Refrigerante: A bomba de calor com propano oferece vantagens
Quando se trata do funcionamento das bombas de calor, os refrigerantes desempenham um papel importante. Sem estas substâncias, o sistema de aquecimento não funcionaria. Mas o que são exatamente os fluidos frigorigéneos? Porque é que são tão importantes para as bombas de calor Carrier e que papel desempenham as alternativas naturais, como o propano? Apresentamos uma visão geral e mostramos as vantagens e desvantagens das várias substâncias.
O que são refrigerantes e para que servem?
Os fluidos frigorigéneos são líquidos sintéticos ou naturais utilizados, entre outros, nos aparelhos de ar condicionado e nas bombas de calor da Carrier. Têm propriedades especiais que lhes permitem transferir calor de um meio a uma temperatura baixa para um meio a uma temperatura mais elevada. No processo, sofrem várias mudanças de fase, como mostra a seguinte visão geral:
- Absorção de calor do ambiente: No primeiro passo, o refrigerante na bomba de calor flui através de um evaporador. Este é um permutador de calor que transfere a energia do ar exterior, do solo ou das águas subterrâneas para o meio. Absorve o calor e evapora-se.
- A pressão e a temperatura aumentam no compressor: O vapor de refrigerante passa então por um compressor. Isto aumenta a pressão, pelo que a temperatura também aumenta. Isto é importante para poder libertar o calor que é transportado.
- Transferência de calor para o ambiente: O refrigerante passa novamente por um permutador de calor e transfere o calor para o ambiente mais frio. O permutador de calor é designado por condensador, uma vez que o refrigerante se liquefaz neste ponto.
- Expansão do fluido frigorigéneo: Se o calor transportado tiver sido libertado para o ambiente ou para a água de aquecimento, o refrigerante volta ao seu estado líquido. Passa por uma válvula especial, onde alivia a pressão e fica novamente disponível para o ciclo.
Nota: Como o ciclo pode ser invertido, o arrefecimento com uma bomba de calor também é possível.
Elevados requisitos para os fluidos frigorigéneos das bombas de calor
Para que o circuito de refrigeração funcione como descrito, a substância deve cumprir várias propriedades. Estas incluem, por exemplo:
- Bom comportamento de mudança de fase (líquido para vapor e vice-versa)
- Quimicamente estável em todas as condições de funcionamento concebíveis
- Não tóxica para evitar lesões
- Ecologicamente benéfico em termos de GWP (potencial de aquecimento global) e ODP (potencial de destruição do ozono)
Sem estas caraterísticas, o processo de arrefecimento não seria possível na forma desejada. A temperatura não poderia ser aumentada como desejado ou a produção não atingiria os valores requeridos.
Explicação da rotulagem dos fluidos frigorigéneos
Para uma identificação clara, os fabricantes rotulam as substâncias com um padrão normalizado. Este consiste num R de fluido frigorigéneo, um número e, em alguns casos, outra letra. O significado depende do tipo de substância, como mostra a seguinte visão geral:
- Os fluidos frigorigéneos halogenados são designados pelos fabricantes de acordo com o padrão R-XYZ. O "X" representa o número de átomos de carbono. O "Y" representa o número de átomos de hidrogénio e o "Z" o número de átomos de flúor. Se houver uma letra minúscula no final, significa que se trata de uma substância com a mesma fórmula molecular mas com uma estrutura diferente. O R134a é um exemplo.
- Os fluidos frigorigéneos inorgânicos podem ser reconhecidos por um número de três dígitos que começa por 7. Exemplos típicos são o amoníaco (R717), a água (R718) e o dióxido de carbono (R 744).
- Os hidrocarbonetos também são designados pelos fabricantes com um "R" e três dígitos. Estes não começam normalmente com o número sete e são, por isso, fáceis de reconhecer. Exemplos típicos são o propeno (R1270), o isobutano (R600a) e o propano (R290).
Existem também misturas de diferentes substâncias, que podem ser reconhecidas por uma letra maiúscula anexa. Os especialistas distinguem entre misturas zeotrópicas, que alteram a sua estrutura devido à mudança de fase, e misturas azeotrópicas, que mantêm a sua estrutura.
Que fluidos frigorigéneos estão disponíveis para bombas de calor?
Quando se trata de selecionar um fluido frigorigéneo, as circunstâncias individuais desempenham um papel importante. As gamas de temperatura do sistema (fonte de calor, temperatura de fluxo) e o efeito climático das substâncias são particularmente relevantes. A tabela seguinte mostra quais os fluidos frigorigéneos geralmente adequados para bombas de calor e quando devem ser utilizados.
A fim de reduzir o impacto ambiental, os fluidos frigorigéneos com valores de GWP muito elevados estão agora sujeitos a regulamentação. Devido ao chamado Regulamento F-Gas (Regulamento da UE n.º 517/2014 relativo aos gases fluorados com efeito de estufa), muitos fluidos frigorigéneos já não podem ser colocados no mercado sem restrições. Os HFOs e os refrigerantes naturais, como o propano para bombas de calor, por outro lado, são ecologicamente benéficos e baratos.
A propósito: A Carrier está a confiar cada vez mais no propano como refrigerante natural para bombas de calor.
Requisitos mais elevados para a instalação devido aos refrigerantes naturais
Os refrigerantes naturais para bombas de calor têm frequentemente requisitos estruturais mais elevados. Isto deve-se ao facto de os meios serem frequentemente inflamáveis. O propano é um bom exemplo disso. Na prática, porém, o perigo potencial é baixo. Afinal de contas:
- os circuitos de refrigeração são hermeticamente fechados
- são utilizadas apenas quantidades muito pequenas de refrigerante
- existem distâncias de segurança obrigatórias relativamente a portas de caves e poços de luz
Os refrigerantes naturais valem a pena para a bomba de calor?
Quando se trata de utilização em casas isoladas e geminadas, as bombas de calor a propano, como a AquaSnap 30AWH-P e a AquaSnap 30AWH-NG(A) da Carrier, com R290 como refrigerante, estão a ser cada vez mais utilizadas hoje em dia. O meio tem um GWP de três e é, portanto, três vezes mais prejudicial do que o CO₂ quando libertado para a atmosfera. No entanto, em comparação com os meios convencionais, como o R410A e o R134a, o potencial de aquecimento global é, pelo menos, 590 vezes inferior. Além disso, uma bomba de calor com R290 (propano) atinge temperaturas mais elevadas. A tecnologia é, portanto, perfeita tanto para edifícios novos como para edifícios existentes, por exemplo, se pretender reequipar uma bomba de calor.
Bombas de calor com propano: vantagens e desvantagens num relance
O propano tem um baixo GWP. Tem um baixo potencial de aquecimento global e não é afetado pelo regulamento relativo aos gases fluorados. O meio é geralmente barato e continuará a estar disponível no futuro. As suas propriedades termodinâmicas são também uma vantagem, permitindo um funcionamento eficiente e fiável - incluindo as bombas de calor a propano da Carrier. A seguinte visão geral mostra as vantagens mais importantes num relance:
- Baixos custos de funcionamento graças à elevada eficiência energética
- Vasta gama de aplicações graças a temperaturas até 70 °C
- Também pode ser utilizada em edifícios antigos sem medidas de conversão dispendiosas
- Vantagens ecológicas graças ao baixo GWP de 2 a 3
- Subsídios mais elevados para a bomba de calor graças aos refrigerantes naturais
Uma bomba de calor com propano também tem desvantagens. Isto deve-se ao facto de o meio ser altamente inflamável e, portanto, associado a um certo potencial de perigo. Na prática, porém, isso é geralmente irrelevante. Isto deve-se à baixa carga de refrigerante, aos circuitos de refrigeração hermeticamente fechados e às maiores precauções de segurança durante a instalação.
Bombas de calor monobloco e split com R290 disponíveis
Se quiser utilizar propano como refrigerante natural, tem uma vasta escolha. Atualmente, estão disponíveis bombas de calor monobloco e split com R290. Os sistemas estão disponíveis em várias gamas de potência e, por conseguinte, para muitos edifícios e áreas de aplicação.
