo, como apoio a sistemas solares térmicos, pois conseguem fornecer, com elevada eficiência, cerca de 30% das necessidades anuais de água quente que o sistema solar não tem capacidade para garantir. Mesmo sem sistema solar térmico, as bombas de calor ar–água podem ser integradas com outros equipamentos, como caldeiras a pellets ou a gás e esquentadores termostáticos. Podem ainda ser integradas em sistemas de produção fotovoltaica.
Qual o principal inconveniente das bombas de calor?
De momento, o principal obstáculo é o preço de algumas soluções. Nas bombas de calor ar–ar, em particular no caso do ar condicionado doméstico (mono e multi-split), tem-se verificado uma descida acentuada do preço. Hoje em dia, é possível comprar aparelhos eficazes por cerca de 600 euros. Mas há que analisar o investimento nestes aparelhos de outro modo. Face a um aquecedor elétrico, o ar condicionado pode permitir poupar mais de 400 euros anuais, pelo que o investimento é recuperado em um ano e meio: a partir daí, poupa-se sempre, tendo em conta que o tempo de vida útil destes equipamentos é de dez a 15 anos.
O mesmo raciocínio é válido para as bombas de calor ar-água. Custam a partir de 1000 euros, enquanto um termoacumulador fica por 250 euros. Contudo, a diferença de 750 euros pode ser recuperada a partir do segundo ano, porque os custos anuais de utilização são cerca de um terço.
Mesmo assim, para ajudar ao investimento em equipamentos mais eficientes, têm existido programas de apoio do Estado, que comparticipam parte do montante gasto em bombas de calor, pelo que deverá estar analisar este tipo de iniciativas. Se tiver interesse em investir neste tipo de aparelhos mais eficientes e amigos do ambiente, informe-se sobre os apoios existentes. A compra, a instalação, a manutenção e reparação das bombas de calor, bem como de quaisquer componentes, peças e acessórios usados nas operações referidas, beneficiam da taxa reduzida de IVA: 6 por cento.
Bomba de calor para aquecer a água
A melhor opção para uma família de quatro pessoas que gaste 160 litros de água quente diários (40 litros por pessoa) é o solar térmico com bomba de calor. Se não for possível esta solução, a bomba de calor é das que têm menor impacto ambiental.
Ar condicionado para aquecer a casa
Ao optar pelo ar condicionado em detrimento do aquecedor elétrico, poderá poupar 110 euros anuais, e a emissão de dióxido de carbono será bem menor.