Bomba de calor ar água: funcionamento e benefícios

A bomba de calor é uma máquina que, utilizando diferentes formas de energia, é capaz de extrair e transferir energia térmica. Entre os diferentes tipos de bomba de calor, existe a bomba de calor ar água que pode desempenhar tanto a função de aquecimento quanto de arrefecimento do ambiente interno, dependendo das estações e das temperaturas externas.

É uma tecnologia de alta eficiência que permite obter economia de energia garantindo um desempenho ideal em todas as estações.

Para avaliar a sua eficiência real, além do Coeficiente de Performance, que é apenas indicativo, deve-se considerar o coeficiente de performance sazonal que avalia o funcionamento com base em diferentes temperaturas do ar exterior e indica a relação entre a necessidade anual e o consumo anual de eletricidade dedicado ao aquecimento.

O coeficiente de performance sazonal só pode ser medido após a instalação, mas também pode ser estimado por um projetista, utilizando um software de termotécnica que correlaciona os dados de projeto da habitação, as condições climáticas do local de instalação e o desempenho da bomba de calor em diferentes condições de operação.

Vamos analisar em detalhes como funciona uma bomba de calor ar água e quais são as vantagens de sua instalação.

O que é uma bomba de calor?

Antes de analisar as características de uma bomba de calor ar água, é necessário primeiro dar uma definição de bomba de calor. A bomba de calor é uma máquina capaz de transferir energia de um ambiente a uma temperatura mais baixa para outro a uma temperatura mais alta.

As bombas de calor estão disponíveis em 3 tipos:

• bombas de calor água-água;
• bombas de calor geotérmicas;
• bombas de calor de ar.

As bombas de calor de ar, por sua vez, são divididas em: bombas de calor ar-ar e bombas de calor ar água.

Bomba de calor ar água: o que é

A bomba de calor ar água é um gerador de calor que produz energia térmica aproveitando o ar exterior ao edifício. Esse sistema permite gerar calor para o aquecimento durante o inverno e arrefecer os ambientes durante o verão.

É uma alternativa ecológica aos sistemas de aquecimento tradicionais, pois utiliza energias renováveis aproveitando o calor já presente na natureza.

A eficiência deste tipo de bomba de calor é influenciada pela temperatura externa e pelas características do edifício onde é utilizada. Ao contrário da bomba de calor ar-ar, a bomba de calor ar água mantém um bom desempenho mesmo em condições de baixa temperatura externa.

Afinal, como funciona?

O funcionamento de uma bomba de calor ar água é semelhante aos sistemas ar-ar, com a importante diferença de que o calor é transferido para a água do sistema de aquecimento. Isso é fundamental, pois permite que esses sistemas funcionem também com radiadores ou com o aquecimento por piso radiante.

Esses sistemas, de fato, necessitam de água quente para funcionar e as bombas de calor ar água são projetadas para produzi-la e serem compatíveis com esses tipos de sistemas.

O funcionamento de uma bomba de calor ar água para arrefecimento baseia-se em 4 fases principais:

• através de uma unidade externa ao edifício, o calor contido no ar é extraído e, por meio de um trocador de calor, é absorvido por um fluido térmico capaz de vaporizar mesmo a baixas temperaturas;
• o vapor gerado é comprimido ainda mais por meio de um compressor, aumentando assim a sua temperatura. A energia elétrica alimenta o compressor e os outros componentes do sistema;
• no condensador, o fluido volta ao estado líquido, cedendo o calor que havia acumulado até então ao circuito da água, que entrará no sistema hidráulico para ser usada como água quente sanitária e/ou para aquecimento.
• o fluido, graças à válvula de expansão, é resfriado para poder reiniciar o ciclo.

O ciclo se repete continuamente enquanto a bomba de calor estiver em funcionamento.

No que diz respeito ao aquecimento, a bomba de calor ar água utiliza os mesmos processos de arrefecimento. No entanto, neste caso, a bomba de calor extrai energia térmica do ambiente externo através do refrigerante que, por sua vez, ao condensar, a transfere para o sistema de aquecimento e/ou produção de água quente sanitária.

Esquema do sistema de bomba de calor ar água

A seguir, um esquema de como funciona uma bomba de calor ar água.

Quais são as vantagens de uma bomba de calor ar água

As vantagens derivadas do uso de uma bomba de calor ar água são múltiplas:

• versatilidade: as bombas de calor ar água são muito versáteis e podem ser utilizadas tanto para o aquecimento quanto para o arrefecimento de edifícios de várias dimensões;
• economia de energia: as bombas de calor ar água aproveitam principalmente a energia térmica para o seu funcionamento, pelo que o consumo de energia elétrica é apenas parcial. A eficiência energética de uma bomba de calor depende de vários fatores, incluindo o coeficiente de desempenho e a classe energética do aparelho, bem como as características da habitação (tipo de aquecimento, isolamento, exposição, etc.);
• respeito pelo ambiente: as bombas de calor ar água são uma solução sustentável e amiga do ambiente, uma vez que o seu funcionamento é baseado na transferência de calor de uma fonte de energia limpa e renovável, ou seja, o ar exterior. Desta forma, é possível minimizar o impacto ambiental;
• incentivos: as bombas de calor ar água podem beneficiar de incentivos.

As bombas de calor ar água apresentam algumas desvantagens a considerar antes de proceder à compra. Entre estas, o custo inicial e o da instalação são certamente relevantes. No entanto, é importante ter em mente que esses custos podem ser amortizados a curto prazo graças à economia de energia que essas bombas oferecem.

Uma outra limitação das bombas de calor ar água é a sua menor eficiência em condições climáticas extremas, que podem exigir o uso de sistemas de aquecimento de backup. No entanto, em Itália, devido ao clima predominantemente ameno, este problema é menos significativo.

Por fim, a manutenção regular das bombas de calor ar água pode implicar custos adicionais. É importante notar, no entanto, que uma manutenção regular é essencial para garantir o correto funcionamento e a durabilidade de qualquer sistema.