La principal limitació de les bombes de calor d'aire és una caiguda significativa del rendiment quan les temperatures exteriors arriben al rang de congelació.
Les bombes de calor estan emergint com una solució eficient per a la calefacció i la climatització d'espais, especialment quan s'utilitzen en sistemes de flux de refrigerant variable. Poden coincidir amb els sistemes d'aire condicionat més eficients en mode de refrigeració i poden competir amb el baix cost de la calefacció per combustió mentre utilitzen només electricitat. En comparació amb un escalfador de resistència convencional, una bomba de calor aconsegueix un estalvi d'entre el 40 i el 80 per cent, depenent del model específic i les condicions de funcionament.
Mentre que les bombes de calor de font d'aire intercanvien calor directament amb l'aire exterior, les bombes de calor de font del sòl aprofiten la temperatura subterrània estable per aconseguir una major eficiència. Tenint en compte el preu elevat i les instal·lacions complexes d'un sistema de fonts terrestres, les bombes de calor d'aire són l'opció més habitual.
La principal limitació de les bombes de calor d'aire és una caiguda significativa del rendiment quan les temperatures exteriors arriben al rang de congelació. Els enginyers de disseny han de tenir en compte l'efecte del clima local a l'hora d'especificar una bomba de calor i assegurar-se que el sistema està equipat amb les mesures adequades per a les temperatures més baixes previstes.
Com afecta el fred extrem a les bombes de calor de font d'aire?
El principal repte quan s'utilitza una bomba de calor d'aire amb temperatures de congelació és controlar l'acumulació de gel a les bobines exteriors. Com que la unitat està eliminant la calor de l'aire exterior que ja és fred, la humitat es pot acumular i congelar fàcilment a la superfície de les seves bobines.
Tot i que el cicle de descongelació de la bomba de calor pot fondre el gel a les bobines exteriors, la unitat no pot proporcionar calefacció mentre dura el cicle. A mesura que baixen les temperatures exteriors, la bomba de calor ha d'entrar al cicle de descongelació amb més freqüència per compensar la formació de gel, i això limita la calor lliurada als espais interiors.
Atès que les bombes de calor de font del sòl no intercanvien calor amb l'aire exterior, no es veuen afectades per les temperatures de congelació. No obstant això, requereixen excavacions que poden ser difícils de realitzar sota edificis existents, especialment aquells en zones urbanes concorregudes.
Especificació de bombes de calor de font d'aire per a temps fred
Quan s'utilitzen bombes de calor d'aire amb temperatures de congelació, hi ha dues maneres principals de compensar la pèrdua de calor durant els cicles de descongelació:
Afegir un sistema de calefacció de seguretat, normalment un cremador de gas o un escalfador de resistència elèctrica.
Especificació d'una bomba de calor amb mesures integrades contra l'acumulació de gelades.
Els sistemes de calefacció de reserva per a bombes de calor d'aire són una solució senzilla, però solen augmentar el cost de propietat del sistema. Les consideracions de disseny canvien en funció del tipus de calefacció de reserva especificat:
Un escalfador de resistència elèctrica funciona amb la mateixa font d'energia que la bomba de calor. Tanmateix, consumeix més corrent per a una càrrega de calefacció determinada, i requereix una capacitat de cablejat més gran. L'eficiència global del sistema també disminueix, ja que l'escalfament per resistència és molt menys eficient que el funcionament de la bomba de calor.
Un cremador de gas aconsegueix un cost operatiu molt més baix que un escalfador de resistència. Tanmateix, requereix un subministrament de gas i un sistema d'escapament, augmentant el cost de la instal·lació.
Quan un sistema de bomba de calor utilitza calefacció de reserva, una pràctica recomanada és posar el termòstat a una temperatura moderada. Això minimitza la freqüència del cicle de descongelació i el temps de funcionament del sistema de calefacció de reserva, reduint el consum total d'energia.
Bombes de calor amb mesures integrades contra el fred
Les bombes de calor de font d'aire dels principals fabricants solen tenir una classificació per a temperatures exteriors tan baixes com -4 °F. Tanmateix, quan les unitats es milloren amb mesures de clima fred, el seu rang de funcionament es pot estendre per sota dels -10 °F o fins i tot de -20 °F. A continuació es mostren algunes característiques de disseny habituals que utilitzen els fabricants de bombes de calor per mitigar l'impacte del cicle de descongelació:
Alguns fabricants inclouen acumuladors de calor, que poden continuar proporcionant calor quan la bomba de calor entra al cicle de descongelació.
També hi ha configuracions de bomba de calor on una de les línies de refrigerant calent circula per la unitat exterior per evitar la congelació. El cicle de descongelació només s'activa quan aquest efecte d'escalfament no és suficient.
Quan un sistema de bomba de calor utilitza diverses unitats exteriors, es poden programar per entrar al cicle de descongelació en una seqüència i no simultàniament. D'aquesta manera, el sistema mai perd tota la seva capacitat de calefacció per descongelació.
Les unitats exteriors també es poden equipar amb carcasses que protegeixen la unitat de la nevada directa. D'aquesta manera, la unitat només ha de fer front al gel que es forma directament sobre les bobines.
Tot i que aquestes mesures no eliminen completament el cicle de descongelació, poden reduir-ne l'impacte en la potència de calefacció. Per aconseguir els millors resultats amb un sistema de bomba de calor amb font d'aire, el primer pas recomanat és una avaluació del clima local. D'aquesta manera, es pot especificar un sistema adequat des del principi; que és més senzill i menys costós que actualitzar una instal·lació inadequada.
Mesures complementàries per millorar l'eficiència de la bomba de calor
Tenir un sistema de bomba de calor eficient energèticament redueix les despeses de calefacció i refrigeració. Tanmateix, l'edifici en si també es pot dissenyar per minimitzar les necessitats de refrigeració durant l'estiu i les necessitats de calefacció durant l'hivern. Una embolcall d'edifici amb un aïllament i hermeticitat adequats minimitza la necessitat de calefacció i refrigeració, en comparació amb un edifici amb un aïllament deficient i moltes fuites d'aire.
Els controls de ventilació també contribueixen a l'eficiència de calefacció i refrigeració, ajustant el flux d'aire segons les necessitats de l'edifici. Quan els sistemes de ventilació funcionen a ple flux d'aire tot el temps, el volum d'aire que s'ha de condicionar és més gran. En canvi, si s'ajusta la ventilació segons l'ocupació, el volum total d'aire que s'ha de condicionar és menor.
Hi ha una àmplia gamma de configuracions de calefacció i refrigeració que es poden desplegar als edificis. No obstant això, el cost de propietat més baix s'aconsegueix quan la instal·lació s'optimitza segons les necessitats de l'edifici.
Article de Michael Tobias
Referència: Tobias, M. (nd). Si us plau, activeu les galetes. StackPath. https://www.contractormag.com/green/article/20883974/airsource-heat-pumps-in-cold-weather.
Si voleu sense problemes amb problemes de baix rendiment a baixa temperatura ambient dels productes de la bomba de calor, estarem encantats de presentar-vos les nostres bombes de calor de font d'aire EVI! En comptes de la temperatura ambiental normal de -7 a 43 graus C, són capaços de baixar fins a -25 graus Celsius. No dubteu a contactar amb nosaltres per a més informació!
Hora de publicació: 16-mar-2022