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Bombas de calor: vitais na descarbonização

Alexandra Costa21/02/2024
À medida que a sociedade avança para uma economia mais verde e as metas definidas pela Comissão Europeia no que concerne à eficiência energética dos edifícios, a atenção vira-se, cada vez mais, para as bombas de calor. O Instalador conversou com alguns players do mercado para saber as vantagens da utilização destes equipamentos, mas, também, perceber quais os desafios que os mesmos acarretam para os fabricantes.
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Descarbonização da economia. Um tema cada vez mais “quente”. Porque envolve muitas coisas e porque sabe-se que há setores que terão mais dificuldades nesse processo. No que concerne às bombas de calor a noção generalizada é a de que estes equipamentos desempenharão um papel importante. Como aponta Pedro Soares, diretor da Thermosite, o papel das bombas de calor é vital na descarbonização. O executivo afirma mesmo que “analisando as performances, verificamos que este sistema de aquecimento de águas quentes sanitárias (AQS) é dos mais eficientes atualmente. Qualquer equipamento mais antigo, como os acumuladores elétricos, ou os esquentadores, ou as caldeiras, que seja substituído por uma bomba de calor, permite uma redução fortemente quantificável no consumo energético, logo uma menor peugada energética, e um passo na descarbonização”.
Na mesma linha Pedro Fernandes, senior sales enginner na Trane Portugal, considera que a utilização de bombas de calor é uma estratégia emergente para a descarbonização. “A descarbonização está a ganhar força em vários setores, bem como na tomada de decisões dos consumidores e investidores. As bombas de calor oferecem aos gestores de edifícios soluções sustentáveis, mais económicas e alternativas muito vantajosas às tradicionais caldeiras a gás ou a gasóleo”, aponta.

David Madeira, sales director da Eurofred Portugal, por seu lado, refere a importância das bombas de calor baseadas na energia aerotérmica. Para o executivo estas são capazes de gerar aquecimento no inverno, arrefecimento no verão e água quente sanitária durante todo o ano, o que as torna numa solução integral para as necessidades de climatização e AQS com um consumo mínimo de energia e uma redução muito significativa das emissões de gases com efeito de estufa.

Na verdade, e como explica o executivo da Trane, o parque imobiliário europeu é, atualmente, responsável por cerca de 36% de todas as emissões de CO2 na União Europeia (UE). Mas mais do que (apenas) estes números, há ainda que ter em conta que “praticamente 50% do consumo de energia final da União Europeia é utilizado para aquecimento e arrefecimento, dos quais 80% são utilizados em edifícios, o potencial de descarbonização deste setor é enorme”. Na mesma linha David Madeira lembra que “se quisermos atingir os objetivos da UE para 2030 e 2050, temos de apostar em sistemas considerados renováveis, como as bombas de calor aerotérmicas. Estes equipamentos são essenciais para impulsionar a sustentabilidade dos edifícios e cumprir as novas diretivas europeias sobre emissões, além de aumentar a poupança para o consumidor”.

É precisamente no setor doméstico que a SGT considera que as bombas de calor irão fazer a diferença. “são uma solução eficiente e sustentável para o aquecimento e arrefecimento de edifícios, pois utilizam energia elétrica em vez de combustíveis fósseis, contribuindo significativamente para a descarbonização”, refere a empresa, que acrescenta que, no caso de vivendas em que existe maior possibilidade de os utilizadores produzirem a sua própria energia elétrica, o efeito de descarbonização é ainda mais acentuado.
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Consequências

A questão da descarbonização é mais do que apenas uma decisão política, imposta pela Comissão Europeia. Como refere Pedro Fernandes, antes da publicação do Relatório Especial do Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC) em outubro de 2018, acreditava-se que 2°C seria o ponto crítico (limiar crítico em que o clima muda de estado estável para outro) do aumento na temperatura média da Terra. Aprendemos desde então, que agora o ponto crítico é de 1,5°C. Se este limiar for ultrapassado, a sociedade enfrentará consequências devastadoras. Estas incluem a perda de ecossistemas e espécies inteiras, o degelo dos glaciares, o aumento do nível do mar, as ondas intensas de calor e as secas.

Face a tudo isto o executivo da Trane acredita que é fundamental procurar soluções que levem à redução da emissão e consumo de combustíveis fósseis. “As emissões acumuladas de CO2 e o aumento médio da temperatura da Terra estão diretamente relacionados com a produção e o consumo de combustíveis fósseis. A consequência é o aquecimento global sem precedentes”. A resposta passa então pela descarbonização, que assume um papel prioritário, “no qual a TRANE tem concentrado esforços para desenvolver soluções sustentáveis, mais eficientes e capazes de reduzir as emissões de gases com efeito de estufa, como o metano e o dióxido de carbono, cuja concentração na atmosfera é sobretudo resultado da queima de combustíveis fósseis, de práticas agrícolas insustentáveis e da desflorestação”. Pedro Fernandes esclarece ainda que, “considerando que hoje a maioria das indústrias europeias utiliza caldeiras de combustível fóssil (gás/gasóleo) para aquecimento, na TRANE estamos comprometidos em utilizar recursos renováveis disponíveis na natureza como parte da nossa contribuição para mitigar as mudanças climáticas e reduzir a pegada de carbono, desenvolvendo soluções mais eficientes e amigas do ambiente e colaborando para se atingir as metas definidas pela União Europeia no caminho para a neutralidade carbónica até 2050”.

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Bombas de calor: a melhor alternativa?

Quando falamos em descarbonizar e em eficiência energética dos edifícios as bombas de calor são a melhor alternativa? Na opinião de David Madeira são a alternativa a considerar em qualquer projeto de climatização residencial, comercial ou industrial. Porquê? O executivo da Eurofred Portugal explica que a sua tecnologia avançada aumenta a eficiência dos edifícios, oferecendo o máximo desempenho com o mínimo impacto no ambiente. Gera menos emissões de CO2 - um quarto das emissões de CO2 dos sistemas elétricos, cerca de 60% menos do que os sistemas a óleo e cerca de 40% menos do que os sistemas a gás - e requer um consumo mínimo de energia para funcionar. Um fornecimento de energia que pode ser ainda mais reduzida através da hibridação do equipamento com fontes renováveis, como a energia solar fotovoltaica, a energia geotérmica ou a biomassa. A nível individual, estaríamos a falar de poupanças de energia superiores a 70% em climatização ou AQS. Além disso, trata-se de uma opção tão recomendada que a própria Agência Internacional de Energia sublinha que 55% fornecimento global de energia para aquecimento deverá ser baseado nesta tecnologia renovável até 2050.

Já a SGT é mais perentória. Para esta empresa a resposta é claramente “sim”. Isto porque os “índices de eficiência COP (período de aquecimento) e EER (período de arrefecimento) permitem uma redução bastante significativa na fatura de cada consumidor”. Mas a SGT acrescenta que é necessário fazer um uso eficiente da energia e que apesar de o recurso a bombas de calor, por si só, possibilitar o reduzo dos consumos de energia, é, no entanto, necessário haver um melhor acompanhamento nas práticas construtivas dos novos edifícios. “Atualmente, muitos são construídos com revestimentos interiores prejudiciais à inércia térmica dos edifícios, unicamente com o objetivo de reduzir o custo da construção, porém acabam por aumentar o consumo energético”, aponta. Na mesma linha Pedro Fernandes lembra que, em média, as bombas de calor podem conseguir poupanças de energia até 50%, em comparação com os sistemas de aquecimento tradicionais.

Pedro Soares aponta uma outra vantagem das bombas de calor: são provavelmente o mais simples de instalar, com melhores resultados. O executivo refere que os sistemas solares também cumprem muito bem este objetivo, mas obrigam a instalações normalmente mais complexas e seguramente com mais cuidados de manutenção. Face a isto Pedro Soares defende o recurso às bombas de calor, se possível complementadas com um sistema solar térmico porque, desta forma, conseguem eficiências ainda mais elevadas.

As vantagens da tecnologia das bombas de calor incluem:

Eficiência energética: - As bombas de calor extraem calor do ambiente ou utilizam calor residual em vez de o gerar. Como transferir calor é mais fácil do que produzi-lo, as bombas de calor são, portanto, mais eficientes do que um sistema de aquecimento central com caldeira a gás ou a gasóleo. Em condições ideais, a eficiência global de uma bomba de calor pode ser melhorada até 6 vezes (TER = 1,5 x 6 = 9).

Poupança de custos: - Os sistemas de bomba de calor oferecem módulos de recuperação de calor para capturar o calor gerado naturalmente como subproduto - em vez de o rejeitar para a atmosfera - e reutilizá-lo para outra aplicação, como o aquecimento de conforto e a água quente sanitária. Esta abordagem de “aquecimento gratuito” traduz-se numa poupança substancial de custos em comparação com as caldeiras tradicionais.

Sustentabilidade ambiental: - As bombas de calor contribuem para um futuro mais verde, reduzindo a dependência de combustíveis fósseis e minimizando as emissões de gases com efeito de estufa. Isto alinha-se com os objetivos de sustentabilidade dos promotores de grandes edifícios e dos utilizadores finais de edifícios comerciais.

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Principais desafios

“A crescente preocupação com as mudanças climáticas e a necessidade de reduzir as emissões de gases com efeito estufa, exigem grandes desafios aos fabricantes no desenvolvimento das bombas de calor, nomeadamente na utilização de refrigerantes com baixo impacto ambiental, no desenvolvimento de novas tecnologias e materiais”, refere Pedro Fernandes, que acrescenta que um dos principais desafios é de facto de termos soluções bomba de calor ar-água de elevada capacidade com a utilização de refrigerantes naturais.
David Madeira, por seu lado, considera que existe uma lacuna no desenvolvimento e instalação de bombas de calor, nomeadamente no que concerne ao tamanho do equipamento em relação ao espaço limitado disponível em alguns edifícios, especialmente quando se trata de projetos de renovação. “Atualmente, uma grande parte do parque imobiliário apresenta limitações para a substituição dos antigos sistemas de climatização por energias renováveis, o que dificulta a realização dos trabalhos e torna o custo da nova instalação menos atrativo para o utilizador final”, explica o sales director da Eurofred Portugal, que acrescenta que, nestes casos, são propostas instalações coletivas para cobrir as necessidades de climatização e de água quente sanitária de todo o edifício, de modo a que a instalação seja efetuada em zonas comuns fora das habitações privadas. Esta opção permite também uma maior poupança para cada utilizador. A solução passa, explica, por os fabricantes desenvolverem novos equipamentos mais compactos, que ofereçam o máximo rendimento e eficiência, assim como uma ampla gama de adaptabilidade que lhes permita integrar-se facilmente em qualquer instalação.
A isto Pedro Fernandes acrescenta o desafio de convencer os consumidores a adotarem tecnologias mais recentes, especialmente quando se trata de sistemas de aquecimento e arrefecimento. “A consciencialização e a educação do consumidor são fundamentais para superar essa barreira”, afirma.
A SGT, por seu lado, lembra que as bombas de calor não são só equipamentos a água, mas, também, todos os equipamentos monosplits, multisplits e VRF. E acrescenta que a introdução dos monosplits / multisplits (equipamentos com bateria DX), no mercado com preços e custos de instalação mais baixos, permitiu que o ar condicionado tenha ficado acessível, mesmo a uma grande parte da população com menores possibilidades económicas. É verdade que uma maior consciência ecológica e o crescente abandono da utilização dos produtos petrolíferos têm levado à crescente utilização, no mercado doméstico, para a climatização/AQS de caldeiras e esquentadores, que têm como fonte de energia o gás natural/propano. No entanto, como aponta a SGT, a nova legislação europeia, que tem por objetivo a rápida substituição, nos lares, dos equipamentos a gás natural/propano (caldeiras e esquentadores) por equipamentos de ar condicionado/AQS que usam a eletricidade, restringe o uso de certos fluidos frigorígenos, com o argumento de que podem ser prejudiciais ao ambiente. “Esta legislação é errónea, pois os fluidos frigorígenos não são consumíveis, como a gasolina nos automóveis. Assim, limitam as bombas de calor a sistemas que usam apenas água, sendo mais caros e não estando ao alcance de todos, sendo este o maior desafio”, explica a SGT.
A Thermosite tem uma visão ligeiramente diferente. Para Pedro Soares a tecnologia já é bastante madura. “Há sempre algum desenvolvimento nas APP de controlo”, afirma, referindo que a empresa tem investido no desenvolvimento de soluções mais robustas de controlo por WiFi, que permitem conciliar um funcionamento otimizado aos horários de utilização das AQS.
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O futuro das bombas de calor

“As bombas de calor como sistemas a água já são uma realidade, e 2024 será o ano em que alguns fabricantes, como a Midea, pretendem apostar fortemente no novo fluido frigorígeno R290 na climatização e AQS (água quente sanitária)”, esta é a convicção da SGT, que acrescenta que a Midea, para além da fábrica em Itália para a gama industrial, pretende abrir em breve uma nova fábrica para bombas de calor para o mercado doméstico. Desta forma, a empresa pretende dar resposta às necessidades crescentes do mercado europeu.
A Thermosite, por seu lado, apresentou várias novidades no ano passado, o que permitiu alargar a sua gama, oferecendo bombas de calor desde 100 litros murais, até 500 litros de chão, passando pelos modelos de 150, 200 e 300 litros. Com tanques em inox e em vitrificado. Nas opções preparadas com serpentina solar e sem serpentina. A par disso, e como aponta Pedro Soares, outra novidade importante foi o passar a incluir de série, em algumas das gamas, a proteção eletrónica, que veio substituir o ânodo de magnésio. Desta forma, estes modelos estão protegidos durante anos, mesmo que não se faça a substituição anual do ânodo. “É um grande avanço para os instaladores e para os clientes finais”, afirma.
Já David Madeira refere que, em termos de inovação, “devemos mencionar o aparecimento de novos gases refrigerantes, que são menos nocivos ao ambiente do que os seus antecessores e oferecem o máximo desempenho. Neste sentido, assistiremos à expansão do R290 (propano) e do R740 (C02) em bombas de calor e sistemas multisplit com produção de água quente sanitária”. A isto o executivo salienta ainda a integração da conetividade, um elemento chave para reforçar a eficiência dos equipamentos e aumentar o conforto dos utilizadores finais, não só na sensação térmica, mas também na prevenção de avarias e na automatização da manutenção remota. Por outras palavras, na otimização da eficiência da casa e da empresa. No caso específico da Eurofred “o nosso novo catálogo 2024 - 2025, que apresentaremos em breve, ampliará as gamas atuais com modelos aerotérmicos que permitem potenciar a sustentabilidade e a conectividade dos edifícios”.
“As bombas de calor são a solução ideal para uma vasta gama de aplicações e o meio mais flexível e fiável para a eletrificação do aquecimento e a redução da dependência dos combustíveis fósseis”, afirma Pedro Fernandes, que refere que, em resposta à crescente procura de sistemas energeticamente eficientes, a Trane orgulha-se de oferecer uma gama completa de bombas de calor ar-água e água-água, que utilizam a tecnologia mais eficiente disponível, para reduzir o impacto ambiental.

O executivo explica ainda que as bombas de calor ar-água são muito eficientes e as mais adequadas para edifícios com requisitos de temperatura de aquecimento baixa a média em climas mais amenos. E aponta que a Trane dispõe de unidades que fornecem água quente até 75°C mesmo com uma temperatura exterior de 0°C. Estas unidades vão de encontro às necessidades residenciais e comerciais ligeiras, de aquecimento de espaços, arrefecimento e produção de AQS durante todo o ano, e utilizam um refrigerante natural (R290).

Já no caso das bombas água-água estas são as mais adequadas para climas mais frios e asseguram que a temperatura do ar exterior não tenha impacto na eficiência e na capacidade. Para edifícios com requisitos de altas temperaturas de aquecimento, estes sistemas podem atingir até 120°C enquanto utilizam temperaturas da fonte de calor tão baixas como -20°C. Por fim, acrescenta, na implementação de sistemas em cascata, ideais para aplicações que requerem dois níveis de temperaturas de água quente ou que requerem simultaneamente arrefecimento e produção de águas quentes sanitárias, tais como hotéis e hospitais, são uma solução inovadora, que permitem grandes eficiências e redução das emissões de CO2.

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