Aerotermia: vantagens, benefícios e aplicações

A transição para uma economia com um nível reduzido de emissões é possível, mas para isso é essencial evoluir rumo a vetores energéticos e usos finais mais eficientes. A descarbonização e a eletrificação são uma oportunidade para criar riqueza, empregos verdes e melhorar a qualidade do ar. Por exemplo, o objetivo da União Europeia (UE) é atingir emissões líquidas nulas em carbono até 2050. Portanto, o desafio diz respeito ao setor energético em particular, mas também à sociedade porque este processo será vital na luta contra as mudanças climáticas.

A eletrificação do transporte, do calor residencial e a obtenção de eletricidade — autoconsumo elétrico — através de energias renováveis serão decisivas no roteiro a seguir pelo setor energético para descarbonizar a economia. Aqui entram em jogo alternativas limpas como a energia eólica, a energia fotovoltaica, a energia hidrelétrica, o hidrogênio verde, a energia híbrida ou a aerotermia. A seguir analisaremos um pouco melhor esta última.

A aerotermia e a demanda de calor. Aplicações

Os sistemas de aerotermia são bombas de calor que retiram a energia ambiental contida no ar mediante um ciclo termodinâmico para oferecer aquecimento no inverno, refrigeração no verão e água quente durante todo o ano. O potencial das bombas de calor elétricas é muito alto, pois são muito mais eficientes que as caldeiras convencionais, por isso serão fundamentais como elemento de mudança no momento de eletrificar e descarbonizar a demanda de calor.

Na Europa, por exemplo, o uso de calor representa 50% da demanda final de energia. No âmbito desse uso, o aquecimento e a água quente sanitária (AQS) em edifícios representam mais de 60% das necessidades de calor, os processos térmicos na indústria acrescentam cerca de 30% e o frio, mais importante no sul do que no norte, apenas 2%.

Como funciona a aerotermia. As bombas de calor

As bombas de calor elétricas de última geração são uma tecnologia muito eficiente, a ponto de serem consideradas renováveis do ponto de vista regulatório. A razão fundamental é que se baseiam em um ciclo termodinâmico que consegue extrair o calor do ar exterior graças ao uso de fluidos refrigerantes.

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Os fluidos refrigerantes, que estão em constante evolução, são um dos pontos-chave para as funcionalidades das bombas de calor. O último fluido refrigerante mais utilizado para essas bombas é o R32, que atinge uma temperatura de até 70 ºC e é capaz de melhorar a eficiência. Também estão evoluindo outros como o R-290 (propano), o R-744 (CO₂) ou os nanofluidos.

O desempenho de uma bomba de calor depende tanto da temperatura de entrada (exterior) quanto da temperatura de saída (interior). Portanto, os sistemas de distribuição térmica mais adotados são os de baixa temperatura, como o do piso radiante ou aquecido. O uso para AQS ou para radiadores de alta temperatura oferece um desempenho inferior, embora também seja muito superior ao das caldeiras convencionais. Uma bomba de calor precisa dos seguintes componentes para seu funcionamento:

Compressor

Seu trabalho é transformar a energia elétrica e aumentar a pressão do fluido refrigerante.

 Condensador

É o responsável pela condensação do fluido refrigerante que passa do estado gasoso para líquido através do permutador de calor.

Válvula de expansão

Trata-se de um dispositivo que gera uma elevada perda de carga, reduzindo a temperatura para produzir a expansão do fluido refrigerante.

Evaporador

Graças ao evaporador ocorre a evaporação do fluido frigorífico, absorve-se o calor e o ciclo é reiniciado.

Vantagens e desvantagens da aerotermia

A aerotermia oferece inúmeras vantagens tanto para o particular quanto para a sociedade, por isso, a maioria das residências construídas recentemente já possui esse tipo de sistema:

 Oferece um alto nível de eficiência e desempenho.

 Permite reduzir as emissões e o consumo de energia, contribuindo assim para os Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS).

 Permite economizar nas contas após o gasto inicial e é útil durante todo o ano.

É cômodo, seguro e confiável ao não depender do fornecimento de combustíveis nem de manutenções complexas. Além disso, seu funcionamento é relativamente simples.

 Melhora a qualidade do ar em âmbito local eliminando completamente das emissões de partículas de NOx (óxidos de nitrogênio) e SOx (óxidos de enxofre) produzidas da sistemas baseados em caldeiras de combustão.

 Os organismos públicos estão promovendo medidas para incentivar o desenvolvimento da eletrificação através, por exemplo, de incentivos fiscais.

Todas essas vantagens enfrentam uma série de barreiras que atualmente existem para a introdução das bombas de calor e que analisamos a seguir:

• Para os geradores de aerotermia de uso doméstico é necessário dispor de um espaço exterior suficiente, cada vez menor graças aos progressos da tecnologia, assim como de um espaço interior para o permutador e o acumulador de AQS. Além disso, tais geradores soltam calor no verão, precisando portanto de um espaço circundante de aproximadamente 3 metros.
• O alto preço das máquinas e o custo de instalação do novo equipamento tornam o gasto de substituição mais alto que o de uma caldeira convencional e um sistema de refrigeração para toda a casa. Por outro lado, o custo de operação é inferior.
• Quando pensamos em calor por ar costumamos associá-lo a: incomodidade térmica, pois em modelos split pode haver excesso de velocidade no fluxo de ar e um ambiente seco; baixa inércia já que ao ser desligado o sistema deixa de esquentar; e desconforto sonoro. No entanto, o uso da aerotermia com piso radiante é uma combinação perfeita que permite aproveitar todas as capacidades dessa tecnologia (piso aquecido no inverno e refrescante no verão).