- Não existem mais artigos no seu carrinho de compras
- Envio
- Total 0,00 €
Como funciona uma bomba de calor: um guia completo sobre esta tecnologia de aquecimento amiga do ambiente
As bombas de calor são uma das soluções de aquecimento mais eficientes e amigas do ambiente atualmente existentes no mercado. Numa altura em que os preços da energia continuam a subir e a transição energética se torna uma prioridade, compreender o funcionamento de uma bomba de calor é essencial para qualquer proprietário que pretenda otimizar o seu sistema de aquecimento. Neste guia completo, explicamos em pormenor como funciona uma bomba de calor, os seus diferentes tipos, as suas vantagens e tudo o que precisa de saber para fazer a escolha certa.
Conteúdo
- O que é uma bomba de calor?
- O princípio termodinâmico da bomba de calor
- O ciclo de refrigeração em quatro fases
- O coeficiente de desempenho: a chave para a eficiência
- Os diferentes tipos de bombas de calor
- A bomba de calor ar-ar
- A bomba de calor ar-água
- Bombas de calor geotérmicas (terra-água)
- A bomba de calor água-água
- Os componentes essenciais de uma bomba de calor
- O compressor: o motor do sistema
- O evaporador: o coletor de energia
- O condensador: o difusor de calor
- O redutor de pressão: o regulador de pressão
- O refrigerante: o portador de energia
- Instalar uma bomba de calor: o que precisa de saber
- O estudo térmico preliminar
- Escolha do local
- Compatibilidade com o sistema de aquecimento existente
- Procedimentos administrativos
- Manutenção e reparação de uma bomba de calor
- Manutenção regular obrigatória
- Manutenção de rotina
- Duração da vida e renovação
- Benefícios económicos e ecológicos
- Poupanças substanciais de energia
- Uma solução ecológica e renovável
- Assistência financeira disponível
- Limitações e pontos de atenção
- Dependência das condições climáticas
- Nível de ruído
- Investimento inicial
- Conclusão
O que é uma bomba de calor?
Uma bomba de calor, frequentemente abreviada PAC, é um sistema de aquecimento que capta a energia naturalmente presente no ambiente (ar, água ou solo) e a liberta no interior de um edifício sob a forma de calor. Ao contrário dos sistemas de aquecimento tradicionais, que produzem calor através da queima de um combustível, uma bomba de calor limita-se a transferir energia de um meio para outro.
O princípio é semelhante ao de um frigorífico, mas ao contrário: enquanto um frigorífico extrai o calor do seu interior e o rejeita no exterior, uma bomba de calor capta o calor do exterior e distribui-o no interior da casa. Esta tecnologia produz mais energia térmica do que consome eletricamente, o que a torna uma solução particularmente económica e amiga do ambiente.
O princípio termodinâmico da bomba de calor
O ciclo de refrigeração em quatro fases
O funcionamento de uma bomba de calor baseia-se no ciclo termodinâmico, também conhecido como ciclo de refrigeração. Este processo desenrola-se em quatro fases principais que se repetem continuamente:
1. Evaporação: O refrigerante que circula no circuito da bomba de calor absorve o calor da fonte fria (ar, água ou solo). Mesmo a temperaturas negativas, o ar exterior contém energia térmica. Quando entra em contacto com o evaporador, o refrigerante, que se evapora a temperaturas muito baixas, passa de líquido a gás, captando este calor.
2. Compressão: O compressor, o coração da bomba de calor, aspira o refrigerante gasoso e comprime-o. Esta compressão aumenta consideravelmente a pressão e a temperatura do gás, que pode atingir 80 a 90°C. É durante esta fase que a eletricidade é consumida para fazer funcionar o compressor.
3. Condensação: O fluido frigorigéneo quente e de alta pressão passa pelo condensador, onde transfere o seu calor para o sistema de aquecimento da casa (piso radiante, radiadores ou ventiloconvectores). À medida que o gás perde calor, arrefece e condensa, transformando-se novamente num líquido.
4. Expansão: A válvula de expansão reduz a pressão do líquido refrigerante, fazendo com que a sua temperatura desça acentuadamente. O fluido frio regressa então ao evaporador para iniciar um novo ciclo.
O coeficiente de desempenho: a chave para a eficiência
A eficiência de uma bomba de calor é medida pelo seu coeficiente de desempenho, ou COP. Este coeficiente representa a relação entre a energia térmica produzida e a energia eléctrica consumida. Por exemplo, uma bomba de calor com um COP de 4 produz 4 kWh de calor por cada 1 kWh de eletricidade consumida.
O COP varia em função das condições exteriores: quanto mais elevada for a temperatura da fonte de frio, mais elevado é o COP. É por isso que as bombas de calor são particularmente eficientes em climas temperados. Os fabricantes indicam geralmente um COP medido em condições normais, mas é importante compreender que o desempenho real depende das condições de utilização.
Os diferentes tipos de bombas de calor
A bomba de calor ar-ar
A bomba de calor ar-ar retira calorias do ar exterior e liberta-as diretamente para o ar interior através de unidades de difusão. Este é o sistema mais simples e menos dispendioso de instalar.
Como funciona: Uma unidade exterior capta a energia do ar ambiente, enquanto uma ou mais unidades interiores distribuem o calor pelas várias divisões da casa. Estas unidades interiores podem ser montadas na parede, em consola ou em condutas, consoante os requisitos e a configuração da casa.
Desvantagens: Desempenho reduzido quando as temperaturas exteriores descem abaixo de -5°C, difusão do ar que pode criar uma sensação de corrente de ar, não elegível para certas ajudas financeiras.
A bomba de calor ar-água
A bomba de calor ar-água também capta energia do ar exterior, mas transfere-a para um circuito de água que alimenta o sistema de aquecimento central (radiadores, piso radiante) e pode também produzir água quente sanitária.
Como funciona: A unidade exterior recupera o calor do ar e o sistema transfere-o para um circuito hidráulico que distribui o calor por toda a casa. Esta solução pode ser ligada a um sistema de aquecimento existente, facilitando a renovação energética.
Desvantagens: Instalação mais complexa do que uma bomba de calor ar-ar, custo de investimento mais elevado, necessidade de uma área técnica para o módulo hidráulico. A bomba de calor geotérmica explora o calor contido no solo ou nas águas subterrâneas. Como a temperatura do subsolo se mantém estável durante todo o ano (cerca de 10 a 14°C), este sistema oferece um desempenho excelente e constante. Benefícios: COP elevado e estável durante todo o ano (entre 4 e 5), longa vida útil (mais de 20 anos), ótimo desempenho mesmo em frio extremo, funcionamento silencioso sem unidade exterior visível. Este sistema retira energia da água de um lençol freático, de um poço ou de um riacho perto da sua casa. Com as águas subterrâneas a manterem uma temperatura constante de cerca de 10°C durante todo o ano, esta solução oferece um excelente desempenho. Benefícios: Desempenho excecional com um COP de até 5, desempenho estável em qualquer estação do ano, longa vida útil do sistema. O compressor é o componente central da bomba de calor. A sua função é aspirar o refrigerante gasoso de baixa pressão e comprimi-lo para aumentar a sua temperatura e pressão. É o único componente do sistema que consome energia eléctrica. Existem diferentes tipos de compressores: compressores de pistão, compressores scroll e compressores de parafuso. Os modelos mais recentes incorporam compressores inverter que ajustam automaticamente a sua velocidade de rotação de acordo com as necessidades de aquecimento da casa, optimizando o desempenho e reduzindo o consumo de eletricidade. O evaporador é o permutador de calor onde o fluido frigorigéneo capta o calor da fonte fria (ar, água ou solo). Neste elemento, o refrigerante evapora-se, absorvendo o calor do ambiente exterior, mesmo quando a temperatura é negativa. A conceção do evaporador é crucial para otimizar a troca de calor. Nas bombas de calor ar-ar ou ar-água, o evaporador assemelha-se a um radiador de automóvel no interior da unidade exterior, com alhetas que aumentam a área de superfície para troca com o ar. O condensador é o permutador de calor onde o refrigerante transfere o seu calor para o sistema de aquecimento da casa. Neste elemento, o gás quente sob alta pressão condensa-se e torna-se novamente líquido, libertando a energia térmica acumulada. Numa bomba de calor ar-ar, os condensadores estão integrados nas unidades interiores montadas na parede. Com uma bomba de calor ar-água, o condensador transfere o calor para a água no circuito de aquecimento central. A válvula de expansão é uma válvula que regula o fluxo e baixa a pressão do refrigerante depois de este ter passado pelo condensador. Esta expansão provoca uma descida significativa da temperatura, preparando o fluido para um novo ciclo de evaporação. Os sistemas modernos utilizam válvulas de expansão electrónicas que se adaptam automaticamente às condições de funcionamento, optimizando o desempenho da bomba de calor. O refrigerante é o fluido que circula num circuito fechado na bomba de calor e transporta a energia térmica. As suas propriedades termodinâmicas especiais permitem-lhe mudar de estado (líquido/gás) a temperaturas adequadas ao funcionamento do sistema. A regulamentação ambiental relativa aos fluidos frigorigéneos está em constante evolução devido ao seu impacto na camada de ozono e ao efeito de estufa. Os novos modelos de bombas de calor utilizam fluidos menos poluentes, como o R32 ou o R290 (propano natural). Antes de qualquer instalação, é essencial um estudo térmico exaustivo para dimensionar corretamente a bomba de calor. Este estudo tem em conta um certo número de parâmetros: a superfície da casa, a qualidade do isolamento, a zona climática, a temperatura desejada e o tipo de emissores de calor existentes. O dimensionamento correto garante um desempenho ótimo e evita o consumo excessivo de eletricidade. Uma bomba de calor sobredimensionada liga-se e desliga-se com demasiada frequência, enquanto um modelo subdimensionado funciona continuamente sem conseguir satisfazer as necessidades de aquecimento da casa. A localização da unidade exterior tem uma influência direta no desempenho e no conforto. O melhor local é abrigado do vento e das intempéries, longe dos quartos para limitar a poluição sonora e com boa circulação de ar para otimizar a troca de calor. Para as bombas de calor geotérmicas, um estudo do local determinará o tipo de coletor mais adequado: horizontal, se houver uma superfície suficiente disponível (1,5 a 2 vezes a superfície a aquecer), ou vertical, se o local for limitado. As bombas de calor ar-água de baixa temperatura funcionam idealmente com aquecimento por piso radiante ou radiadores de baixa temperatura. Se a casa tiver radiadores de alta temperatura, será necessário optar por uma bomba de calor de alta temperatura ou considerar a substituição dos emissores, o que representa um custo adicional mas melhora consideravelmente a eficiência global do sistema. A instalação de uma bomba de calor exige geralmente uma declaração prévia de obras junto da Câmara Municipal, nomeadamente para a unidade exterior. Para as bombas de calor geotérmicas com furos de sondagem, pode ser necessária uma declaração ou uma autorização específica, consoante a profundidade. Se o imóvel estiver situado numa zona protegida ou classificada, ou num condomínio, podem ser necessárias autorizações adicionais. Desde 2020, as bombas de calor com uma potência entre 4 e 70 kW têm de ser sujeitas a manutenção de dois em dois anos. Esta manutenção deve ser efectuada por um profissional qualificado, que verificará a existência de fugas no circuito de refrigeração, limpará os diferentes componentes, verificará as pressões e as temperaturas e assegurará o bom funcionamento geral do sistema. Entre as visitas profissionais, há algumas coisas simples que pode fazer para manter o desempenho da sua bomba de calor: Uma bomba de calor com boa manutenção pode funcionar eficientemente durante 15 a 20 anos. As bombas de calor geotérmicas têm geralmente uma vida útil mais longa (mais de 25 anos para os colectores) porque não existe uma unidade exterior exposta aos elementos. Após este período, mesmo que o sistema continue a funcionar, a sua eficiência diminui gradualmente e o seu consumo de eletricidade aumenta. A sua substituição por um modelo mais recente permite-lhe beneficiar das últimas inovações tecnológicas e melhorar significativamente o desempenho. Graças ao seu excelente coeficiente de desempenho, as bombas de calor podem reduzir consideravelmente as facturas de aquecimento. Em média, uma bomba de calor pode poupar entre 40% e 70% nos custos de aquecimento em comparação com um sistema elétrico tradicional, e até 60% em comparação com uma caldeira a óleo ou a gás. Estas poupanças variam consoante o tipo de bomba de calor, a qualidade do isolamento da casa, os hábitos de consumo e a zona climática. Uma casa bem isolada maximizará os benefícios da bomba de calor. A maior parte das bombas de calor utiliza energia gratuita, renovável e inesgotável que se encontra no ambiente. Apenas o compressor necessita de eletricidade para funcionar. Por cada 1 kWh de eletricidade consumida, uma bomba de calor eficiente liberta 3 a 5 kWh de calor, dos quais 2 a 4 kWh provêm diretamente do ambiente. As emissões de CO2 são, portanto, consideravelmente mais baixas do que com sistemas de aquecimento fósseis. Com o desenvolvimento das energias renováveis no cabaz elétrico francês, o impacto das bombas de calor no carbono continua a diminuir. Existem vários esquemas de assistência financeira disponíveis para a instalação de uma bomba de calor, que reduzem significativamente o investimento inicial: Este auxílio está condicionado ao respeito de certos critérios: utilização de um instalador RGE (Reconnu Garant de l'Environnement), respeito de níveis mínimos de desempenho e, por vezes, realização de outros trabalhos de isolamento. As bombas de calor aerotérmicas (ar-ar e ar-água) perdem desempenho quando as temperaturas exteriores ficam muito frias. Abaixo de -5°C a -10°C, dependendo do modelo, o COP desce e a bomba de calor pode ter de ser apoiada por eletricidade para manter o conforto térmico. Em regiões com invernos rigorosos, é aconselhável utilizar um sistema de aquecimento suplementar ou optar por uma solução geotérmica que não seja afetada por estas variações de desempenho. A unidade exterior de uma bomba de calor gera um nível de ruído que pode variar entre 45 e 65 dB(A), dependendo do modelo e das condições de funcionamento. Os fabricantes fizeram grandes progressos nos últimos anos com modelos silenciosos, mas o posicionamento criterioso da unidade exterior continua a ser essencial para preservar o conforto acústico da vizinhança. Apesar do apoio financeiro disponível, a instalação de uma bomba de calor representa um investimento substancial: entre 5 000 e 10 000 euros para uma bomba de calor ar-ar, entre 10 000 e 15 000 euros para uma bomba de calor ar-água e entre 15 000 e 25 000 euros para uma bomba de calor geotérmica. O retorno do investimento deve ser calculado a longo prazo, tendo em conta as economias de energia efectuadas, o tempo de vida do sistema e o apoio financeiro recebido. O retorno do investimento situa-se geralmente entre 7 e 15 anos, consoante a situação. A bomba de calor está agora firmemente estabelecida como uma solução de aquecimento eficiente, económica e amiga do ambiente. Com base no princípio da termodinâmica, utiliza a energia livre do ar, do solo ou da água para aquecer as casas de forma eficiente, reduzindo consideravelmente o consumo de energia e as emissões de gases com efeito de estufa. A escolha da bomba de calor depende de uma série de factores: a configuração da casa, o sistema de aquecimento existente, a zona climática, o orçamento disponível e os objectivos de desempenho energético. Um estudo térmico efectuado por um profissional qualificado determinará a solução mais adequada para cada situação. Com coeficientes de desempenho frequentemente superiores a 3, as bombas de calor produzem muito mais energia do que consomem, gerando poupanças substanciais nas facturas de aquecimento. A ajuda financeira disponível reduz significativamente o investimento inicial e acelera a rentabilidade do sistema. A manutenção regular por um profissional e alguns passos simples todos os dias garantirão um desempenho ótimo e a máxima longevidade do seu sistema. Ao escolher uma bomba de calor, está a optar por uma tecnologia comprovada que contribui ativamente para a transição energética, melhorando simultaneamente o seu conforto térmico e preservando o seu poder de compra.Bombas de calor geotérmicas (terra-água)
A bomba de calor água-água
Os componentes essenciais de uma bomba de calor
O compressor: o motor do sistema
O evaporador: o coletor de energia
O condensador: o difusor de calor
O redutor de pressão: o regulador de pressão
O refrigerante: o portador de energia
Instalar uma bomba de calor: o que precisa de saber
O estudo térmico preliminar
Escolha do local
Compatibilidade com o sistema de aquecimento existente
Procedimentos administrativos
Manutenção e reparação de uma bomba de calor
Manutenção regular obrigatória
Manutenção de rotina
Duração da vida e renovação
Benefícios económicos e ecológicos
Poupanças substanciais de energia
Uma solução ecológica e renovável
Assistência financeira disponível
Limitações e pontos de atenção
Dependência das condições climáticas
Nível de ruído
Investimento inicial
Conclusão
Perguntas mais frequentes
A loja domeashop oferece-lhe uma lista de perguntas e respostas correspondentes às perguntas mais frequentes relacionadas com o tema e os produtos abordados neste artigo. Se não encontrar a resposta à sua pergunta, contacte-nos e os nossos especialistas terão todo o prazer em responder-lhe.
Sim, uma bomba de calor continua a funcionar mesmo com temperaturas negativas, porque mesmo o ar frio contém energia térmica. No entanto, o seu desempenho diminui gradualmente à medida que a temperatura desce. Os modelos recentes funcionam bem até -15°C, e alguns até -20°C, mas o seu COP diminui com o frio. Abaixo destas temperaturas, pode ser ligado automaticamente um amplificador elétrico para manter o conforto. As bombas de calor geotérmicas não têm este problema, porque a temperatura do solo permanece estável durante todo o ano.
O consumo de eletricidade de uma bomba de calor depende de uma série de factores: a sua potência, o seu COP, a superfície a aquecer, o isolamento da casa e a temperatura exterior. Em média, uma bomba de calor corretamente dimensionada para uma casa de 100 m² consome entre 3.000 e 5.000 kWh por ano. Graças ao COP, por cada 1 kWh de eletricidade consumida, a bomba de calor liberta 3 a 5 kWh de calor. O consumo é, portanto, muito inferior ao do aquecimento elétrico direto, que necessitaria de 12 000 a 15 000 kWh para a mesma superfície.
Sim, é perfeitamente possível instalar uma bomba de calor numa casa antiga, mas é necessário um estudo prévio aprofundado. O isolamento do edifício é um fator determinante: quanto melhor for o isolamento, mais eficiente será a bomba de calor. Numa casa mal isolada com radiadores de alta temperatura, deve optar por uma bomba de calor de alta temperatura ou considerar melhorar o isolamento e substituir os radiadores. Uma bomba de calor ar-ar pode ser instalada mais facilmente sem modificar o sistema existente, mas não será elegível para o mesmo apoio financeiro que uma bomba de calor ar-água.
O ar condicionado reversível é, na realidade, uma bomba de calor ar-ar que pode funcionar em ambos os sentidos: aquecimento no inverno e arrefecimento no verão. O princípio técnico é idêntico, apenas a direção do ciclo termodinâmico muda. No modo de aquecimento, o sistema capta o calor do ar exterior e liberta-o no interior. No modo de ar condicionado, extrai o calor do interior e rejeita-o para o exterior. A maioria das bombas de calor ar-ar modernas são reversíveis e oferecem esta dupla função, o que representa uma vantagem considerável em termos de conforto durante todo o ano.
A manutenção obrigatória de uma bomba de calor custa geralmente entre 150 e 300 euros de dois em dois anos, ou seja, cerca de 75 a 150 euros por ano. Esta taxa inclui a visita de um profissional qualificado que efectuará uma inspeção regulamentar completa, verificará se existem fugas no circuito de refrigeração, limpará os componentes e efectuará quaisquer ajustes necessários. Alguns instaladores oferecem contratos de manutenção anuais que podem incluir a resolução de problemas e a substituição de peças de desgaste. Estes contratos custam entre 150 e 400 euros por ano, consoante os serviços incluídos. A manutenção de rotina (limpeza dos filtros, limpeza da unidade exterior) é gratuita e fácil de efetuar.
Sim, algumas bombas de calor podem produzir água quente sanitária para além do aquecimento. As bombas de calor ar-água podem ser equipadas com um cilindro termodinâmico integrado ou ligado, que utiliza o mesmo princípio para aquecer água quente sanitária. Existem também esquentadores termodinâmicos independentes que funcionam segundo o mesmo princípio que uma bomba de calor, mas que se dedicam exclusivamente à produção de água quente. Esta solução oferece poupanças adicionais significativas nas facturas de energia, sendo a água quente sanitária responsável por uma média de 15-20% do consumo de energia de uma família.
Uma bomba de calor com boa manutenção tem uma vida útil média de 15 a 20 anos para sistemas ar-ar e ar-água. As bombas de calor geotérmicas podem durar ainda mais tempo: até 25 anos para a unidade interior e mais de 40 anos para os colectores enterrados no solo. Esta longevidade depende muito da qualidade da instalação inicial, do cumprimento das recomendações de manutenção e das condições de utilização. O compressor é geralmente o componente que se desgasta mais rapidamente e pode precisar de ser substituído após 10 a 15 anos de utilização intensiva. As tecnologias de inversor, que adaptam a velocidade de rotação do compressor, ajudam a prolongar a sua vida útil, evitando ciclos frequentes de ligar/desligar.
Para uma bomba de calor geotérmica horizontal, necessita de um terreno com cerca de 1,5 a 2 vezes o tamanho da área a ser aquecida, ou seja, 150 a 200 m² para uma casa de 100 m². O terreno não deve ser adequado para construção na bacia hidrográfica, não deve ter árvores e deve ser facilmente acessível para trabalhos de terraplanagem. Para a recolha vertical, o local pode ser muito mais pequeno, porque as sondas são enterradas em profundidade (até 100 metros), mas deve certificar-se de que a perfuração é autorizada e que a natureza do subsolo o permite. Um estudo geológico preliminar é essencial para determinar a viabilidade do projeto e para escolher o tipo de captação mais adequado às caraterísticas do terreno e do subsolo.
O nível de ruído de uma bomba de calor varia consoante o modelo e as condições de funcionamento. Uma unidade exterior gera normalmente entre 45 e 65 dB(A), o que equivale ao ruído de uma conversa normal a uma distância de 1 metro. Nos últimos anos, os fabricantes melhoraram consideravelmente a acústica dos seus aparelhos e muitos modelos são atualmente classificados como "silenciosos", com níveis de ruído inferiores a 50 dB(A). A localização da unidade exterior é crucial: mantenha-a afastada dos quartos e dos limites da propriedade, evite espaços confinados que criem ressonância e escolha um suporte anti-vibração. As bombas de calor geotérmicas são praticamente silenciosas porque não têm unidade exterior.
Sim, a combinação de uma bomba de calor com painéis solares fotovoltaicos é uma combinação particularmente eficiente e amiga do ambiente. Os painéis solares geram a eletricidade necessária para fazer funcionar o compressor da bomba de calor, reduzindo ainda mais a fatura energética e o impacto ambiental. Esta sinergia é tanto mais pertinente quanto a produção solar atinge o seu máximo a meio da estação, quando a bomba de calor funciona com uma eficiência excelente. Recomendamos que dimensione o sistema solar de acordo com o consumo anual da bomba de calor. Com a adição de baterias de armazenamento, é mesmo possível atingir o autoconsumo total e a autonomia energética, transformando a sua casa numa verdadeira casa de energia positiva.