O que é um sistema de bomba de calor? O que saber

Se você não está familiarizado com bombas de calor, não há tempo como o presente para mudar isso. Em 2023, os incentivos federais entram em ação para facilitar a compra e a instalação de um no orçamento. E em 2030, a Califórnia começará a eliminar gradualmente fornos a gás.

Como as bombas de calor usam 50% menos energia do que os fornos de resistência elétrica, de acordo com a Agência de Proteção Ambiental (EPA), eles estão prestes a se tornar a opção de aquecimento mais econômica para os californianos, bem como para pessoas em qualquer outro estado que siga o exemplo da Califórnia.

Então, o que é esse eletrodoméstico que “bombeia calor”? A ideia não é exótica. Vire o seu ar condicionado de janela e ele pode funcionar como uma bomba de calor rudimentar. Mas, como você pode esperar, as bombas de calor reais são mais sofisticadas do que isso.

O que é um sistema de bomba de calor?

Uma bomba de calor é um aparelho elétrico que transfere calor do exterior para o interior e vice-versa.

A maioria das bombas de calor tem válvulas de reversão que permitem que também funcionem como condicionadores de ar. As principais peças de trabalho são um compressor, que circula um refrigerante através de um sistema de bobinas de cobre e um ventilador para circular o ar na sala de estar.

Os sistemas de bomba de calor normalmente consistem em duas unidades, uma externa e outra interna, conectadas por tubos de cobre que passam pela parede do edifício. O compressor geralmente fica do lado de fora.

Como funciona uma bomba de calor?

O sistema de refrigeração consiste em duas serpentinas (condensador e evaporador) separadas por uma válvula de expansão através da qual circula continuamente um refrigerante. Na serpentina do condensador, o compressor pressuriza o refrigerante para condensá-lo em um líquido. Como esse processo libera calor, a serpentina do condensador está sempre quente.

O líquido pressurizado pressiona contra uma válvula de expansão no final da bobina. Quando a pressão é grande o suficiente, a válvula se abre e borrifa o refrigerante nas serpentinas do evaporador, onde a redução repentina de pressão transforma o refrigerante em vapor.

A vaporização extrai energia do meio circundante (ar, solo ou água). Isso passa de volta para a serpentina do condensador para ser liberado como calor quando o refrigerante pressuriza novamente.

Tipos de Sistemas de Bomba de Calor

É possível categorizar bombas de calor de acordo com o meio onde trocam calor.

Um fonte de ar bomba recebe calor do ar circundante. A fonte terrestre (ou geotérmica) a obtém do solo, e uma fonte de água bomba de um corpo de água próximo. As bombas de calor subterrâneas e de água aproveitam as condições de temperatura estáveis ​​no subsolo ou em um corpo de água. Eles funcionam melhor em climas frios do que os modelos de fonte de ar.

Outra maneira de categorizar as bombas de calor é por tamanho. Unidades de casa inteira com compressores potentes pode ocupar o lugar de um forno e ar condicionado em um sistema central de aquecimento/resfriamento. A serpentina do condensador é montada em um manipulador de ar que também abriga um soprador.

Bombas de calor menores, conhecidas como mini-splits sem dutos, possuem uma ou mais unidades internas montadas na parede, cada uma com seu próprio ventilador. Mini-splits produzem calor suficiente para um quarto individual. Existem também sistemas mini-split com um único compressor que alimenta até oito ou nove unidades montadas na parede.

Onde as bombas de calor são mais comuns?

Você os encontrará principalmente em regiões com temperaturas moderadas no inverno.

De acordo com dados do Associação Nacional de Construtores Residenciais, 75% a 77% dos lares nos estados do Centro-Sul e do Atlântico Sul os possuem, enquanto 20% dos lares nos estados do Centro-Sul e Oeste os possuem. Eles não são tão comuns nos estados do norte porque as temperaturas do ar são muito frias e os modelos de fontes subterrâneas ou de água são caros de instalar.

No entanto, a situação não é estática. Os fabricantes estão trabalhando para desenvolver modelos mais eficientes que funcionem em climas frios. Além disso, as unidades podem ser equipadas com aquecedores resistivos auxiliares para fornecer calor suplementar em dias frios.

Comprando uma bomba de calor

As características mais importantes a serem consideradas são a produção de calor, medida em Unidades Térmicas Britânicas (Btus), e a Classificação de Eficiência Energética Sazonal (SEER). A produção de calor também é frequentemente medida em toneladas, onde uma tonelada = 12.000 Btus.

Existem duas regras básicas para dimensionar uma bomba de calor. Uma delas é fornecer 30 Btus de calor por pé quadrado de espaço. A outra é dividir a área total do piso por 500 para determinar o número de toneladas necessárias. É importante que um empreiteiro HVAC realize testes para dimensionar com precisão uma unidade para uma determinada casa, de modo que produza a quantidade certa de calor.

Os números do SEER começam em 13 (baixa eficiência) e sobem para 21 ou 22 (alta eficiência). Uma unidade com um número SEER alto usa menos eletricidade, mas tem mais partes móveis e custa mais para comprar e manter.

Na prática, um sistema com 16 SEER deve ser adequado em climas moderados. Para maximizar o desempenho em um clima mais frio ou minimizar o uso de energia, use um SEER mais alto. Você pode calcular a energia que uma determinada unidade usa e seu custo mensal dividindo a produção de calor em Btus pelo SEER. Você obterá o resultado em watts por hora. Em seguida, multiplique isso pela taxa de eletricidade local.

Instalando uma bomba de calor

Algumas unidades mini-split, como o Mr. Cool faça você mesmo, pode ser instalado pelos proprietários. Se você não se sentir confortável com isso, contrate um técnico HVAC licenciado.

A unidade externa é montada em uma base de concreto ou rodapé para mantê-la alta e seca. Uma ou mais unidades internas são instaladas nas paredes ou dentro de um manipulador de ar conectado ao duto do prédio. As duas unidades são então conectadas por tubos de refrigeração e fios elétricos que passam pela parede.

Como a maioria das bombas de calor também funciona como condicionador de ar, um tubo de drenagem é incluído para o condensado que pinga da serpentina interna quando está frio.

Manutenção da Bomba de Calor

As unidades interna e externa precisam de manutenção de rotina, incluindo a troca dos filtros de ar e a limpeza da poeira das serpentinas. A unidade externa deve ser mantida livre de neve, folhas e outros detritos para que o ar possa circular.

Pode ser necessário descongelar ocasionalmente a serpentina do evaporador na unidade externa no inverno e na unidade interna no verão. Apenas desligue a energia e deixe o gelo derreter, em vez de tentar raspá-lo e possivelmente danificar a bobina.

Chris Deziel atua no setor de construção há mais de 30 anos. Ele ajudou a construir uma pequena cidade no deserto de Oregon desde o início e ajudou a estabelecer duas empresas de paisagismo. Trabalhou como carpinteiro, encanador e pintor de móveis. Deziel escreve artigos DIY desde 2010 e trabalhou como consultor online, mais recentemente com o serviço Pro Referral da Home Depot. Seu trabalho foi publicado em Landlordology, Apartments.com e Hunker. Deziel também publicou conteúdo científico e é um ávido músico.