Estudo de uma bomba de calor de expansão direta assistida por energia solar para a preparação de AQS

Este estudo consiste na caracterização da eficiência energética de uma bomba de calor de expansão direta que utiliza a energia solar como fonte térmica. De uma forma geral, teve-se a obrigação de procurar cada vez mais recursos renováveis e neste sentido a bomba de calor de expansão direta tem um papel importante no aquecimento de águas quentes sanitárias (AQS). Como ponto de partida, foi realizada uma descrição detalhada sobre todos os equipamentos da bomba de calor e elaborado um desenho técnico que identifica todos os componentes. No laboratório (casa inteligente) realizaram-se vários ensaios a fim de interpretar com rigor os resultados obtidos do desempenho da bomba de calor (COP) e do fator médio de desempenho sazonal (SPF). No início, realizaram-se ensaios para determinar as perdas estáticas do sistema termodinâmico, de seguida foram elaborados ensaios segundo a norma EN 16147 e por fim, ensaios de acordo com o perfil de utilização de AQS definido. No estudo experimental do COP, obteve-se uma elevada eficiência energética com um valor médio de 4,12. O COP aumenta para valores médios de 5 quando a temperatura de água no termoacumulador desce para 35ºC. Verificou-se que durante o período diurno o COP aumenta aproximadamente de 10% relativamente ao período noturno. A potência elétrica é mais elevada (450W) quando a água no termoacumulador está perto da temperatura desejável (55ºC), originando um esforço maior da bomba de calor. No estudo experimental do SPF, verificou-se que nos ensaios segundo a norma EN16147 os valores obtidos variaram entre 1,39 e 1,50 (Classe “B”). No estudo realizado de acordo com o perfil de utilização de AQS definido pelo utilizador, o SPF é superior em 12% relativamente ao obtido segundo os ensaios realizados de acordo a norma EN16147. Verificou-se que o aumento da temperatura do ar exterior implica um aumento do SPF (cerca de 2% a 5%), enquanto a energia solar não influência nos resultados.

This study is the characterization of the energy efficiency of a direct expansion heat pump that uses solar energy as heat source. In general, it was compulsory to seek more and more renewable resources and in this way, the direct expansion heat pump has an important role in domestic hot water (DHW). As a starter, a detailed description of all of the heat pump equipment and prepared a technical drawing which identifies all components were performed. In the laboratory were carried out several tests in order to interpret accurately the results of the heat pump performance (COP) and the average seasonal performance factor (SPF). In the beginning, there had been trials to determine the static losses of the thermodynamic system then tests were prepared according to standard EN 16147 and, finally, testing according to the DHW set usage profile. At COP experimental study, we obtained a high energy efficiency with an average value of 4.12. The COP increases to average values of 5 when the water temperature in the boiler falls to 35 ° C. It was found that during the day the COP increases by approximately 10%. The electric power is higher (450W) when the water in the water heater is near the desired temperature (55 ° C), yielding a greater effort of the heat. In the experimental SPF study, it was found that in assays according to EN16147 norm values obtained were between 1.39 and 1.50 (Class "B") and the study conducted according to the DHW usage profile set, the value was approximately 1.61 (an increase of 12%). It was found that increasing the outdoor air temperature involves an increase in the SPF (approximately 2% to 5%), while solar energy does not influence the results.