Guia de leitura
Atualmente, as bombas de calor são a raiva, especialmente na Europa, onde alguns países estão trabalhando para proibir a instalação de fogões e caldeiras de combustível fóssil em favor de opções mais ecológicas, incluindo bombas de calor com eficiência energética. (Os fornos aquecem o ar e distribuem -o através de tubos por toda a casa, enquanto as caldeiras aquecem água para fornecer água quente ou aquecimento a vapor.) Este ano, o governo dos EUA começou a oferecer incentivos fiscais para a instalação de bombas de calor, que tendem a custar mais do que os fornos tradicionais mas são muito mais eficientes a longo prazo.
No campo de novos veículos energéticos, como a capacidade da bateria é limitada, também levou o setor a recorrer a bombas de calor. Então, talvez seja hora de aprender rapidamente o que as bombas de calor significam e o que fazem.
Qual é o tipo mais comum de bomba de calor?
Dado o burburinho recente, você pode se surpreender ao saber que você já usa umbomba de calor- Você provavelmente tem mais de um em sua casa e mais de um no seu carro. Você simplesmente não os chama de bombas de calor: você usa os termos "geladeira" ou "ar condicionado".
De fato, essas máquinas são bombas de calor, o que significa que elas movem o calor de um local relativamente frio para um local relativamente quente. O calor flui espontaneamente de quente para frio. Mas se você quiser transformá -lo de frio para quente, precisa "bombear". A melhor analogia aqui é a água, que desce uma colina por conta própria, mas precisa ser bombeada pela colina.
Quando você bombeia o calor contido em algum tipo de armazenamento a frio (ar, água etc.) para o armazenamento quente, o armazenamento a frio fica mais frio e o armazenamento quente fica mais quente. Na verdade, é disso que se trata a geladeira ou o ar condicionado - ele move o calor de onde não é necessário para outro lugar, e você não se importa se desperdiçar um pouco de calor extra.
Como fazer um chiller prático com uma bomba de calor?
O insight principal que produziuBombas de calor veio no início do século 19, quando vários inventores, incluindo Jacob Perkins, perceberam que poderiam esfriar algo dessa maneira sem desperdiçar líquidos voláteis que evaporavam para alcançar o resfriamento. Em vez de liberar esses vapores na atmosfera, eles argumentaram, seria melhor coletá -los, condensá -los em um líquido e reutilizar esse líquido como um líquido de arrefecimento.
É para isso que servem geladeiras e ar condicionados. Eles evaporam refrigerantes líquidos e usam o vapor frio para absorver o calor do interior de uma geladeira ou carro. Em seguida, eles comprimem o gás, que se condensa de volta à forma líquida. Esse líquido agora é mais quente do que quando começou, então parte do calor que possui pode facilmente (possivelmente com a ajuda de um ventilador) fluir para o ambiente circundante - seja ao ar livre ou em outros lugares da cozinha.
Dito isto: você está muito familiarizado com as bombas de calor; É que você continua se referindo a eles como aparelhos de ar condicionado e geladeiras.
Agora vamos fazer outro experimento pensado. Se você tiver ar condicionado de janela, pode até fazê -lo como um experimento real. Instale para trás. Isto é, instale seus controles fora da janela. Faça isso em clima frio e seco. O que vai acontecer?
Como seria de esperar, sopra o ar frio no seu quintal e libera calor em sua casa. Portanto, ainda está transportando calor, tornando sua casa mais confortável aquecendo -o. Claro, ele esfria o ar do lado de fora, mas esse efeito se torna mínimo quando você está longe das janelas.
Agora você tem uma bomba de calor para aquecer sua casa. Pode não ser o melhorbomba de calor, mas vai funcionar. Além do mais, quando o verão chegar, você também pode virar de cabeça para baixo e usá -lo como ar condicionado.
Claro, na verdade não faz isso. Se você tentar, sem dúvida falhará na primeira vez que chove e a água entrar no controlador. Em vez disso, você pode comprar uma bomba de calor comercial de "fonte de ar" que usa o mesmo princípio para aquecer sua casa.
O problema, é claro, é que a vodka é cara e você rapidamente ficará sem ele para esfriar o vinho. Mesmo se você substituir a vodka por um álcool mais barato, em breve estará reclamando sobre a despesa.
Alguns desses dispositivos têm o que é chamado de válvulas de reversão, que permitem que o mesmo dispositivo desempenhe um papel duplo: eles podem bombear calor de fora ou de dentro ou por fora, fornecendo calor e ar condicionado, conforme descrito abaixo.
Por que as bombas de calor são mais eficientes que os aquecedores elétricos?
As bombas de calor são mais eficientes que os aquecedores elétricos, porque não exigem eletricidade para gerar calor. A eletricidade usada por umbomba de calorGere um pouco de calor, mas mais importante ele bombeia calor de fora para sua casa. A proporção do calor liberada na casa e a energia enviada para o compressor elétrico é chamada de coeficiente de desempenho ou policial.
Um aquecedor de espaço elétrico simples que fornece todo o calor gerado pelo elemento de aquecimento elétrico tem um policial de 1. Por outro lado, o policial de uma bomba de calor pode ser uma ordem de magnitude mais alta.
No entanto, o COP de uma bomba de calor não é um valor fixo. É inversamente proporcional à diferença de temperatura entre os dois reservatórios nos quais o calor é bombeado. Dito isto, se você bombear o calor de um reservatório não-frio para um edifício não muito quente, o policial será um valor grande, o que significa que sua bomba de calor é muito eficiente no uso da eletricidade. Mas se você tentar bombear o calor de um reservatório extremamente frio para um edifício já quente, o valor da COP é reduzido, o que significa que a eficiência sofre.
O resultado é o que você espera intuitivamente: é melhor usar a coisa mais quente que você pode encontrar como reservatório de calor ao ar livre.
As bombas de calor da fonte de ar, que usam ar externo como reservatório de calor, são a pior opção nesse sentido, porque o ar ao ar livre está muito frio durante a estação de aquecimento do inverno. Melhor ainda são as bombas de calor de fonte de solo (também conhecidas como bombas de calor geotérmicas), porque mesmo no inverno, o solo em profundidades médias ainda é bastante quente.
Qual é a melhor fonte de calor para bombas de calor?
O problema com a fonte do soloBombas de caloré que você precisa de uma maneira de acessar este reservatório enterrado de calor. Se você tiver espaço suficiente em sua casa, pode cavar valas e enterrar um monte de canos a uma profundidade razoável, como alguns metros de profundidade. Você pode circular um líquido (geralmente uma mistura de água e anticongelante) através desses tubos para absorver o calor do solo. Como alternativa, você pode perfurar orifícios profundos no chão e instalar tubos verticalmente nesses orifícios. Tudo isso ficará caro, no entanto.
Outra estratégia disponível para poucos sortudos é extrair calor de um corpo de água próximo, mergulhando um cano na água a uma certa profundidade. Estes são chamados de bombas de calor da fonte de água. Algumas bombas de calor empregam a estratégia mais incomum de extrair calor do ar, deixando o prédio ou a partir de água quente solar.
Em climas muito frios, faz sentido instalar uma bomba de calor de fonte de solo, se possível. Provavelmente é por isso que a maioria das bombas de calor na Suécia (que possui um dos mais alto número de bombas de calor per capita) são desse tipo. Mas mesmo a Suécia tem uma grande porcentagem de bombas de calor de fonte de ar, que esconde a alegação comum (pelo menos nos Estados Unidos) de que as bombas de calor são adequadas apenas para aquecer casas em climas leves.
Então, onde quer que você esteja, se você pode pagar os custos mais altos, na próxima vez que enfrentar uma decisão sobre como aquecer sua casa, considere usar uma bomba de calor em vez de um fogão ou caldeira tradicional.
Hora de postagem: outubro-19-2023