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EUROPA: Um novo relatório confirma que as bombas de calor podem fornecer o aquecimento mais eficiente em muitos climas frios em todo o mundo.

A análise sugere que, com a maioria dos países europeus a registar invernos mais amenos, com temperaturas mínimas superiores a -10°C, as bombas de calor podem ser instaladas com sucesso nestas condições, sem preocupações com o desempenho ou a necessidade de capacidade de aquecimento de reserva.

O trabalho realizado por cientistas no Reino Unido, Bélgica e Irlanda analisa estudos de campo com dados de desempenho reais de bombas de calor aerotérmicas. Os estudos revelam que as bombas de calor de fonte de ar padrão podem manter COPs médios entre 2 e 3 em climas frios amenos e as bombas de calor de fonte de ar de clima frio podem atingir COPs acima de 1,5 em temperaturas extremamente baixas, mesmo a -30°C. 

Os climas frios amenos são definidos como aqueles onde as temperaturas médias de janeiro estão acima de -10°C, enquanto os climas frios extremos são aqueles com temperaturas médias abaixo de -10°C no mês mais frio.

A pesquisa baseou-se em dados brutos de desempenho de uma variedade de zonas climáticas, modelos de bombas de calor e configurações de bombas de calor da Suíça, Alemanha, Reino Unido, EUA, Canadá e China. 

Testes

Os testes mostraram que quando a temperatura exterior estava entre 5°C e -10°C, o COP médio em todos os sistemas foi de 2,74 e a mediana foi de 2,62.

Em climas frios extremos, definidos como temperaturas médias abaixo de -10°C e próximas de -30°C, foram implantadas bombas de calor especialmente projetadas para climas frios de empresas líderes de mercado. 

Testes na Finlândia em modelos da Mitsubishi e da Toshiba forneceram COPs acima de 2, mesmo em temperaturas tão baixas quanto -20°C. A -30°C, os COPs ainda estavam entre 1,5 e 2 para o modelo Mitsubishi e 1 e 1,5 para o modelo Toshiba.

Em testes de campo realizados em Minnesota, o desempenho de bombas de calor de fonte de ar de clima frio com dutos centrais foi medido em quatro locais diferentes. Três dos locais retornaram COPs entre 1 e 2 durante a operação somente da bomba de calor abaixo de -12°C.

Os testes de campo também foram conduzidos no Alasca pelo Laboratório Nacional de Oak Ridge usando uma bomba de calor de fonte de ar para clima frio. Esses testes descobriram que o COP permaneceu relativamente alto, alcançando um COP de 2 a -25°C e 1,8 a -35°C.

Melhorando a eficiência

Os investigadores sugerem que existem estratégias para melhorar o desempenho da bomba de calor nos edifícios, nomeadamente através da redução da temperatura de fornecimento de calor. Muitos sistemas de aquecimento legados e ineficientes, argumentam, têm temperaturas de abastecimento de água relativamente altas, na faixa de 60°C-70°C. Reduzi-los pode melhorar o desempenho da bomba de calor. Em sistemas hidrónicos, a substituição de apenas um pequeno número de radiadores para reduzir a temperatura necessária do abastecimento de água pode melhorar significativamente a eficiência da bomba de calor.

Vários dos estudos utilizaram aquecimento resistivo ou combustível de reserva – ou pelo menos o disponibilizaram caso fosse necessário. No entanto, o aquecimento de reserva normalmente só era ativado quando a temperatura externa caía além de -10°C ou menos. Acima de -10°C, as bombas de calor foram capazes de fornecer o calor necessário com uma eficiência relativamente elevada.

O relatório conclui que as preocupações sobre a necessidade de aquecimento de reserva em climas frios amenos podem ser infundadas e o papel dos sistemas híbridos pode ser limitado. Levanta uma questão sobre o papel dos sistemas híbridos nos climas mais frios, não necessariamente devido ao desempenho eficiente, mas devido à elevada capacidade de produção das bombas de calor, necessária a temperaturas muito baixas. 

Os pesquisadores sugerem que um caminho valioso para pesquisas futuras seria explorar o valor específico dos sistemas de aquecimento do tipo híbrido.

Embora a instalação de bombas de calor de fonte de ar específicas para climas frios possa prejudicar o desempenho em climas mais frios, os pesquisadores reconhecem que o desempenho com essas unidades pode ser prejudicado durante temperaturas mais amenas. 

Como são projetados mais especificamente para temperaturas frias e demandas de aquecimento mais altas, componentes como a válvula de expansão e o compressor podem ter dificuldades para operar com potências mais baixas. 

O relatório foi produzido por Duncan Gibb, consultor sênior do Projeto de Assistência Regulatória (RAP) em Bruxelas, Dr. Jan Rosenow, diretor e diretor de programas europeus da RAP e pesquisador associado honorário do Instituto de Mudança Ambiental da Universidade de Oxford; Dr. Richard Lowes, associado sênior da RAP; Professor Neil Hewitt, diretor da Escola de Arquitetura e Ambiente Construído de Belfast da Universidade de Ulster.