Análise do desempenho energético de uma bomba de calor de CO2 transcrítico para aquecimento de águas sanitárias

02 maio 2022, segunda-feira
Aquecimento

As bombas de calor (BC) para preparação de águas quentes sanitárias (AQS), operando com CO₂ transcrítico (CO₂T), têm sido largamente utilizadas no Japão, com o intuito de reduzir o impacte ambiental dos sistemas de aquecimento de água. No entanto, estes equipamentos, geralmente conhecidos na Ásia como ‘Eco Cute’, não triunfaram na Europa. As altas pressões supercríticas a que estão sujeitos impõem exigentes requisitos de segurança e de construção, marcados pela robustez e elevada resistência mecânica, afetando negativamente o custo final do equipamento suportado pelo consumidor. No entanto, e apesar de usar um refrigerante natural com potencial de aquecimento global ultrabaixo, o seu desempenho é equiparável ao dos sistemas BC convencionais (subcríticos) de elevado desempenho.

Este trabalho apresenta a análise do desempenho energético de uma BC de CO₂T (BCCO₂T) com 4,5 kW de potência térmica para preparação de AQS, comercializada na Europa, para fins de benchmarking em relação a equipamentos similares de operação subcrítica. Todos os testes foram realizados com base na Norma EN16147 para BC com compressores acionados por motor elétrico, abrangendo condições ambiente de -5 °C/75% a 25 °C/93%, temperaturas da água de abastecimento de 10 °C e 15 °C, e dois modos de operação (eficiência e conforto).

Introdução

A tomada de consciência do impacte ambiental dos refrigerantes à base de HCFC e HFC, normalmente utilizados em sistemas de refrigeração e ar condicionado, relançou alguns ‘antigos’ refrigerantes naturais, tais como o amoníaco (NH₃), o dióxido de carbono (CO₂) e os hidrocarbonetos (HCs). Contrastando com a elevada flamabilidade dos HCs e a toxicidade do NH₃, o CO₂ surge como uma alternativa inócua, competitiva e ‘amiga do ambiente’. (...)

Em colaboração com V.A.F. Costa, TEMA – Centro de Tecnologia Mecânica e Automação, Departamento de Engenharia Mecânica, Universidade de Aveiro; doutorado em Engenharia Mecânica