Air source heat pumps have long had a reputation for being an excellent alternative to expensive heating options like oil or electric baseboards, but many brands fall short when it comes to perform well in cold more temperatures. Isso mudou com a introdução das bombas de calor de clima frio, que são bombas de calor concebidas especificamente para clima frio, como a nossa bomba de calor ar-água.
Mas o que torna uma bomba de calor adequada para clima frio? E afinal o que é que esse termo significa? Infelizmente, enquanto muitas bombas de calor são anunciadas como bombas de calor de clima frio, poucas estão equipadas com características que as tornam mais eficientes que as bombas de calor convencionais quando as temperaturas descem, e poucos fabricantes listam a gama de temperaturas efectivas da bomba de calor.
Vamos mudar isso hoje, acompanhando-o através das características únicas que fazem com que as nossas bombas de calor geotérmicas tenham um melhor desempenho em tempo frio, e mostrar-lhe as eficiências reais que as nossas bombas de calor alcançam em diferentes temperaturas exteriores.
Concepção inspirada
Quando se trata da disposição geral da máquina, baseámo-nos na nossa experiência e conhecimentos no campo das bombas de calor geotérmicas para informar o design das bombas de calor geotérmicas. As bombas de calor geotérmicas são as últimas bombas de calor de tempo frio (que explicaremos mais abaixo), em parte porque a bomba de calor está localizada no interior da casa num espaço seco e condicionado. Colocar a bomba de calor dentro de casa reduz o desgaste dos componentes principais da bomba de calor e aumenta a longevidade da máquina.
Por isso as bombas de calor geotérmicas têm a maioria dos seus componentes localizados no interior, onde estão fora das condições atmosféricas e a salvo da mãe natureza. As únicas partes da bomba de calor que estão localizadas no exterior são:
- o permutador de calor
- o ventilador para mover o ar através do permutador de calor
- a válvula de expansão electrónica
Lógica inteligente de degelo
Quando uma bomba de calor está a funcionar em modo de aquecimento, a geada acumula-se no permutador de calor exterior. Este é um fenómeno natural, mas a geada actua como isolante e reduz a eficiência da bomba de calor ao reduzir a transferência de calor do ar exterior para a serpentina. Para eliminar a geada, a bomba de calor passa por um ciclo de descongelamento onde passa para o modo de refrigeração. No modo de resfriamento, ela está movendo o calor da casa para o ar externo. A bomba de calor derrete a geada, muda novamente para o modo de aquecimento e continua a aquecer a casa. A maior parte das bombas de calor de fonte de ar descongelam num temporizador, o que pode levar a degelos parciais (onde parte da bobina não descongela totalmente) ou a muitos degelos desnecessários, o que é ineficiente.
Todas as bombas de calor de fonte de ar nórdica estão equipadas com uma lógica inteligente de degelo. A lógica inteligente de degelo é um programa executado pela placa de controle da bomba de calor que usa várias entradas para determinar exatamente quando a bomba de calor precisa executar um ciclo de degelo na bobina de ar externa. Como a lógica inteligente de degelo garante que a bomba de calor só descongele quando necessário, este programa maximiza automaticamente a eficiência da bomba de calor e minimiza os custos operacionais.
Smart Fan Operation
Um problema frequentemente mencionado pelos proprietários de casas com bombas de calor que não são projetadas para tempo frio é que a neve muitas vezes entupirá a unidade externa, impedindo-a de funcionar. Com uma bomba de calor de fonte de ar nórdica, quando a temperatura exterior cai ao ponto de neve ser possível, um sensor de temperatura exterior envia um sinal para a placa de controle para ligar o ventilador exterior a baixa velocidade, mesmo que a bomba de calor não esteja funcionando. Esta operação de ventoinha de baixa velocidade impede que a neve se acumule no interior da unidade.
Adicionamos um kit de pernas e removemos uma bandeja de drenagem
A parte exterior da bomba de calor tem duas outras características que a tornam exclusivamente concebida para o funcionamento com tempo frio. Em primeiro lugar, não existe uma bandeja de drenagem no fundo da bomba de calor, na verdade, não há fundo de todo. Isto é para que a condensação não escorra do permutador de calor e congele, possivelmente acumulando-se na panela e/ou quebrando a serpentina. Em vez disso, a humidade vai pingar directamente para o chão. A parte externa da bomba de calor também vem com um kit opcional de pernas para levantá-la para cima e para longe da neve, para que não fique enterrada na deriva da neve se a mãe natureza decidir vir chamar.
Fonte de ar &Bomba de calor geotérmica Gama de temperatura efectiva
Embora as nossas bombas de calor de fonte de ar funcionem até -4°F (-20°C), quanto mais frio for o ar exterior, mais difícil a bomba de calor terá de trabalhar para produzir calor para a sua casa. Você pode medir o quão bem uma bomba de calor produz calor usando uma fórmula chamada coeficiente de desempenho.
O coeficiente de desempenho mede essencialmente quanta energia é produzida para uma entrada de energia específica e expressa-a como um número. Por exemplo, se uma bomba de calor necessita de 1 watt de energia para produzir 4 watts de energia, teria um COP ou 4/1 ou 4.0. Os três watts adicionais de energia provêm do ar (para as bombas de calor geotérmicas) ou da terra (para as bombas de calor geotérmicas). Pode encontrar uma explicação mais detalhada do COP da bomba de calor no link.
Bombas de calor geotérmicas têm um COP estável porque a sua fonte de calor (o solo) nunca flutua em temperatura. O solo mantém sempre uma temperatura constante, por mais frio ou quente que esteja no exterior. Esta fonte de calor estável faz das bombas de calor geotérmicas a última bomba de calor de tempo frio, mas as bombas de calor geotérmicas ainda podem fazer o trabalho. As bombas de calor geotérmicas têm um COP flutuante porque a sua fonte de calor (o ar) flutua à medida que a estação muda.
Para ajudar a tirar algum do mistério destes COPs flutuantes e dar-lhe uma noção da amplitude térmica efectiva da bomba de calor e das eficiências a temperaturas exteriores geladas, mapeámos o desempenho das nossas bombas de calor a diferentes temperaturas.
Os dados acima foram retirados de uma ATW-65 e da bomba de calor geotérmica equivalente (W-65) tanto num circuito de terra geotérmico aberto como fechado.
Como pode ver, quanto mais quente for o ar exterior, melhor será o desempenho da bomba de calor geotérmica. À medida que a temperatura do ar exterior cai, a bomba de calor precisa de trabalhar mais, por isso torna-se menos eficiente. O COP continua a cair até atingirmos uma temperatura exterior de -4°F (-20°C). -4°F é o limite inferior da faixa de temperatura efetiva da nossa bomba de calor de fonte de ar. Em temperaturas inferiores a essa, a bomba de calor desliga-se e o calor de reserva eléctrico assume o seu lugar. O calor de reserva protege o compressor e preserva a longevidade da máquina. O calor de reserva pode também ligar-se periodicamente em temperaturas mais quentes se a bomba de calor por si só não conseguir satisfazer a carga de calor da sua casa. O calor de reserva eléctrico tem um COP de 1.0.
Também irá notar que as linhas da bomba de calor geotérmica são mais altas e permanecem constantes. Isto porque o solo não flutua em temperatura como o ar exterior, por isso uma bomba de calor geotérmica nunca perde eficiência (excepto em casos extremos), e nunca necessita de calor de reserva. As bombas de calor geotérmicas podem ser optimizadas para efectuar o aquecimento em tempo frio, mas as bombas de calor geotérmicas serão sempre a última bomba de calor em tempo frio.