Idraulica 24 - Caleffi...5 Comoaquecerumlocalcomarfrio Oexemploencontra-sedivididoemtrêsfases: Fase...

��

Deze

mbro

2009

28

AS BOMBAS DE CALOR

3 AS BOMBAS DE CALOR

4 TRANSFERIR CALOR DA TEMPERATURA BAIXA PARA ALTA

6 MÁQUINAS DE TRANSFERÊNCIA DE CALOR DA TEMPERATURA BAIXA PARA ALTA

8 RENDIMENTO DAS BOMBAS DE CALOR E DAS RESPECTIVAS INSTALAÇÕES

10 FONTES DE CALOR UTILIZÁVEIS

11 INSTALAÇÕES DE AQUECIMENTO COM BOMBAS DE CALOR

12 AQUECIMENTO E ARREFECIMENTO COM BOMBAS DE CALOR

14 TEMPERATURAS MÁXIMAS QUE SE PODEM OBTER COM BOMBAS DE CALOR

15 PRODUÇÃO DE ÁGUA QUENTE SANITÁRIA

16 ACUMULADORES INTERPOSTOS ENTRE AS BOMBAS DE CALOR E OS TERMINAISCOMPONENTES DOS CIRCUITOS FECHADOS QUE ALIMENTAM AS BOMBASDE CALOR

18 COLOCAÇÃO EM FUNCIONAMENTO DAS BOMBAS DE CALOR

20 INSTALAÇÕES COM BOMBA DE CALOR, PRODUÇÃO DE FRIO COM AR

22 INSTALAÇÕES COM BOMBA DE CALOR, PRODUÇÃO DE FRIO COM ÁGUADE SUPERFÍCIE

24 INSTALAÇÕES COM BOMBA DE CALOR, PRODUÇÃO DE FRIO COM ÁGUADE FURO OU DE POÇO

28 INSTALAÇÕES COM BOMBA DE CALOR COM COLECTORES HORIZONTAISENTERRADOS

32 INSTALAÇÕES COM BOMBA DE CALOR COM SONDAS GEOTÉRMICAS

36 INSTALAÇÕES COM BOMBA DE CALOR COM POSTES GEOTÉRMICOS

38 SEPARADOR DE MICRO-BOLHAS DE AR E DE SUJIDADE DISCALDIRT E DIRTCAL

39 COLECTORES DE DISTRIBUIÇÃO EM AÇO PARA INSTALAÇÕES INDUSTRIAIS

40 ESTABILIZADOR AUTOMÁTICO DE CAUDAL COMPACTO COM CARTUCHOEM POLÍMERO

41 VÁLVULAS DE BALANCEAMENTO COM CAUDALÍMETRO

42 KIT DE LIGAÇÃO SOLAR-CALDEIRA

Sumário

CONTADORES DE ENERGIA CONTECA SÉRIE 7554conformidade com a directiva MID

Relativamente aos contadores de energia CONTECA série7554, temos a honra de comunicar que foi ultimado oprocesso de avaliação da conformidade com os requisitosda directiva 2004/22/CE, mais conhecida como DirectivaMID (abreviatura de Measuring Instrument Directive).

Esta directiva é coactiva em Itália, tendo sido abordadano Decreto-Lei de 2 de Fevereiro de 2007 Nº 22 o qualobriga a utilizar exclusivamente contadores de energiaem conformidade com a MID no mercado nacional.

Na capa:Stadium Global Center Brescia

Projectistas:Abba - Marai - Rovati - R.T.K.L. España

BRESCIA - Italia

CALEFFI LdaHydronic Solutions

Sede:Urbanização das Austrálias,

Iote 17, MilheirósApartado 1214

4471-909 Maia CodexTel: 229619410Fax: 229619420

[email protected]

Filial:Talaíde Park, Edif. A1 e A2

Estrada Octávio Pato2785-601 São Domingos de Rana

Tel: 214227190Fax: 214227199

[email protected]

www.caleffi.pt

© Copyright 2009 Caleffi

Todos os direitos reservados.É proibida a reprodução ou

publicação de qualquer parte dapublicação sem o consentimentoexpresso por escrito do Editor.

Após se ter tomado em consideração, asinstalações térmicas que utilizam a energia solar(ver Hidráulica n.ºs 25 e 27), tentaremos aquiexaminar as instalações com bombas de calor, istoé, as instalações que utilizam a energia do ambienteexterno.

Conhecer estas instalações pode ajudar a melhorfocar e apreciar as suas prestações, mas também aevitar optimismos gratuitos, frequentementefavorecidos por certificados incompletos e semcoerência (ver na pág. 8 as notas sobre as medidasadoptadas por vários fabricantes europeus para sedefenderem de certificações impróprias e, por isso,de formas de concorrência desleal).

Em Itália, as instalações com bombas de calorpodem ser utilizadas para respeitar a obrigação (jácitada na Hidráulica n.º 27) de utilizar energias

alternativas para “cobrir pelo menos 50% dasnecessidades anuais da energia primária requeridapara a produção de água quente sanitária (D.L.italiano de 19.08.2006, n.º. 192)”. Com este fim,podem ser utéis, sobretudo, quando vínculoshistóricos, arquitectónicos ou de respeito dapaisagem não permitam recorrer ao solar.O manual que se segue encontra-se essencialmentedividido em três partes:na primeira veremos como funcionam as bombas decalor e quais as suas prestações;na segunda consideraremos as várias fontes dasquais é possível captar calor;na terceira, por fim, iremos propor possíveisesquemas realizados para instalações autónomas ecentralizadas.

AS BOMBAS DE CALORMarco e Mario Doninelli

3

Vista SUL Vista NORTE

Via Ziziola Brescia - Casas em banda (Loft) - Projecto Studio Abba

4

Sabemos bem que, na natureza, não é possíveltransferir calor de uma fonte externa fria para umlocal quente.Todavia, sabemos também que a Técnica (dogrego “a arte do saber fazer”) pode colocar-nos àdisposição as noções teóricas e os meios práticospara fazer tudo aquilo que não é possível nanatureza.

Especificamente, a técnica para transferir calorde um fluido frio para outro quente já éconhecida há mais de 150 anos.Até agora esta técnica foi utilizada sobretudo paraproduzir máquinas frigoríficas: máquinas queretiram calor ao fluido a arrefecer e que o cedem aum fluido externo mais quente.A mesma técnica também pode ser utilizada paraproduzir calor. É assim possível, por exemplo,aquecer ambientes sem queimar combustíveis.

Os exemplos seguintes servem para ilustrar comotudo isto é possível. Inicialmente veremos comoarrefecer um local com ar mais quente, e depoiscomo o aquecer com ar mais frio.

Como arrefecer um local com ar quente

O exemplo encontra-se dividido em três fases:

Fase 1 - Obtenção de ar quenteImaginemos a presença de ar a 35°C num cilindrocom pistão móvel.

Fase 2 - ExpansãoDeixamos, depois, expandir este ar de forma a queo volume ocupado pelo mesmo ultrapasse em 20%o inicial. Isto provoca um arrefecimento do arporque:- após a expansão, a quantidade de calor inicialdeve aquecer um volume de ar maior;

- a energia necessária à expansão é retiradaao ar contido no cilindro (teoria dos fluidos).

Em particular, com o aumento do volumeconsiderado, a temperatura do ar diminui de 35para 13,3°C.

Fase 3 - ArrefecimentoDeslocamos, por fim, o cilindro contendo ar a13,3°C para um local com uma temperatura de26°C. O ar contido no cilindro tem capacidade paraarrefecer este local.

O exemplo demonstra que é possível arrefecerum local recorrendo ao artifício de fazer expandire deslocar uma massa de ar mais quente.

TRANSFERIR CALORDA TEMPERATURA BAIXA PARA ALTA

Arrefecimento com ar quenteRepresentação gráfica do exemplo acima indicado

1

2

Fase inicial Fase arrefecimento

ExpansãoT = 35°C

26°C

35°C

Vf13,3°C

Vf = Vi · 1,2

Vi = Volume inicialVf = Volume final

T = 35°C

3

26°C

Vi35°C Vf

13,3°C

5

Como aquecer um local com ar frio

O exemplo encontra-se dividido em três fases:

Fase 1 - Obtenção de ar frioImaginemos a presença de ar a 10°C num cilindrocom pistão móvel.

Fase 2 - CompressãoComprimimos, depois, este ar de forma a que ovolume por este ocupado seja inferior em 20%relativamente ao inicial. Isto leva a um aquecimentodo ar porque:

- após a compressão, a quantidade de calorinicial aquece um volume de ar mais pequeno;

- a energia necessária à compressão é cedida ao arcontido no cilindro (teoria dos fluidos).

Em particular, com a diminuição do volumeconsiderado, a temperatura do ar aumenta de 10 para36,4°C.

Fase 3 - AquecimentoPor fim, deslocamos o cilindro contendo ar a 36,4°Cpara um local com temperatura a 20°C. O ar contidono cilindro tem capacidade para aquecer este local.

O exemplo demonstra que é possível aquecer umlocal usando o artifício de comprimir e deslocaruma massa de ar mais frio.

Aquecimento com ar frioRepresentação gráfica do exemplo acima indicado

1

2

Fase inicial Fase aquecimento

CompressãoT = 10°C

20°C

10°C

Vi10°C

Vf36,4°C

Vf = Vi · 0,8

Vi = Volume inicialVf = Volume final

T = 10°C

36,4°C

3

20°C

Fórmulas e cálculos relativos aos exemplosconsiderados

Para determinar como varia a temperatura do ar,nos exemplos considerados, pode utilizar-se aseguinte fórmula, válida para os gases perfeitos:

Tf = ( Ti + 273 ) · ( Vi / Vf ) 0,4 - 273

sendo: Tf = temperatura ar volume final, °CTi = temperatura ar volume inicial, °CVf = volume final do ar, m3

Vi = volume inicial do ar, m3

Com base nesta fórmula e nos valoresconsiderados temos:

Primeiro exemplo:Ti = 35°CVi = Vi

Vf = Vi · 1,2Tf = (35 + 273) · [Vi / (Vi · 1,2 ) ] 0,4 - 273 = 13,3°C

Segundo exemplo:Ti = 10°CVi = Vi

Vf = Vi · 0,8Tf = (10 + 273) · [Vi / (Vi · 0,8 ) ] 0,4 - 273 = 36,4°C

6

Para transferir calor da temperatura baixa para aalta encontram-se no mercado, máquinas queusam processos físicos e químicos bastantediferentes entre eles.Todavia, as máquinas mais conhecidas edifundidas são aquelas que utilizam osfenómenos acima apresentados.

Estas máquinas são essencialmente constituídaspor um circuito fechado, dentro do qual écontinuamente comprimido e feito expandir umfluido adequado, chamado intermédio oufrigogénico.A cada compressão e a cada expansão (isto é, acada ciclo de trabalho), o fluido intermédio retiraum pouco de calor ao fluido frio e cede-o aoquente.

Este fluido intermédio não usa o ar porque,mesmo sendo um fluido seguro, do ponto de vistaambiental e de baixo custo, comporta ciclos detrabalho com rendimento térmico muito baixo.Utilizam-se, pelo contrário, fluidos que evaporamquando o calor é absorvido e que condensamquando o calor é cedido. Estas passagens deestado fazem aumentar consideravelmente aquantidade de calor que cada ciclo de trabalho écapaz de absorver e ceder.

Invertendo os ciclos de trabalho (ver pág. 12), estasmáquinas podem ser utilizadas quer para aquecerquer para arrefecer.No primeiro caso são chamadas bombas de calor,no segundo máquinas frigoríficas. Todavia, trata-se de uma diferença apenas nominal.

O desenho apresentado em baixo evidencia osprincipais componentes de uma bomba de calor.Na página ao lado, por sua vez, encontram-sedescritas as funções destes componentes.

MÁQUINAS DE TRANSFERÊNCIA DE CALORDA TEMPERATURA BAIXA PARA ALTA

Esquema funcional bomba de calor

Válvula deexpansão

Evaporador Condensador

Compressor

Cal

orre

tirad

oao

fluid

ofr

io

Cal

orce

did

oao

fluid

oq

uent

e

Fluidos intermédios

As primeiras máquinas frigoríficas foram fabricadasutilizando o amoníaco como fluido intermédio. Oamoníaco deixou, depois, de ser usado por sermuito tóxico e corrosivo.

Durante muitos anos foi utilizado também o Fréon,agora proibido, porque pode comprometer acamada de ozono atmosférico: camada queprotege as formas de vida na Terra da acçãoprejudicial dos raios ultravioletas do Sol.

Actualmente, recorre-se sobretudo ao uso dosHCFC (hidroclorofluorocarboneto). Todavia,continua ainda aberta a pesquisa de novos fluidos.O objectivo é minimizar o seu impacto ambiental eaumentar os seus rendimentos termodinâmicos.

7

Compressor:

comprime o fluido intermédio, aumentando a suatemperatura.

Válvula de expansão :

faz expandir o fluido intermédio, baixando a suatemperatura.

Breve história do frio

O homem aprendeu a produzir calor desde osprimórdios da sua História. Pelo contrário, apenasconseguiu produzir frio na primeira metade do séc.XIX. Foi uma conquista que melhorouconsideravelmente as suas condições de vida.

Hoje, a indústria do frio tem um papel insubstituívelna nossa vida quotidiana e em muitos sectores vitaisda nossa sociedade.

Estas são as principais etapas da sua História:

1834: Jacob PERKINS, em Londres, fabrica aprimeira máquina frigorífica com compressão;

1859: Ferdinand CARRÉ realiza a primeira instalaçãopara produzir gelo industrialmente;

1895: o primeiro navio frigorífico transporta para aEuropa um carregamento de carne vinda daArgentina;

1911: Willis CARRIER apresenta a primeira máquinapara climatizar o ar. Ficou famosa esta suafrase: “Temos só de deslocar o calor de ondeincomoda para onde não incomoda”.

Breve história das bombas de calor

Na prática, é uma história que começa apenas coma crise petrolífera de 1973 que levou os preços doscombustíveis a atingir níveis muito elevados.Foi com esta crise que se concluiu que, em certoscasos, pode ser mais conveniente captar calor deuma fonte fria do que produzi-lo directamente,isto é, pode ser mais conveniente usar uma bombade calor do que uma caldeira.

Todavia, as bombas de calor difundiram-se de formasignificativa apenas após os primeiros anos de2000, isto é, quando, para além do problema docusto dos combustíveis, começam também aentrar em jogo os problemas ambientais;problemas relacionados com o facto de quequeimando os combustíveis, deitam-se para aatmosfera pós finos e substâncias tóxicas perigosaspara a nossa saúde, e também para a do nossoplaneta. Tudo isto levou, e está a levar, vários paísesa incentivar o uso de instalações (para climatizarambientes e produzir água quente) alternativasàquelas que utilizam combustíveis fósseis.

Vapor baixapressão

Vapor altapressão

Vapor altapressão

Líquido altapressão

1

Líquido baixapressão

Líquido altapressão

Vapor baixapressão

Líquido baixapressão

4

3

2

Condensador:

permite ao fluido intermédio (que passa de vapor alíquido) ceder calor ao fluido quente.

Evaporador:

permite ao fluido intermédio (que passa de líquidoa vapor) absorver calor do fluido quente.

8

Coeficiente [COP: Coefficient of performance]relativo ao compressor e aos meios auxiliares

O seu valor (definido pela norma EN 255) é dadopela relação entre calor cedido ao fluido quentee a energia pedida quer pelo compressor, querpelos meios auxiliares integrados na bomba decalor: dispositivos anti-gelo, aparelhos deregulação e controlo, circuladores, ventiladores.

QcCOP = —

Wcompressor + Wmeios auxiliares

Grandezas relativas à definição do coeficiente ε

Grandezas relativas à definição do coeficiente COP

Contadoreléctrico

0 0 0 1 2

Contadorde energia

PUSH

Contadoreléctrico

0 0 0 1 2

Contadorde energia

PUSH

Q f Q cW

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

5,0

5,5

-5 0 5 10 15

CO

P

T entrada fluido frio [°C]

35°C

45°C

55°C

65°C

Fluido frio ∆T = 4°C • Fluido quente ∆T = 5°C

Este é um argumento a considerar com muitaatenção, porque é fácil encontrar indicaçõespouco claras a este respeito e mesmodesviantes (ver nota coluna ao lado).De seguida serão examinados os rendimentosrelativos ao aquecimento. Para o arrefecimento, asgrandezas em causa são substancialmentesemelhantes.

Na prática, indica a potência térmica que sepode obter absorvendo 1 kW de electricidadepara fazer funcionar o compressor.Por exemplo, se ε é igual a 4, significa que de 1 kWeléctrico se podem obter 4 de potência térmica.

Os valores de ε dependem principalmente dosalto térmico entre a fonte fria e o fluido quente:quanto menor for este salto térmico, maior é ovalor de ε, isto é, o rendimento da bomba decalor. Algo bastante óbvio, porque é certamentemais fácil transportar calor de 10 para 30°C, doque de 10 para 50°C.

RENDIMENTO DAS BOMBAS DE CALORE DAS RESPECTIVAS INSTALAÇÕES

RENDIMENTOS INSTANTÂNEOSDAS BOMBAS DE CALOR

Referem-se a condições de teste bemestabelecidas e são determinados com osseguintes coeficientes:

Coeficiente [ε ] relativoapenas ao compressor

É dado pela relação entre o calor cedido ao fluidoquente e a energia pedida pelo compressor.

Qcε = 00000000000000

Wcompressor

Notas em relação aos valores de ε e COP

Os valores de ε e COP devem ser fornecidos pelosfabricantes das bombas de calor. O seu valor tambémpode ser dado através das duas grandezas que osdeterminam indirectamente, isto é, a energia útil eaquela requerida.O diagrama de seguida apresentado representa osvalores do COP relativos a uma bomba de calor água-água.

Para evitar formas de concorrência desleal,vários fabricantes europeus adoptaram sistemasde teste comuns e confiaram as respectivasleituras a laboratórios independentes.

9

Grandezas relativas à definição do coeficiente COPA

Contadoreléctrico

0 0 0 1 2

Contadorde energia

PUSH

RENDIMENTOS ANUAISDAS INSTALAÇÕES COM BOMBA DE CALOR

Estes rendimentos são determinados com ocoeficiente COPA, que significa COP anual.O seu valor é dado pela relação entre o calor cedidoao fluido quente num ano e a energia totalnecessária para fazer funcionar a instalação.

Q útil (anual)COPA = ———————————————

———————W total consumida (anual)

É, assim, um coeficiente que depende não só dosrendimentos da bomba de calor, mas também dascaracterísticas específicas dos vários sistemas deregulação e de distribuição da energia térmica. E éeste, e apenas este, o coeficiente que deve serconsiderado ao calcular os custos de gestãode uma instalação com bomba de calor, assimcomo os respectivos tempos de amortização.

Não é fácil determinar os valores do coeficienteCOPA, pois dependem de diversas variáveis,muitas vezes, bastante indefinidas, tais como:

- as variações de temperatura da fonte fria;

- o sistema de distribuição e os terminaisutilizados;

- o tipo de regulação que gere a instalação;

- o tipo de regulação que gere a bomba de calor.

Também tem um papel muito importante onúmero de activações e desactivações docompressor.

De facto, nas fases de activação, a bomba decalor comporta-se como um motor que deveaquecer. Portanto, nestas fases, os seus COP sãobastante inferiores aos de referência, obtidosatravés de testes de laboratório levados a caboem funcionamento e com as condições ideais.

Para determinar os valores do coeficiente COPA,encontram-se actualmente disponíveis fórmulas esoftware que, todavia, não serão aqui referidosdevido à sua complexidade.

Em todo o caso espera-se que, em breve, sepossa contar com um método de avaliaçãooficialmente reconhecido, indispensável parapoder evitar avaliações subjectivas e, por isso,contestáveis, ao redigir a certificaçãoenergética dos edifícios com bombas de calor.

Para aprofundar este tema e, ao mesmo tempo,para um confronto saudável com os dados reais,pode ser significativo consultar o sitewww.wallonie.be: site da Valónia (região daBélgica), dedicado ao uso racional das energiasalternativas. Nesse site é possível encontrar leituras directase continuamente actualizadas dos coeficientesCOPA relativos às instalações de aquecimentoque servem complexos de edifícios de uso civil.

A campanha de leituras, levada a cabo pelaFaculté Polytechnique de Mons, é um óptimoexemplo de didáctica sobre problemas concretose actuais, assim como de colaboração entre omundo da escola e o do trabalho.

10

Para alimentar o lado frio das bombas de calor,podem utilizar-se diversos tipos de fonte. Aescolha depende essencialmente dos seguintesaspectos e factores:

- as características do ambiente externo,

- as possíveis limitações de ordem legislativa,

- os rendimentos requeridos,

- o custo da instalação,

- o tempo de retorno do investimento maior.

De seguida, examinaremos as fontes normalmenteutilizadas e as suas características principais.

AR

Como fonte de calor pode ser utilizado quer o arexterno, quer o ar interno de comutação.O ar externo está sempre disponível, não precisade meios de captação dispendiosos e para a suautilização não é necessário obter autorizações.Todavia, com temperaturas abaixo dos 5-6°C, orendimento das bombas de calor baixa muito epode ser necessário adoptar sistemasintegrativos de calor.

Para o ar de comutação (normalmente disponívela cerca de 20°C) não existem os inconvenientesreferidos em cima, no entanto encontra-sedisponível apenas em quantidades limitadas.

ÁGUAS DE SUPERFÍCIE

Também as águas do mar, dos lagos, dos rios eáguas estagnadas podem ser utilizadas como fontesde calor. Porém, deve ser considerado que, duranteos meses mais frios, estas águas podem estar atemperaturas muito baixas, podendo até gelar. Portanto, como no caso do ar externo, o seu usopode necessitar de sistemas integrativos decalor.

SUBSOLO

No subsolo encontra-se acumulada uma quantidadeconsiderável de energia, sobretudo de origem solare geotérmica.A energia solar encontra-se acumulada a baixaprofundidade, enquanto que a energia geotérmicaestá predominantemente acumulada nas zonas maisprofundas.A energia do subsolo pode ser utilizada com a ajudados seguintes meios:

� Águas de furo ou de poço

� Colectores horizontaissão concebidos com tubos em plástico erecolhem o calor a baixa profundidade.

� Sondas verticaissão concebidas introduzindo tubos em materialplástico em furos profundos com 100-200 m.

� Postes energéticossão concebidos inserindo tubos em materialplástico nos postes de cimento das fundações.

FONTES DE CALOR UTILIZÁVEIS

Representação esquemática dasprincipais fontes de calor utilizáveis

11

necessitam de soluções que ocupam muitoespaço.Por exemplo, se um radiador a 80°C (temperaturamédia) produz 1.000 kcal/h, a 45°C produz apenas320, o que leva a sobredimensionamentosconsideráveis. Uma outra limitação diz respeitoà impossibilidade de arrefecer com radiadores.

Instalações com ventiloconvectores

Estas instalações são normalmenteutilizadas para climatizar escritórios,lojas, hotéis, lares. Os ventiloconvectores usados combombas de calor devem sercapazes de funcionar a baixas

temperaturas (40-45°C). Além disso, se foreminstalados em quartos, devem ser escolhidosmodelos com ventiladores pouco ruidosos.

Instalações com ar

São instalações que podem serconcebidas com bombas decalor ar-ar ou ar-água.No primeiro caso a bomba de caloralimenta directamente os canaisde distribuição interna do ar.

No segundo caso, pelo contrário, a bomba de calorfornece a água quente que serve para alimentaruma central de tratamento de ar.

Já vimos como o rendimento das bombas de caloraumenta com a diminuição da diferença detemperatura entre a fonte fria e o fluido quente.Portanto, é conveniente aquecer comtemperaturas baixas. Em relação a este aspecto,as instalações de aquecimento normaisapresentam as seguintes vantagens edesvantagens:

Instalações com chão radiante

São instalações que permitem umaboa utilização das bombas decalor, pois funcionam a baixastemperaturas.É conveniente baixar o maispossível estas temperaturas, o que

pode ser obtido utilizando chão radiante com entre-eixos reduzidos (10-15 cm).

Instalações com radiadores

São instalações a adoptar ondenão é possível utilizar o chãoradiante. Pode ser, por exemplo, ocaso de reestruturações ou deintervenções de conservação.A desvantagem principal das

instalações com radiadores é devida ao facto deque, para poder funcionar a baixas temperaturas,

INSTALAÇÕES DE AQUECIMENTOCOM BOMBAS DE CALOR

Globoterrestre

Globoterrestre

Globoterrestre

Globoterrestre

É a ciência (do grego terra e calor)que estuda o calor acumulado nosubsolo: calor que tem origemprincipalmente na perda desubstâncias radioactivas presentesnas rochas.Este calor é capaz de manter, nointerior da terra, temperaturas que,em média, aumentam com aprofundidade em cerca de 30°C acada 1.000 m e que, no núcleocentral, ultrapassam os 6.500°C.

Todavia, as variações detemperatura com a profundidadenão são sempre constantes,sobretudo se as configuraçõesgeológicas do terreno foremcomo aquelas que dão origem às águas termais, àsfumarolas e aos géiseres.

A energia geotérmica pode ser utilizada de váriasformas, e encontra-se normalmente assim classificada:

GEOTERMIA

Geotermia de alta energiaUtiliza água sobreaquecida e vaporesa mais de 180°C e serve paraproduzir directamente energiaeléctrica.A primeira instalação deste tipo foirealizada na localidade Larderello(Pisa) em 1906.

Geotermia de energia médiaUtiliza água sobreaquecida e vaporescom temperaturas compreendidasentre 100 e 180°C. Com a ajuda deum fluido intermédio serve paraproduzir energia eléctrica.

Geotermia de energia baixaUtiliza calor com temperaturascompreendidas entre 30 e 100°C.

Serve para o telé-aquecimento, para estâncias termais epara processos tecnológicos.

Geotermia de energia muito baixaUtiliza calor com temperaturas inferiores a 30°C e servesobretudo para alimentar bombas de calor.

12

pag. 12

Ciclo de aquecimento

Ciclo de arrefecimento

Am

bie

nte

a aq

uece

r

Am

bie

nte

a re

fres

car

As instalações com bomba de calor podem serutilizadas não só para aquecer, mas tambémpara arrefecer.O arrefecimento pode ser obtido quer combombas de calor reversíveis, quer comsistemas directos, isto é, com sistemas quepermitam utilizar directamente as fontes frias.

BOMBAS DE CALOR REVERSÍVEIS

São bombas que permitem inverter o sentido decirculação do fluido intermédio e, por isso, osentido do fluxo de calor comutado.São, portanto, bombas capazes de produzir calore frio.

O sentido de circulação pode ser invertido atravésdos seguintes componentes:

- uma válvula desviadora de 4 vias colocada amontante do compressor;

- uma válvula desviadora de 3 vias colocada nosegmento do circuito onde se faz expandir ofluido;

- uma segunda válvula de expansão.

Estes componentes funcionam da seguinte forma:

Activação do ciclo de aquecimento

As válvulas desviadoras, de 3 e 4 vias, fazem abriras vias que permitem um ciclo de trabalhosemelhante ao já descrito na página 7. Com esteciclo, o fluido intermédio retira calor à fonte friae cede-o ao fluido quente.

Activação do ciclo de arrefecimentoAs válvulas desviadoras, de 3 e 4 vias, provocam aabertura das vias que permitem (mesmo mantendoinalterado o sentido de rotação do compressor)inverter o ciclo de trabalho presente na fase deaquecimento.Neste caso, o fluido intermédio retira calor aofluido da instalação de arrefecimento e passa-opara a fonte externa.

ARREFECIMENTO DIRECTO

Pode ser realizado com as fontes externas (porexemplo, as geotérmicas ou com água desuperfície) que, no período de Verão, seencontram a temperaturas relativamentebaixas.Os desenhos da página ao lado representam umpossível modo de aquecer com bomba de calor ede arrefecer directamente com a fonte fria.

Fase de aquecimento

A válvula A desvia o fluido proveniente da fonte friapara a bomba de calor, enquanto que a válvula Babre as vias que ligam a bomba de calor aosterminais da instalação.

Fase de arrefecimento

A válvula A desvia o fluido proveniente da fonte friapara o permutador de calor, enquanto que a válvulaB abre as vias que ligam o permutador de calor aosterminais da instalação.Naturalmente, nesta fase, a instalação deve podercontar com adequados sistemas de regulação,e de desumidificação.

AQUECIMENTO E ARREFECIMENTOCOM BOMBAS DE CALOR

13

Observações

Os aspectos positivos das instalações comarrefecimento directo dizem respeito, sobretudo,aos baixos custos de gestão. Na prática, oscustos a suportar são apenas os da energiaeléctrica consumida pelas bombas de circulação.

Pelo contrário, os aspectos negativos dizemrespeito aos rendimentos destas instalações. Astemperaturas das fontes externas podem tervariações sazonais consideráveis e, sobretudo, nosperíodos mais quentes, não permitir umarrefecimento e desumidificação adequados.

Válvula desviadora B

Válvula de regulação

Esquema de instalação com arrefecimento directo - Funcionamento Verão

Válvula desviadora B

Válvula de regulação

Esquema de instalação com arrefecimento directo - Funcionamento Inverno

Válvula desviadora A

Válvula desviadora A

14

As bombas de calor para uso civil podem serdivididas em duas classes: a primeira inclui asbombas aptas a funcionar até 55°C, a segundaaté 65°C.

Temperatura máxima = 55°C

A maior parte das bombas de calor actualmentedisponível apresenta este limite, devidoessencialmente às características físicas e químicasdos fluidos intermédios utilizados.

É um limite que não causa problemas nasinstalações onde os terminais funcionam a baixatemperatura, e onde a água quente sanitária nãonecessita ter mais de 48-50°C.

O mesmo limite, pelo contrário, não permite soluções(a menos que se recorra a sistemas integrativos decalor) nas reestruturações, onde os terminais foramdimensionados com temperaturas médio-altas.Também não permite soluções onde sãonecessárias temperaturas da água sanitáriasuperiores a 52-53°C, por exemplo, para servircozinhas e lavandarias de complexos de edifícios oupara efectuar tratamentos térmicos anti-legionella.Nestes casos pode ser conveniente recorrer abombas de calor especificamente concebidas parafuncionar até aos 65°C.

Temperatura máxima = 65°C

Este limite pode ser obtido com a ajuda de doisartifícios: o primeiro obtido através de umconsumo e uma sucessiva reinjecção de vapor nociclo normal de trabalho (o sistema é chamado EVIEnhanced Vapour Injection ), o segundo efectuandodois ciclos de trabalho ligados entre eles emcascata.

Sistema EVI

Realiza-se retirando uma pequena parte do fluidointermédio a jusante do condensador.Primeiramente, este fluido é expandido e, depois, éencaminhado através de um permutadorsuplementar. Por fim, é introduzido directamente nocompressor.Este artifício faz aumentar o salto térmico do fluidointermédio e, assim, a temperatura até à qual épossível conduzir o fluido quente.

Sistema com duplo ciclo de trabalho

O circuito duplo de trabalho é obtido com doiscircuitos simples ligados entre eles, como nodesenho apresentado em baixo.Praticamente, assim colocados, os dois circuitosdividem a tarefa de aumentar o salto térmicoentre a fonte e o fluido quente.

TEMPERATURAS MÁXIMAS QUE SE PODEMOBTER COM BOMBAS DE CALOR

Funcionamento das bombas de calor com circuito duplo


Compressor1°ciclo

Evaporador Permutadorde calor

Condensador


Compressor2°ciclo

Fluidoquente

Fluidofrio

Idabomba de calor

Retornobomba de calor

Água quentesanitária

Água friasanitária

Idabomba de calor






Ar frioexpulso

Ar quenteextraído

BOMBA DECALOR

BOMBA DECALOR

15

Em relação a isto, os aspectos mais importantes aconsiderar são os seguintes:

- a necessidade de produzir água quente combaixos saltos térmicos do fluido primário,sobretudo com bombas de calor que nãoultrapassem os 55°C;

- a exigência de evitar activações edesactivações contínuas do compressor;

- a possibilidade de aproveitar de formaadequada as faixas horárias de tarifa reduzida.

Estes aspectos levam a privilegiar o uso deacumuladores com elevadas superfícies decomutação.

Acumuladores com cobertura

São acumuladores com um duplo reservatório(não confundir com aqueles com câmara de ar) quegarantem uma ampla superfície de comutaçãotérmica.

Acumuladores de serpentina com elevadasuperfície

Praticamente são os mesmos acumuladoresusados para o solar. Também nas instalaçõessolares existe, de facto, a exigência de comutarcalor com baixos saltos térmicos.Para evitar soluções com perdas de cargademasiado elevadas, é aconselhável evitaracumuladores cujas serpentinas foram realizadascom tubos muito pequenos.

Acumuladores com bomba de calor integrada

Para a produção de água quente sanitária, tambémse encontram disponíveis acumuladoresdirectamente acopláveis a bombas de calor com ar,geralmente extraído dos locais de serviço.

PRODUÇÃO DEÁGUA QUENTE SANITÁRIA

16

Estes acumuladores, normalmente chamadosdepósitos de inércia, têm essencialmente duasfunções: a de separação hidráulica e a de volantetérmico.

A separação hidráulica serve para tornarindependentes os caudais da bomba de calor dosdos terminais. Bombas de calor e terminais podem ter exigênciastérmicas e hidráulicas bastante diferentes, sobretudoquando a regulação dos terminais é do tipo comcaudal variável.

A função volante térmico serve para reduzir osarranques das bombas de calor, melhorando assimos próprios rendimentos e reduzindo o desgaste dosvários componentes.

Os depósitos de inércia podem ser dimensionadosconsiderando:20÷25 l para cada kW fornecido pela bomba de calor

para instalações com chão radiante40÷45 l para cada kW fornecido pela bomba de calor

para instalações com radiadores eventiloconvectores

Sobretudo, se estiverem sobredimensionados,estes acumuladores podem servir também paraacumular calor nas faixas horárias de tarifareduzida.

ACUMULADORES INTERPOSTOS ENTRE AS BOMBAS DE CALOR E OS TERMINAIS

É aconselhável realizar os circuitos fechados quealimentam as bombas de calor com os seguintescomponentes:

Colectores de fluido frio

Podem ser instalados quer no exterior (em adequadospoços de ventilação inspeccionáveis), quer no interior.Se não existirem problemas de espaço, a instalaçãointerna deve ser preferível, pois torna mais fácil oscontrolos e eventuais intervenções de manutenção.Cada derivação externa ligada a estes colectoresdeve ser interceptável e possuir reguladores decaudal.

Termómetros

Servem para verificar a temperatura do fluido derivadoda fonte e o salto térmico induzido pela bomba decalor.

Hidrómetros

Servem para verificar a pressão do circuito e asperdas de carga do evaporador e do filtro. Se estasperdas forem demasiado elevadas, o evaporador, ofiltro ou ambos devem ser limpos.

COMPONENTES DOS CIRCUITOS FECHADOSQUE ALIMENTAM AS BOMBAS DE CALOR

Principais funções dos depósitos de inércia

Função volante térmicodiminui os arranques dabomba de calor e permiteaproveitar as tarifasreduzidas

Função separação hidráulicatorna independentes os caudais dabomba de calor e os da instalação

17

Vaso de expansão

Tem como função manter dentro dos limitesaceitáveis os possíveis aumentos de pressãodevido a variações de temperatura do fluido.

Válvula de segurança

A sua função é evitar que surjam pressõesdemasiado elevadas nos circuitos, que podemprejudicar a integridade e a funcionalidade dosvários componentes.

Separador de ar

É necessário para eliminar os perigos relacionadoscom a presença de ar introduzido no circuitodurante a fase de enchimento da instalação.Por exemplo, 1 m3 de água a 10°C e 2 bar contémdiluídos 45 litros de ar. A 20°C contém apenas 35, osrestantes 10 são libertados sob a forma de micro-bolhas.A este respeito, deve ser considerado que, paraeliminar as micro-bolhas não são suficientes asválvulas de purga normais. São necessáriosdispositivos capazes, quer de favorecer a formação demicro-bolhas, quer a sua agregação até formarembolhas que possam ser eliminadas pelas válvulas depurga com bóia.

Uma bomba de calor que funciona sem separador demicro-bolhas pode ser ruidosa e provocar um grandedesgaste nos circuladores. Mas, sobretudo, podelimitar a capacidade de comutação do evaporador,comprometendo o seu funcionamento.

Separador de impurezas

É necessário, sobretudo, para evitar aacumulação de impurezas no evaporador. Paraisto podem ser utilizados filtros em Y ouseparadores de gravidade.Os filtros em Y têm elevadas perdas de carga edificuldade em eliminar as pequenas partículasem suspensão. Além disso, sujam-se facilmentee a sua limpeza implica a desmontagem dosmesmos.Os separadores de gravidade (chamadostambém separadores de sujidade) têm baixasperdas de carga, podem eliminar partículas emsuspensão muito pequenas e podem ser limpos,abrindo simplesmente a sua torneira de descarga.

Outros componentes

- Torneiras de carga e descarga,

- Válvulas de intercepção,

- Juntas anti-vibratórias para impedir atransmissão de vibrações da bomba de calorpara o circuito.

Isolamento dos tubos e dos componentesprincipais

Para as baixas temperaturas em causa, énecessário realizar um isolamento térmicoadequado de todos os componentes que possamdar lugar à formação de condensação.

30°

1000

Exemplo de espaços técnicos necessáriospara bombas de calor ar-água

800800

1200

1200

31

37

40

34

31

37

41

35

5 m

10 m

10 m

5 m

5 m

10 m

10 m

5 m

Exemplo de emissões sonoras em dB(A) variáveisconforme a distância da bomba de calor

18

Os principais aspectos a ter em consideração dizemrespeito ao ruído e ao posicionamento da bomba decalor.

Ruído das bombas de calor

Deve ser considerado que as bombas de calorpodem ser muito ruidosas, sobretudo as de ar e asprevistas para as instalações externas. Portanto,podem causar incómodo quer no edifício onde sãocolocadas, quer nos edifícios vizinhos.

Os ruídos podem transmitir-se por via sólida e porvia aérea.

Para limitar os ruídos transmitidos por via sólidapodem instalar-se bombas de calor com suporteselásticos e com ligações (aos tubos do circuito e aoscanais de ar) com juntas anti-vibratórias.

No que diz respeito aos ruídos transmitidos por viaaérea, devem ser considerados os valores depressão sonora fornecidos pelos fabricantes e, senecessário, devem ser adoptadas medidas (porexemplo, construindo barreiras fonoabsorventes)capazes de manter o ruído dentro dos limitesestabelecidos pelas normas.

No que diz respeito aos valores da pressãosonora, alguns fabricantes dão valores variáveisem relação à orientação da bomba de calor e àdistância da mesma. E isto, sem dúvida, facilita otrabalho do projectista.Se, pelo contrário, for fornecido apenas um dado,é necessário aplicar as leis que permitemdeterminar como as pressões sonoras variam coma difusão no ar livre.

COLOCAÇÃO EM FUNCIONAMENTODAS BOMBAS DE CALOR

Instalação externa

É um tipo de instalação quase exclusivamentereservado às bombas de calor do tipo ar-ar e ar-água, especificamente concebidas para este tipode instalação.As bombas de calor para exterior devem sercolocadas em funcionamento, com suportesanti-vibratórios, em superfícies planas e rígidas,respeitando os espaços técnicos mínimosrequeridos pelo construtor.

19

≥ 400

≥ 1400≥ 1000

≥ 1200

≥ 400

≥ 1000

≥ 1200

≥ 1000

Exemplo de distâncias mínimas das paredesnecessárias para bombas de calor água-água

Exemplo de distâncias mínimas das paredespara bombas de calor ar-água

Bomba de calor monobloco

Instalação em locais técnicos

Os locais técnicos reservados às bombas de calordevem estar protegidos do gelo e assegurar umacesso fácil e o respeito dos espaçosrequeridos pelo construtor.

Com bombas de calor que utilizam o ar externo, ospontos de entrada e de expulsão não devem sercolocados na mesma parede do local, para evitarcurto-circuitos de ar. Se tal não for possível, devemser tomadas precauções adequadas.

Geralmente, deve evitar-se colocar estas bombas em locais confinantes comquartos de dormir. No entanto, se não existiremalternativas, pode recorrer-se ao isolamentoacústico das paredes ou dos tabiques.

As paredes e os tectos do local técnico podemser isolados com painéis fonoabsorventes, nocaso do índice de ruído da bomba de calor serdemasiado elevado.

Instalação em locais internos

Nos locais internos (por exemplo, cozinhas e zonasde serviço) apenas podem ser colocadas emfuncionamento bombas de calor expressamenteconcebidas para este tipo de instalação.Geralmente, são bombas de calor pré-montadascom um acumulador que serve como depósito epara produzir água quente sanitária.

20

20° 10° 0° -10°

40°

20°

60°

80°

50°

30°

70°

15° 5° -5°

t i =~ 8°C

tc = 70°C

48°C=tp

-5°C=teCampo de trabalho

bomba de calor

tc / tp

te

INSTALAÇÕES COM BOMBA DE CALOR, PRODUÇÃO DE FRIO COM AR

As instalações que geram energiatérmica a partir do ar podem serrealizadas com bombas de calorar-ar e ar-água.Estas bombas, excepto modelosespeciais com elevadoisolamento acústico, sãobastante ruidosas, pois devemtratar quantidades elevadas dear: um fluido que não transportabem o calor.Por exemplo, com o mesmo saltotérmico, para gerar o calor que sepode obter de 1 m3 de água, são necessários cerca de 3.500 m3 de ar.Assim, é preciso ter em consideração este aspectoe, se necessário, prever barreiras fonoabsorventes(ver página 18).

Dado o custo reduzido dasbombas de calor com ar e o factode não necessitarem de meiosespeciais para a captação docalor, deve ser tambémconsiderada a possibilidade detransformar as instalaçõesnormais com radiadores emsistemas bivalentes, por exemplono caso de restruturações.Naturalmente, isto pode serconveniente apenas quando abomba de calor puder beneficiarde um campo de trabalhosuficientemente amplo.

O desenho, de seguida apresentado, indica como épossível determinar, por via gráfica, a extensão destecampo em função das variáveis:- te temperatura de projecto ar externo, - tc temperatura de projecto radiadores, - tp temperatura de funcionamento bomba calor.

Em particular, no caso considerado, a bomba de calorpode trabalhar em modo autónomo de 20 até cercade 8°C.

INSTALAÇÕES COM AR EXTERNO

Tal como já foi referido, se a temperatura do arexterno descer abaixo dos 5-6°C, os factores derendimento e, assim, a potência disponível dasbombas de calor diminuem consideravelmente.Em relação a este limite, podem adoptar-se osseguintes tipos de instalação:

Instalações monovalentes

A necessidade térmica é dada apenas pela bombade calor. São instalações que se podem aplicar emzonas com temperaturas externas de projectosuperiores a 5-6°C.

Instalações monoenergéticas

A necessidade térmica é dada por uma bomba decalor e por uma resistência eléctrica. Sãoinstalações que se podem realizar em zonas comtemperaturas externas de projecto superiores a 2-3°C.

Instalações bivalentes

A necessidade térmica é dada pela bomba de calore por uma caldeira de suporte. São instalaçõesque se podem aplicar em zonas com temperaturasexternas de projecto inferiores a 2-3°C.A caldeira é regulada de forma a intervir apenasquando a temperatura do ar externo descer abaixodos 5-6°C. Quando se activa a caldeira, devedesactivar-se a bomba de calor para evitar que estatrabalhe com factores de rendimento demasiadobaixos.

INSTALAÇÕES COM AR DE RENOVAÇÃO

Actualmente, estas instalações, devido aoreduzido calor extraído do ar de renovação,servem sobretudo para produzir água quentesanitária.Todavia, é provável que, no futuro, possam vir afornecer sozinhas as necessidades térmicas dascasas passivas, isto é, casas com dispersõestérmicas inferiores a 10 W/m2.

21

TCTC

TATA

MM

Vál

vula

des

viad

ora

M

TA

Mis

tura

dor

a

Term

ósta

to d

e im

ersã

o

Term

ósta

to d

e co

mut

ação

Term

ósta

to a

mb

ient

e

Term

ómet

ro

TCV

álvu

la d

e se

gura

nça

Vál

vula

de

inte

rcep

ção

Vaso

de

exp

ansã

o

Junt

a an

ti-vi

bra

tória

Vál

vula

de

rete

nção

Inst

ala

ção

biva

len

te c

om b

omba

de

calo

r ar-

águ

a (

esqu

ema f

un

cion

al)

A in

stalaç

ão é con

stitu

ída essenc

ialm

ente por:

-um

a bom

ba de ca

lor ar-águ

a,-um

a ca

ldeira m

ural,

-um

acu

mulad

or com

cob

ertura,

-um

circ

uito para servir os

terminais.

O acu

mulad

or com

cob

ertura é utilizad

o q

uer

com

od

epó

sito

, q

uer

p

ara

pro

du

zir

águ

a q

uen

tesa

nitá

ria.

Os

term

inais

são

servidos

por um

circuito cu

jabom

ba é co

man

dad

a por um termós

tato ambiente.

A instalaç

ão trab

alha

co

m

a b

om

ba

de

calo

rac

tiva

da

e a

caldeira des

activ

ada, qua

ndo a

temperatura

do ar ex

terno (detec

tada

pelo

term

óstato de

comutaç

ão)

ult

rap

assa

o

va

lor

pro

gra

mad

o. Nesta fase, a válvula desviad

ora ab

rea via que

liga dire

ctam

ente a b

omba de ca

lor ao

acum

ulad

or.

Pelo co

ntrário

, a in

stalaç

ão trabalha

co

m a

cal

dei

raac

tiva

dae a bom

ba de ca

lor desac

tivad

a, qua

ndo a

temperatura

do

ar externo

é in

feri

or

ao

valo

rp

rog

ram

ado. Nesta fase, a válvula desviad

ora ab

rea via que

liga

dire

ctam

ente a caldeira ao ac

umulad

or.

A m

istu

rad

ora

ter

mo

stát

ica

serve para regu

lar a

temperatura

da

água

que

nte

sanitária

qua

ndo

éproduzida pela ca

ldeira.

22

Alimentaçãobomba de calor


Grelha

Barreira de protecção

INSTALAÇÕES COM BOMBA DE CALOR, PRODUÇÃO DE FRIO COM ÁGUA DE SUPERFÍCIE

São instalações que podem estarsujeitas a vínculos de vários tipos.Portanto, se necessário, devemser pedidas e obtidas asdevidas autorizações.

Também a água de superfície,assim como o ar externo, podedescer abaixo das temperaturasque fazem diminuirconsideravelmente os factores derendimento e a potência térmicaobteníveis com as bombas decalor.Nestes casos, é possível recorrera soluções de tipo monoenergético ou bivalente(ver página 20).Se a água de superfície tiver uma temperaturabaixa, existe também o perigo de gelo na zonado evaporador, dado que, com a expansão, ofluido intermédio atinge temperaturas inferiores a0°C.Para evitar este perigo, aconselha-se a interporum permutador entre a fonte fria e a bomba decalor, de forma a que esta possa ser alimentadacom um fluido constituído por água e anti-gelo.

É uma solução que garante osbaixos consumos das bombasde circulação e evita o bloqueiodos permutadores de calor,devido a impurezas (temíveissobretudo nos períodos de mautempo) contidas nas águas desuperfície.Pelo contrário, pode necessitar deobras muito dispendiosas ou nãoautorizadas em espaços públicos.

Por sua vez, no caso depermutadores colocados nacentral, utilizam-se

permutadores de placas.Todavia, com águas pouco limpas, pode ser maisconveniente também neste caso, adoptarpermutadores do tipo de feixe tubular.

Permutadores de calor intermédios

Com a função anti-gelo podem ser utilizadospermutadores de calor directamente imersosnos cursos de água ou colocados na centraltérmica.

No primeiro caso, usam-se permutadores decalor do tipo de feixe tubular, fixos e protegidosno leito dos cursos de água.

Caudais necessários

Podem ser determinados com as fórmulas e atabela relativa aos lençóis de água, indicadas napágina 26.

23

AQ

S

AFS

AQ

S

AFS

Inst

ala

ção

biva

len

te c

om b

omba

de

calo

r águ

a-á

gua (

prod

uçã

o de

frio

com

águ

a d

e su

perf

ície

)(e

squ

ema f

un

cion

al)

Man

ómet

ro

Term

ósta

to d

e im

ersã

o

Vál

vula

des

viad

ora

Term

ómet

ro

Filtr

o

Vaso

de

exp

ansã

o

Vál

vula

de

rete

nção

Junt

a an

ti-vi

bra

tória

Vál

vula

de

segu

ranç

a

Vál

vula

de

inte

rcep

ção

TCTe

rmós

tato

de

com

utaç

ão

Os

prin

cipais

compon

entes

desta

instalaç

ão são

:-um

a bom

ba

de

calor ág

ua-águ

a,-um

a ca

ldeira de pavim

ento,

-dois ac

umulad

ores,

-dois circuitos para term

inais.

A bom

ba de ca

lor e a ca

ldeira (c

omo

o esque

ma da pág

. 21) são

activad

ase

desac

tivad

as por um

term

óstato

externo de co

mutaç

ão.

O ac

umulad

or

da

água

que

nte

sanitária

é

de

serpen

tina

dup

la: a

maior é utilizad

a pela bom

ba de ca

lor,

a ou

tra pela ca

ldeira.

Os

term

inais

são se

rvidos

por

circuitos co

m bom

ba co

man

dad

a por

term

óstatos am

biente.

24

As instalações que geram energiatérmica a partir da água de furo oude poço estão, normalmente,sujeitas a vínculos que dizemrespeito à extracção e aoescoamento das águas.Portanto, se necessário, devem serpedidas e obtidas as devidasautorizações.

A água de furo ou de poçoencontra-se normalmente dispo-nível (ao longo de todo o ano) atemperaturas variáveis entre 8e 12°C. As instalações queutilizam esta água não têm, porisso, necessidade de soluçõesmonoenergéticas ou binominais,isto é, soluções aptas a integrar apotência térmica que se pode obter com apenasuma bomba de calor.

Antes de desenvolver o projecto, é aconselhávelconsultar os mapas geológicos da zona ou outrosdocumentos inerentes às características locaisespecíficas do lençol de água.Se não estiverem disponíveis dados suficientes efiáveis, deve ser consultado um geólogo.

INSTALAÇÕES COM BOMBA DE CALOR, PRODUÇÃODE FRIO COM ÁGUA DE FURO OU DE POÇO

Além disso, se necessário, devemser efectuadas perfurações etestes de bombeamento.Especialmente, é necessárioconhecer ou determinar:

- a profundidade do lençol deágua,

- a estabilidade do nível,

- a direcção e o sentido do fluxo,

- a qualidade das águas.

É necessário saber também sepodem ocorrer infiltrações deágua superficiais. De facto,estas infiltrações poderiam fazerbaixar consideravelmente atemperatura de alimentação dabomba de calor e, assim, não

permitir os rendimentos previstos.

É muito importante também a qualidade da água,que deve ser controlada com base nos valores databela de seguida apresentada. Se a águaultrapassar os limites indicados de ferro emanganésio, podem vir a formar-se compostosinsolúveis capazes de obstruir quer os poços,quer os permutadores.

Valores limite de aceitabilidade da água de furo ou de poço

Descrição da substância Limite Anotações

Temperatura < 20°C

Valor PH 7,9 - 9 Possível corrosão do aço inox com valor demasiado alto

O2 < 2 mg/l

Condutibilidade < 500µS/cm Possível corrosão do aço inox com valor demasiado alto

Ferro < 2 mg/l Leva à formação de compostos insolúveis

Manganésio < 1 mg/l Leva à formação de compostos insolúveis

Nitrato < 70 mg/l

Sulfato < 70 mg/l Possível corrosão do aço inox com valor demasiado alto

Compostos de cloro < 300 mg/l Possível corrosão do aço inox com valor demasiado alto

Anidrido carbónico radical livre < 10 mg/l

Amónio < 20 mg/l

25

Poço decaptação

Poço dedrenagem

Distância mínima 10 m

Em relação ao fluxo do lençol de água, o poço de alimentaçãodeve ser colocado a montante do poço de escoamento

Bombasubmersa

Escoamento abaixo do nívelmínimo do lençol de água

Os compostos de ferro e manganésio podem formar-se mais facilmente se existir entrada de oxigénio nazona, onde a água é devolvida ao lençol de água. Poreste motivo, os tubos que conduzem a água para olençol de água, devem estar submersos, pelomenos, 50-60 cm abaixo do nível deste último.

Com percentagens demasiado altas de PH, o sulfatoe os compostos de cloro podem tornar-se muitoagressivos, e corroer as placas dos permutadores.Nestes casos, é necessário verificar os limites de usocom base nos quais os produtores garantem ofuncionamento correcto dos permutadores, com osquais são produzidas as suas bombas de calor.Se se ultrapassarem estes limites, é aconselhávelcolocar, a montante das bombas de calor,permutadores em aço inox. Desta forma, é possívelproteger os permutadores internos, simplificando,em todo o caso, as operações de limpeza e apossível substituição das placas.

A água do lençol de água pode ser captada comsistemas que prevêem dois ou um só poço.

Sistemas de captação com dois poços

Um poço (chamado de captação) serve pararetirar a água do lençol aquífero, o outro (dedrenagem) serve para a reconduzir ao lençol deágua. Para a construção destes poços e para a ligação à

bomba de calor, deve ser considerado que adistância entre os poços de captação e os dedrenagem não deve ser inferior a 10 m.Além disso, em relação ao fluxo do lençol de água,o poço de captação deve ser colocado amontante relativamente ao de drenagem paraevitar a interrupção da água introduzida.

Sistemas de captação com um só poço

Com estes sistemas, constrói-se apenas o poçode captação. A água usada pode ser, depois,escoada de várias formas, por exemplo, para rios,charcos, lagos ou para o mar.

26

A água usada também pode ser escoada para ossistemas de recolha de águas pluviais.Neste caso, em relação ao fluxo do lençol deágua, o sistema de dispersão deve ser colocado ajusante do poço de captação, para evitar oarrefecimento contínuo da água do lençolaquífero.

Existe também a possibilidade (que, em todo ocaso, necessita de uma autorização específica) deescoar a água usada através da rede de esgotosde águas pluviais.

Caudais necessários

Em relação aos valores conhecidos, podem sercalculados com as seguintes fórmulas:

(Q pc - Wcom ) · 860G = —————————————

∆T

(ε - 1) · 860 Q pc G = ·———————————

∆T ε

sendo:

G =Caudal da água de furo ou de poço [l/h]Qpc =Potência térmica da bomba de calor [kW]Wcom =Potência absorvida pelo compressor [kW]∆T =Salto térmico da água de furo ou de poço, em

geral 3-4°Cε =Coeficiente de rendimento instantâneo

Com base nos valores do coeficiente de rendimentoε e do salto térmico considerado, os caudaistambém podem ser determinados através daseguinte tabela:

Caudais G [l/h] por cada kW de potência térmicagerada pela bomba de calor

ε = 3,0 ε = 3,5 ε = 4,0 ε = 4,0

∆T = 2,5 229 246 258 268

∆T = 3,0 191 205 215 223

∆T = 3,5 164 176 184 191

∆T = 4,0 143 154 161 167

27

AQ

S

AFS

AQ

S

AFS

Inst

ala

ção

biva

len

te c

om b

omba

de

calo

r águ

a-á

gua (

prod

uçã

o de

frio

com

águ

a d

e su

perf

ície

) (e

squ

ema f

un

cion

al)

Fun

cion

am

ento

In

vern

o

Fun

cion

am

ento

Ver

ão

Man

ómet

ro

Term

ósta

to d

e im

ersã

o

Vál

vula

des

viad

ora

Term

ómet

ro

Filtr

o

Vaso

de

exp

ansã

o

Vál

vula

de

rete

nção

Junt

a an

ti-vi

bra

tória

Vál

vula

de

segu

ranç

a

Vál

vula

de

inte

rcep

ção

Os

prin

cipais

compon

entes

desta

instalaç

ão são

:-um

a bom

ba de ca

lor ág

ua-águ

a de tip

o re

vers

ível,

-um

a bom

ba de ca

lor ar-águ

a,-um

a ca

ldeira de pavim

ento,

-um

acu

mulad

or.

Du

ran

te

o

per

íod

o

inve

rnal,

abom

ba

de

calor ág

ua-águ

a serve

para aq

uece

r e produzir ág

ua que

nte

sanitária.

Du

ran

te

o

per

íod

o

de

Verã

o serve, pelo co

ntrário

, ap

enas

para arrefece

r. Neste período, a águ

aque

nte sanitária

é produzida co

m a

bom

ba de ca

lor ar-águ

a.

Os circuitos dos

terminais pos

suem

uma regu

laçã

o clim

ática co

m son

das

anti-co

nden

saçã

o.

28

Curva da temperatura anual no subsolo

Principais fontes de calor do subsolo a baixa profundidade

0 10 20

3

5

1

2

4

0

5 15

Pro

fund

idad

e [m

]

Temperatura do solo [°C]

1° Agosto

1° Novembro

1° Fevereiro

1° Maio

São instalações que utilizam ocalor que se encontra acumuladonas camadas mais superficiaisda terra: calor que, até a umaprofundidade de 5 metros, seencontra disponível a temperaturasvariáveis entre 8 e 13°C (verdiagrama apresentado em baixo).

Este calor deriva, sobretudo, dosol e da chuva. De facto, até a umaprofundidade de 5 metros, aenergia geotérmica não dáqualquer contribuição significativa,pois produz menos de 1 caloriapor cada 10 metros quadrados deterreno.

Portanto, é necessário instalar estes colectoresem zonas, onde pode chegar, sem qualquerimpedimento, o calor proveniente do sol e daschuvas.

INSTALAÇÕES COM BOMBA DE CALOR COMCOLECTORES HORIZONTAIS ENTERRADOS

Para tal, não se deve cobrir oterreno, debaixo do qual estão colocados os colectores,com construções (garagens, pré-fabricados, arcadas), nem compavimentos impermeabilizadosou terraços.Deve-se também evitar queplantas, sebes ou outros arbustospossam criar zonas de sombrasignificativas.

Estes colectores podem serconcebidos com tubos empolietileno, polipropileno oupolibutileno, colocados a umaprofundidade variável entre0,8 e 2,0 m.

Nos tubos é feito circular um fluido composto porágua e anti-gelo.A disposição dos colectores pode ser do tipo deserpentinas ou anéis e deve respeitar asseguintes distâncias mínimas:

- 2,0 m das zonas de sombra causadas poredifícios em redor, muros, árvores, sebesou outros obstáculos;

- 1,5 m das redes das instalações enterradas detipo não hidráulico: redes eléctricas, detelefone e de gás;

- 2,0 m das redes das instalações enterradas detipo hidráulico: redes de água sanitária, deáguas de esgoto e de águas pluviais;

- 3,0 m das fundações, poços de água, fossassépticas, poços de escoamento e afins;

Ao projectar os sistemas de captação do calor, énecessário evitar não só ossubdimensionamentos, como também ossobredimensionamentos, isto é, é necessárioevitar soluções que possam roubar demasiadocalor ao subsolo.Um arrefecimento excessivo do terreno pode,de facto, ter consequências graves, quer para ofuncionamento da bomba de calor, quer para avegetação, sobretudo no caso de congelação dasraízes.

29

São colectores que necessitam de superfíciesamplas, que devem ser mantidas comorelvado, equivalentes a cerca de duas ou trêsvezes a superfície a aquecer.

Para não arrefecer demasiado o terreno, asserpentinas devem ser aplicadas com entre-eixos amplos: entre 40 e 50 cm.

O dimensionamento destes colectores efectua-secom base no rendimento térmico do terreno, queé influenciado, sobretudo, pela sua densidade epela quantidade de água nele contida (ver tabelaapresentada na coluna ao lado).

Aconselha-se a ter em conta saltos térmicos de3-4°C. Além disso, é conveniente não ultrapassaro comprimento de 100 metros para cadaserpentina, para evitar perdas de cargademasiado altas, isto é, para não reduzirdemasiado o rendimento global da instalação.

Ao determinar as perdas de carga deve serconsiderada quer a temperatura de trabalho dofluido, quer os aumentos relacionados com ouso de anti-gelo (ver 1° Caderno Caleffi).

Com uma bomba de calor que inclui ocirculador para a fonte fria, as perdas de carga eo caudal dos colectores devem ser compatíveiscom as prestações deste circulador.

Os dados têm como base as seguintes hipóteses:

- Entre-eixos das serpentinas 40 cm

- Horas de funcionamento anuais 1.800

- Coeficiente de trabalho COP igual a 4

- Superfície do terreno livre

- Superfície do terreno não impermeabilizada

COLECTORES DE SERPENTINAS

São normalmente colocados a profundidadesvariáveis entre 0,8 e 1,2 metros. Se foremfabricados com tubos em PE-X, utilizam-se osdiâmetros 20/16 e 25/20,4.

Colector horizontal deserpentinas

Potência térmica específica gerada pelo subsolo com colectores horizontais de serpentinas

Tipo de subsolo Superfície TuboW/m2 W/m

Terreno arenoso seco 10-15 04-60

Terreno arenoso húmido 15-20 06-80

Terreno argiloso seco 20-25 08-10

Terreno argiloso húmido 25-30 10-12

Terreno saturado de água 30-40 12-16

Colector de fossocom três anéis

Fosso com 2 anéis

80

80

40

Fosso com 3 anéis

80

80

40

40

Fossos com anéis fechados Fossos com anéis abertos

30

COLECTORES DE ANÉIS

São colocados em vários planos e aprofundidade varia entre 0,6 e 2,0 metros. Seforem fabricados com tubos em PE-X, utilizam-seos diâmetros 20/16 e 25/20,4.

Em relação aos colectores de serpentinas,ocupam menor superfície de terreno enecessitam de menores movimentos de terra.

Os anéis podem ser fechados ou abertos,enquanto que os fossos se podem desenvolvercom geometrias muito variadas em relação aotipo e à extensão do terreno disponível.

Com fossos do tipo apresentado em baixo, oscolectores de anéis devem desenvolver-se emplanos (geralmente 2, 3 ou 4) com distânciasentre eles não inferiores a 40 cm, e o calorextraível de cada metro de tubo podeconsiderar-se igual ao indicado na tabela relativaaos colectores de serpentinas.

O dimensionamento dos anéis é tambémpraticamente igual ao das serpentinas.Deve-se, todavia, considerar que o comprimentodos anéis está relacionado com o dos fossos e,por isso, pode ultrapassar os 100 m. Nestescasos, deve escolher-se tubos com diâmetroscapazes de manter as perdas de carga dentrodos limites aceitáveis, isto é, dentro de limitesque não penalizem demasiado o rendimentoglobal da instalação.

31

TA

SE

BO

MB

AD

EC

ALO

R

TA

SE

BO

MB

AD

EC

ALO

R

AFS

AQ

SA

FSA

QS

Inst

ala

ção

com

bom

ba d

e ca

lor

águ

a-á

gua (

cole

ctor

es e

xter

nos

de

serp

entin

as)

(e

squ

ema f

un

cion

al)

A instalaçã

o é essenc

ialm

ente con

stitu

ída por uma

bo

mb

a d

e ca

lor

mo

no

blo

co

águ

a-ág

ua

que

pos

sui:

-um

acu

mulad

or com

cob

ertura,

-um

circ

ulad

or para co

lectores externo

s,-um

circ

ulad

or para term

inais e ac

umulad

or,

-um

a válvula desviad

ora de três vias,

-ap

arelho

s e

instrumen

tos

para

a regulaç

ão,

a expan

são e a segu

ranç

a da instalaç

ão,

-juntas e sup

ortes an

ti-vibratório

s.

A circ

ulaç

ão d

o flu

ido

que

serve a instalaçã

o de

aque

cimen

to é

coman

dad

a por um

term

óstato

ambiente, en

qua

nto

que

a

circulaç

ão do

fluido

destin

ada à produç

ão de ág

ua que

nte sanitária

, é

activad

a por uma so

nda interna.

O dim

ension

amen

to dos

colec

tores externos

e da

instalaç

ão de aq

uecimen

to deve ser feito

com

base

nas

característic

as dos

resp

ectivos

circulad

ores

fornec

idos

com

a bom

ba de ca

lor.

Vaso

de

exp

ansã

o

Torn

eira

car

ga/d

esca

rga

Vál

vula

de

segu

ranç

a

SE

Term

ómet

ro

Term

ósta

to a

mb

ient

e

Son

da

exte

rna

TA

Man

ómet

ro

Vál

vula

de

inte

rcep

ção

Sep

arad

or d

e su

jidad

e/S

epar

ador

de

mic

ro-b

olha

sd

e ar

Aqu

ecim

ento

Pro

du

ção

águ

aqu

ente

32

Bentonite

Sonda 1

Tubo injecção bentonite

Sonda 2

Sonda duplo circuito em U

Bentonite

Peso defundo

Tubos sonda

-50 m14,2°C

-100 m16,0°C

-150 m17,7°C

-200 m19,4°C

-250 m21,0°C

São instalações que utilizam ocalor disponível no subsolo até auma profundidade de 200 ou maismetros.

Este calor, até 15 metros, éfornecido essencialmente pelo sole pela chuva.Dos 15 aos 20 metros, o factorexterno deixa de ser o únicocondicionador e começa a dar oseu contributo a energiageotérmica.Abaixo dos 20 metros, é esta aúnica forma de energia a fornecercalor ao subsolo, fazendoaumentar a temperatura emcerca de 3°C a cada 100 metrosde profundidade.O desenho apresentado em baixoevidencia as contribuições dasvárias formas de energia.

INSTALAÇÕES COM BOMBA DE CALOR COMSONDAS GEOTÉRMICAS

As sondas geotérmicas (isto é, assondas que captam do subsolocalor de tipo essencialmentegeotérmico) são aplicadas comperfurações cujo diâmetro variaentre 100 e 150 mm.Nos furos são introduzidos um oudois circuitos em U, fabricadoscom tubos em PE de altaresistência (geralmente comdiâmetros DN 32 e DN 40)específicos para aplicaçõesgeotérmicas. Para facilitar a sua introdução nosfuros, estes circuitos são fixos compesos de 15-20 Kg.

Após a colocação dos circuitos, ovácuo que existe entre as paredesdos furos e os tubos dos circuitosé cheio com uma suspensão à basede cimento e substâncias inertes.

33

Para poder obter um enchimento capaz deassegurar um bom contacto e, assim, uma boacomutação térmica entre o subsolo e os tubos dassondas, recorre-se geralmente a uma solução decimento e bentonite. A solução é injectada debaixo para cima com a ajuda de um tubosuplementar introduzido no furo da sonda (verrespectivo desenho).

Nos circuitos é feito circular um fluido compostopor água e anti-gelo.

As sondas devem ser aplicadas a uma distânciamínima do edifício de 4-5 m (eventualmente a serverificado por geólogo), para evitar danos nasfundações.Se se colocam mais sondas, é necessárioprever entre elas uma distância de, pelomenos, 8 m, para evitar interferências térmicas,isto é, para evitar que as sondas roubem umas àsoutras calor, diminuindo assim o seu rendimentotérmico global.

Para aplicar estas sondas devem ser adoptadastécnicas e precauções que necessitam daintervenção de empresas especializadas. Alémdisso, é necessário seguir as prescrições queconcernem o respeito pelo subsolo.

O dimensionamento das sondas efectua-se combase no rendimento térmico do subsolo (ver tabelaapresentada na coluna ao lado). Geralmente, podeconsiderar-se um rendimento térmico médio de 50W por cada metro de sonda.

Aconselha-se a prever saltos térmicos de 3-4°Ce escolher diâmetros dos circuitos internos quenão comportem perdas de carga demasiadoelevadas.

Ao determinar as perdas de carga, devem serconsiderados quer a temperatura de trabalho dofluido, quer os aumentos relacionados com ouso de anti-gelo (ver 1° Caderno Caleffi).

Com uma bomba de calor que inclui ocirculador para a fonte fria, as perdas de carga eo caudal das sondas devem ser compatíveis comas prestações deste circulador.

Os dados têm como base as seguintes hipóteses:

- Sonda com duplo circuito em U

- Horas de funcionamento anuais 1.800

- Coeficiente de trabalho COP igual a 4

- Distância mínima entre as sondas 8 m

Potência térmica específica gerada pelo subsolo com sondas geotérmicas

Tipo de subsolo SondaW/m

Sedimentos secos 20

Rocha ou terreno húmido 50

Rocha de alta condutibilidade 70

Saibro, areia (seca) < 20

Saibro, areia (saturada de água) 55-65

Argila, limo húmido 30-40

Rocha calcária 45-60

Arenito 55-65

Granito 55-70

Basalto 35-55

34

TATA

SE

AFS

AQ

S

Inst

ala

ção

com

bom

ba d

e ca

lor

águ

a-á

gua c

om s

ondas

geot

érm

icas

(esq

uem

a f

un

cion

al)

A in

stalaç

ão é con

stitu

ída essenc

ialm

ente por:

-um

a bom

ba de ca

lor ág

ua-águ

a,-um

dep

ósito

de inércia,

-um

ac

umulad

or

para

produz

ir ág

ua que

nte

sanitária

,-dois circuitos para servir os

terminais.

A temperatura

da

instalaç

ão de

aque

cimen

to é

reg

ulad

a p

or

uma

cent

ral

clim

átic

aque

ac

tua

dire

ctam

ente nos

aparelho

s de regu

laçã

o da bom

ba

de ca

lor.

Os term

inais são servidos

por dois circuitos cu

jas

bombas

sã

o

coman

dad

as

por

term

óstatos

ambiente.

A ág

ua que

nte

sanitária

é produz

ida

com

prece

dên

cia no

aque

cimen

to. Qua

ndo o resp

ectivo

term

óstato assina

la um

a temperatura

inferio

r à

nece

ssária, a

bom

ba de ca

lor co

nduz a tem

peratura

do flu

ido até ao

valor m

áxim

o pos

sível, e a válvula

desviad

ora

faz ab

rir a

via q

ue liga

a bom

ba

aoac

umulad

or.

SE

Vaso

de

exp

ansã

o

Vál

vula

de

segu

ranç

a

Vál

vula

de

inte

rcep

ção

Man

ómet

ro

Son

da

exte

rna

Term

ómet

ro

Term

ósta

to a

mb

ient

eTA

Sep

arad

or d

e su

jidad

e/S

epar

ador

de

mic

ro-b

olha

sd

e ar

Vál

vula

des

viad

ora

Term

ósta

to d

e im

ersã

o

Junt

a an

ti-vi

bra

tória

Vál

vula

de

rete

nção

Torn

eira

car

ga/d

esca

rga

SE

Clim

átic

a Ve

rão-

Inve

rno

com

sond

a an

ti-co

nden

saçã

o

AFSA

QS

35

Fun

cion

am

ento

Ver

ão

com

pro

du

ção

de

águ

a q

uen

te

Inst

ala

ção

com

bom

ba d

e ca

lor

águ

a-á

gua c

om s

ondas

geot

érm

icas

e arr

efec

imen

to n

atu

ral

(esq

uem

a f

un

cion

al)

A in

stalaç

ão é con

stitu

ída essenc

ialm

ente por:

-um

a bom

ba de ca

lor ág

ua-águ

a,-um

permutad

or de ca

lor,

-um

dep

ósito

de inércia,

-um

ac

umulad

or

para

produz

ir ág

ua que

nte

sanitária

,-um

circ

uito para servir os

terminais.

O

fun

cio

nam

ento

d

esta

in

stal

ação

é

pra

tica

men

te s

emel

hant

e ao

ilus

trad

o n

a p

ág. 1

3,relativo ao

arrefec

imen

to dire

cto.

A única

variante diz respeito ao facto da instalaç

ãoem

que

stão

ser ca

paz de

produzir

água

que

nte

sanitária

, que

r no

Inverno

, que

r no

Verão

. Por este

motivo, o fluido provenien

te dos

colec

tores externos

é feito

passar sempre através da bom

ba de ca

lor.

Vaso

de

exp

ansã

o

Sep

arad

or d

e su

jidad

e/S

epar

ador

de

mic

ro-b

olha

sd

e ar

Junt

a an

ti-vi

bra

tória

Man

ómet

ro

Term

ómet

ro

Torn

eira

car

ga/d

esca

rga

Vál

vula

de

inte

rcep

ção

Vál

vula

de

segu

ranç

a

Term

ósta

to d

e im

ersã

o

Vál

vula

des

viad

ora

Term

ósta

to a

mb

ient

eTA

36

São instalações que captam calordo subsolo, utilizando ospostes de cimento armado dafundação.Estes postes, que podem ser pré-fabricados ou feitos in loco, têmdiâmetros variáveis entre 0,4 e1,5 m e podem alcançar ocomprimento de 30-40 m.No seu interior, e fixos à suaarmação, são instalados oscircuitos que captam o calor dosubsolo e cuja disposição podeser em U (como para as sondasgeotérmicas) ou em espiral.Os vários circuitos podem serligados aos colectores no exteriorda fundação ou nos alicerces damesma.O betão introduzido na armaçãopermite, por fim, obter uma boapermuta térmica entre os circuitose o terreno.Naturalmente, este sistema decaptação de calor apenas podeser utilizado no caso deconstruções novas.

INSTALAÇÕES COM BOMBA DE CALORCOM POSTES GEOTÉRMICOS

Por outro lado, também é possívelum uso parcial do sistema emrelação às necessidades térmicasdo edifício, isto é, é possívelutilizar apenas parte dos postesdas fundações.

Esta tecnologia simples e racionalnão implica um grande aumentodos custos e pode representar,sem dúvida, uma solução válida.Exige, todavia, desde a fase inicialdo projecto, uma boacoordenação (ainda que estadeveria ser sempre uma regra arespeitar) entre as obras gerais eas hidráulicas.

37

M

DO

S P

OS

TES

EN

ER

GÉ

TIC

OS

F CW

T

F CW

T

F CW

T

F CW

T

TMA

X =

55∞

CTM

AX

= 5

5∞C

TMA

X =

55∞

CT

MA

X =

65∞

C

Inst

ala

ção

cen

traliza

da c

om b

omba

de

calo

r águ

a-á

gua c

om p

oste

s ge

otér

mic

os

(esq

uem

a f

un

cion

al)

A instalaç

ão é con

stitu

ída por três bom

bas de ca

lor de baixa

temperatura

(tem

peratura

máx

ima

= 55

°C) ligad

as em

cascata ao

dep

ósito

de inércia, do qua

l deriva dire

ctam

ente

o circuito que

alim

enta as estaçõ

es de zona

.

Uma

qua

rta

bomba

de

calor de

elev

ada

temperatura

(temperatura máxim

a = 65°C) está prevista para a produç

ãode ág

ua q

uente sanitária

. É, assim, pos

sível assegu

rar os

tratam

entos térm

icos

con

tra a legione

lla.

A ág

ua que

alim

enta o

acum

ulad

or de

água

que

nte

épreviam

ente aque

cida no

dep

ósito

de inércia, para au

men

tar

o rend

imen

to térmico glob

al da instalaç

ão.

Características técnicasFluido de utilização: água, soluções com glicol não perigosas Percentagem máx. de glicol: 50% Pressão máx.: 10 barPressão máx. de descarga: 10 barCampo de temperatura: 0÷110°CCapacidade de separação partículas: até 5 µm

Ligações:- principais: - série 546 Ø 22 mm, 3/4” e 1” F;

- DN 50÷150 flangeadas PN 16 para acoplar a contra-flanges EN 1092-1;

- DN 50÷150 para soldar;- série 5462 3/4”÷2” F;

- descarga: - versões roscadas: ligador a tubo de borracha- versões flangeadas e para soldar (apenas série 546): 1” F

Capacidade de separação de partículas - Eficiência doseparador de sujidade

Graças ao design especial do elemento interno, o separador desujidade é capaz de separar completamente as impurezas presentesno circuito até a uma dimensão mínima das partículas de 5 µm.O gráfico apresentado em baixo, síntese de testes efectuados numlaboratório especializado, ilustra como o dispositivo é capaz deseparar rapidamente a quase totalidade das impurezas presentes.Após apenas 50 recírculos, cerca de um dia de funcionamento,aquelas são eficazmente removidas do circuito, até aos 100% para aspartículas com diâmetros superiores a 100 µm e, em média, até aos80% para as partículas mais pequenas. As passagens contínuas que o fluido sofre no funcionamento normalna instalação levam gradualmente à completa separação dasimpurezas.

3855

2

Separador de micro-bolhas de ar e desujidadeDISCALDIRT® e DIRTCAL®

série 546 - 5462

Patenteado

38

1000

Eficiência 50passagens (0,5 m/s)

502010

40

20

0

60

80

100

Eficiência (%)Eficiência 50passagens (1 m/s)

Dim

ensõ

espa

rtícu

las

(µm

)0 5 16 35 63 10

5

150

250

210

500

FILTROS

Quantidade separadaQuantidade inicial

.100%( )

DISCALDIRT - DIRTCALZONA DE TRABALHO

FILTROS ESPECIAIS

FILTROSEM Y

Funcionamento

O separador de micro-bolhas de ar e de sujidade serve-se daacção combinada de vários princípios físicos. A parte activa éconstituída por um conjunto de superfícies metálicas reticularesdispostas em forma de leque. Estes elementos criam movimentosturbulentos que favorecem a libertação das micro-bolhas e a suaacumulação nas próprias superfícies.

As bolhas, fundindo-se, aumentam de volume até que sãoempurradas pela força hidrostáticaque é superior à sua força de adesãoà estrutura. Assim, sobem emdirecção à parte alta do dispositivo,da qual são evacuadas através deum purgador de ar automático combóia. As impurezas presentes naágua, colidindo com as superfíciesmetálicas do elemento interno, sãoseparadas e deslocam-se para aparte inferior do corpo da válvula.

Função

Os separadores de micro-bolhas de ar e de sujidade sãoutilizados para eliminar de forma contínua o ar e as impurezascontidas nos circuitos hidráulicos das instalações de climatização.A capacidade de descarga destes dispositivos é muito elevada.Conseguem eliminar todo o ar presente nos circuitos, até ao níveldas micro-bolhas, de forma automática. Ao mesmo tempo,separam as impurezas presentes na água do circuito e recolhem-nas na parte inferior do corpo da válvula, da qual podem serexpelidas mesmo com o circuito a funcionar.

Gama de produtos

Série 546 Separador de micro-bolhas de ar e de sujidadeDISCALDIRT® com adaptadores bicone

medida Ø 22 mmSérie 546 Separador de micro-bolhas de ar e de sujidade

DISCALDIRT® com ligações roscadas medidas 3/4” e 1”

Série 546 Separador de micro-bolhas de ar e de sujidade DISCALDIRT® com ligações flageadas

medidas DN 50÷DN 150Série 546 Separador de micro-bolhas de ar e de sujidade

DISCALDIRT® com ligações para soldarmedidas DN 50÷DN 150

Série 5462 Separador de sujidade DIRTCAL® com ligaçõesroscadas medidas 3/4”÷2”

Testes no laboratório especializadoTNO - Science and Industry (NL)

Colectores de distribuição em aço,para instalações industriais

série 6509

39

Características técnicas

Fluidos de utilização: água, soluções com glicolPercentagem máx. de glicol: 50%

Pressão máx.: 10 barCampo de temperatura: -10÷110°CEscala de temperatura do termómetro: 0÷80°C

Ligações principais: 2” M x 2” MDiâmetro interno colector: Ø 54 mmEntre-eixos ligações principais: 350 mm

Derivações: 3/4” FEntre-eixos derivações: 80 mm

Ligações válvulas de carga/descarga:ligador a tubo de borracha

Componentes característicos

1) Colector de ida com válvulas de intercepção de esfera2) Colector de retorno com válvulas de intercepção de esfera3) Par de suportes de fixação4) Torneiras de carga/descarga com ligador a tubo de borracha

5) Par de termómetros6) Tampas de topo

Acessórios:7) União de três peças 2” F x M com conector código 5880918) União de manguito série 9429) Adaptador de diâmetro auto-ajustável para tubagem em

plástico DARCAL série 681

Termómetros e torneiras de carga e descargaO colector é fornecido com baínhas para termómetros (1),incluídas na embalagem, para o controlo e medição dastemperaturas de ida e de retorno do fluido termovector e paracontrolo da permuta térmicado chão radiante.Para facilitar as operações deenchimento e descarga dainstalação, as torneiras (2)são incorporadas noscolectores e posicionadas naparte superior na posiçãocentral.

Instalação práticaO colectoré fornecido pré-montado comsuportesde fixação,pronto para serfixo directamentena parede.

Corpo em aço inoxO aço inox com o qual é fabricado o colector, torna o conjuntomais compacto, não só no local de instalação, como também emrelação ao destino de uso (ambientes industriais).Além disso, a liga em aço inox é vantajosa, pois permite a utilizaçãodo colector mesmo com água potável e fluidos agressivos.

Ligações reversíveisO colector é reversível, ou seja, deslocando as tampas de topodesaparafusáveis, as ligações principais podem ter entrada dadireita ou da esquerda.

Função

Esta série de colectores em aço inox éutilizada para a distribuição do fluidotermovector nos circuitos das instalaçõesde tipo industrial, que necessitam decaudais particularmente elevados, taiscomo as instalações de chão radiante.Também podem ser utilmente utilizados nasaplicações com bombas de calorgeotérmicas, nas instalações em ambientescorrosivos e com fluidos agressivos.Estes colectores são propostos em versõespré-montadas de 3 até 16 saídas.

Gama de produtos

Série 6509 Colectores de distribuição emaço inox medida 2”

89 5 3

1

2 4 6

7

CALEFFI CALEFFI CALEFFI

CALEFFI CALEFFI CALEFFI

1

2

Estabilizador automático de caudalcompacto com cartucho em polímero

série 127

Pedido de patente N.º MI2004A001549

®

40

Função

Os dispositivos AUTOFLOW® são estabilizadores automáticosde caudal, que mantêm um caudal constante do fluido perantequaisquer variações nas condições de funcionamento docircuito hidráulico.

Esta série específica de dispositivos possui um corpo daválvula compacto e simplificado, para facilitar a sua introduçãona tubagem e para uma maior economicidade da instalação.

Gama de produtos

Série 127 Estabilizador de caudal compacto, com cartuchoem polímero medidas 1/2”, 3/4”, 1” e 1 1/4”

Novo regulador em polímeroO elemento regulador de caudal é inteiramente concebido empolímero de alta resistência, especificamente escolhido para o uso nos circuitos das instalações de climatização e hidro-sanitárias.

Desmontagem do cartucho

Tabelas de caudais

CAUDAL

PRESSÃODIFERENCIAL

Campo de trabalho

∆p

inic

ial

∆p

final

Código MedidaGama ∆p(kPa) Caudais (m3/h)

∆p mínimo detrabalho (kPa)

G0 = caudalnominal

Características técnicasPrestaçõesFluido de utilização: água, soluções com glicolPercentagem máx. de glicol: 50%

Pressão máx.: 16 barCampo de temperatura: 0÷100°CGama ∆p: 15÷200 kPaCaudais: 0,12÷5 m3/hPrecisão: ±10%Ligações: 1/2”÷1 1/4” F

Funcionamento dentro do campo de trabalho

Se a pressão diferencial estiver incluída no campo de trabalho,o pistão comprime a mola e oferece ao fluido uma secção depassagem livre, de modo a permitir um fluxo regular do caudalnominal para o qual o AUTOFLOW® foi concebido.

0,12; 0,15; 0,2; 0,25; 0,3; 0,35; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9; 1,0; 1,2

0,12; 0,15; 0,2; 0,25; 0,3; 0,35; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9; 1,0; 1,2; 1,4; 1,6

0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9; 1,0; 1,2; 1,4; 1,6; 1,8; 2,0; 2,25; 2,5; 2,75; 3,0; 3,25; 3,5; 3,75; 4,0; 4,25; 4,5; 4,75; 5,00

0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9; 1,0; 1,2; 1,4; 1,6; 1,8; 2,0; 2,25; 2,5; 2,75; 3,0; 3,25; 3,5; 3,75; 4,0; 4,25; 4,5; 4,75; 5,00

127141 � � �

127151 � � �

127161 � � �

127171 � � �

15÷20015÷20015÷20015÷200

15151515

1/2”3/4”1”

1 1/4”

Função

As válvulas de balanceamento permitem regular com precisão ocaudal do fluido termovector nos vários circuitos das instalações.Um caudalímetro especial, com by-pass no corpo da válvula ecom possibilidade de desactivação durante o funcionamentonormal, permite regular o caudal sem o auxílio de manómetrosdiferenciais ou de gráficos de regulação.Além disso, foi concebida uma série de produtos específica paraos circuitos das instalações solares, que podem funcionar aelevadas temperaturas e com a presença de glicol.Com isolamento.

Gama de produtos

Série 132 Válvulas de balanceamento comcaudalímetro medidas 1/2”÷2”

Série 258 SOLAR Válvulas de balanceamento comcaudalímetro medidas 3/4”, 1”

Válvulas de balanceamentocom caudalímetro

série 132 - 258


41

Regulação do caudal Características técnicasPrestaçõesFluido de utilização: água, soluções com glicolPercentagem máx. de glicol: 50%Pressão máx.: 10 barCampo de temperatura: - série 132 -10÷110°C

- série 258 -30÷130°CUnidade de medida de escala de caudais: l/minLigações: - série 132 1/2”÷2” F

- série 258 3/4”÷1” F

Campos de caudal

Código Medida Caudais Código Medida Caudais(l/min) (l/min)

132402 1/2” 2÷7 258503 3/4” 2÷7132512 3/4” 5÷13 258533 3/4” 3÷10132522 3/4” 7÷28 258523 3/4” 7÷28132602 1” 10÷40 258603 1” 10÷40132702 1 1/4” 20÷70132802 1 1/2” 30÷120132902 2” 50÷200

Abertura e fecho completo da válvulaAbertura completa Fecho completo

1. Através da ajuda doindicador (1), pré-assinalaro caudal de referência, noqual deverá ser regulada aválvula.

2. Abrir, através do anel (2), oobturador que intercepta apassagem do fluido nocaudalímetro (3) emcondições defuncionamento normal.

3. Mantendo o obturador aberto, utilizar uma chave de apertona haste de comando da válvula (4) para efectuar aregulação do caudal. Esta é indicada por uma esferametálica (5), que desliza no interior de uma guia transparente

(6) ao lado da qual seencontra uma escalagraduada de leituraexpressa em l/min.

4. Concluída a operação de balanceamento, desapertar oanel do obturador do caudalímetro que, graças a umamola interna, volta a colocar-se automaticamente naposição de fecho.

1

3

4

2

5

6

CALEFFI

1098765

CALEFFIDN 20

bar

111213

191613107

22

25

28

bar

Acoplamento misturadora-válvula

O acoplamento misturadora-válvula, adoptado nos kits deligação solar-caldeira SOLARINCAL e SOLARNOCAL, permitea rotação de 360° da misturadora para melhor se adaptar àsmais variadas exigências das instalações.

O produto é fornecido com um isolamento específico emborracha pré-formada.

Esquema de aplicação do kit SOLARNOCAL

Esquema hidráulico

Entradacaldeira

Saídacaldeira

Entr

ada

fria

Saídamisturada

Entradaacumulador

solar

Entradafria

Entradacaldeira

Entradaacumulador solar

Saídautilização

Kit de ligação solar-caldeira

série 264 SOLARNOCAL


Função

Uma misturadora termostática anti-queimadura, colocada naentrada do kit, controla a temperatura da água na chegada daacumulação solar.O termóstato, com sonda posicionada na ida da água quenteproveniente da acumulação solar, comanda a válvuladesviadora colocada na saída do kit. Em função datemperatura programada, a válvula desvia a água entre ocircuito de utilização e o da caldeira, sem integração térmica.

Gama de produtos

Cód. 264352 Kit de ligação solar-caldeira medida 3/4”

42

M D

CALDEIRA

UTILIZAÇÃOSOLAR

TSOLAR > 45°C

M D

CALDEIRA

UTILIZAÇÃOSOLAR

TSOLAR < 45°C

FRIAFRIA

MIX

ENTRADAÁGUA FRIA

UTILIZAÇÃOFRIA

CALDEIRANÃO

MODULANTE

Características técnicas

MisturadoraPressão máx.: 10 barCampo de regulação de temperatura: 35÷55°CTemperatura máx. entrada primária: 100°C

Válvula desviadoraPressão máx.: 10 barCampo de temperatura: -5÷110°C

ServocomandoTipo a três contactosAlimentação: 230 V (ac)Consumo: 8 VACorrente nos contactos auxiliares: 0,8 A (230 V)Campo de temperatura ambiente: 0÷55°CGrau de protecção: IP 44 (haste de comando vertical)

IP 40 (haste de comando horizontal)Tempo de manobra: 10 s

Termóstato com sondaAlimentação: 230 V (ac)Campo de temperatura regulável: (serie 265) 35÷50°C

(serie 264) 25÷50°CRegulação de fábrica: 45°CGrau de protecção da caixa: IP 65

Esquema de aplicação do kit SOLARINCAL

Esquema hidráulico

Função

O termóstato com sonda posicionada na ida da água quenteproveniente da acumulação solar comanda a válvuladesviadora, colocada na entrada do kit. Em função datemperatura programada, a válvula desvia a água entre ocircuito de utilização e o da caldeira, com integração térmica.Uma misturadora termóstatica anti-queimadura, colocada nasaída do kit, controla e limita a temperatura da água enviada àutilização.

Gama de produtos

Cód. 265352 Kit de ligação solar-caldeira medida 3/4”

Entradacaldeira

Saídacaldeira

Entr

ada

fria

Saídamisturada

Entradaacumulador

solar

Entradafria

Entradacaldeira

Entradaacumulador solar

Saídautilização

série 265 SOLARINCAL


43

MD

CALDEIRA

SOLAR

TSOLAR > 45°C

MIX

FRIAM

D

CALDEIRA

SOLAR

TSOLAR < 45°C

MIX

FRIA

FRIAMIX

ENTRADAAGUA FRIA

CALDEIRAMODULANTE

• Indicador de caudal de movimento magnético• Colocação em funcionamento simplificada sem instrumentos de medição• Com isolamento em borracha pré-formada• Disponíveis numa vasta gama• Pedido de patente N.º. MI2007A000703

CALEFFI SOLUTIONS MADE IN ITALY

Série 132 Válvulas de balanceamento com caudalímetro www.caleffi.pt

Ad

. E

-TR

EE

Regulação do caudal

DIRECTA, EXACTA, RÁPIDA.

Idraulica 24 - Caleffi...5 Comoaquecerumlocalcomarfrio Oexemploencontra-sedivididoemtrêsfases: Fase...

Documents

Transcript of Idraulica 24 - Caleffi...5 Comoaquecerumlocalcomarfrio Oexemploencontra-sedivididoemtrêsfases: Fase...