É possível usar o ar condicionado para aquecimento em geada e como prepará-lo para esse trabalho?

O frio está chegando e você ainda não decidiu como aquecer sua casa? Usar o ar-condicionado para esse fim é muito econômico e tentador, mas você não quer arriscar seu funcionamento, certo? Vamos ajudar a esclarecer se é possível usar o ar-condicionado para aquecer durante o frio intenso, por que e em quais casos isso pode ser perigoso para o equipamento.

Também diremos o que fazer para que o ar-condicionado possa ser usado por mais tempo, em temperaturas mais baixas. Analisaremos o quão viável e eficaz é esse uso. Para total clareza, mostraremos todos os pontos importantes em fotos e diagramas, e no final do artigo você encontrará vídeos educativos sobre o assunto.

Por que o sistema split aquece?

Para entender o que pode dar errado ao ligar o ar-condicionado no frio intenso, primeiro é necessário compreender o que acontece durante o funcionamento normal do sistema no modo de aquecimento.

Ao contrário dos aquecedores portáteis de qualquer tipo, o sistema split não gera calor a partir da energia consumida, mas apenas o transporta do exterior para o interior ou vice-versa, dependendo do modo. Retirar calor do exterior quando a temperatura está abaixo de zero parece irreal? Isso é apenas à primeira vista.

Os principais componentes de qualquer sistema split são o compressor, um radiador com ventilador em cada unidade e a tubulação com freon que os conecta. O refrigerante é o principal mágico neste conjunto: é graças às suas propriedades físicas que se torna possível obter calor no frio e frescor no calor.

No modo de aquecimento, as unidades interna e externa do ar-condicionado trocam de papéis. Normalmente, o fluxo de freon é redirecionado através de uma válvula de quatro vias.

O caminho do freon em condicionadores de ar usados no inverno para aquecimento em baixas temperaturas é o seguinte:

• Do radiador da unidade interna é fornecido o refrigerante líquido resfriado.
• Ao entrar na unidade externa, ele aquece e evapora, já que a temperatura de ebulição do refrigerante é de -40 ou -51⁰C, e no exterior, mesmo no inverno, é mais quente. Após passar pelo radiador externo, a temperatura do freon aumenta, ou seja, ele ganha energia térmica.
• A energia obtida é de baixo potencial, portanto não pode ser transmitida imediatamente ao ar do ambiente. O compressor comprime o refrigerante gasoso, e sua temperatura sobe para 70 – 90⁰C. Nesse estado, o freon é enviado para a unidade interna.
• Ao passar pelo radiador da unidade interna, soprado pelo ventilador, o refrigerante cede calor ao ar do ambiente, e ele mesmo esfria e se condensa em líquido. O ciclo se fecha, tudo se repete desde o início.

Devido a esse princípio de funcionamento, os sistemas split ainda são classificados como bombas de calor, pois eles transportam e transferem calor da rua para o interior, ou vice-versa.

Durante a evaporação do freon, condensa-se nas tubulações – umidade do ar, que congela instantaneamente. Para que esses acúmulos de gelo derretam e não interfiram no funcionamento, a maioria dos condicionadores de ar entra periodicamente, por 5 a 15 minutos, no modo de degelo.

Para funcionar, a eletricidade é necessária para a própria bomba – o compressor, e também para os dois ventiladores. Juntos, eles consomem de 3 a 7 vezes menos energia do que o sistema produz – ou seja, o aquecimento com ar condicionado é de 3 a 7 vezes mais econômico do que com convector elétrico e a gás, aquecedor infravermelho ou outro aquecedor.

Como o frio intenso é perigoso para o ar-condicionado?

O princípio de funcionamento do ar condicionado é bastante simples, mas a alteração das condições em qualquer uma das etapas pode levar a uma avaria grave.

Em primeiro lugar, a partida do compressor frio é perigosa. O óleo nele engrossa em baixas temperaturas, portanto, a unidade opera com carga aumentada.

Além disso, sem lubrificação, o atrito das peças metálicas gera limalha, que entope e danifica o sistema. Portanto, mesmo um novo compressor, instalado para substituir um danificado, pode falhar rapidamente mesmo com operação correta.

Em segundo lugar, o freon no radiador externo pode não evaporar a tempo. A atividade da troca de calor depende da diferença de temperatura. Portanto, com uma pequena temperatura positiva externa, o freon, aquecendo de -40⁰C, absorverá muita energia térmica.

Se do lado de fora estiver -30⁰C, o refrigerante pode não conseguir aquecer nem até a temperatura de ebulição. O resultado é a entrada de freon líquido no compressor e sua inevitável quebra devido ao golpe de aríete.

O terceiro perigo é o congelamento do condensado e a formação de gelo.

Lembre-se: ao funcionar no modo aquecimento, as unidades do sistema split trocam de papéis, portanto o condensado se forma no radiador que está do lado de fora.

A camada de gelo na unidade externa impede a troca de calor e pode obstruir o ventilador, aumentando a carga em todas as partes do sistema. O degelo automático visa resolver esse problema, mas a água que escorre do radiador aquecido geralmente congela imediatamente na bandeja. Ao atingir uma certa espessura da camada de gelo, as pás do ventilador congelam nele, e o ar condicionado perde a funcionalidade.

A condensação no tubo de drenagem também pode congelar no ponto de saída para o exterior – se o ar condicionado estiver funcionando no modo de resfriamento. Isso pode ser necessário no inverno em salas de servidores ou no modo de degelo mencionado acima. Esse tampão de gelo impede a drenagem adicional do condensado, e ele começa a escorrer pela parede, provocando o desenvolvimento de mofo na unidade interna e pode danificá-la.

Mesmo o funcionamento no modo de resfriamento no inverno pode causar problemas. Nesse caso, o ar condicionado capta muito frio do exterior, e o condensado na unidade interna se transforma em geada e gelo. Naturalmente, isso também é prejudicial para o equipamento. Além disso, o problema do arranque a frio do compressor permanece relevante.

Com quais condicionadores de ar é possível aquecer?

Ao comprar um sistema split, procure na descrição a palavra 'reversível': é ela que indica a capacidade do dispositivo de mudar a direção do fluxo de freon e funcionar no modo de aquecimento.

A função de aquecimento está presente na maioria dos sistemas modernos, diferenciando-se apenas pela temperatura na qual é permitido usá-la. É indicada pelo símbolo do sol ou pela palavra 'Heat'.

Após os problemas descritos, pode-se ter a impressão de que a função de aquecimento nos condicionadores de ar é inútil e perigosa para o dispositivo, mas não é o caso. O sistema split embora não salve em geadas severas, ajuda a criar um microclima confortável na meia-estação, quando o aquecimento central está desligado e esfriou lá fora, ou em climas amenos.

O limite inferior de temperatura no qual o sistema split pode ser ligado no modo de aquecimento depende do modelo – está indicado no manual de instruções.

Existem certos padrões na distribuição dessas temperaturas:

1. Condicionadores de ar com tipo de controle linear geralmente podem ser ligados apenas até -5⁰C, pois o compressor desliga constantemente e consegue esfriar antes de ser reiniciado.
2. Os modelos inversores geralmente funcionam até -15⁰C, mas alguns dispositivos especializados são eficientes até -20 e até -30⁰C.
3. Ampliar a faixa de temperaturas de operação declarada pelo fabricante às vezes é possível através da instalação de um kit de inverno – falaremos mais sobre isso adiante.
4. Condicionadores de ar monobloco com função de aquecimento não dependem da temperatura externa, mas também não se destacam pela economia. No inverno, eles funcionam como um convector comum, com eficiência ligeiramente inferior a 1.
5. Sistemas com refrigerante R22 são menos eficientes e menos resistentes a baixas temperaturas do que aqueles preenchidos com freon R410A ou R32.

Vale notar que mesmo os modelos que funcionam sem interrupções em baixas temperaturas reduzem significativamente a eficiência e a economia do aquecimento quando esfria lá fora.

Não é possível simplesmente substituir o freon R22 no ar condicionado por um mais eficiente e moderno – sua pressão de trabalho é duas vezes menor, e os componentes do sistema não são projetados para suportar mais.

Considerando as limitações de temperatura de operação e a inconstância do desempenho, o ar condicionado não pode ser o principal aparelho de aquecimento para residências nas regiões do norte.

Diferenças na construção de condicionadores de ar resistentes ao frio intenso

Por que um condicionador de ar pode ser ligado com uma geada de 30 graus negativos, enquanto outros não devem ser ligados já a -5⁰C? A resposta é simples: características de construção e equipamento. O custo de um sistema split nem sempre é diretamente proporcional às suas capacidades, por isso é útil conhecer quais soluções construtivas eficazes existem.

Para entender se um condicionador de ar específico pode ser ligado no inverno para aquecimento, ou se isso é perigoso para o aparelho, preste atenção aos seguintes detalhes.

Em primeiro lugar, o kit de baixa temperatura deve ser incorporado já na fábrica, para evitar a partida a frio do compressor e o congelamento do condensado.

Como já mencionamos, os modelos inverter são preferíveis no inverno, pois seu compressor não para ao atingir a temperatura definida no ambiente, apenas reduz a rotação. Isso significa que ele não irá esfriar e ligar com sobrecarga a cada vez, além de ser mais vantajoso em termos de consumo de energia.

O trocador de calor da unidade externa pode ser ampliado para que o freon em seu interior tenha tempo de evaporar completamente e absorver o máximo de calor do ar antes de entrar no compressor.

A grande área do trocador de calor permite que o sistema split funcione de forma eficiente mesmo com uma pequena diferença entre as temperaturas de ebulição do refrigerante e do ar externo.

Também existem trocadores de calor de dois circuitos, nos quais a capacidade é regulada pela conexão de um circuito adicional de circulação de freon. A unidade externa e o trocador de calor podem incluir invólucros adicionais e acumuladores de calor, para aproveitar a energia liberada pelo equipamento em funcionamento.

O compressor de maior potência comprime o gás com mais força, aquecendo-o a temperaturas mais elevadas. Em modelos industriais, também existem compressores espirais, que não têm medo da entrada de freon líquido.

O próprio refrigerante pode ter propriedades diferentes. O barato e comum R-22 evapora a -40⁰C, podendo absorver 233 kJ/kg de calor. Para comparação, o mais novo R-32 evapora a -51,7⁰C e pode reter até 390 kJ/kg de calor.

Isso significa que, nas mesmas condições, o segundo aquecerá mais rápido e de forma mais eficiente no trocador de calor, e o condicionador de ar ou sistema split funcionará com menor consumo de energia e maior eficiência.

O tipo de refrigerante também determina o tipo de óleo que lubrifica o compressor. O R-22 funciona com óleo mineral, mantendo a viscosidade aceitável até -5⁰C, enquanto o R410A e o R32 funcionam com óleo sintético, resistente até -7⁰C. A diferença parece pequena, mas, combinada com outros fatores, torna-se significativa.

Mitsubishi Zubadan é a série mais famosa de bombas de calor que funcionam no inverno em temperaturas de até -25⁰C. Elas custam de 3 a 5 vezes mais do que os sistemas split que só conseguem aquecer em geadas leves.

Quanto mais dessas melhorias o ar-condicionado tiver, mais baixa será a temperatura em que ele pode operar. No entanto, para muitos modelos inverter, nem é necessário saber a temperatura limite permitida: o controle eletrônico simplesmente não iniciará o sistema se estiver muito frio lá fora.

Kit de inverno para ar-condicionado

Ultimamente, é cada vez mais comum encontrar ofertas para equipar o ar-condicionado com um kit de inverno. Os vendedores desse equipamento garantem que sua instalação tornará o ar-condicionado um aquecedor eficiente durante todo o inverno, mesmo em geadas. Será verdade? Vamos analisar.

Componentes do kit para funcionamento no inverno

O kit de baixa temperatura geralmente inclui 3 componentes: aquecimento do coletor de drenagem, do cárter do compressor e um regulador de velocidade do ventilador. Às vezes, também inclui um sensor de temperatura e uma placa de controle – separada para cada componente ou comum a todos.

O aquecimento do coletor de drenagem é necessário para evitar que o condensado que escorre do radiador congele quando o modo de degelo é ativado.

O aquecimento do cárter é um fio ou uma placa que envolve o compressor no local onde o óleo se acumula.

É recomendável ligar o aquecimento do compressor antes de iniciar o ar-condicionado para que o óleo tenha tempo de aquecer. Na prática, porém, o aquecimento ocorre apenas durante a operação ou apenas durante a parada. Apenas a segunda opção garante a segurança do compressor, mas é menos vantajosa devido ao aumento do consumo de energia.

Graças ao aquecimento do cárter, é possível evitar uma partida a frio e o funcionamento do compressor com lubrificante espessado pelo gelo, o que significa evitar o aumento da carga na partida e o desgaste das peças móveis.

O ajuste da velocidade do ventilador determina a atividade da troca de calor entre o refrigerante e o ambiente externo: quanto mais forte o fluxo de ar, mais calor é transferido. No modo de aquecimento, isso não é crítico, pois a troca de calor precisa ser máxima, e a alta velocidade do ventilador já vem configurada de fábrica.

Outra situação é quando o ar-condicionado está operando no modo de resfriamento a uma temperatura abaixo de +14 – +18⁰, permitida pelo fabricante. Nesse caso, o refrigerante pode liberar calor em excesso, e a unidade interna começará a congelar: ficará coberta de gelo e a condensação congelará. Para evitar isso, a velocidade do ventilador é reduzida.

Vale a pena instalar o kit de inverno?

Após a instalação do kit de baixa temperatura, o proprietário pode ter uma dúvida: agora é possível aquecer o ambiente com o ar condicionado em baixas temperaturas externas? A resposta é sim, é possível, agora é seguro para o ar condicionado. A exceção é a instalação não qualificada ou equipamento caseiro.

Se pingar água do telhado sobre o ar condicionado e formar enormes pingentes de gelo, o kit de inverno não vai ajudar – é necessário uma proteção tipo toldo.

Isso é eficiente? O aquecimento com ar condicionado é valorizado pela sua economia: seu COP pode chegar a 3 – 5 e até 7, dependendo do modelo. Isso é alcançado porque o sistema split é o único aquecedor que não produz calor. Para o funcionamento do compressor e ventiladores, é necessária muito menos energia do que o sistema consegue transferir para a casa.

O COP declarado, ou, como escrevem os fabricantes, COP, é válido quando se opera no modo de aquecimento a +7⁰ externos. Com o resfriamento, a diferença de temperatura entre o ar e o refrigerante diminui, o que piora a troca de calor e reduz a eficiência do ar condicionado.

Em temperaturas abaixo de -15⁰C, o COP do ar condicionado cai para aproximadamente 1, ou seja, para cada quilowatt de eletricidade consumida, apenas 1 kW de calor é obtido. Esses mesmos índices são alcançados por aquecedores comuns por convecção ou infravermelhos, que são mais baratos e não dependem da temperatura externa.

Claro, esses cálculos são aproximados, o resultado depende muito do modelo do ar condicionado, do kit de baixa temperatura e até mesmo do esquema de conexão do segundo. Mas o fato é que quanto mais baixa a temperatura externa, menos eficiente e econômico é o aquecimento com sistema split.

Considerando que o custo de um bom kit de inverno para ligar o aquecimento do ar condicionado com instalação pode ser de 40 a 150% do custo do ar condicionado, e que ele ajuda a funcionar eficientemente apenas até -15⁰C, a conveniência da compra é bastante discutível.

Ao operar o ar condicionado no modo de refrigeração no inverno sem o kit de baixa temperatura, forma-se geada e crosta de gelo no bloco interno.

Outra questão é se for necessário resfriar o ambiente no inverno. Por exemplo, para uma sala com equipamentos. Nesse caso, o limite inferior de temperatura permitida cai dos +16 declarados pelo fabricante para geadas severas, e o COP do ar condicionado não diminui.

Instalação e conexão do kit de inverno

Como já mencionamos, a instalação profissional de um kit de baixa temperatura não é um prazer barato. Nem todo proprietário de sistema split está disposto a desembolsar 50 € ou mais pela possibilidade de ligar o ar condicionado no modo de aquecimento a uma temperatura 10 a 15 graus abaixo da declarada. Se você não está disposto a tal gasto, talvez se interesse pela instalação independente do kit de inverno.

Lembramos que, para funcionar no inverno, o ar condicionado necessita de aquecimento do reservatório, do cárter do compressor e do bloco RDC – regulador de pressão de condensação, que controla a velocidade do ventilador. Você pode comprar um kit pronto e instalá-lo você mesmo.

Então você se liberta das complexidades de escolha e busca dos componentes, além de economizar dinheiro na instalação, mas certamente perderá a garantia do sistema split. Naturalmente, a instalação por conta própria é trabalho extra.

A opção mais econômica é comprar 2 segmentos de cabo de aquecimento, de preferência autorregulável, e conectá-los você mesmo. O controle da rotação do ventilador durante o funcionamento no modo de aquecimento pode ser negligenciado – explicamos por que acima.

Ao selecionar um kit de baixa temperatura, preste atenção para qual potência de ar condicionado ele é destinado. Existem 2 tipos de kits, até 12 BTU e para sistemas mais potentes.

Para aquecer o reservatório, será necessário um segmento de cabo de aquecimento com cerca de 3 m de comprimento. Ele é colocado ao redor do radiador, tanto pelo lado externo quanto pelo interno, e também em toda a bandeja em zigue-zague. Pode-se conectá-lo como o aquecimento de fábrica, à fase principal que alimenta a unidade externa – então o cabo estará sempre aquecendo, enquanto o ar condicionado estiver ligado na tomada, mesmo em repouso.

Opções alternativas são passar um cabo separado com plugue para a tomada e ligar manualmente, conectar à rede através de um termorrelé externo ou através de um timer.

Para aquecer o óleo no compressor, envolva-o com um segmento de cabo de aquecimento na parte inferior. A conexão elétrica é feita junto com o aquecimento do reservatório.

Se o RDC foi adquirido, é necessário encontrar um espaço livre no compartimento de controle, acima do compressor, e fixá-lo com parafusos autorroscantes. A conexão elétrica difere para diferentes modelos e está sempre detalhada no manual. Para um funcionamento correto, o sensor que acompanha o kit é fixado na alça média do radiador, após aplicação de pasta térmica, e envolvido com material de isolamento térmico.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Alguns aspectos práticos são difíceis de compreender totalmente por meio de descrição textual, por isso sugerimos que você veja e avalie tudo com seus próprios olhos.

Como instalar o kit de inverno pode ser visto neste vídeo:

O que pode acontecer com o ar condicionado ao operar sem o kit de inverno é mostrado aqui:

A experiência de aquecer uma casa apenas com ar condicionados é descrita em detalhes aqui:

Em resumo, podemos dizer que a maioria dos ar condicionados são projetados para aquecer o ambiente apenas na meia-estação, até que o aquecimento principal seja ligado. Mesmo aqueles modelos capazes de operar a -30⁰C dificilmente conseguirão fornecer calor suficiente em temperaturas tão baixas. No entanto, se na sua região a temperatura raramente cai abaixo de -15⁰C, aquecer com um sistema split é uma solução bastante vantajosa e bem-sucedida.

Você já instalou um sistema split? Você o utiliza em temperaturas congelantes? Foi necessária a instalação de um kit de baixa temperatura? Compartilhe sua experiência, acréscimos e correções ao artigo nos comentários.