Quais são as diferenças: bombas de calor de fonte de ar, de fonte de água e de fonte de solo

Introdução

As bombas de calor se tornaram uma das formas mais eficientes e ecologicamente corretas de aquecer e resfriar edifícios, ao mesmo tempo em que fornecem água quente. Entre os vários tipos disponíveis,bombas de calor de fonte de ar (ASHPs), bombas de calor de fonte de água (WSHPs) e bombas de calor de fonte terrestre (GSHPs)são as três opções principais. Cada um desses sistemas utiliza um meio de troca de calor diferente — ar, água ou solo — para transferir calor, tornando-os adequados para diferentes climas, locais e aplicações.

Este artigo explora as principaisdiferenças, benefícios e melhores casos de usodesses três tipos de bombas de calor.

1. Bombas de calor de fonte de ar (ASHPs): a escolha mais comum e versátil

Como funcionam os ASHPs

Bombas de calor de fonte de ar extraem calor do ar ambiente e o transferem para dentro para aquecimento ou revertem o processo para resfriamento. Elas usam um ciclo de refrigerante para absorver calor do ar externo, comprimi-lo para aumentar a temperatura e, em seguida, liberá-lo para o espaço interno ou sistema de água.

Vantagens dos ASHPs

✔Mais fácil e barato de instalar– Não requer tubulação subterrânea nem acesso a uma fonte de água.
✔Aplicações versáteis– Pode fornecer aquecimento, resfriamento e água quente.
✔Adequado para a maioria dos climas– Funciona eficazmente em climas moderados e quentes.
✔Menor custo inicial– Mais acessível em comparação com bombas de calor de água e geotérmicas.

Limitações dos ASHPs

• Menos eficiente em frio extremo– Seu desempenho diminui em temperaturas abaixo-20°C (-4°F)pois há menos calor no ar para extrair.

• Maior consumo de energia no inverno– Pode exigir aquecimento de reserva em regiões extremamente frias.

• Exposição da unidade externa– Requer espaço externo para a unidade compressora, o que pode ser barulhento.

Melhores casos de uso

🏡 Aquecimento e resfriamento residencial emclimas moderados.
🏢 Edifícios comerciais onde a instalação de um sistema de água ou aterramento não é viável.
🌍 Países com invernos amenos, como oReino Unido, EUA (estados do sul) e Japão.

2. Bombas de calor de fonte de água (WSHPs): eficientes, mas requerem um corpo de água

Como funcionam os WSHPs

As bombas de calor de fonte de água funcionam de forma semelhante às ASHPs, mas em vez de extrair calor do ar, elas usamrios, lagos, poços ou outros corpos d'águacomo uma fonte de troca de calor. Porque a água mantém umatemperatura mais estável que o ar, as WSHPs podem operar com mais eficiência durante todo o ano.

Vantagens dos WSHPs

✔Maior eficiência do que ASHPs– A temperatura da água permanece mais estável, melhorando o desempenho.
✔Funciona bem em climas frios e quentes– Mais consistente que os ASHPs, mesmo no inverno.
✔Menos espaço externo necessário– Não há necessidade de uma grande unidade externa, o que o torna adequado para áreas urbanas.
✔Custos operacionais mais baixos– Usa menos eletricidade em comparação com ASHPs devido atemperaturas estáveis ​​da água.

Limitações dos WSHPs

• Requer acesso a uma fonte de água– Não é prático para propriedades sem rio, lago ou poço próximo.

• Instalação mais complexa– Requerautorizaçõesetrabalho de engenhariapara garantir o uso adequado da água.

• Regulamentações ambientais potenciais– Algumas regiões têm restrições quanto ao uso de fontes naturais de água.

Melhores casos de uso

🏡 Residências e empresasperto de lagos, rios ou grandes poços.
🏭 Instalações industriais que necessitamaquecimento e resfriamento consistentes.
🏙 Áreas urbanas onde a terra é limitada, mas há uma fonte de água disponível.

3. Bombas de calor geotérmicas (GSHPs): as mais eficientes, mas mais caras de instalar

Como funcionam os GSHPs

Bombas de calor de fonte terrestre, também conhecidas comobombas de calor geotérmicas, extrair calor dochãoatravés de uma rede de tubos enterrados cheios de uma mistura de refrigerante ou água. O solomantém uma temperatura estáveldurante todo o ano, geralmente entre10–16°C (50–60°F), tornando os GSHPs extremamente eficientes.

Tipos de sistemas GSHP

Hádois tipos principaisde configurações de bombas de calor de fonte terrestre:

1. Sistemas de loop horizontal– Os tubos são colocados em valas rasas(1–2 metros de profundidade)sobre uma grande área. Melhor para casas comgrandes quintais.

2. Sistemas de loop vertical– Os tubos são perfurados profundamente no solo(50–150 metros de profundidade). Melhor parapropriedades menoresonde o espaço é limitado.

Vantagens dos GSHPs

✔Tipo de bomba de calor com maior eficiência energética– Pode atingir umClassificação de eficiência de 400-500% (COP 4-5).
✔Funciona em climas extremos– Fornece aquecimento confiável mesmo eminvernos frios.
✔Custos mais baixos a longo prazo– Maior custo de instalação, mas contas de energia mais baixas ao longo do tempo.
✔Longa vida útil– A tubulação subterrânea duraMais de 50 anos, e as bombas de calor duram20–25 anos.
✔Ecológico– Reduz significativamente a pegada de carbono em comparação ao aquecimento por combustível fóssil.

Limitações dos GSHPs

• Alto custo inicial de instalação– Requerperfuração ou escavação, que é caro.

• Mais espaço necessário para loops horizontais– Não é adequado para propriedades com terreno limitado.

• Período de retorno mais longo– O investimento inicial leva de 5 a 10 anos para ser recuperado por meio da economia de energia.

Melhores casos de uso

🏡 Grandes propriedades residenciaiscom espaço para loops horizontais.
🏢 Edifícios comerciais que exigemaquecimento e resfriamento consistentes.
❄ Climas frios ondeOs ASHPs tornam-se menos eficazes no inverno.

4. Escolhendo a bomba de calor certa para suas necessidades

Conclusão: Qual bomba de calor você deve escolher?

• Escolha uma bomba de calor de fonte de ar (ASHP)se você quiser umacessível, fácil de instalaropção para climas moderados.

• Escolha uma bomba de calor de fonte de água (WSHP)se você tiver acesso a umrio, lago ou poçoe queromaior eficiênciado que ASHPs.

• Escolha uma bomba de calor de fonte geotérmica (GSHP)se você quisero mais eficientesistema e estão dispostos a investir emcustos iniciais mais altospara economias de longo prazo.

Independentemente do tipo que você escolher, as bombas de calor são umarentável e sustentávelsolução para necessidades de aquecimento, resfriamento e água quente, tornando-os um excelente investimento para proprietários de residências e empresas conscientes sobre energia.