Bombas de Calor
1
2º Seminário PPGS
Carlos Barbosa – TT/SPO
TT/SPO--TR
10/08/2014 Bosch Termotecnologia S.A reserves all rights even in the event of industrial property rights.
We reserve all rights of disposal such as copying and passing on to third parties.
O calor é o nosso elemento
Bombas de Calor Geotérmicas
Índice
• Definições
• Funcionamento
• Performance
• Instalação
• Fontes de Problemas
2
10/08/2014 Bosch Termotecnologia S.A reserves all rights even in the event of industrial property rights.
We reserve all rights of disposal such as copying and passing on to third parties.
O calor é o nosso elemento
Definições
O calor é o nosso elemento
Definição de bomba de calor
• É um equipamento
q p
que
q
transfere calor de um local
de baixa temperatura para
outro de alta temperatura
• Este processo requer o
fornecimento de energia
elétrica
• A eficiência é alta, já que a
energia fornecida tem
menor proporção do que a
transferida
3
10/08/2014 Bosch Termotecnologia S.A reserves all rights even in the event of industrial property rights.
We reserve all rights of disposal such as copying and passing on to third parties.
Compressor
Evaporador
Sistema
expansão
Condensador
Definições
O calor é o nosso elemento
Definição de bomba de calor
• Utiliza um fluido
f
que entra
em ebulição a baixas
temperaturas num
evaporador, permitindo a
absorção de calor em locais
mais frios
f
Compressor
Evaporador
• É utilizado
tili d um compressor
para aspirar e comprimir os
vapores produzidos no
evaporador, aumentandolhes a temperatura
4
10/08/2014 Bosch Termotecnologia S.A reserves all rights even in the event of industrial property rights.
We reserve all rights of disposal such as copying and passing on to third parties.
Sistema
expansão
Condensador
Definições
O calor é o nosso elemento
Definição de bomba de calor
•O
Os vapores comprimidos
são posteriormente
descarregados para um
condensador, onde ocorre a
libertação do calor
• Um dispositivo de expansão
causa uma perda
d de
d carga
no sistema, permitindo a
entrada em ebulição do
fluído a baixas
temperaturas
5
10/08/2014 Bosch Termotecnologia S.A reserves all rights even in the event of industrial property rights.
We reserve all rights of disposal such as copying and passing on to third parties.
Compressor
Evaporador
Sistema
expansão
Condensador
Bombas de Calor Buderus
Índice
• Definições
• Funcionamento
• Performance
• Instalação
• Fontes de Problemas
6
10/08/2014 Bosch Termotecnologia S.A reserves all rights even in the event of industrial property rights.
We reserve all rights of disposal such as copying and passing on to third parties.
O calor é o nosso elemento
O calor é o nosso elemento
Funcionamento
Ciclo de funcionamento
Pressão
(Bar)
Condensação
(rejeição de calor
latente)
Subarrefecimento
Diminuição de temperatura de
vapor (rejeição de calor
sensível)
1
3
5
2
Queda da pressão
4
Compressor
3
7
6
6
7
Evaporação (efeito de
arrefecimento)
1
Sobreaquecimento
Trabalho realizado
pelo compressor
Entalpía (kcal/kg)
7
2
10/08/2014 Bosch Termotecnologia S.A reserves all rights even in the event of industrial property rights.
We reserve all rights of disposal such as copying and passing on to third parties.
Evaporador
5
Sistema
expansão
4
Condensador
O calor é o nosso elemento
Funcionamento
Bomba de Calor Geotérmica Reversível em aquecimento
Gás em alta pressão
Evaporador
Condensador
Válvula 4
vias
Água
g glicolada
g
7ºC
Sistema de aquecimento
ventiloconvectores/piso radiante
ventiloconvectores/piso
Água 35ºC
Bomba
lado
fonte
Gás em
baixa
pressão
Pressosto
diferencial
Pressosto
diferencial
dif
i l
Válvulas de
expansão
Filtro
Vál . antiVálv.
Válv
anti
ti-retorno
t
8
Vál . antiVálv.
Válv
anti
ti-retorno
t
10/08/2014 Bosch Termotecnologia S.A reserves all rights even in the event of industrial property rights.
We reserve all rights of disposal such as copying and passing on to third parties.
Líquido em alta pressão
Sonda
geotérmica
Líquido em baixa pressã
ão
Compressor
Bomba
lado
utilização
Água
g 30ºC
O calor é o nosso elemento
Funcionamento
Bomba de Calor Geotérmica Reversível em arrefecimento
Gás em alta pressão
Condensador
Evaporador
Válvula 4
vias
Água
g glicolada
g
30ºC
Sistema de aquecimento
ventiloconvectores/piso radiante
ventiloconvectores/piso
Água 18ºC
Bomba
lado
fonte
Gás em
baixa
pressão
Pressosto
diferencial
Pressosto
diferencial
dif
i l
Válvulas de
expansão
Sonda
geotérmica
Filtro
Vál . antiVálv.
Válv
anti
ti-retorno
t
9
Vál . antiVálv.
Válv
anti
ti-retorno
t
10/08/2014 Bosch Termotecnologia S.A reserves all rights even in the event of industrial property rights.
We reserve all rights of disposal such as copying and passing on to third parties.
Líquido em baix
xa pressão
Líquid
do em alta pressã
ão
Compressor
Bomba
lado
utilização
Água
g 23ºC
Funcionamento
Componentes
Permutador de placas, lado instalação
Permutador de placas, lado fonte
Válvula 4 vias
Válvula expansão
Compressor Scroll R410A
Resistência do carter
10
10/08/2014 Bosch Termotecnologia S.A reserves all rights even in the event of industrial property rights.
We reserve all rights of disposal such as copying and passing on to third parties.
O calor é o nosso elemento
Funcionamento
Componentes
Válvula segurança, lado utilização
Circulador lado fonte
Circulador lado utilização
Pressostato diferencial
V
Vaso
expansão
ã
11
10/08/2014 Bosch Termotecnologia S.A reserves all rights even in the event of industrial property rights.
We reserve all rights of disposal such as copying and passing on to third parties.
O calor é o nosso elemento
Bombas de Calor Buderus
Índice
• Definições
• Funcionamento
• Performance
• Instalação
• Fontes de Problemas
12
10/08/2014 Bosch Termotecnologia S.A reserves all rights even in the event of industrial property rights.
We reserve all rights of disposal such as copying and passing on to third parties.
O calor é o nosso elemento
O calor é o nosso elemento
Performance
Limites de operação em aquecimento*
piso
ventiloconvector
radiante
Tempera
atura de s
saída lado
o fonte (ºC
C)
14
12
Radiadores
10
8
6
4
2
0
-2
-4
-6
-8
-10
25
30
35
40
45
50
Temperatura de saída lado utilização (ºC)
*De acordo com o fabricante
13
10/08/2014 Bosch Termotecnologia S.A reserves all rights even in the event of industrial property rights.
We reserve all rights of disposal such as copying and passing on to third parties.
55
60
O calor é o nosso elemento
Performance
Limites de operação em arrefecimento*
Ventilo
Fan
Coil
convectores
Tempera
atura de s
saída lado
o fonte (ºC
C)
42
Piso/teto
arrefecido
Floor
Cooling
40
38
36
34
32
30
28
0
5
10
15
Temperatura de saída lado utilização (ºC)
*De acordo com o fabricante
14
10/08/2014 Bosch Termotecnologia S.A reserves all rights even in the event of industrial property rights.
We reserve all rights of disposal such as copying and passing on to third parties.
18
20
O calor é o nosso elemento
Performance
Norma EN 14511
Refrigeração (E.E.R.)
Tipo
Aquecimento (COP)
Exterior
Interior
Exterior
Interior
Ar/Ar
35ºC bs / 24ºC bh
27ºC bs / 19ºC bh
7ºC bs / 6ºC bh
20ºC bs / 15ºC bh
Ar/Água
35ºC bs / 24ºC bh
23ºC retorno / 18ºC ida
7ºC bs / 6ºC bh
30ºC retorno / 35ºC ida
30ºC retorno / 35ºC ida
23ºC retorno / 18ºC ida
0ºC retorno / -3ºC ida
30ºC retorno / 35ºC ida
Líquido/Água
Calor produzido (kWh)
COP=
Energia
g eléctrica consumida (kWh)
(
)
bs – Temperatura de bolbo seco
bh – Temperatura de bolbo húmido
15
Capacidade de refrigeração (kWh)
EER=
10/08/2014 Bosch Termotecnologia S.A reserves all rights even in the event of industrial property rights.
We reserve all rights of disposal such as copying and passing on to third parties.
Energia
g eléctrica consumida (kWh)
(
)
O calor é o nosso elemento
Performance
Curvas de performance em aquecimento*
C.O.P. Vs temperatura fonte
8.0
ts 30
30ºC
C
75
7.5
7.0
ts 35ºC
C
C.O.P.
6.5
6.0
ts 40ºC
5.5
ts 45ºC
5.0
4.5
ts 50ºC
4.0
ts 55ºC
3.5
3.0
-6
-4
-2
0
2
4
6
8
10
Temperatura de saída do permutador do lado fonte
*Para modelo especifico de 23kW, de acordo com fabricante
Ts: temperatura de saída do lado utilização
16
10/08/2014 Bosch Termotecnologia S.A reserves all rights even in the event of industrial property rights.
We reserve all rights of disposal such as copying and passing on to third parties.
12
Bombas de Calor Buderus
Índice
• Definições
• Funcionamento
• Performance
• Instalação
• Fontes de Problemas
17
10/08/2014 Bosch Termotecnologia S.A reserves all rights even in the event of industrial property rights.
We reserve all rights of disposal such as copying and passing on to third parties.
O calor é o nosso elemento
O calor é o nosso elemento
Instalação
Sistema com B.C. geotérmica
Sensor
S
Tº exterior
Águas quentes sanitárias
Fonte
Utilização
!
Bomba de calor
18
10/08/2014 Bosch Termotecnologia S.A reserves all rights even in the event of industrial property rights.
We reserve all rights of disposal such as copying and passing on to third parties.
Instalação
Fonte
• Sondas geotérmicas em
furos verticais no solo
19
10/08/2014 Bosch Termotecnologia S.A reserves all rights even in the event of industrial property rights.
We reserve all rights of disposal such as copying and passing on to third parties.
O calor é o nosso elemento
Instalação
Fonte
• Coletor horizontal enterrado
no solo de 1,2 a 1,5m de
profundidade
20
10/08/2014 Bosch Termotecnologia S.A reserves all rights even in the event of industrial property rights.
We reserve all rights of disposal such as copying and passing on to third parties.
O calor é o nosso elemento
Instalação
Fonte
• Águas subterrâneas
• Água do poço
• Água corrente acima do
solo
21
10/08/2014 Bosch Termotecnologia S.A reserves all rights even in the event of industrial property rights.
We reserve all rights of disposal such as copying and passing on to third parties.
O calor é o nosso elemento
Instalação
Utilização
• Piso radiante
– Baixas temperaturas de
retorno (temperatura de
retorno <35°C)
22
10/08/2014 Bosch Termotecnologia S.A reserves all rights even in the event of industrial property rights.
We reserve all rights of disposal such as copying and passing on to third parties.
O calor é o nosso elemento
O calor é o nosso elemento
Instalação
Utilização - radiadores
• Radiadores: Só de baixa
temperatura!
– Funcionamento só em
aquecimento
– Emissão térmica depende
da temperatura média de
funcionamento
 T 
P  P 50  

 50 
23
n
10/08/2014 Bosch Termotecnologia S.A reserves all rights even in the event of industrial property rights.
We reserve all rights of disposal such as copying and passing on to third parties.
O calor é o nosso elemento
Instalação
Utilização - radiadores
Ta = 20ºC
• Exemplo
55ºC
– Radiador 600 entre eixos
– Pelem∆t50 = 136W (80/60ºC)
– n = 1.31
Potência @ 55ºC/50ºC?
– Tm=52.5ºC
– Ta=20ºC
20ºC
– ∆T=52.5-20=32.5ºC
n
1.31
 T 
 32.5 
P  P 50  
  136  

 50 
 50 
 77.35W
Conclusão: queda de
potência em 57%!
p
24
10/08/2014 Bosch Termotecnologia S.A reserves all rights even in the event of industrial property rights.
We reserve all rights of disposal such as copying and passing on to third parties.
Instalação
Utilização - ventiloconvectores
• Funcionamento em
aquecimento e em
a e ec e to
arrefecimento
• Trabalham com baixas
temperaturas
p
uma vez que
q o
ar é forçado
• Necessitam de maior caudal
de água, já que trabalham
com baixas temperaturas
25
10/08/2014 Bosch Termotecnologia S.A reserves all rights even in the event of industrial property rights.
We reserve all rights of disposal such as copying and passing on to third parties.
O calor é o nosso elemento
Bombas de Calor Buderus
Índice
• Definições
• Funcionamento
• Performance
• Instalação
• Fontes de Problemas
26
10/08/2014 Bosch Termotecnologia S.A reserves all rights even in the event of industrial property rights.
We reserve all rights of disposal such as copying and passing on to third parties.
O calor é o nosso elemento
Fontes de Problemas
Problemas comuns
• Falta de caudal
– Ar no sistema
– Filtros ‘Y’
Y obstruídos
– Mau dimensionamento das
tubagens
g
– Obstruções na tubagem ou
válvulas fechadas
27
10/08/2014 Bosch Termotecnologia S.A reserves all rights even in the event of industrial property rights.
We reserve all rights of disposal such as copying and passing on to third parties.
O calor é o nosso elemento
Fontes de Problemas
Problemas comuns
• Intervenção constante do
pressostato de alta em
aquecimento
– Reduzido volume de água
g
da instalação
– Área de permuta
i
insuficiente
fi i t
• Intervenção constante do
pressostato de alta em
arrefecimento
– Mau dimensionamento do
coletor/sonda geotérmica
28
10/08/2014 Bosch Termotecnologia S.A reserves all rights even in the event of industrial property rights.
We reserve all rights of disposal such as copying and passing on to third parties.
O calor é o nosso elemento
O calor é o nosso elemento
Fontes de Problemas
Problemas comuns
• Alarme de gelo no
evaporador
– Temperatura do lado fonte
muito baixa (geralmente <
3ºC)
– Pode ocorrer em
aproveitamentos de águas
superficiais
– Mau dimensionamento das
sondas/coletores
geotérmicos
– Desequilíbrio
D
ilíb i de
d caudais
d i no
lado fonte
29


10/08/2014 Bosch Termotecnologia S.A reserves all rights even in the event of industrial property rights.
We reserve all rights of disposal such as copying and passing on to third parties.

Fontes de Problemas
Problemas comuns
• Má parametrização
– Set-point excede os limites
de operação
– Consumos desnecessários
30
10/08/2014 Bosch Termotecnologia S.A reserves all rights even in the event of industrial property rights.
We reserve all rights of disposal such as copying and passing on to third parties.
O calor é o nosso elemento
Fontes de Problemas
Problemas comuns
• Alimentação elétrica
– Potência contratada
– Desequilíbrio entre fases
– Quedas de tensão
– Fases
F
trocadas
t
d
31
10/08/2014 Bosch Termotecnologia S.A reserves all rights even in the event of industrial property rights.
We reserve all rights of disposal such as copying and passing on to third parties.
O calor é o nosso elemento
Bombas de Calor Buderus
32
10/08/2014 Bosch Termotecnologia S.A reserves all rights even in the event of industrial property rights.
We reserve all rights of disposal such as copying and passing on to third parties.
O calor é o nosso elemento