Bomba de calor reversível: o que é e como funciona

A bomba de calor reversível é uma ferramenta essencial para manter o conforto interno de uma habitação durante as estações de verão.

Estas máquinas estão cada vez mais difundidas porque o uso de fontes de energia renováveis e o bom desempenho as tornam uma excelente ferramenta para melhorar a eficiência energética do edifício.

Como funciona? Por que é vantajoso? Vamos ver tudo em detalhes!

O que é uma bomba de calor reversível?

Uma bomba de calor é considerada reversível quando é capaz de fornecer tanto a necessidade de aquecimento nas estações de inverno quanto a necessidade de arrefecimento nas estações de verão.

Uma bomba de calor reversível opera geralmente através de um circuito fechado composto, em analogia às soluções não reversíveis, por:

• válvula de expansão;
• evaporador;
• compressor;
• condensador.

O circuito fechado é percorrido por um fluido refrigerante, capaz de passar do estado líquido para o gasoso e vice-versa, dependendo da temperatura e pressão em que se encontra.

Ao contrário das soluções clássicas, nas bombas de calor reversíveis a grande diferença é feita pela presença de uma válvula de quatro vias, que permite a inversão do ciclo de Carnot que controla o funcionamento da própria bomba de calor.

O sentido de circulação do fluido refrigerante é invertido e uma simples válvula torna possível o funcionamento da bomba como uma máquina de refrigeração no verão.

Mas vejamos juntos como funciona uma bomba de calor reversível.

Como funciona uma bomba de calor reversível?

Entrando mais em detalhes sobre como essa máquina opera, veremos que, no funcionamento para aquecimento:

1. o fluido refrigerante, através da válvula de expansão, expande e arrefece, atingindo uma temperatura inferior à da fonte externa;
2. na segunda fase, o líquido frio passa por um trocador de calor, o evaporador. O fluido retira calor da fonte externa e passa para o estado de vapor;
3. o gás passa em seguida para a terceira fase, onde o compressor aumenta a pressão do gás, o que desencadeia um aumento da temperatura do fluido. O fluido atinge assim uma temperatura maior do que a presente na fonte interna;
4. na quarta fase, o gás cede calor ao ambiente interno através do condensador. Ao arrefecer, o fluido refrigerante passa para o estado líquido a alta temperatura. O fluido neste ponto retorna às condições do ponto 1 e chega à válvula de expansão, onde perde drasticamente pressão, e portanto temperatura, e o ciclo recomeça.

Operação da bomba de calor – fase de aquecimento

Se, por outro lado, for configurado como uma máquina frigorífica, o funcionamento é praticamente inverso: a inserção de válvulas desviadoras permite inverter o papel do condensador e do evaporador, mantendo inalterada a direção de rotação do compressor.

Neste caso, o fluido refrigerante retira calor da fonte interna (1), que está a uma temperatura mais elevada do que o próprio fluido. Através de duas válvulas, passa pelo compressor (2), onde atinge temperaturas mais altas do que aquelas presentes no exterior e, em seguida, cede calor à fonte externa através do trocador de calor (3), que agora funciona como evaporador. Através da válvula de expansão, o fluido arrefece novamente e o ciclo recomeça (4).

Operação da bomba de calor – fase de arrefecimento

Principais tipos de bombas de calor reversíveis

As bombas de calor reversíveis de circuito fechado mais comumente utilizadas são de dois tipos:

• bomba de calor ar-ar, onde a energia é transferida do ar interno para o externo ou vice-versa (dependendo do tipo de funcionamento). Este é o caso da maioria dos condicionadores de ar disponíveis no mercado, compostos por uma unidade interna e uma externa. No inverno, a unidade externa atua como evaporador, retirando calor do ambiente externo, e a unidade interna atua como condensador, cedendo calor para o interior. No verão, a operação é invertida, a unidade interna, agora evaporadora, retira calor dos ambientes internos e cede para o exterior, onde a unidade externa atua como condensador;
• bomba de calor ar-água, onde o calor retirado ou cedido ao ar externo, dependendo da operação, é utilizado para aquecer ou resfriar a água. Estas bombas de calor são amplamente utilizadas para alimentar sistemas de radiadores ou piso radiante.

Por que é vantajoso usar uma bomba de calor reversível?

A principal vantagem certamente deriva do fato de que com uma única máquina é possível atender às demandas tanto de calor quanto de frio. Soluções padrão, por outro lado, envolveriam uma caldeira para aquecer o ambiente nos períodos mais frios e condicionadores de ar no verão.

Uma bomba de calor reversível, além disso, é geralmente caracterizada por excelentes desempenhos em todas as estações, garantindo um conforto completo e permitindo uma considerável economia de energia e de custos na fatura.

Além disso, a solução técnica é sustentável com a redução das emissões poluentes, uma vez que aproveita uma fonte de energia renovável.