Consumo de electricidade da bomba de calor: o cálculo + 3 simuladores úteis

Vamos entrar um pouco mais em detalhes sobre o consumo da bomba de calor

Um lembrete rápido sobre a bomba de calor

Funcionamento geral de uma bomba de calor

A bomba de calor é uma máquina eléctrico. Utiliza energia eléctrica fornecido pelo fornecedor de electricidade, a fim de fazer funcionar o seu circuito de refrigeração e assim "bombear" calorias para o ambiente natural. Baseia-se no mesmo princípio termodinâmico do frigorífico, e utiliza um compressor, uma válvula de expansão, um condensador e um evaporador.

NB: se estiver em França, Bélgicaou Suíça pode receber 3 citações gratuitas com a ferramenta abaixo.

Há dois consumidores principais de energia eléctrica numa bomba de calor:

• Primeiro de tudo o compressor da bomba de calor. É o motor do ciclo de refrigeração que lhe permite ter aquecimento. Precisa de electricidade para funcionar.
• Depois o elemento de aquecimento eléctrico. Cuidado com estes últimos. De facto, muitas bombas de calor estão equipadas com ele para evitar o tempo mais frio. Porque uma bomba de calor capta menos energia quando as temperaturas são frias. Se for utilizado apenas como apoio, tudo está bem, e só aumentará ligeiramente a conta no final do ano, dependendo do frio da sua região.

Há também o ventilador e outros elementos tais como válvulas ou bombas. Mas o seu consumo de energia é globalmente baixo.

Os diferentes tipos de bombas de calor

Existem 4 famílias principais de bombas de calor para aquecimento doméstico:

1. Bombas de calor aerotérmicas ou ar/água: Eles retiram o calor do ar exterior e "devolvem-no" através de um sistema de refrigeração para o sistema de água da casa.
2. Bombas de calor água-água: Tiram calorias de uma fonte de água natural (um lago, por exemplo) e redistribuem esta energia pelo seu sistema de água doméstica.
3. Bombas de calor geotérmicas ou subterrâneas/água: Tiram as calorias da terra através de uma sonda geotérmica no seu jardim (entre 50 e 200m de profundidade ou mais, dependendo da potência necessária). Depois, ainda usando o mesmo princípio, o calor chega à sua rede de água graças a um condensador que troca a energia.
4. Bombas de calor ar-ar: estas unidades que são penduradas na parede. Não são recomendados para aquecimento porque não são muito eficientes. Tiram energia do ar exterior com a sua unidade exterior, e enviam-na de volta para o ar na sala.

Cada um destes tipos de bombas de calor tem um funcionamento e uma eficiência diferentes, o que inevitavelmente afecta o consumo. Por exemplo, as bombas de calor aqua térmicas (água-água) têm naturalmente um excelente desempenho, enquanto que as bombas de calor ar-ar são pobres para aquecimento.

Na prática, isto é observado por um COP mais alto ou mais baixo para cada máquina. Como lembrete, o COP ou coeficiente de desempenho é o rácio entre a produção de energia de aquecimento em kWh e o consumo de electricidade em kWh. Aqui estão as ordens de ideias do COP :

• Bomba de calor ar-ar: COP = 2 a 3 (1kWh de electricidade consumida = 2 ou 3 kWh produzida para o aquecer)
• Bomba de calor ar-água: COP = 3 a 4
• Bomba de calor solar de água: COP = 4 a 5+.
• Bomba de calor água-água: COP = 5 a 7+.

Se anteriormente estava a utilizar aquecimento eléctrico puro, pode dividir aproximadamente a sua conta antiga pelo valor COP para obter uma estimativa do seu novo consumo com uma bomba de calor.

O consumo de electricidade desempenha um papel importante no cálculo do preço final de uma bomba de calor na Suíçaou em França. Representa custos que terão impacto na duração do retorno do investimento.

Para mais informações quanto é que a PAC irá consumirPode ser utilizado o seguinte vários métodos de aproximação que são iguais uns aos outros.

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Consumo da bomba de calor a partir da entrada de energia

O princípio é simples Por exemplo, a bomba de calor tem um consumo de energia de 2,2 kW, como no Yutaki Combi S 11 kW.

Sabe-se que, em média, funciona uma bomba de calor:

2300 horas a uma altitude de mais de 800m para fornecer apenas aquecimento.

2500 horas a uma altitude de mais de 800m para fornecer aquecimento e água quente.

2000 horas a menos de 800m de altitude para fornecer apenas aquecimento. 

E, finalmente, 2300 horas também a uma altitude inferior a 800m para garantir o aquecimento e a água quente.

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Assim, multiplicamos simplesmente a entrada de potência em kW pelas horas médias de funcionamento em Horas.

Se vivemos a uma altitude inferior a 800m e a bomba de calor fornece aquecimento e água quente então: 2,2kW x 2300 horas = 5060KWh (Kilowatt horas) será o consumo eléctrico da nossa bomba de calor. Este exemplo é válido para o aquecimento por chão radiante uma vez que considerámos a potência absorvida a 35°C de saída de água, como indicado na folha acima.

Digamos que o preço de um kWh é de 16 euros: a sua conta será de cerca de 810 euros por ano, ou 68 euros por mês.

Este custo pode ser comparado com o consumo anterior. No entanto, esta não deve ser a única critérios de decisão.

Faça o cálculo com este calculador de consumo de electricidade da bomba de calor para obter uma estimativa do seu consumo futuro de electricidade.

O consumo de uma bomba de calor utilizando o COP

Com este método de aproximação, a ideia é calcular o consumo nos anos anteriores com o seu antigo sistema de aquecimento. Isto é uma renovação energética.

Para o exemplo imaginamos um consumo anterior de gás de 2000m3 de gás por ano para aquecimento e água quente. Estes 2000m3 de gás são de facto equivalentes a 22.000kWh de electricidade, uma vez que o valor calorífico do gás é de aproximadamente 11. Esta é, portanto, a necessidade intrínseca de aquecimento e água quente para o edifício em questão.

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No entanto, os fabricantes dão valores COP nas suas fichas de dados técnicos. Digamos que temos um COP de 3,5

Isto significa que a bomba de calor extrai 3,5 vezes mais energia renovável (ar, água ou solo) do que a da rede eléctrica.

Assim, se dividirmos estes 22'000kWh por estes 3,5, obtemos o consumo final aproximado da bomba de calor: 6285kWh neste caso.

Isto significaria uma factura, com um custo de 16 cts por kWh, de cerca de 1000 euros por ano, ou 84 euros por ano.

Consumo médio e exemplos concretos

Estima-se que a necessidade média de aquecimento varia entre 35 e 50 Watts por m3, dependendo do clima, se o isolamento estiver correcto. Uma casa de 120m2 teria, portanto, uma necessidade de potência de aquecimento entre 4200W e 6000W. Nos exemplos, supõe-se que a casa é aquecida através do chão (35°C de temperatura da água).

Assim, 2 exemplos de PAC adaptadas são :

• o Hitachi Yutaki Combi S 2.0 - 6kW
• O Fujitsu Atlântico Alféa Extensa Duo A.I. 6 R32 5.5kW

Início	Dispositivo	COP A7/W35	Absorvido A7/W35	Consumo* kWh/ano	factura** euros / ano
Casa 120m2	Yutaki Combi S 2.0 R32	5.25	0,82kW	1886kWh / ano	301 euros / ano
Casa 120m2	Alféa Extensa Duo AI 6 R32	4.65	1.18kW	2714kWh / ano	434 euros / ano
Casa 200m2	Alféa Extensa Duo AI 10 R32	4.5	2.11kW	4853kWh / ano	776 euros / ano

*2300 horas de funcionamento da bomba de calor, ao longo dos 8 meses de aquecimento

**16 cts euros / kWh

A ser verificado na realidade de acordo com a situação de cada indivíduo

Variáveis que influenciam o consumo de energia da bomba de calor

• A primeira variável que influencia o consumo anual é, evidentemente o clima do ano em curso. Se o Inverno for rigoroso e a estação durar, a bomba de calor funcionará um pouco mais. Em vez da média de 2300 horas, por exemplo, estaremos num ano em que funcionará durante 2700 horas. Esta variação de 20% será directamente reflectida na factura de electricidade.
• Em segundo lugar, uma das variáveis que influencia isto é a temperatura de saída da água da bomba de calor. Se tiver um aquecedor, este será provavelmente de 35°C ou menos. Isto é ideal para a maioria das bombas de calor. No entanto, se tiver radiadores, então a temperatura da água à saída deve ser mais alta porque a sua superfície de troca é menor. Assim, a máquina funcionará a uma velocidade diferente para produzir estas temperaturas mais elevadas, e o COP será mais baixo. Em vez de 3,5, será por exemplo 2,8. (Menos COP = mais consumo) Esta variação de 20% será paga por si directamente ao seu fornecedor de electricidade. 
• O desenho inteligente O tamanho do sistema também afecta o consumo da bomba de calor. Se um dos designers decidisse colocar num tanque amortecedor demasiado grande, por exemplo, então a bomba de calor poderia estar constantemente a funcionar para tentar aquecer aquele enorme tanque, e tudo por nada. Isto é certamente parte da razão pela qual existem certificados ou outras etiquetas para bombas de calor para garantir que a concepção é boa. Em França, utilizar profissionais com certificação RGE ou QualiPAC. Na Suíça é a certificação GSP ou PAC Système Module.
• Finalmente, podemos falar sobre resistências eléctricasSe não forem apenas para apoio, podem ser ligados sem o seu conhecimento devido a uma má cablagem ou a um instalador que não esteja familiarizado com as normas na área. Isto pode colocar os seus custos eléctricos em órbita geoestacionária.

O consumo de uma bomba de calor de acordo com o tipo

Pode estar a perguntar-se que tipo de bomba de calor escolher para aquecer bem a sua casa sem consumir demasiada energia. Dependendo da fonte de onde se retira a energia, a eficiência é diferente e, portanto, o consumo varia.

Consumo de uma bomba de calor ar-ar

O ar é um meio com uma capacidade térmica inferior à da água, pelo que o COP das bombas de calor de fonte de ar é sempre inferior ao de outros modelos de bombas de calor. É melhor evitar o aquecimento com uma bomba de calor ar-ar, a menos que, por razões financeiras, não valha a pena instalar uma bomba de calor ar-água e não se necessite de aquecimento frequentemente durante o ano.

Consumo de uma bomba de calor ar-água em kwh

O(s) método(s) acima apresentado(s) permite(m) encontrar o seu consumo em kwh de uma forma simples. Use a entrada de energia, esta é a mais fácil. As bombas de calor ar-água são preferíveis porque é mais fácil transferir o calor para a água no sistema de água, uma vez que a água tem 4 vezes a capacidade térmica do ar. Assim, os COPs são muito melhores e o consumo é menor. No entanto, ainda retiramos calor do ar frio no Inverno, o que não é o ideal. A forma ideal de limitar o consumo é ter uma fonte com uma temperatura constante ou pouco variável.

Consumo de uma bomba de calor ar-água para uma casa de 100m2

Tomemos este exemplo comum em França de uma casa de cerca de 100m2. O consumo depende do modelo instalado. Tomemos um caso padrão de uma bomba de calor de 7kW com um COP médio de 3,5 que funciona 2300 horas por ano. 7 / 3,5 = 2kW absorvidos na rede eléctrica, e isto durante 2300 horas, ou seja 4600kWh por ano de consumo, o que dá 800 euros com um kWh a 0,174 euros, ou seja 66 euros por mês e 2,2 euros por dia.

Consumo de uma bomba de calor água-água

A situação ideal é para bombas de calor que retiram o seu calor da água. Estas fontes têm uma temperatura muito mais estável durante todo o ano (lago ou rio, ou sonda geotérmica com glicol). Para limitar ao máximo o seu consumo é o melhor, mas, por outro lado, é geralmente muito mais caro. Os COP's podem ir até 5 ou 6, permitindo-lhe produzir 6 vezes mais energia do que a que consome em electricidade.

Consumo de uma bomba de calor da piscina

O aquecimento de uma piscina é um luxo longe de qualquer consideração ecológica. É preciso aquecer um grande volume de água durante vários dias para se conseguir os 28 graus na água. E terá de a manter, porque a água perderá entre 1 e 3°C por dia. Terá de manter a bomba de calor a funcionar, o que lhe custará cerca de 500 euros por ano para uma piscina padrão.

Aqui está um simulador de consumo de electricidade para piscinas: http://www.jcg2.fr/piscine_bilan.php

Simulador de consumo de electricidade da bomba de calor: 3 ferramentas

• O Fabricante alemão de bombas de calor Watterkotte, adquirida pela NIBE em 2020, tem um bom simulador de consumo de electricidade com bomba de calor para França: http://www.waterkotte.fr/calculez-votre-consommation/
• Aqui está outro simulador de consumo de bomba de calor ar-água ou outro, em modo artesanal: http://nourtier.net/JoceWanadoo/Bricolage/PAC/calcul_PAC.htm
• E finalmente uma calculadora fácil de usar para encontrar uma estimativa do seu consumo de electricidade https://calculette.proxiserve.fr/calculette-economies-energie-PAC

A parte não mencionada do consumo: ir mais longe.

A caldeira de gás utiliza gás que é extraído de reservas naturais e depois transportado para a Europa.

A bomba de calor utiliza electricidade de uma fonte de produção. No entanto, esta fonte de produção também tem a sua própria produção. Esta pode ser uma central eléctrica alimentada a petróleo, uma barragem hidroeléctrica ou uma central nuclear.

O desempenho global da produção de electricidade é de cerca de 40%. Mesmo que Algumas turbinas Siemens, tais como a SGT-8000H, estão agora a atingir eficiências recorde de mais de 60%. 

Assim, quando dizemos que um COP de 3,5 significa 1kWh absorvido da rede por cada 3,5kWh de energia de aquecimento produzida, isto não é exacto. 

Uma vez que para produzir este 1kWh precisávamos de uma central eléctrica com uma eficiência de 40%. Este 1kWh custa efectivamente 1/0,4 ou 2,5kWh, portanto 2,5 vezes mais.

Vamos comparar uma bomba de calor e uma caldeira a gás para ver a diferença absoluta.

Considere uma bomba de calor com um coeficiente de desempenho médio de 3,5, e uma caldeira a gás com um rendimento anual de 97%.

Na carga máxima, um A bomba de calor de 10kW não tem um COP de 3,5 mas sim de 2,3 portanto consumirá 10kW/2,3 = 4,34kW de electricidade da rede.

Mas para criar estes 4,34kW precisávamos de 2,5 vezes mais energia em primeiro lugar: ou 10,85kW de energia primária.

O caldeira de gás com a mesma potência de 10kW, com a sua eficiência de 95%consumiria 10/0,95 ou 10,52kW.

Neste caso particular e com os valores aproximados de COP (dependendo do fabricante), podemos ver que a caldeira a gás consome um pouco menos em termos absolutos do que a bomba de calor.

Contudo, utiliza energia fóssil que é por definição esgotável, enquanto que a bomba de calor utiliza ar que é renovável. 

Digamos que a electricidade da bomba de calor é produzida numa central eléctrica com turbina a gás, depois no final é queimado quase tanto gás na lateral da bomba de calor para produzir a electricidade, como na lateral da caldeira a gás para actuar como o combustível na caldeira.

É apenas uma questão do quadro de referência: para a caldeira tudo é feito no local, enquanto que para a bomba de calor parte da transformação de energia é feita externamente e não é realmente abordada.

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