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 disponibilizado pelo fornecedor de eletricidade, para fazer funcionar o seu circuito de refrigeração e assim "bombear" calorias para o meio natural. Baseia-se no mesmo princípio termodinâmico que o frigorífico e utiliza um compressor, uma válvula de expansão, um condensador e um evaporador.

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

• Primeiro o compressor da bomba de calor. É o motor do ciclo de refrigeração que lhe fornece o aquecimento. Necessita de eletricidade para funcionar.
• Em seguida, o aquecedor elétrico auxiliar. Atenção a estes últimos. De facto, muitas bombas de calor estão equipadas com estes dispositivos para fazer face ao frio extremo. Uma bomba de calor capta menos energia quando as temperaturas são baixas. Se for utilizada apenas como reserva, está tudo bem e só vai aumentar ligeiramente a sua fatura 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: Extraem o calor do ar exterior e, em seguida, utilizam um sistema de refrigeração para o enviar de volta para o sistema de água da casa.
2. Bombas de calor água-água: Extraem calorias de uma fonte natural de água (um lago, por exemplo) e redistribuem essa energia através da sua rede de água doméstica.
3. Bombas de calor geotérmicas ou subterrâneas/água: O calor é extraído da terra através de uma sonda geotérmica no seu jardim (a uma profundidade de 50 a 200 metros, ou mais, consoante a potência necessária). Em seguida, utilizando o mesmo princípio, o calor é transferido para o seu sistema de água através de um condensador que troca a energia.
4. Bombas de calor ar-ar: estas unidades que se penduram na parede. Não são recomendadas para aquecimento porque não são muito eficientes. Retiram energia do ar exterior com a sua unidade exterior e devolvem-na ao ar da divisão.

Cada um destes tipos de bomba de calor funciona e tem um desempenho diferente, o que tem inevitavelmente um impacto no consumo. Por exemplo, as bombas de calor aquáticas (água/água) oferecem naturalmente um excelente desempenho, enquanto as bombas de calor ar/ar não são tão boas para o aquecimento.

Na prática, isto reflecte-se num COP mais elevado ou mais baixo para cada máquina. Para relembrar, o COP ou coeficiente de desempenho é o rácio entre a produção de energia térmica em kWh e o consumo de eletricidade em kWh. Eis algumas ideias de COP :

• Bomba de calor ar-ar: COP = 2 a 3 (1 kWh de eletricidade consumida = 2 ou 3 kWh produzidos para 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 calcular o 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.

Em média, uma bomba de calor funciona :

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

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

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

E, finalmente, 2300 horas também a menos de 800 m de altitude para fornecer aquecimento e água quente sanitária.

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Assim, tudo o que precisamos de fazer é multiplicar a potência de entrada em kW pelo número médio de horas de funcionamento em horas.

Se vivermos a uma altitude inferior a 800m e a bomba de calor fornecer aquecimento e água quente, então: 2,2kW x 2300horas = 5060KWh (Kilowatt-hora) será o consumo de eletricidade da nossa bomba de calor. Este exemplo é válido para o aquecimento por piso radiante, uma vez que considerámos a potência absorvida a uma temperatura de saída da água de 35°C, como indicado na ficha 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.

Utilize esta calculadora de consumo de eletricidade da bomba de calor para obter uma estimativa do seu consumo futuro de eletricidade.

Consumo da 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. Esta é uma renovação de eficiência energética.

Para efeitos deste exemplo, vamos assumir um consumo anterior de gás de 2000m3 por ano para aquecimento e água quente. Estes 2000m3 de gás equivalem, de facto, a 22.000 kWh de eletricidade, uma vez que o poder calorífico do gás é de cerca de 11. Esta é, portanto, a necessidade intrínseca de aquecimento e de água quente para o edifício em questão.

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No entanto, os fabricantes fornecem valores de coeficiente de desempenho (COP) nas suas folhas 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 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 for correto. Uma casa de 120m2 necessitaria, portanto, de uma potência de aquecimento entre 4200W e 6000W. Nos exemplos, assumimos que a casa é aquecida pelo sistema de aquecimento por piso radiante (35°C de temperatura da água).

Assim, 2 exemplos de PAC adaptadas são :

• o Hitachi Yutaki Combi S 2.0 - 6kW
• Atlantic Fujitsu 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 se prolongar, a bomba de calor funcionará um pouco mais. Em vez da média de 2.300 horas, por exemplo, funcionará 2.700 horas por ano. Esta variação de 20% reflecte-se diretamente na fatura da eletricidade.
• Então, uma das variáveis que tem influência é a temperatura de saída da água da bomba de calor. Se tiver aquecimento, a temperatura será provavelmente de 35°C ou menos. Isto é ideal para a maioria das bombas de calor. No entanto, se tiver radiadores, a temperatura da água de saída terá de ser mais elevada porque a sua superfície de permuta de calor é mais pequena. Por conseguinte, a máquina funcionará a uma velocidade diferente para produzir estas temperaturas mais elevadas e o COP será inferior. Em vez de 3,5, será 2,8, por exemplo (Menos COP = mais consumo) Esta variação do 20% será paga diretamente por si ao seu fornecedor de eletricidade. 
• O desenho inteligente A adequação ou não da instalação também afecta o consumo da bomba de calor. Por exemplo, se um dos projectistas decidir instalar um reservatório-tampão demasiado grande, a bomba de calor pode estar constantemente a funcionar para tentar aquecer esse enorme reservatório, e tudo em vão. Esta é certamente uma das razões pelas quais as bombas de calor têm certificados ou outros rótulos que garantem a sua boa conceção. Em França, é necessário recorrer a 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 de reserva, podem ser ligados sem o seu conhecimento devido a uma má cablagem ou a um instalador que não esteja familiarizado com as normas locais. Isto pode colocar os seus custos de eletricidade em órbita geoestacionária.

Consumo de bombas de calor por tipo

Pode estar a perguntar-se que tipo de bomba de calor escolher para aquecer corretamente a sua casa sem consumir demasiada energia. Consoante a fonte de energia utilizada, o rendimento é diferente e, por conseguinte, 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 os COP das bombas de calor ar-ar são sempre inferiores aos de outros modelos de bombas de calor. É preferível 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 seja necessário aquecer frequentemente ao longo do ano.

Consumo de uma bomba de calor ar/água em kWh

Utilizando o(s) método(s) descrito(s) acima, pode encontrar o seu consumo em kwh de uma forma simples. Utilize a potência absorvida, que é a mais fácil. As bombas de calor ar/água são preferidas porque é mais fácil transferir o calor para a água na rede hidráulica, uma vez que a água tem uma capacidade térmica 4 vezes superior à do ar. Consequentemente, os COP são muito mais elevados e o consumo é menor. No entanto, continuamos a retirar 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 apenas ligeiramente variável.

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

Tomemos o exemplo de uma casa típica de 100m2 em França. O consumo depende do modelo instalado. Tomemos o caso padrão de uma bomba de calor de 7 kW com um COP médio de 3,5 que funciona durante 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€ com um kWh a 0,174€, ou seja, 66€ por mês e 2,2€ por dia.

Consumo de uma bomba de calor água-água

A situação ideal é a das bombas de calor que retiram o seu calor da água. Estas fontes têm uma temperatura muito mais estável ao longo do ano (lago ou rio, ou sonda geotérmica com glicol). Esta é a melhor forma de reduzir o consumo ao mínimo, mas geralmente custa muito mais. Os valores de COP podem ir até 5 ou 6, o que permite produzir 6 vezes mais energia do que a consumida em eletricidade.

Consumo de uma bomba de calor para piscinas

O aquecimento de uma piscina é um luxo que está muito longe de qualquer consideração ecológica. É necessário aquecer um grande volume de água durante vários dias para obter os 28 graus na água. E é preciso mantê-lo, porque a água perde entre 1 e 3°C por dia. Assim, é necessário manter a bomba de calor em funcionamento, o que lhe custará cerca de 500 euros por ano para uma piscina normal.

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 utilizar para estimar o seu consumo de eletricidade https://calculette.proxiserve.fr/calculette-economies-energie-PAC

A parte não mencionada do consumo: ir mais longe.

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

A bomba de calor utiliza eletricidade de uma fonte de produção. Esta fonte de produção também tem a sua própria produção. Pode ser uma central eléctrica alimentada a petróleo, uma barragem hidroelétrica ou uma central nuclear.

O desempenho global de produção de eletricidade é de cerca de 40%. Embora Algumas turbinas Siemens, como a SGT-8000H, estão agora a atingir eficiências recorde de mais de 60%. 

Assim, quando dizemos que um COP de 3,5 significa 1 kWh absorvido da rede para 3,5 kWh de energia de aquecimento produzida, isso não é exato. 

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 Uma bomba de calor de 10 kW tem um COP de 2,3 em vez de 3,5. pelo que consumirá 10kW/2,3 = 4,34kW de eletricidade da rede.

Mas para criar estes 4,34 kW precisámos de 2,5 vezes mais energia: ou 10,85 kW 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.

No entanto, utiliza combustíveis fósseis, que por definição são finitos, enquanto a bomba de calor utiliza ar, que é renovável. 

Suponhamos que a eletricidade da bomba de calor é produzida numa central eléctrica com uma turbina a gás, então, no final, é queimado quase tanto gás do lado da bomba de calor para produzir eletricidade como do lado da caldeira a gás para servir de combustível na caldeira.

É apenas uma questão de um sistema de referência diferente: 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 coberta.

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