Bomba de calor para piscina: critérios de escolha e regras de instalação

As bombas de calor – são, sem dúvida, uma das melhores invenções no campo dos sistemas de aquecimento. Elas literalmente permitem obter energia praticamente gratuita diretamente do ar, bem como do solo ou da água. Se usar uma bomba de calor para piscina, os custos de aquecimento da água podem ser significativamente reduzidos.

Nós explicaremos como escolher o modelo ideal de uso da energia “verde” para gerar calor que aquece a água. No artigo apresentado para consulta, o princípio de funcionamento do sistema é detalhado. Conosco, você aprenderá como montar o equipamento, como operá-lo corretamente em condições domésticas.

Como funciona essa bomba?

A energia está em toda parte, até mesmo nos objetos que nos parecem extremamente frios. Apenas essa energia tem baixo potencial. As bombas de calor permitem extraí-la do ambiente e transformá-la em energia de alto potencial. Nesse estado, a energia térmica pode ser usada para aquecimento.

As bombas de calor, assim como os refrigeradores, funcionam segundo o princípio de Carnot. O refrigerador transfere energia térmica do compartimento para o ambiente para criar um efeito de resfriamento, enquanto a bomba de calor funciona na direção oposta.

Esse sistema consiste em duas partes principais – externa e interna, entre elas estão o compressor e o evaporador. Assim, o fluido de transferência de calor circula pelo sistema de tubos que estão do lado de fora. Ao fazer isso, ele absorve a energia dispersa no solo, na água ou no ar, dependendo do tipo de bomba.

Em seguida, o fluido de transferência de calor passa pela câmara do evaporador preenchida com refrigerante (geralmente freon). O refrigerante ferve a uma temperatura muito baixa. Ao aquecer em contato com a energia térmica de baixo potencial, ele passa para o estado gasoso e entra no compressor.

Este diagrama mostra claramente a estrutura e o princípio de funcionamento de uma bomba de calor, que coleta calor de baixo potencial do ambiente e o converte em energia térmica de alto potencial (+)

Aqui, o gás é aquecido e se move para o condensador. Em seguida, o refrigerante esfria, retornando ao estado líquido, e o calor que ele coletou entra no sistema de aquecimento interno, ou seja, no sistema de aquecimento da casa ou, neste caso, da piscina. O ciclo se repete muitas vezes.

Obviamente, para o funcionamento de tal sistema, ou seja, das unidades de bombeamento, será necessária uma certa quantidade de eletricidade, sem a qual o sistema não pode funcionar.

Mas a quantidade de eletricidade necessária para a bomba de calor é aproximadamente quatro vezes menor do que os custos de aquecimento direto da água com um aquecedor elétrico. Com um consumo de menos de 2,5 kW de potência elétrica, a bomba de calor pode gerar mais de 10 kW de energia térmica.

Como escolher o sistema adequado?

As características da construção da bomba de calor a tornam mais resistente aos efeitos da alta umidade do que qualquer outro sistema de aquecimento de água. Mas é necessário escolher corretamente o tipo de bomba de calor, ou seja, decidir sobre a fonte de energia térmica de baixo potencial.

Quanto mais estável a temperatura do ambiente, mais eficientemente a bomba de calor funciona. O solo é considerado a melhor opção nesse aspecto, mas a implementação prática requer o cumprimento de uma série de condições não tão simples.

Esta tabela permite determinar a potência da bomba de calor para piscina. Os cálculos foram feitos considerando a presença de uma cobertura protetora contra o sol (+)

Será necessário um terreno espaçoso e grandes trabalhos de terraplenagem. Os tubos por onde circula a água terão que ser colocados no subsolo, e nem sempre é possível ou conveniente cumprir esse requisito. Bombas de calor do tipo 'solo-água' raramente são usadas para piscinas.

Uma bomba de calor de água é um pouco mais simples de instalar, pois utiliza a água como fonte de energia. A opção ideal – é um corpo d'água próximo: lagoa, lago, rio, etc.

Nem todos os proprietários de terrenos têm acesso a esses recursos. Uma opção mais acessível para resolver o problema – é baixar os tubos para água em um poço ou cisterna. Isso significa que pode ser necessário construir uma fonte de água adicional no terreno.

Será necessário menos tempo e esforço para instalar uma bomba de calor que consome energia dispersa nas massas de ar. Para organizar uma troca de ar intensa, são usados ventiladores potentes. Não será necessário enterrar tubos no solo nem perfurar um novo poço.

As bombas de calor do tipo “ar-água” permitem aquecer um grande volume de água na piscina com custos mínimos de energia elétrica.

Claro, a eficiência do aquecimento com uma bomba de calor de ar pode ser um pouco menor do que com fontes de energia estáveis como solo ou água. No entanto, para uso durante a temporada, da primavera ao outono, e não o ano todo, esse modelo é ideal. A maioria das piscinas em terrenos é usada exatamente nesse período.

A bomba de calor também pode ser usada em conjunto com outros sistemas de aquecimento, por exemplo, com aquecimento elétrico. Para aquecimento residencial, esses modelos às vezes são combinados com caldeiras a gás ou elétricas. Isso é especialmente adequado em regiões de clima rigoroso, pois a eficiência das bombas de calor cai drasticamente em temperaturas abaixo de -20 graus.

Uma característica de qualquer modelo industrial de bomba de calor – é o preço elevado. É possível reduzir os custos construindo o dispositivo você mesmo. Não é uma tarefa muito difícil, muitos habilidosos já conseguiram. Mas os modelos industriais são mais confiáveis, eficientes e fáceis de operar.

De acordo com comentários, o alto custo de um modelo industrial de bomba de calor se paga nos primeiros dois anos de uso, e às vezes em apenas alguns meses. É muito importante escolher um modelo cuja potência corresponda exatamente às necessidades de aquecimento do local.

Perdas térmicas do objeto

Para escolher corretamente a bomba de calor pela potência, é necessário determinar as perdas térmicas da piscina onde o aparelho será instalado.

No caso da piscina, deve-se considerar:

• o local onde a piscina está situada;
• a existência e o grau de isolamento da piscina;
• o volume da bacia da piscina;
• a temperatura inicial da água;
• a temperatura ideal da água para banho;
• presença de fatores adicionais que influenciam a variação da temperatura da água: aquecimento do ar em uma estrutura coberta, ar condicionado, etc.

Para calcular as perdas térmicas da estrutura, alguns especialistas recomendam utilizar a metodologia descrita na DBN V.2.5-67: 2013. A potência da bomba deve exceder em 30% as perdas térmicas da piscina.

Este esquema permite ter uma ideia das possíveis perdas de calor na piscina dependendo da influência de fatores externos. Quanto menores forem essas perdas, mais eficiente será o funcionamento da bomba de calor.

Estes cálculos são bastante específicos, é melhor deixá-los a cargo de um especialista. Recomendações úteis podem ser obtidas com especialistas experientes que trabalham na produção ou venda de bombas de calor. Informações sobre a potência do trocador de calor do dispositivo também serão úteis na escolha de uma bomba de calor.

Ao escolher uma bomba de calor aerotérmica para aquecer a água da piscina, deve-se considerar uma série de fatores que influenciam o grau de perdas térmicas do edifício, por exemplo, a presença ou ausência de cobertura.

Este indicador reflete o consumo de energia térmica para aquecer a água da piscina durante um determinado período de tempo.

De forma simplificada, a fórmula pode ser expressa como:

P = 1.16 x ΔT/t x V (kW)

Onde:

• 1,16 – coeficiente de correção de perdas térmicas;
• ΔT – número de graus que separa o valor inicial e final da temperatura da água na piscina, °C;
• t – tempo de funcionamento do dispositivo até que a temperatura necessária da água seja alcançada, horas;
• V – volume da bacia da piscina, m³;

Claro, esta fórmula não leva em conta uma série de fatores como a influência do aquecimento no ambiente de uma piscina coberta, a presença de ar condicionado, a presença de isolamento térmico, etc.

Mas, ao escolher o modelo adequado de bomba de calor, esse cálculo pode ser muito útil. Durante os cálculos, é útil considerar que a temperatura ideal do ar para uma piscina coberta é de 28 graus, e a temperatura da água – 24 graus.

Pontos importantes ao escolher a bomba

Ao escolher uma bomba de calor adequada, não se deve focar apenas na sua potência. Outros fatores também são importantes. Por exemplo, as dimensões da bomba, que se assemelha a uma grande caixa metálica.

O local de instalação geralmente é escolhido com antecedência, é preciso garantir que o modelo escolhido caiba livremente, deixando espaço suficiente para a pessoa que irá instalar e fazer a manutenção do dispositivo.

Quanto menor a diferença entre a temperatura do ar externo e a temperatura da água da piscina, maior será o efeito do uso da bomba de calor e maior será seu desempenho.

O controle automático de alguns modelos permite ajustar o funcionamento da bomba levando em conta não apenas a temperatura externa, mas também a taxa de resfriamento da água na piscina, bem como a capacidade do edifício (no caso de piscina coberta) de reter o calor.

Durante a operação, a bomba de calor vibra e produz ruído. Quanto menos ruído no local, melhor. Antes da compra, você deve encontrar uma maneira de avaliar o nível de ruído emitido por diferentes modelos de bombas de calor.

O custo da unidade pode ser significativamente afetado pela presença de um módulo de controle automático. Se os recursos permitirem, você não deve recusar este complemento moderno e conveniente. Em primeiro lugar, a automação aumenta o conforto durante o uso do equipamento, pois você não precisa se distrair constantemente para ligá-lo, ajustá-lo, desligá-lo, etc.

O sistema de controle automático das bombas de calor modernas facilita a operação do dispositivo, aumenta a eficiência do seu funcionamento e prolonga sua vida útil.

Em segundo lugar, a operação do aparelho em modo automático aumenta significativamente sua vida útil. Mas avarias ainda são possíveis. A existência de documentos de garantia devidamente preenchidos para o dispositivo ajudará a minimizar os problemas relacionados ao funcionamento da bomba de calor.

No entanto, ter um formulário oficial com carimbo não é suficiente. Às vezes, os vendedores omitem discretamente que o reparo em garantia é realizado apenas por uma empresa especializada que fica a centenas de quilômetros do local de instalação do equipamento.

Houve casos em que o dispositivo teve que ser enviado ao exterior para reparo. Esse serviço de garantia é extremamente inconveniente, pois consome meses inteiros do proprietário.

Para os habilidosos que conseguem realizar reparos simples em eletrodomésticos, é recomendável estudar antecipadamente as características do modelo escolhido e a disponibilidade de peças de reposição. Se as peças necessárias não estiverem disponíveis nas proximidades, será necessário encomendá-las especialmente, pagar pela entrega demorada, etc. A precaução ajuda a evitar esses problemas.

Se o custo de uma bomba de calor fabricada em fábrica parecer “astronomicamente” alto, você pode montá-la você mesmo. Como construir uma unidade a partir de materiais praticamente descartados é descrito no artigo que recomendamos.

Características da instalação do dispositivo

O procedimento de conexão de uma bomba de calor para piscina depende das características específicas do modelo. Portanto, antes de iniciar o trabalho, é necessário estudar cuidadosamente as instruções do fabricante e seguir rigorosamente os requisitos e recomendações ali descritos. Normalmente, os modelos industriais são fornecidos já montados e com um conjunto de componentes necessários para a instalação.

Diagrama de funcionamento da bomba de calor conectada à piscina:
1 – Bomba de calor para piscina
2 – Dispositivo de controle remoto
3 – Água limpa para piscina
4 – Bomba de circulação
5 – Bypass (canal de desvio) e válvulas de ajuste
6 – Tubo de alimentação de água da piscina
7 – Filtro

Durante a conexão, será necessário instalar alguns tubos, bem como fornecer energia elétrica. O aquecedor é instalado no sistema de manutenção da piscina de forma que fique após o sistema de filtração e antes do clorador.

Conforme mostrado neste diagrama, a bomba de calor deve ser conectada após o filtro de água, mas antes do dispositivo de cloração.

É muito importante escolher corretamente o local para instalação do equipamento. Normalmente, a bomba de calor do tipo “ar-água” é um equipamento de tamanho considerável, semelhante à unidade externa de um sistema split de ar condicionado.

Para instalar a bomba de calor a ar, é necessário escolher um local suficientemente espaçoso, que deve ser protegido contra fatores externos, por exemplo, com um toldo.

O local para instalação desse equipamento deve atender aos seguintes requisitos:

• boa ventilação;
• ausência de obstáculos para a circulação de ar;
• distância de chamas abertas e outras fontes de calor;
• proteção contra fatores ambientais externos: precipitação, detritos caindo de cima, etc.;
• acessibilidade para manutenção técnica e reparos necessários.

Na maioria das vezes, a bomba de calor é instalada sob um toldo. Para proteção adicional, podem ser instaladas algumas paredes laterais, mas elas não devem obstruir o fluxo de ar gerado pelos ventiladores.

A bomba é montada em uma estrutura metálica, e a base deve ser estritamente horizontal. Isso permitirá minimizar problemas como vibração e ruído durante a operação do aparelho, além de proteger o dispositivo contra avarias.

A bomba de calor de ar deve ser instalada sobre uma base sólida e estritamente horizontal. Isso reduzirá a vibração durante seu funcionamento e diminuirá a quantidade de ruído.

Ao instalar a bomba de calor e conectá-la ao sistema, é importante certificar-se de que todos os seus componentes estejam limpos. Também é recomendável verificar a superfície interna dos tubos utilizados para a conexão.

Todas as conexões dos tubos por onde a água circula devem ser cuidadosamente vedadas e verificadas quanto a vazamentos. Para que a vibração da bomba de calor durante seu funcionamento não seja transmitida ao restante do sistema, faz sentido considerar a opção de conexão com mangueiras flexíveis.

A alimentação elétrica da bomba de calor exigirá atenção especial. Ela deve estar em conformidade com as regras de instalação de equipamentos elétricos, considerando todos os requisitos de segurança contra incêndio.

Perto da piscina, geralmente há um alto nível de umidade, e a probabilidade de contato do equipamento elétrico com a água aumenta significativamente. Portanto, é necessário isolar cuidadosamente todos os pontos de contato elétrico, protegendo-os adicionalmente contra o possível contato com a umidade.

No esquema de conexão da bomba de calor à alimentação elétrica, é obrigatório incluir disjuntores equipados com sensores que reagem ao aumento de temperatura. Também serão necessários dispositivos de proteção que evitem o vazamento de corrente.

Todos os componentes condutores de corrente devem ser aterrados obrigatoriamente. Para a conexão dos cabos, tanto de força quanto de controle, serão necessários bornes especiais. Normalmente, o manual do fabricante indica a seção transversal necessária dos cabos elétricos através dos quais o equipamento pode ser conectado à alimentação elétrica.

Esses dados devem ser seguidos. A seção transversal do cabo pode ser maior do que a recomendada, mas nunca menor.

A instalação da bomba de calor para aquecer a água da piscina é realizada de acordo com as recomendações do fabricante. Normalmente, ela é instalada após o sistema de tratamento de água, mas antes do sistema de cloração, se houver.

Bomba de calor caseira – é real?

Se você fabricar uma bomba de calor por conta própria, poderá economizar significativamente, mas a eficiência de tais dispositivos é um pouco inferior à dos modelos fabricados industrialmente. Primeiro, os elementos individuais da bomba são fabricados e, em seguida, são conectados em um sistema único. O evaporador pode ser feito de um grande tanque de plástico. Dentro, é instalada uma serpentina de cobre.

Para fabricar a serpentina, o tubo de cobre pode ser cuidadosamente enrolado em um botijão de gás ou outro objeto cilíndrico adequado para dar-lhe a forma desejada. Da mesma forma, outra serpentina é feita – para o evaporador. Este elemento é colocado dentro de outro tanque, desta vez metálico; serão necessários trabalhos de soldagem.

O compressor é simplesmente comprado ou retirado de outro dispositivo, por exemplo, de um ar-condicionado quebrado. Quando esses três dispositivos estão prontos, eles são conectados em um sistema comum. Em seguida, o compressor é carregado com refrigerante. Resta conectar o evaporador ao ventilador que insufla o ar, e o condensador ao sistema de aquecimento da água da piscina.

Significativamente mais complexo é o dispositivo bomba de calor do tipo água-água. Para sua construção, é necessária a presença de um rio ou corpo d'água natural próximo ao terreno; se não houver, perfuram-se poços. No entanto, se for impossível obter energia do ar por razões técnicas, esta opção também será útil.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

A experiência prática de aquecimento da água da piscina com bombas de calor é apresentada no vídeo a seguir:

Aqui é demonstrado claramente o princípio de funcionamento da bomba de calor a ar:

Neste vídeo, é apresentada uma visão geral muito detalhada do funcionamento e da configuração do modelo de bomba de calor do tipo "ar-água":

A bomba de calor é uma forma conveniente, eficiente e ecológica de aquecer a piscina. Com a operação correta, o custo do modelo será recuperado muito rapidamente, e uma instalação adequada aumentará significativamente a vida útil do dispositivo.

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