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Características e funcionalidades da bomba de calor do inversor. Sistema VRV.
Com base no estudo de certificação energética, fornecemos a este post informações relacionadas ao bomba de calor inversor antes das instalações para entender melhor seu funcionamento e características. Enfatizando o conhecido COP e EER que caracterizam o bombas de calor inversor.
Existem diferentes alternativas para edifícios com ar condicionado. Uma delas é a bomba de calor, capaz de fornecer ar frio ou ar quente. Neste post, tentarei explicar o que é um sistema de bomba de calor ar-are, posteriormente, o inversor e o sistema VRV.
Também é importante entender o que é o COP e o EER, para interpretar qual é o equipamento mais eficiente, do ponto de vista da economia de energia.
O que é refrigerante
Esses sistemas são baseados na operação de uma unidade de ar condicionado tradicional. Certamente você já ouviu a palavra refrigerante e a relacionou com o ar condicionado de um carro, uma geladeira, etc. Mas você se perguntará: como o frio pode ser produzido com um refrigerante?
Para que você entenda, refrigerante é um fluido que tem a facilidade de absorver calor a baixa pressão e temperatura, e produzi-lo sob alta pressão e alta temperatura. Para fazer isso, precisamos que o fluido tenha características especiais.
Uma das principais características (entre muitas outras) é que possui uma temperatura de ebulição muito baixa (passagem do líquido para o gasoso). A seguir, e para se ter uma ideia, indico diferentes temperaturas de ebulição (à pressão atmosférica):
- Água … 99,98ºC
- Etanol … 78,37ºC
- Amônia…. -33,34ºC
- Refrigerante R410A… -51,58ºC
Imagine que “encerramos” esse fluido em um circuito de tubulação (cobre) e o colocamos em contato com o ambiente que queremos resfriar; O refrigerante irá absorver o calor e evaporar facilmente (lembre-se das baixas temperaturas de ebulição), o que significa que tudo o que estiver em contato com aquela parte do circuito estará frio. Portanto, o refrigerante está absorvendo calor em baixa temperatura e baixa pressão, mudando o estado de líquido para gás. Esta parte do circuito é chamada de EVAPORADOR.
É necessário abrir mão do calor absorvido pelo refrigerante. Para fazer isso, o gás de baixa pressão sai do evaporador. É necessário que a pressão e a temperatura do gás estejam altas para a mudança do estado para líquido, utilizando o COMPRESSOR.
Uma vez que a pressão e a temperatura são aumentadas, o refrigerante deve se transformar em um líquido, ou seja, condensar. Essa mudança de estado é realizada no CONDENSADOR, transferindo o calor absorvido para o ambiente. Para reiniciar o ciclo, é necessário que o refrigerante líquido de alta pressão o baixe. Para fazer isso, antes do EVAPORADOR, uma VÁLVULA DE EXPANSÃO é inserida.
Para facilitar o processo de evaporação e condensação, são utilizadas correntes de ar por meio de ventiladores, que são os que realmente aceleram a evaporação, fornecendo a vazão de ar necessária. Da mesma forma, um ventilador é incluído no condensador para liberar o calor.
Como um resumo,fique com a ideia de que através dos tubos em circuito fechado corre um REFRIGERANTE que absorve calor no EVAPORADOR (zona fria), e transfere calor no CONDENSADOR (zona quente)
Se você quiser se aprofundar e entender mais visualmente, deixo alguns vídeos muito interessantes, onde todos esses conceitos são explicados de forma clara.
O que são sistemas de bomba de calor
Como visto acima, podemos fornecer ar frio para uma unidade predial, onde a unidade do evaporador está localizada.
O bomba de calor, ele pode reverter o ciclo do refrigerante, fornecendo calor no inverno (o equipamento interno atuaria como uma unidade de condensação e o exterior como uma unidade de evaporação) e no verão ele forneceria frio (o equipamento interno atuaria como uma unidade de evaporação e o exterior como uma unidade de condensação). As unidades externas incorporam o compressor.
Portanto, "brincando" com o conceito de unidade de evaporador e condensador, diferentes sistemas de bomba de calor podem ser configurados:
- Equipamentos compactos: os modelos antigos que eram instalados nas janelas
- Equipamento de divisão: uma unidade externa e uma unidade interna.
- Equipamento multisplit: uma ou mais unidades externas e várias unidades internas
Gostaria de salientar que todos esses sistemas são comumente referidos no software de Certificação de Energia, como SISTEMAS DE EXPANSÃO DIRETA unizonal ou multizonal.
Existem muitos modelos de unidades interiores e exteriores, para sistemas domésticos, edifícios residenciais ou terciários, podemos ver neste artigo sobre os tipos de ar condicionado.
Você já viu unidades do tipo cassete, unidades de dutos, unidades decorativas, etc; portanto, há uma grande variedade de produtos, que podem ser climatizados de uma casa a um hospital. Recomendo que você visite os sites dos fabricantes e dê uma olhada nos catálogos; neles você descobrirá uma infinidade de características técnicas e usos do equipamento.
O que é um sistema inversor
Como vimos, para aumentar a temperatura e pressão do gás refrigerante, é necessário existência de um compressor.Este importante elemento é o principal consumidor de energia elétrica em um sistema de bomba de calor ar-ar.. E o que os fabricantes pensaram para reduzir o consumo de energia desse equipamento? Bem atuamos no funcionamento do compressor.
Nos sistemas de ar condicionado O controle convencional da temperatura ambiente é feito por um termostato que atua parando e ligando o equipamento e, consequentemente, o compressor, com os quais os picos de consumo de energia elétrica são muito elevados. É chamado de sistemas tudo-nada.
O sistema inversor ou como muitos chamam, o equipamento inversor, atua sobre o compressor variando sua velocidade, adaptando-se às necessidades térmicas exigidas, para o que, por meio de um variador de frequência, evitamos partidas e paradas contínuas. Eles são chamados de sistemas proporcionais.
As duas principais vantagens de um sistema inversor são:
1. - Conforto.
- O ponto de ajuste da temperatura é atingido muito mais rápido do que em um sistema convencional
- Mantém a temperatura desejada com menor gasto e excessos mínimos de frio ou calor
- Reduzir os níveis de ruído
Você pode ver neste gráfico, as grandes flutuações de temperatura em um sistema convencional (velocidade fixa), enquanto em sistemas inversores são muito pequenas (+ 1 / -1ºC aproximadamente)
2. - Economia de energia
- Evitamos partidas constantes do compressor e otimizamos a produção de energia
- Menor manutenção devido à redução do desgaste mecânico do compressor.
O que é um sistema VRV
As iniciais doSistema VRV significar "Volume de refrigerante variável", embora o termo preciso para o Operação VRV seria "Fluxo de refrigerante variável".
Ao contrário da bomba de calor convencional, este sistema tem a capacidade de variar o fluxo do refrigerante fornecido às baterias de evaporação-condensação, controlando de forma mais eficaz as condições de temperatura das instalações a serem climatizadas. Isso soa como nós, não é?
Claro. Todos os sistemas denominados INVERTER são sistemas VRV, embora na publicidade o primeiro termo seja utilizado para o mercado doméstico e residencial.
Portanto, quando falamos sobre um sistema VRV, pensamos em um edifício terciário com várias unidades externas e internas. Cada unidade interna funcionará independentemente das outras, solicitando a quantidade de refrigerante de que necessita. Uma válvula de expansão eletrônica permitirá a passagem da quantidade necessária de fluido refrigerante.
Um determinado número de unidades interiores ficará “pendurado” em cada unidade exterior, tendo em consideração as limitações do fabricante em termos de potências térmicas e distâncias entre tubos, entre outras variáveis.
O que é um sistema VRV com recuperação de calor
Como vimos anteriormente, a evaporação do fluido refrigerante para resfriar uma sala implica em sua condensação e na transferência de calor para o ambiente externo. Este calor de condensação é geralmente desperdiçado para o exterior em sistemas ar-ar. Sistemas comrecuperação de calor Eles permitem que você aproveite esse calor para outro local onde o aquecimento é necessário.
Imaginemos um edifício com uma fachada em vidro virada a sul e outra virada a norte. Suponhamos um dia em que a temperatura exterior seja baixa, mas que a partir do meio-dia na fachada sul o sol brilhe diretamente. Talvez, os quartos da fachada norte exijam calor, e os quartos da fachada sul (devido aos índices de sol e elevada ocupação) exijam frio. Até poucos anos atrás, com um sistema VRV convencional, só teríamos a possibilidade de fornecer calor ou frio.
O Sistemas VRV Com recuperação de calor, permitem fornecer calor e frio simultaneamente, “transportando” o refrigerante no estado gasoso das unidades de evaporação para as unidades de aquecimento, aí produzindo a condensação do gás. Em seguida, o líquido condensado retornará às unidades de evaporação.
Essa distribuição inteligente do fluido refrigerante é realizada por meio de um sofisticado sistema de controle eletrônico.
Portanto, um sistema VRV com recuperação de calor tem as vantagens de um sistema VRV com a adição de que o calor pode ser transportado de uma sala para outra sem desperdiçá-lo.
Qual é o COP no EER
O COP e o EER de uma bomba de calor, nós eles indicarão as eficiências do equipamento trabalhando no calor ou no frio, respectivamente.
As energias envolvidas são a potência elétrica consumida pelo compressor (W), a potência calorífica fornecida pelo condensador (Qc) e a potência calorífica absorvida pelo evaporador (Qf). O princípio da conservação de energia requer que:
Se considerarmos que o objetivo é fornecer calor, a energia útil da bomba de calor é Qc. A energia que usaremos para produzir Qc é W. Assim, a eficiência térmica desta máquina seria:
Observamos que chamamos POLICIAL para a eficiência da bomba de calor. As iniciais COP são as iniciais em inglês "Coefficient of Performance", que pode ser traduzido por coeficiente de desempenho.
Vamos imaginar que o COP de uma bomba de calor é 3,5. Isso significa que cada kWh elétrico é transformado em 3,5 kWh de calor. Um fogão elétrico, por exemplo, transforma 1 kWh de eletricidade em 1 kWh de calor. Observe, portanto, a eficiência das bombas de calor.
Igualmente,se considerarmos que o objetivo é fornecer frio, o efeito útil é o calor extraído da lâmpada fria.
Embora na expressão apareça como COP, na verdade é chamadoEER (Índice de Eficiência Energética), e é sempre inferior ao COP no calor.
Portanto, com esses dois valores, teremos uma ideia do rendimento da bomba de calor que estamos estudando. A seguir, apresento alguns gráficos da rotulagem de equipamentos de ar condicionado de acordo com a COP e EER.
Qual seria a conclusão
Atualmente, como vimos, existem alguns Inverter e sistemas de ar condicionado VRV, muito avançada, na qual a electrónica tem tornado estes equipamentos sistemas muito eficientes com enormes vantagens, até com possibilidade de recuperação de calor, o que os torna muito competitivos do ponto de vista de Poupança de energia. Portanto, são sistemas a ter em conta na hora de acondicionar qualquer tipo de edifício.
Artigo elaborado por Paulino Rivas García (Engenheiro Técnico Industrial - Engenheiro de Instalações / Eficiência Energética) Proprietário de http://www.instalacionesyeficienciaenergetica.com/ em colaboração com OVACEN.
