Bomba de calor assistida por energia solar —— Parte 1

\Uma bomba de calor assistida por energia solar (SAHP) é uma máquina que representa a integração de uma bomba de calor e painéis solares térmicos num único sistema integrado. Normalmente estas duas tecnologias são utilizadas separadamente (ou apenas colocadas em paralelo) para produzir água quente. Neste sistema o painel solar térmico desempenha a função de fonte de calor de baixa temperatura e o calor produzido é utilizado para alimentar o evaporador da bomba de calor. O objetivo deste sistema é obter um COP elevado e depois produzir energia de uma forma mais eficiente e menos dispendiosa.

É possível utilizar qualquer tipo de painel solar térmico (chapas e tubos, roll-bond, heat pipe, placas térmicas) ou híbrido (mono/policristalino, película fina) em combinação com a bomba de calor. A utilização de um painel híbrido é preferível porque permite cobrir uma parte da procura de eletricidade da bomba de calor e reduzir o consumo de energia e consequentemente os custos variáveis ​​do sistema.

Otimização

A otimização das condições de operação deste sistema é o principal problema, pois existem duas tendências opostas no desempenho dos dois subsistemas: a título de exemplo, uma diminuição da temperatura de evaporação do fluido de trabalho gera um aumento da temperatura térmica eficiência do painel solar mas uma diminuição no desempenho da bomba de calor, com uma diminuição no COP. O objetivo da otimização é normalmente a minimização do consumo elétrico da bomba de calor, ou energia primária requerida por uma caldeira auxiliar que alimenta a carga não coberta por fonte renovável.

Configurações

Existem duas configurações possíveis deste sistema, que se distinguem pela presença ou não de um fluido intermédio que transporta o calor do painel para a bomba de calor. As máquinas chamadas de expansão indireta utilizam principalmente água como fluido de transferência de calor, misturada com um fluido anticongelante (geralmente glicol) para evitar fenômenos de formação de gelo durante o inverno. As máquinas denominadas de expansão direta colocam o fluido refrigerante diretamente dentro do circuito hidráulico do painel térmico, onde ocorre a transição de fase. Esta segunda configuração, embora mais complexa do ponto de vista técnico, apresenta diversas vantagens:

(1)uma melhor transferência do calor produzido pelo painel térmico para o fluido de trabalho o que envolve uma maior eficiência térmica do evaporador, ligada à ausência de um fluido intermediário;

(2) a presença de um fluido em evaporação permite uma distribuição uniforme da temperatura no painel térmico com o consequente aumento da eficiência térmica (em condições normais de funcionamento do painel solar, a eficiência térmica local diminui da entrada para a saída do fluido porque o fluido aumento de temperatura);

(3)utilizando painel solar híbrido, além da vantagem descrita no ponto anterior, a eficiência elétrica do painel aumenta (para considerações semelhantes).

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