Com uma bomba de calor, você pode aproveitar diretamente a energia geotérmica ou a energia da água subterrânea e do ar. No futuro, a bomba de calor pode substituir completamente o aquecimento convencional. Mas como funciona a tecnologia da bomba de calor? Nós explicamos isso.
Na verdade, as bombas de calor funcionam como uma geladeira invertida: enquanto a geladeira conduz o calor do interior para o exterior, a bomba de calor suga a energia do ar, do solo ou da água, leva-a a um nível de energia utilizável e a alimenta no circuito de aquecimento.
Com os sistemas de aquecimento com bomba de calor, 75% da energia vem do meio ambiente. Apenas o inversor requer energia elétrica. Graças ao uso de calor ambiental gratuito e ao baixo consumo de energia, as bombas de calor se pagam após alguns anos. Além disso, a bomba de calor tem uma classificação ecológica muito positiva devido à alta proporção de calor ambiental renovável.
Eficiência das bombas de calor
Cerca de 75 por cento da energia usada vem da área circundante, enquanto a bomba de calor retira o quarto restante da energia de acionamento da rede elétrica. A quantidade de eletricidade realmente necessária depende da diferença entre a temperatura da fonte de calor e o aquecimento e a água de serviço. Quanto menor a diferença, mais eficaz é a bomba. Funciona particularmente bem em combinação com sistemas de aquecimento de superfície que funcionam a um nível de baixa temperatura.
O fator de desempenho anual (JAZ) é decisivo para a eficiência de uma bomba de calor. Ele indica a relação entre o calor fornecido e a quantidade de eletricidade usada. Para que os custos de aquisição mais elevados das bombas de calor em comparação com as caldeiras de condensação compensem, o JAZ de uma bomba de calor deve ser superior a 2,6. Quanto maior o número, melhor: as bombas com JAZ de 3,5 são ecologicamente eficazes. Isso significa que um quilowatt-hora (kWh) de eletricidade e 2,5 kWh de calor ambiental produzem 3,5 kWh de calor para aquecimento e água doméstica. Os números anuais de desempenho entre 2,3 e 3,9 são realistas. Ao instalar a bomba de calor, instale um medidor de calor para que você mesmo possa calcular o fator de desempenho anual. As bombas de calor monovalentes fornecem apenas Your-Best-Home.net.Se existe um segundo gerador de calor ou uma haste de aquecimento elétrica que sustenta a bomba durante os casamentos, falamos de sistemas bivalentes.
O local de uso influencia o tipo de bomba de calor
Uma bomba de calor pode absorver energia da terra, do ar e da água. No caso de um sistema de armazenamento de gelo, todas as três fontes de calor são utilizadas para gerar energia.
Uma bomba de calor ar / água é a mais barata em comparação com outras bombas de calor, mas também oferece outras vantagens: Pode ser instalada rapidamente, requer pouco espaço e pode ser instalada a qualquer momento sem aprovação oficial.
Uma bomba de calor salmoura / água funciona de forma muito eficiente graças às altas temperaturas de saída que são constantemente distribuídas ao longo do ano e geram montantes de financiamento mais elevados. A energia pode ser obtida aqui de duas maneiras - por meio de sondas geotérmicas ou coletores geotérmicos. A geração de energia por meio de sondas tem a vantagem sobre os coletores, pois não requerem muito espaço e podem ser usados para resfriamento no verão. Os coletores geotérmicos, por outro lado, são colocados sob a camada superior, quase como aquecimento por piso radiante e, portanto, requerem mais espaço. Casas com jardim são ideais aqui. Deve-se também planejar um pouco mais de espaço para o depósito de gelo, pois ele consiste, entre outras coisas, em uma cisterna cerca de quatro metros abaixo da superfície da terra. A vantagem do armazenamento de gelo é que mesmo a água congelada ainda fornece energia.
Com os sistemas de aquecimento com bomba de calor, 75% da energia vem do meio ambiente.
Energia do gelo
Um aquecedor de armazenamento de gelo pode tirar a energia gratuita da terra, do ar e da água. O mais importante, porém, é o banco de gelo. Nenhuma licença é necessária para montagem. Um banco de gelo consiste em uma cisterna de concreto cheia de água que é enterrada no solo. Na cisterna existem grandes espirais feitas de tubos. Eles são dispostos de forma que a água possa congelar de dentro para fora e são divididos em trocadores de calor de extração e trocadores de calor de regeneração. Os trocadores de calor de extração extraem a energia da água e a direcionam para a bomba de calor. Aqui, a energia é comprimida e então alimentada no circuito de aquecimento. Devido à energia emitida pela água, ela congela gradualmente. Agora os trocadores de calor de regeneração entram em ação. Eles abastecem a cisterna com calor novamente e a água descongela novamente.A cisterna também usa outros recursos para descongelar mais rápido: ela usa o calor da terra ao redor. Uma vez que a água da cisterna se liquefaça novamente, todo o processo pode recomeçar.
A peculiaridade de um depósito de gelo não está apenas na repetição da absorção e saída de energia, mas no uso da chamada energia de cristalização. Quando o estado físico muda - água líquida em gelo - é liberada tanta energia quanto necessária para aquecer um litro de água a 80 graus Celsius.
Energia geotérmica via sondas geotérmicas
Provavelmente, a maior vantagem das sondas geotérmicas é sua pegada muito pequena. Uma sonda tem um diâmetro pouco maior que o de um CD. Você só precisa planejar algum espaço para a perfuração, já que grandes veículos de perfuração são usados para perfurar dez metros de profundidade para obter energia. Depois que a energia foi encontrada, tubos duplos em U feitos de plástico são inseridos nos orifícios de perfuração e selados com concreto especial. Um líquido à prova de gelo, chamado salmoura, é circulado nesses tubos por meio de uma bomba de circulação. A salmoura absorve a energia armazenada na terra e a transfere para a bomba geotérmica. O estado de agregação muda para gasoso por meio de um evaporador. Por meio de um processo de compressão, o gás agora é comprimido enquantoaté atingir a temperatura necessária para operar o sistema de aquecimento. Agora o gás se liquefaz novamente e é liberado no circuito de aquecimento. Uma sonda fornece uma média de 30 a 50 watts por metro de profundidade.
Custos de desenvolvimento: cerca de 7.000 euros
bomba de calor: em média 8.000
euros custos de eletricidade por ano: 400 euros
JAZ: 3,82
Energia geotérmica via coletores geotérmicos
Os coletores geotérmicos são um bom substituto para as sondas geotérmicas, pois não requerem aprovação oficial. Eles também são duráveis e podem ser combinados com energia solar térmica. Os coletores geotérmicos são sistemas planos de utilização de energia geotérmica que são colocados sob a superfície da terra a uma profundidade de um a dois metros - dependendo da região e da linha de gelo. Existem coletores espirais, coletores de superfície, coletores de trincheiras e cestos geotérmicos. Consistem em tubos de plástico de dois a quatro centímetros de espessura, dependendo da natureza do solo, da profundidade do assentamento e da necessidade de aquecimento. A salmoura também circula em coletores geotérmicos, que absorvem energia da terra e a transferem para a bomba de calor para compressão. Um coletor geotérmico fornece entre dez e 25 watts por metro quadrado.
Custos de desenvolvimento: cerca de 3.000 euros (para terraplenagem autodirigida)
Bomba de calor: em média 8.000 euros
custos de eletricidade por ano: 450 euros
JAZ: 3,82
Energia da água
A água subterrânea tem uma temperatura de dez graus Celsius durante todo o ano a partir de uma profundidade de dez metros e pode, portanto, ser usada como fonte de energia para uma bomba de calor. Infelizmente, não é possível aproveitar essa fonte de energia em todos os lugares, pois as águas subterrâneas nem sempre estão disponíveis com a qualidade adequada - muito ferro ou manganês - e em abundância. Você pode obter informações sobre isso com a autoridade responsável pela água, o fornecedor de eletricidade ou por meio de uma análise da água. Dois poços são necessários para operar uma bomba de calor. Um poço de distribuição, que transporta a água para cima, e um poço de absorção, que traz a água de volta. Esses poços devem ser cavados a uma distância de dez metros e, segundo as autoridades, estar na mesma profundidade.Uma bomba de calor operada por um poço fornece dez quilowatts de eletricidade com dois metros cúbicos de água.
Custos de desenvolvimento: Cerca de 5.000 euros
Bomba de calor: Cerca de 8.000 euros
Custos de eletricidade por ano: 360 euros
Fator de desempenho anual (JAZ): 4,25
Energia do ar
O bom do ar é que está sempre disponível e gratuito. Os custos de aquisição de uma bomba de calor ar / água são baixos e nenhuma licença é necessária. O rendimento de energia é menor do que com alternativas. Para gerar dez quilowatts de eletricidade, você precisa de 4.000 metros cúbicos de ar por hora. Você pode usar a bomba de calor ar-água para resfriar sua casa no verão. No entanto, é necessário um segundo sistema de aquecimento para garantir o fornecimento de calor mesmo quando a temperatura exterior é baixa. Durante a operação, um ventilador suga o ar do ambiente e o encaminha para o evaporador. Aqui ele é comprimido até a temperatura necessária para aquecer ou aquecer a água.
Custos de desenvolvimento: cerca de 250 euros
Bomba de calor: em média 10.000 euros
Custos de eletricidade por ano: 600 euros
JAZ: 3,32
A água subterrânea tem uma temperatura de dez graus Celsius durante todo o ano a partir de uma profundidade de dez metros.
“Ar quente” é uma palavra estrangeira
De todas as bombas de calor, as bombas de calor de fonte de ar são as mais baratas. Os dispositivos são tecnicamente maduros, fáceis de instalar e, portanto, estão se tornando cada vez mais interessantes para os proprietários. As bombas de calor de ar estão ganhando popularidade como sistemas de aquecimento e para preparação de água quente em residências unifamiliares. E isso tanto na construção de novas casas como na modernização dos sistemas de aquecimento. A bomba de calor de ar é agora o sistema de bomba de calor mais vendido na Alemanha. Mas qual é o segredo do sucesso das bombas de calor com fonte de ar? O que esses dispositivos podem fazer? Quanto custam? E que orientação há para os proprietários ao comprar uma bomba de calor com fonte de ar? Queremos investigar essas questões fundamentais abaixo.
O potencial das bombas de calor de fonte de ar
As bombas de calor de ar estão disponíveis em diferentes designs. Na chamada construção monobloco, os dispositivos podem ser instalados ao ar livre no jardim ou no porão em um canto da casa. Alternativamente, existem bombas de calor de fonte de ar em design split (bombas de calor split), em que parte do dispositivo está localizada no porão ou despensa e a outra parte fica ao ar livre, geralmente diretamente na parede da casa. Esses dispositivos são consideravelmente mais baratos do que os monoblocos, o que pode explicar sua grande popularidade e o forte crescimento no passado recente.
Em terceiro lugar, as bombas de calor de água doméstica enquadram-se na categoria de bombas de calor de ar. No entanto, estes aparelhos não podem ser utilizados para um aquecimento adequado, apenas aquecem a água da cozinha e da casa de banho. O aquecimento central tradicional, como gás ou óleo, continua a ser usado para aquecimento. O calor residual não utilizado dessas caldeiras e outros aparelhos elétricos domésticos, como máquinas de lavar ou freezers, é captado pela bomba de calor de água doméstica através do ar de exaustão e, assim, aquece a água potável. Ele encontra seu lugar na sala da caldeira ou na despensa e é um exemplo prático de como a eficiência energética em casa pode ser aumentada.
O que os três dispositivos têm em comum é que eles extraem calor do ar ambiente e o liberam na água, que é armazenada em um tanque de armazenamento de água potável, tanque de armazenamento buffer ou tanque de armazenamento combinado para aquecimento e água potável. As unidades monobloco e divididas extraem calor do ar externo, enquanto as unidades de água doméstica extraem calor do ar ambiente. É por isso que as bombas de calor ar / água são chamadas de bombas de calor ar / água (fonte de calor / meio de transferência de calor). Alternativamente, também existem bombas de calor ar-ar que emitem a energia contida no ar externo diretamente para o ar ambiente. Esses dispositivos são usados em casas passivas e de baixa energia, mas ainda não foram incluídos nas estatísticas da Associação Federal.
O poder de aquecimento das bombas de calor de ar
Se a bomba de calor de ar extrai calor do ar externo para aquecimento, surge a questão de como o ar gelado pode ser usado para aquecimento em temperaturas negativas. Isso se deve ao fato de que, do ponto de vista físico, não existe “frio”, mas apenas diferenças de temperatura baseadas no zero absoluto (-273,15 ° C / 0 Kelvin). Com a ajuda da energia do ar ambiente, uma bomba de calor de ar evapora um refrigerante com ponto de ebulição abaixo de -10 ° C. É por isso que mesmo graus negativos são suficientes para evaporar este refrigerante e aquecê-lo com uma bomba de calor de ar no inverno. Se a temperatura externa cair abaixo do ponto de ebulição, um elemento de aquecimento elétrico é ligado.
O refrigerante gasoso é então comprimido com um compressor e levado a um nível de temperatura mais alto (bombeado). Isso requer eletricidade, que desempenhará um papel central no seguinte. O calor ganho é transferido para a água por meio de um trocador de calor. O gás se liquefaz novamente, relaxa e o ciclo recomeça.
Com este princípio técnico, as bombas de calor de ar atingem uma potência de aquecimento de até 20kW (pico de até cerca de 50kW) e temperaturas de fluxo de até cerca de 60 ° C, o que é suficiente para uma casa unifamiliar. Regra geral, diz-se que uma bomba de calor a ar tem de circular cerca de 400 metros cúbicos de ar por hora durante um kW. A potência de aquecimento de uma bomba de calor a ar depende de quão "fria" está a fonte de calor (ar exterior) e quão "quente" deve ser o meio de transferência de calor (água para aquecimento, cozinha e casa de banho). É aqui que a corrente mencionada entra em jogo. Quanto maior essa diferença de temperatura (curso), mais eletricidade o compressor da bomba de calor a ar consome para comprimir o calor obtido do ambiente até o nível de temperatura desejado.A potência de aquecimento das bombas de calor de ar é, portanto, especificada de acordo com EN 14511 na proporção de 2 ° C de temperatura do ar para 35 ° C de temperatura de ida.
O denominado valor COP (Coeficiente de Desempenho) mostra quanta eletricidade a unidade de bomba de calor consome. Para proprietários de casas, este é um valor de comparação muito bom para o desempenho de diferentes dispositivos e fabricantes. É aproximadamente entre 3,0 e 4,4 entre fabricantes e dispositivos e também é fornecido na razão de temperatura de 2 ° C de temperatura do ar para 35 ° C de temperatura de fluxo. Quanto maior o valor COP, mais eficiente é a bomba de calor de ar. Um valor COP de 3,7 com uma produção de calor de 9,5 kW significa que a bomba de calor da fonte de ar de 1 parte de eletricidade (2,56 kW) e 2,7 partes de energia ambiental (6,94 kW) 3,7 partes de produção de calor (9, 50kW).
O valor COP é medido em condições de laboratório e reflete apenas o desempenho da unidade de bomba de calor. Na prática, as bombas de calor de fonte de ar atingem valores um pouco mais baixos. A eficiência real na operação diária é, portanto, dada como o fator de desempenho anual (JAZ). Um teste de longo prazo pelo Fraunhofer ISE mostrou que as bombas de calor de ar atingem um JAZ de 2,9 em edifícios novos e um JAZ de 2,6 em edifícios existentes.
Para os proprietários de residências, esse jogo de números apresenta o desafio de manter a temperatura do fluxo na casa o mais baixo possível. A poupança energética permite, por exemplo, a utilização de radiadores de baixa temperatura, pavimento radiante ou radiadores de grandes áreas, bem como um bom isolamento térmico da casa.
Os proprietários podem amortecer os custos de aquisição de uma bomba de calor de fonte de ar de alguma forma com financiamento do Escritório Federal de Economia e Controle de Exportação (BAFA).
O custo das bombas de calor de fonte de ar
A faixa de preço das bombas de calor de fonte de ar é imensa, dependendo do design e da capacidade de aquecimento do dispositivo e de como o dispositivo pode ser colocado no local. Para sua primeira orientação, reunimos os preços dos dispositivos de dois grandes fabricantes alemães de bombas de calor de ar de suas listas de preços atuais.
- Bombas de calor de água doméstica: € 2.500 - € 3.100
- Bombas de calor divididas de 3kW a 13kW: € 4.000 - € 9.000
- Bombas de calor de ar / água para
instalação interna: - até 12kW: € 8.500 - € 11.000
- 12kW a 18kW: € 12.000 - € 16.000 - Bombas de calor ar / água para
instalação exterior: - até 10kW: 7.000 € a 11.000 €
- pacote completo até 10kW incluindo água quente e armazenamento tampão: 12.000 € -
16.000 € - - 10 a 18kW: 12.000 € - 25.000 €
Uma oferta final vinculativa, incluindo custos de instalação e todos os acessórios, só pode ser enviada por uma empresa especializada após uma inspeção no local, mas você também pode usar as seguintes calculadoras de bomba de calor para uma comparação rápida. Por exemplo, as linhas de refrigerante para bombas de calor separadas custam cerca de 500 euros por 25 metros. Os proprietários podem concluir tarifas especiais de eletricidade com seu fornecedor básico local.
Calculadora bomba de calor
Subsídios para uma bomba de calor de ar
Os proprietários podem amortecer os custos de aquisição de uma bomba de calor de fonte de ar de alguma forma com financiamento do Escritório Federal de Economia e Controle de Exportação (BAFA). A bolsa básica é de pelo menos 1.500 euros. A partir de 1º de janeiro de 2018, o financiamento deve ser solicitado antes da implementação da medida e não depois. O pré-requisito, no entanto, é que a bomba de calor de ar seja usada para aquecimento e preparação de água quente, não apenas para preparação de água. As bombas de calor ar / ar também estão excluídas do financiamento. BAFA compilou uma lista de todas as bombas de calor de fonte de ar elegíveis para financiamento em seu site.
O governo federal subsidia a instalação de bombas de calor eficientes. Para sistemas em novos edifícios, o construtor recebe dez euros por cada metro quadrado aquecido de espaço vital, até um máximo de 2.000 euros. Para a conversão de antigos sistemas de aquecimento em bombas de calor, são ainda 20 euros por metro quadrado de espaço habitacional, com um máximo de 3.000 euros.
Selo de aprovação para bombas de calor de fonte de ar
Como dica final, os construtores devem aderir a dois selos de aprovação se estiverem interessados em uma bomba de calor de fonte de ar: O selo de aprovação EHPA da associação europeia de bombas de calor define padrões de qualidade uniformes para fabricantes de bombas de calor. A certificação EUCERT da mesma associação identifica instaladores de bombas de calor certificados pela UE.
