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A bomba de calor solar térmica é a combinação de duas tecnologias que respeitam o ambiente sem comprometer a eficiência e o conforto térmico dos ocupantes: a bomba de calor e a energia solar.
Este guia prático explora em pormenor a bomba de calor solar térmica: como funciona, os tipos de painéis solares, as vantagens e desvantagens, os critérios de escolha, o processo de instalação, a ajuda e o feedback dos utilizadores.
O que é uma bomba de calor solar térmica?
A bomba de calor solar térmica, por vezes designada por bomba de calor solar ou PAC solar, é um sistema de aquecimento e arrefecimento que combina a acção de painéis solares térmicos (STP) e uma bomba de calor ar-água (ou água-água).
ObjectivoO objectivo é garantir o conforto térmico dos ocupantes, optimizando o consumo de energia e reduzindo as emissões de gases com efeito de estufa (GEE) através da utilização de uma fonte de energia renovável e gratuita.
Bomba de calor solar térmica: como funciona?
A bomba de calor solar-térmica combina o mecanismo da bomba de calor clássica com a energia solar. O seu funcionamento pode ser resumido em 7 etapas:
- O ciclo começa com a captação de energia solar. Os painéis solares térmicos são instalados no telhado ou num espaço aberto exposto ao sol. Feitos de materiais absorventes, estes painéis convertem a energia solar em calor que é depois transferido para um fluido de transferência de calor (normalmente água ou uma mistura de água e anticongelante) no interior dos tubos do painel;
- Aquecido, o fluido de transferência de calor flui através de um permutador. O calor é então transferido para outro fluido que aquece o ar ou a água no edifício;
- A água aquecida pelo permutador é distribuída no interior através de um circuito de aquecimento ou de arrefecimento, normalmente um radiador, um piso radiante, ventiloconvectores, etc.;
- O excesso de energia solar térmica pode ser armazenado num depósito térmico para utilização posterior quando a luz solar for insuficiente;
- Neste sistema, o papel da bomba de calor é assumir o controlo quando a energia solar térmica não é suficiente para satisfazer as necessidades dos ocupantes. A bomba de calor extrai o calor do ar exterior, do solo ou da água, consoante o seu tipo, para o transferir para o interior (aquecimento), ou extrai o calor do interior para o rejeitar no exterior (arrefecimento).
Para garantir o bom funcionamento do sistema, existe um sistema de controlo e regulação que monitoriza a temperatura ambiente e as necessidades energéticas do edifício.
Bomba de calor solar térmica: que painéis solares utilizar?
A bomba de calor solar térmica utiliza painéis solares térmicos que absorvem o calor dos raios solares e o transferem para um fluido de transferência de calor que circula no sistema. A bomba de calor solar térmica não deve ser confundida com os sistemas do tipo "bomba de calor - painéis fotovoltaicos". Neste caso, os painéis fotovoltaicos alimentam de electricidade a bomba de calor e outros aparelhos da casa, através de um inversor que transforma a corrente contínua em corrente alternada.
Por último, é de notar que uma bomba de calor solar térmica pode utilizar painéis híbridos, na medida em que combinam a acção de painéis solares térmicos (face posterior) e painéis solares fotovoltaicos (face anterior).
|Tipo de painel solar||Como funciona||Benefícios||Desvantagens|
|Painéis solares térmicos||Os painéis solares térmicos absorvem o calor dos raios solares e transferem-no para um fluido de transferência de calor que circula pelo sistema.||Elevada eficiência energética para a produção de calor.|
Menos dispendioso do que os painéis fotovoltaicos e híbridos.
Possibilidade de armazenar energia térmica para utilização posterior.
|Não produzir electricidade directamente.|
O desempenho depende muito das condições climatéricas e da luz solar.
|Painéis solares híbridos (PVT)||Os painéis solares híbridos combinam tecnologias fotovoltaicas e térmicas num único painel. |
Produzem electricidade e calor simultaneamente, permitindo que uma bomba de calor seja alimentada enquanto gera electricidade para outras utilizações.
|Produção combinada de electricidade e calor.|
Maior eficiência energética do que os painéis fotovoltaicos ou térmicos isoladamente.
Utilização óptima do espaço do telhado.
|Custos de instalação mais elevados do que os dos painéis solares térmicos e fotovoltaicos isoladamente.|
Aumento da complexidade do sistema, o que exige uma manutenção mais rigorosa.
Bomba de calor solar térmica: vantagens e desvantagens
As vantagens são muitas: poupança de energia e baixas emissões de gases com efeito de estufa, especialmente se a bomba de calor for associada a painéis solares híbridos. Esta combinação utiliza uma fonte de energia renovável e gratuita para aquecer ou arrefecer.
A bomba de calor solar térmica é também muito versátil e pode ser utilizada para aquecimento, arrefecimento e produção de água quente sanitária (AQS). Finalmente, a bomba de calor solar térmica é um equipamento comprovado e fiável com uma longa vida útil.
Em contrapartida, o rendimento varia consoante a estação do ano, mas a autonomia continua a ser muito interessante, perto de 80 %... desde que a instalação seja efectuada segundo as regras da profissão e que a casa esteja impecavelmente isolada (RE 2020).
O elevado custo inicial da instalação também é de lamentar, com uma média de 13 000 euros sem incluir a instalação. No entanto, este investimento é atenuado por subvenções e regimes de financiamento, bem como pelas economias de energia efectuadas a longo prazo.
Que critérios devo utilizar para escolher a minha bomba de calor solar térmica?
A escolha dos componentes individuais do seu sistema solar térmico (bomba de calor - painéis solares - sistema de controlo) requer alguns conhecimentos prévios.
A menos que esteja bem familiarizado com o assunto, recomendamos vivamente que recorra a um profissional que possa analisar as suas necessidades e aconselhá-lo sobre o melhor equipamento. No entanto, aqui estão 6 critérios essenciais, dados a título indicativo, para fazer uma escolha informada:
- Tipo de painel solar Consulte a tabela acima para decidir qual o tipo de painel solar a utilizar com o seu sistema solar térmico;
- Tipo de fluido de transferência de calor Alguns sistemas utilizam água, outros utilizam uma mistura de água e glicol (anticongelante). Se vive numa região onde as temperaturas descem regularmente abaixo de zero, recomendamos um fluido de transferência de calor anticongelante para evitar que os tubos congelem;
- Tipo de bomba de calor Escolha entre bombas de calor ar-água, ar-ar, água-água e terra-água, consoante a fonte de calor disponível (ar, água, solo) e a utilização pretendida (aquecimento, arrefecimento, produção de água quente sanitária). Nota: a bomba de calor ar-água é adequada para regiões quentes ou temperadas, ao passo que a bomba de calor geotérmica terá um melhor desempenho em regiões frias;
- Coeficiente de desempenho COP: O COP é um indicador da eficiência energética de uma bomba de calor. Quanto mais elevado for o COP, mais eficiente é a bomba de calor na conversão de energia eléctrica em energia térmica. Procure uma bomba de calor com um COP elevado para maximizar as poupanças de energia (e tirar partido dos subsídios do governo);
- Sistema de regulação e controlo Deve permitir que a temperatura seja monitorizada e ajustada de acordo com as condições meteorológicas e as necessidades de aquecimento ou arrefecimento;
- Compatibilidade com outros sistemas de aquecimento Se já tiver um sistema de aquecimento (caldeira, radiadores, piso radiante), verifique se a bomba de calor solar térmica prevista é compatível com esse equipamento;
- A garantia É geralmente muito longo para o painel solar (até 25 anos) e 5 a 10 anos para a bomba de calor.
Como dimensionar a minha bomba de calor solar térmica?
Só um profissional qualificado lhe poderá dar uma resposta exacta... o que não impede que tenha uma ideia da ordem de grandeza. Lembre-se do seguinte princípio: grosso modo, um metro quadrado de painéis solares térmicos aquece uma superfície de 10 m². Vamos supor que um painel solar térmico médio tem 2 m² (na realidade, pode variar de 1,5 a 4 ou mesmo 5 m², com uma média de 2 m²):
|Área de habitação (m²)||Área do painel solar térmico (m²)||Número de painéis solares térmicos (2 m²/painel)|
|50||5||2,5 (arredondado para 3)|
|75||7,5||3,75 (arredondado para 4)|
|100||10||5|
|125||12,5||6,25 (arredondado para 6)|
|150||15||7,5 (arredondado para 8)|
|200||20||10|
O que precisa de saber sobre a instalação de uma bomba de calor solar térmica
A instalação da bomba de calor solar térmica deve ser efectuada por um profissional qualificado, com as certificações e os conhecimentos necessários. Em França, recorrer a um profissional reconhecido como fiador ambiental (RGE).
Instalação da bomba de calor solar térmica
Começará com uma avaliação do local para determinar a localização ideal dos painéis solares e da bomba de calor. Os painéis solares devem estar virados para sul e em ângulo para maximizar a exposição ao sol. A bomba de calor deve ser instalada num local acessível para facilitar a manutenção e a reparação.
A bomba de calor solar térmica pode ser utilizada para complementar um sistema de aquecimento existente, como uma caldeira a gás ou a óleo. O instalador deve garantir que os dois sistemas estão devidamente integrados e funcionam de forma óptima. Para o dimensionamento, o instalador terá de ter em conta o espaço habitacional, o isolamento do edifício, o clima da sua região e as necessidades de aquecimento.
Em seguida, instala os painéis solares, a bomba de calor, o depósito de água quente e outros componentes, de acordo com as especificações do fabricante e os regulamentos locais. Uma vez concluída a instalação, o técnico coloca o sistema em funcionamento e efectua as verificações habituais. A instalação demora normalmente um pouco mais de uma semana (é muito trabalho!).
Em geral, os colectores solares térmicos requerem pouca manutenção. No entanto, deve planear verificações regulares para garantir o desempenho e a longevidade do sistema e para evitar avarias graves que ameacem a rentabilidade do seu investimento. O seu instalador fornecer-lhe-á instruções de cuidados e manutenção e informá-lo-á sobre a frequência das verificações.
Bomba de calor solar térmica: custo de instalação e tempo de vida
Como explicado acima, o custo de uma bomba de calor solar térmica é de cerca de 13.000 euros, mais o custo de instalação que se situa entre 4.000 e 6.000 euros. A manutenção anual (obrigatória em alguns países, como a França) varia entre 150 e 300 euros por ano.
Em termos de esperança de vida, os painéis solares térmicos podem durar mais de 30 anos, em comparação com 15 a 20 anos para a bomba de calor.
Bombas de calor solares térmicas: tem direito a um auxílio para financiar o seu projecto
Vários países da UE oferecem regimes de apoio e financiamento para incentivar os agregados familiares a mudar para energias limpas, em conformidade com o objectivo de neutralidade carbónica para 2050. Veja-se o caso da França, por exemplo:
- O bónus energético, que ascende a entre 5 000 e 10 000 euros para as famílias mais modestas, para financiar obras de renovação ou a substituição de um sistema de aquecimento no âmbito da transição energética;
- MaPrimeRénov", um regime destinado aos proprietários-ocupantes e senhorios (e co-proprietários em determinadas condições) para financiar trabalhos de melhoria energética nas habitações: isolamento, mudança do sistema de aquecimento, instalação de bombas de calor ou ventilação mecânica, etc. O montante varia em função do nível de rendimento das famílias, do tipo de trabalho efectuado e do desempenho energético pós-trabalho. Para a bomba de calor solar térmica, o montante do prémio pode ir até 10.000 euros;
- Empréstimo ecológico a juro zero: trata-se de um empréstimo sem juros até 30 000 euros;
- Auxílio das autoridades locais, consoante a região e o município.
Por último, é de notar que o governo francês aplica uma taxa reduzida de IVA (10 %) aos equipamentos de bombas de calor solares térmicas.
Opiniões e testemunhos: o que pensam os utilizadores da bomba de calor solar térmica?
Não é fácil dar uma visão global das opiniões e testemunhos dos utilizadores de bombas de calor solares térmicas, uma vez que as experiências podem variar consoante o modelo, o fabricante, a qualidade da instalação e as condições climáticas da região.
No entanto, aqui estão alguns pontos comuns encontrados no feedback dos utilizadores de colectores solares térmicos:
O lado positivo :
- Poupança de energia conseguido através da utilização de energia solar para aquecer a casa e produzir água quente, com redução das facturas de energia e maior independência dos fornecedores de energia;
- Ecologia Muitos utilizadores estão satisfeitos com o impacto ambiental positivo da sua bomba de calor solar térmica. Ao utilizar a energia solar, reduzem o seu consumo de combustíveis fósseis e contribuem para a luta contra as alterações climáticas... mesmo que o processo de fabrico dos painéis solares seja criticado por alguns utilizadores como não sendo amigo do ambiente;
- Fiabilidade Bombas de calor solares: Os utilizadores referem geralmente que as suas bombas de calor solares são fiáveis e requerem pouca manutenção. Se forem correctamente concebidos e instalados, os sistemas duram várias décadas.
No lado negativo :
- Custo inicial elevadoNo entanto, os subsídios e a poupança de energia ao longo do tempo acelerarão o período de recuperação;
- Dependência da luz solar Alguns utilizadores referem um desempenho insuficiente durante os Invernos rigorosos. Normalmente, têm de recorrer a um sistema de aquecimento suplementar para satisfazer as suas necessidades energéticas;
- Complexidade da instalação.
Depois de estudar engenharia mecânica, Julian entrou no mundo da engenharia climática em 2009. Depois de acumular a sua experiência no ventilaçãoe depois no aquecimento fabricantes de origem alemã, tornou-se um empresário no energias renováveis e, em particular, um especialista em bomba de calor e painéis solares sistemas fotovoltaicos para ahabitat individual.