Guía de lectura
As bombas de calor están de moda hoxe en día, especialmente en Europa, onde algúns países están a traballar para prohibir a instalación de cociñas e caldeiras de combustibles fósiles en favor de opcións máis respectuosas co medio ambiente, como as bombas de calor de baixo consumo. (Os fornos quentan o aire e distribúeno a través de tubaxes por toda a casa, mentres que as caldeiras quentan a auga para proporcionar auga quente ou calefacción por vapor). Este ano, o goberno dos Estados Unidos comezou a ofrecer incentivos fiscais para instalar bombas de calor, que adoitan custar máis inicialmente que os fornos tradicionais, pero que son moito máis eficientes a longo prazo.
No campo dos vehículos de novas enerxías, debido a que a capacidade da batería é limitada, isto tamén levou á industria a recorrer ás bombas de calor. Entón, quizais sexa hora de aprender rapidamente que significan as bombas de calor e para que serven.
Cal é o tipo de bomba de calor máis común?
Dado o recente rumor, pode que te sorprenda saber que xa usas unbomba de calor- probablemente teñas máis dun na túa casa e máis dun no teu coche. Simplemente non lles chamas bombas de calor: usas os termos "frixideiro" ou "aire acondicionado".
De feito, estas máquinas son bombas de calor, o que significa que moven a calor dun lugar relativamente frío a un lugar relativamente quente. A calor flúe espontaneamente da calor quente á calor fría. Pero se queres convertela de fría a quente, necesitas "bombeala". A mellor analoxía aquí é a auga, que flúe costa abaixo por si soa, pero necesita ser bombeada costa arriba.
Cando bombeas a calor contida nun tipo de almacenamento en frío (aire, auga, etc.) ao almacenamento en quente, o almacenamento en frío arrefría e o almacenamento en quente quéntase. Diso é precisamente do que se trata o teu frigorífico ou aire acondicionado: move a calor de onde non se necesita a outro lugar, e non che importa se desperdicias un pouco de calor extra.
Como facer un refrigerador práctico cunha bomba de calor?
A idea clave que produciubombas de calor chegou a principios do século XIX, cando varios inventores, incluído Jacob Perkins, decatáronse de que podían arrefriar algo deste xeito sen desperdiciar os líquidos volátiles que se evaporaban para lograr o arrefriamento. En lugar de liberar estes vapores á atmosfera, argumentaron, sería mellor recollelos, condensalos nun líquido e reutilizar ese líquido como refrixerante.
Para iso serven os frigoríficos e os aparellos de aire acondicionado. Evaporan os refrixerantes líquidos e usan o vapor frío para absorber a calor do interior dun frigorífico ou dun coche. Despois comprimen o gas, que se condensa de novo a forma líquida. Este líquido está agora máis quente que cando comezou, polo que parte da calor que contén pode fluír facilmente (posiblemente coa axuda dun ventilador) ao ambiente circundante, xa sexa ao aire libre ou noutra parte da cociña.
Dito isto: estás moi familiarizado coas bombas de calor; é só que te refires a elas como aparellos de aire acondicionado e frigoríficos.
Agora fagamos outro experimento mental. Se tes aire acondicionado de fiestra, podes facelo mesmo como un experimento real. Instálao ao revés. É dicir, instala os seus controis fóra da fiestra. Fai isto con tempo fresco e seco. Que vai pasar?
Como era de esperar, sopra aire frío no teu xardín traseiro e libera calor na túa casa. Polo tanto, segue transportando calor, facendo que a túa casa sexa máis cómoda ao quentala. Si, arrefría o aire exterior, pero ese efecto faise mínimo unha vez que estás lonxe das fiestras.
Agora tes unha bomba de calor para quentar a túa casa. Pode que non sexa a mellor opciónbomba de calor, pero funcionará. Ademais, cando chega o verán, tamén podes poñelo boca abaixo e usalo como aire acondicionado.
Por suposto, non fagas iso de verdade. Se o intentas, sen dúbida fallará a primeira vez que chova e entre auga no controlador. No seu lugar, podes mercar unha bomba de calor comercial de "fonte de aire" que empregue o mesmo principio para quentar a túa casa.
O problema, por suposto, é que a vodka é cara e axiña te quedarás sen ela para arrefriar o viño. Mesmo se substituíches a vodka por un alcohol isopropílico máis barato, axiña te queixarás do gasto.
Algúns destes dispositivos teñen o que se denominan válvulas inversoras, que permiten que o mesmo dispositivo desempeñe unha dobre función: poden bombear calor de fóra cara a dentro ou de dentro cara a fóra, proporcionando tanto calefacción como aire acondicionado, como se describe a continuación.
Por que as bombas de calor son máis eficientes que os quentadores eléctricos?
As bombas de calor son máis eficientes que os quentadores eléctricos porque non requiren electricidade para xerar calor. A electricidade utilizada por unbomba de calorxera algo de calor, pero o máis importante é que bombea calor do exterior cara á túa casa. A proporción entre a calor liberada na casa e a enerxía enviada ao compresor eléctrico chámase coeficiente de rendemento ou COP.
Un quentador eléctrico simple que proporciona toda a calor xerada polo elemento calefactor eléctrico ten un COP de 1. Por outra banda, o COP dunha bomba de calor pode ser unha orde de magnitude maior.
Non obstante, o COP dunha bomba de calor non é un valor fixo. É inversamente proporcional á diferenza de temperatura entre os dous depósitos nos que se bombea a calor. Dito isto, se bombeas calor dun depósito non demasiado frío a un edificio non demasiado quente, o COP será un valor grande, o que significa que a túa bomba de calor é moi eficiente no uso da electricidade. Pero se intentas bombear calor dun depósito extremadamente frío a un edificio xa cálido, o valor do COP redúcese, o que significa que a eficiencia se resiente.
O resultado é o que intuitivamente esperas: o mellor é usar o máis cálido que poidas atopar como reserva de calor exterior.
As bombas de calor aerotermicas, que empregan o aire exterior como reserva de calor, son a peor opción neste sentido porque o aire exterior é moi frío durante a tempada de calefacción de inverno. Aínda mellores son as bombas de calor xeotérmicas (tamén coñecidas como bombas de calor xeotérmicas), porque mesmo no inverno, o chan a profundidades medias aínda está bastante quente.
Cal é a mellor fonte de calor para as bombas de calor?
O problema coa fonte terrestrebombas de caloré que necesitas unha forma de acceder a esta reserva de calor soterrada. Se tes espazo dabondo arredor da túa casa, podes cavar gabias e enterrar un feixe de tubaxes a unha profundidade razoable, como uns poucos metros de profundidade. Despois, podes facer circular un líquido (normalmente unha mestura de auga e anticonxelante) a través destas tubaxes para absorber a calor do chan. Alternativamente, podes perforar buratos profundos no chan e instalar tubaxes verticalmente nestes buratos. Non obstante, todo isto será caro.
Outra estratexia dispoñible para uns poucos afortunados é extraer calor dunha masa de auga próxima mergullando unha tubaxe na auga a unha certa profundidade. Estas denomínanse bombas de calor de fonte de auga. Algunhas bombas de calor empregan a estratexia máis inusual de extraer calor do aire que sae do edificio ou da auga quente solar.
En climas moi fríos, ten sentido instalar unha bomba de calor xeotérmica se é posible. Probablemente por iso a maioría das bombas de calor en Suecia (que ten un dos maiores números de bombas de calor per cápita) son deste tipo. Pero mesmo Suecia ten unha gran porcentaxe de bombas de calor aerotermicas, o que desmente a afirmación común (polo menos nos Estados Unidos) de que as bombas de calor só son axeitadas para quentar fogares en climas suaves.
Entón, esteas onde esteas, se podes pagar os custos iniciais máis elevados, a próxima vez que teñas que decidir como quentar a túa casa, considera usar unha bomba de calor en lugar dunha estufa ou caldeira tradicional.
Data de publicación: 19 de outubro de 2023