Bombas de calor: aquecemo-nos no frio

Quais são as razões que nos impedem de usar o calor residual para aquecer as casas? Usando o exemplo de bombas de calor, que são difundidas no mundo, são consideradas as dificuldades com sua implementação nos países da CEI.

Para garantir que as bombas de calor existam e funcionem com eficiência, você não precisa ir muito longe. Basta visitar a cozinha e olhar a geladeira. As temperaturas abaixo de zero reinam no interior e uma grelha de troca de calor quente na parte traseira sinaliza a extração bem-sucedida de calor de seus produtos.

As bombas de calor são muitas vezes referidas como refrigeradores reversos. Essa analogia não é totalmente precisa. Os princípios físicos de operação de uma geladeira e de uma bomba de calor são idênticos, diferem apenas no design e na finalidade: a geladeira extrai calor de um volume fechado, "jogando" no ambiente. Pelo contrário, a bomba de calor extrai o calor a baixa temperatura do exterior, ambiente aberto, transferindo-o eventualmente para o volume fechado da divisão.

Os princípios de operação dos motores térmicos foram comprovados já na primeira metade do século XIX, mas os refrigeradores tiveram mais sorte: a necessidade de armazenar alimentos acabou sendo um problema mais premente do que o aquecimento de residências, principalmente porque não havia problemas com combustível naqueles dias para aquecimento.

Pela primeira vez, o interesse pelas bombas de calor surgiu na Europa do pós-guerra, quando a ruína e a falta de necessidades básicas obrigaram à procura de formas não padronizadas de aquecer as casas. Mas o ímpeto mais poderoso para a melhoria das bombas de calor foi a crise energética da década de 1970. O aumento acentuado do preço dos recursos energéticos tornou economicamente lucrativo o uso de transportadores de calor de baixa temperatura: água em reservatórios, calor geotérmico, águas residuais quentes das cidades.

Naquela época, a indústria já havia desenvolvido e produzido sistemas confiáveis ​​e ecologicamente corretos para várias aplicações: de baixa potência para casas individuais a poderosos sistemas de aquecimento para complexos de edifícios.

Bombas de calor que operam com uma ampla variedade de meios (ar, água, solo) com sistemas automatizados de controle e gerenciamento de bombas já estão disponíveis no mercado. Mas a tecnologia mais moderna não dará os resultados desejados se forem cometidos erros na escolha da potência da bomba de calor ou na instalação do sistema de aquecimento.

Para tal, é necessário orientar-se em várias características chave que determinam o funcionamento eficiente de uma bomba de calor. O mais importante deles é o "coeficiente de aquecimento", ou seja, a relação entre a quantidade de energia térmica gerada e a energia elétrica consumida. Para sistemas modernos, varia de 3,5 a 4.

E aqui começam as nuances.O fabricante indica este valor para o modo de funcionamento mais favorável da bomba de calor, ou seja, para uma diferença mínima de temperatura entre o meio de aquecimento externo e o circuito de aquecimento. Por exemplo, a uma temperatura externa de 10 graus Celsius (solo a 150 m de profundidade) e a uma temperatura do circuito de aquecimento de 40 graus (piso quente), o coeficiente será realmente de cerca de 4. Mas já a 60 graus, cai para 2 e a 80 graus é igual a 1. V Nesse caso, é mais fácil e barato usar aquecedores elétricos ou caldeiras convencionais.

O segundo problema principal é o cálculo do coletor (circuito de extração de calor) da bomba de calor.Dependendo da composição do solo, a extração de calor varia de 10 W / m para tubos de areia a 35 W / m para solos argilosos úmidos. Isto é no caso de colocação horizontal do coletor. Para um reservatório vertical, é necessário conhecer a composição geológica das camadas, pois é necessário perfurar um poço profundo (mais de 100 m) ou um sistema de poços com dezenas de metros de profundidade.

Daí a conclusão: é simplesmente impossível prescindir da participação de uma organização ou empresa especializada que fará um estudo, fará um projeto e determinará a composição do sistema de aquecimento. Um coletor horizontal não requer perfuração, mas colocar centenas de metros de tubos envolve cavar o mesmo número de trincheiras de até 2,5 metros de profundidade, então sua área bem mantida parecerá um local de bomba quando o trabalho estiver concluído.

A instalação de um tanque vertical exigirá perfuração a mais de 10 metros de profundidade, e isso, além do trabalho de pesquisa e projeto, está associado à obtenção de licenças de várias organizações.Hoje, o subsolo da terra é propriedade do Estado e, perante os funcionários, pode tornar-se um obstáculo mais sério do que os preços dos equipamentos e das obras de introdução de bombas de calor.

Por fim, uma estimativa do custo da bomba de calor com funcionamento. Para uma moradia com área de aquecimento de 200 m2, será necessária uma bomba de calor com capacidade de cerca de 18 kWh de energia térmica. Os tubos coletores terão cerca de 400 metros de comprimento com uma taxa de remoção de calor otimista de 50 W/m. Equipamentos com essa capacidade das principais empresas alemãs custam cerca de 6.000 a 7.000 euros, dependendo da configuração. Trabalhos de perfuração ou escavação - até 3000 euros. Adicione o projeto, as aprovações e obtenha a quantia de 10.000. Este é um critério para julgar se vale a pena para um morador comum instalar uma bomba de calor hoje e quando vai compensar.

Para organizações e empresas que constroem novas instalações, agora é possível fornecer aquecimento com bombas de calor. Tais custos, no contexto de um aumento contínuo das tarifas de energia, podem ser recuperados em 3 a 5 anos. Mas para a população para a qual o estado estabeleceu tarifas preferenciais ou custos de energia subsidiados, o uso de bombas de calor não será lucrativo por muito tempo.