Bomba de calor para piscinas é um dispositivo que tem por finalidade transferir calor ou frio do ar ambiente para a água da piscina. A bomba de calor funciona através de um ciclo termodinâmico de refrigeração por compressão facilmente reversível, com alta eficiência em ambos os sentidos de transferência de energia térmica, cujo objectivo é receber calor de um corpo a baixa temperatura e ceder calor para um corpo a alta temperatura ou vice-versa, caso queiramos arrefecer a água da piscina.
O calor flui espontaneamente de lugares mais quentes para lugares mais frios. A bomba de calor consegue, absorver calor de um espaço mais frio e libertá-lo para um mais quente, ou vice-versa. Esse processo requer uma alimentação de energia externa, pois o calor não é conservado.
Outros tipos de equipamentos de aquecimento, como por exemplo aquecedores eléctricos, caldeiras a gás, gasóleo, etc., tem uma eficiência menor, pois toda a energia consumida é a que o equipamento utiliza para aquecer, estando apenas dependentes do custo da matéria usada para o fim. Nas bombas de calor isso não acontece, pois o único consumo é o do compressor, enquanto que este é apenas um meio para que a bomba de calor consiga ir buscar grande parte de energia para o aquecimento ao ar ambiente.
A bomba de calor explora as propriedades físicas da evaporação e condensação de um fluido volátil conhecido como refrigerante. Esse fluido é comprimido para se tornar mais quente no lado do circuito de refrigeração (permutador(1)), onde passa a água da piscina para ser aquecida e descomprime no lado do circuito de refrigeração (evaporador (3)), onde passa o ar ambiente que aquece o fluido.
Ciclo de refrigeração por compressão do fluído de uma bomba de calor:
(1) permutador; (2) válvula de expansão; (3) evaporador; (4) compressor.
O fluido percorre um ciclo termodinâmico, no qual ele absorve calor no evaporador (3), onde a pressão e a temperatura são baixas, recebe trabalho no compressor (4) e transfere calor no permutador (1), onde a pressão e a temperatura são altas. Quando o fluido refrigerante passa na válvula de expansão (2), ocorre uma queda de pressão. Assim, a bomba de calor é um dispositivo que funciona segundo um ciclo que precisa de trabalho para que seja possível a transferência de calor de um corpo a baixa temperatura para outro a alta temperatura.
Passamos a detalhar o ciclo termodinâmico:
O fluido de trabalho da bomba de calor, passa a estado gasoso assim que é pressurizado pelo compressor (4) e circula pelo sistema através de tubos isolados, assim ao chegar ao permutador (1), o vapor, com alta pressão e alta temperatura, é arrefecido pelo contacto indirecto com a água da piscina, aquecendo-a e assim o fluído passa ao estado líquido com alta pressão e temperatura moderada. O fluído condensado segue no circuito e passa por uma válvula de expansão (2) que diminui a sua pressão e temperatura. O fluído agora em estado líquido, passa no evaporador (3), onde absorve o calor do ar ambiente por contacto indirecto. Logo após, ele volta ao compressor (4) e o ciclo repete-se.
É essencial que o refrigerante atinja uma temperatura alta o suficiente, quando comprimido pelo compressor (4), para libertar calor no permutador (1) e que atinja uma temperatura baixa o suficiente, quando expandido pela válvula (2), para que o calor possa fluir do ar ambiente frio para o fluido no evaporador (3). A diferença de pressão deve ser grande para que o fluido se possa condensar no lado quente (1) e evaporar no lado frio (3). Quanto maior a diferença de temperatura, maior a diferença de pressão necessária e consequentemente, maior a energia requerida para comprimir o fluido. Portanto, em qualquer bomba de calor, o coeficiente de performance decresce com o aumento da diferença de temperatura.
Nas bombas de calor, sempre ocorre a troca de calor entre o fluído refrigerante e substâncias externas ao equipamento como o ar ambiente e a água da piscina. O trabalho é fornecido na forma de energia eléctrica.
A eficiência de uma bomba de calor é representada pelo COP (coeficiente de performance), que é um parâmetro fundamental na análise destes equipamentos.
Mesmo tratando-se de um ciclo teórico, pode-se verificar os parâmetros que influenciam o desempenho do equipamento. A capacidade do equipamento de retirar calor do ar ambiente VS a potência consumida pelo compressor, deve ser a maior possível, daí quanto maior for o valor de COP, maior é a rentabilidade da bomba de calor. É importante referir que dependendo das temperaturas e humidades externas, o valor de COP altera-se.
Define-se COP com a seguinte relação: COP = Q / W; Q = (calor absorvido pelo evaporador); W = (consumo energético do compressor)
Algumas informações relevantes para aquisição e instalação de uma bomba de calor na sua piscina:
Quanto maior a exposição solar da bomba de calor e menor a humidade do ar envolvente a esta, maior vai ser a rentabilidade do equipamento. Portanto deve-se instalar a bomba de calor em locais de boa exposição solar e humidades reduzidas, para conseguir tirar a maior rentabilidade.
Quanto maior a área do evaporador da bomba de calor, maior irá ser a absorção de calor do ar ambiente. Por isso é importante optar pelo equipamento que contenha a maior área de evaporador, para conseguir um melhor COP.
A qualidade do compressor existente na bomba de calor irá reflectir bastante no consumo e durabilidade do equipamento. Daí existir bombas com maiores ou menores COPs dependendo do compressor instalado e não só.
É importante que as bombas de calor disponham de permutadores resistentes e duráveis, pois é no interior destes que passa a água da piscina, muita das vezes com índices de química desajustada e/ou sal, no caso de piscinas tratadas com sal, e isso poderá corroer a estrutura do permutador.
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