Tudo o que você precisa saber sobre o mundo selvagem das bombas de calor

Jun 14, 2024

As bombas de calor podem ajudar a enfrentar as alterações climáticas e poupar-lhe dinheiro. Veja como eles funcionam.

A Tech Review explica: Deixe nossos escritores desvendarem o mundo complexo e confuso da tecnologia para ajudá-lo a entender o que está por vir. Você pode ler mais aqui.

Estamos entrando na era da bomba de calor.

O conceito por trás das bombas de calor é simples: alimentadas por eletricidade, elas movimentam o calor para resfriar ou aquecer edifícios. Não é uma ideia nova – eles foram inventados na década de 1850 e têm sido usados ​​em residências desde 1960. Mas, de repente, tornaram-se os eletrodomésticos mais populares, colocados no centro das atenções pelo potencial de poupança de custos e benefícios climáticos, bem como pelos recentes incentivos políticos.

Por mais simples que seja a ideia básica, os detalhes de como funcionam as bombas de calor são fascinantes. Em nome do controle da temperatura da sua casa, este dispositivo quase parece quebrar as leis da física. As bombas de calor também estão cada vez melhores: os novos modelos são mais eficientes e mais capazes de lidar com o tempo frio.

Então, vamos mergulhar e descobrir o que faz uma bomba de calor funcionar.

A um nível elevado, uma bomba de calor recolhe calor de um local e coloca-o noutro local. Falaremos principalmente sobre bombas de calor no contexto do aquecimento, mas elas também podem ser usadas para resfriamento, coletando calor de dentro e enviando-o para fora como um ar condicionado. Muitas bombas de calor podem funcionar ao contrário, aquecendo ou resfriando, dependendo do que for necessário.

O herói de uma bomba de calor é o refrigerante: um fluido que se move em um circuito, absorvendo e liberando calor à medida que avança. A eletricidade alimenta o sistema, empurrando o refrigerante ao longo do ciclo.

À medida que o refrigerante se move através da bomba de calor, ele é comprimido e expandido, alternando entre as formas líquida e gasosa para permitir que ele acumule e libere calor em diferentes pontos do ciclo. (Se isso for suficiente para você, sinta-se à vontade para pular para a próxima pergunta. Caso contrário, junte-se a mim em uma viagem dentro de uma bomba de calor para entender como tudo isso funciona.)

Imagine isto: é um dia frio de inverno, digamos 25 °F (-5 °C). Você está sentado no sofá da sua sala com um bom livro e seu gato está enrolado por perto. Você olha para o termostato, que está ajustado para 68°F. Sensível, mas um pouco frio. Você caminha e aumenta um pouco, para 70 ° F.

Sua bomba de calor está zumbindo silenciosamente ao fundo. Agora aumenta um pouco as coisas para aumentar a temperatura: o ventilador e o compressor internos aceleram e o refrigerante começa a se mover mais rápido para transferir mais calor de fora para dentro.

Pode parecer contra-intuitivo coletar calor de fora quando está muito frio, então vamos seguir o refrigerante por um ciclo para ver como ele funciona. Para a maioria das bombas de calor, a viagem demora apenas alguns minutos.

Os refrigerantes da bomba de calor têm pontos de ebulição muito baixos, normalmente abaixo de -15 °F (-25 °C). Portanto, no início da nossa jornada, o refrigerante está próximo dessa temperatura e na forma líquida. Mesmo nos locais mais frios, um refrigerante neste estado é geralmente significativamente mais frio que o ar exterior (no nosso caso, mais de 40 graus mais frio).

Na primeira etapa de sua jornada, o refrigerante flui por um trocador de calor, passa pelo ar externo e aquece o suficiente para começar a ferver, passando de líquido a gasoso.

A segunda fase de sua jornada é uma passagem pelo compressor. O compressor comprime o refrigerante em um volume menor, aumentando sua pressão e ponto de ebulição (isso se tornará importante em um minuto). Isso também o aquece ainda mais, de modo que, quando o refrigerante passa pelo compressor, ele está mais quente do que o ambiente interno.

A terceira etapa da jornada do refrigerante passa por outro trocador de calor. Mas agora, o refrigerante é um gás quente, acima de 100 °F, e está fluindo por uma sala relativamente mais fria. À medida que transfere parte desse calor para a sala com a ajuda de um ventilador, ele começa a se transformar novamente em líquido.

Por fim, no quarto estágio, o refrigerante líquido passará por uma válvula de expansão, liberando a pressão. Assim como apertar um material o aquece, expandi-lo permite que ele esfrie novamente, agora o líquido está de volta a uma temperatura baixa e pronto para absorver mais calor para ser trazido para dentro.