As bombas de calor elétricas usam muito menos energia do que os fornos e também podem resfriar as casas - é assim que funcionam

imagem Aquecimento ou resfriamento? Eu faço ambos. FanFan61618 / Flickr, CC BY-SA

Para ajudar a conter as mudanças climáticas, o presidente Biden estabeleceu uma meta de reduzir as emissões de gases de efeito estufa dos EUA 50% -52% abaixo dos níveis de 2005 em 2030. Para atingir essa meta, será necessário converter rapidamente o máximo possível de atividades movidas a combustíveis fósseis em eletricidade e, em seguida, gerar essa eletricidade a partir de fontes de baixo carbono e sem carbono, como eólica, solar, hidrelétrica e nuclear.

Os edifícios que as pessoas viver e trabalha em consumir quantidades substanciais de energia. Em 2019, edifícios comerciais e residenciais representaram mais de um sétimo das emissões de gases de efeito estufa dos EUA. Novas estratégias de aquecimento e resfriamento são uma peça importante do quebra-cabeça.

Felizmente, existe uma tecnologia que pode fazer isso: bombas de calor elétricas que são três a quatro vezes mais eficientes do que os fornos. Esses dispositivos aquecem as casas no inverno e as resfriam no verão, movendo o calor para dentro e para fora dos edifícios, em vez da queima de combustível fóssil.

Como um cientista com foco em energia renovável e limpa, Eu estudo uso de energia na habitação e o que desacelerar as mudanças climáticas significa para industrializado e países em desenvolvimento. Vejo prédios com eletricidade limpa e renovável como uma estratégia essencial que também economizará o dinheiro dos consumidores.

As bombas de calor aspiram o ar de fora e usam a diferença de temperatura entre o ar interno e externo para aquecer edifícios. Muitos também fornecem refrigeração, usando quase o mesmo mecanismo.

As bombas de calor funcionam movendo o calor, não o ar

A maioria dos sistemas de aquecimento nos EUA usa fornos de ar forçado que funcionam com gás natural ou eletricidade ou, em alguns casos óleo de aquecimento. Para aquecer o edifício, os sistemas queimam combustível ou usam eletricidade para aquecer o ar e, em seguida, sopram o ar quente pelos dutos em quartos individuais.

Uma bomba de calor funciona mais como uma geladeira, que extrai energia do ar dentro da geladeira e a despeja no ambiente, deixando o interior mais frio. Para aquecer um edifício, uma bomba de calor extrai energia de ar exterior or a partir do solo e converte em calor para a casa.

Funciona assim: um fluido extremamente frio circula através de bobinas de tubos na unidade externa da bomba de calor. Esse fluido absorve energia na forma de calor do ar circundante, que é mais quente que o fluido. O fluido vaporiza e então circula em um compressor. Comprimir qualquer gás o aquece, então esse processo gera calor. Em seguida, o vapor se move através de bobinas de tubos na unidade interna da bomba de calor, aquecendo o edifício.

No verão, a bomba de calor funciona ao contrário e tira energia da sala e move o calor para fora, embora esteja mais quente lá fora - basicamente, funcionando como uma versão maior de uma geladeira.

Mais eficiente que fornos

As bombas de calor requerem alguma eletricidade para funcionar, mas é uma quantidade relativamente pequena. Os modernos sistemas de bomba de calor podem transferir três ou quatro vezes mais energia térmica na forma de calor do que consomem em energia elétrica para fazer esse trabalho - e isso o proprietário paga.

Em contraste, a conversão de energia de uma forma para outra, como fazem os sistemas de aquecimento convencionais, sempre desperdiça um pouco disso. Isso é verdade para queimar óleo ou gás para aquecer o ar em uma fornalha, ou usar aquecedores elétricos para aquecer o ar - embora, nesse caso, o desperdício ocorra quando a eletricidade é gerada. Cerca de dois terços da energia usada para produzir eletricidade em uma usina é perdido no processo.

Retrofitting residências e edifícios comerciais com bombas de calor aumenta a eficiência de aquecimento. Quando combinado com a mudança de combustíveis fósseis para renováveis, reduz ainda mais o uso de energia e as emissões de carbono.

Ficando elétrico

Crescente restrições ao uso de combustível fóssil e políticas proativas passos o caminho impulsionando as vendas de bombas de calor nos EUA e internacionalmente. As bombas de calor são usadas atualmente em 5% dos sistemas de aquecimento em todo o mundo, uma parcela que precisará aumentar para um terço até 2030 e muito mais depois de atingir emissões líquidas de zero por 2050.

Em áreas mais quentes com demandas de aquecimento relativamente baixas, as bombas de calor são mais baratas para operar do que os fornos. Créditos fiscais, abatimentos de serviços públicos ou outros subsídios também podem fornecer incentivos para ajudar com os custos iniciais, incluindo incentivos federais reintegrado pela administração Biden.

Em climas extremamente frios, esses sistemas têm um aquecedor interno extra para ajudar. Esta unidade não é tão eficiente e pode aumentar significativamente as contas de luz. Pessoas que vivem em locais frios podem querer considerar bombas de calor geotérmicas como uma alternativa.

Esses sistemas aproveitam o fato de que a temperatura do solo é mais quente do que o ar no inverno. Os sistemas geotérmicos coletam o calor da terra e usam o mesmo fluido e tecnologia de compressor que as bombas de calor de fonte de ar para transferir calor para os edifícios. Eles custam mais, uma vez que instalá-los envolve escavação para enterrar a tubulação abaixo do solo, mas eles também reduzir o uso de eletricidade.

Novo, menor “sistemas de bomba de calor mini-split ” funcionam bem em todos os climas, exceto nos mais frios. Em vez de exigir dutos para mover o ar pelos edifícios, esses sistemas se conectam a unidades montadas na parede que aquecem ou resfriam cômodos individuais. Eles são fáceis de instalar e podem ser usados ​​seletivamente em apartamentos individuais, o que facilita a reforma de grandes edifícios.

Mesmo com os melhores sistemas de aquecimento e resfriamento, instalação de isolamento adequado e vedação de vazamentos de edifícios são a chave para reduzir o uso de energia. Você também pode fazer experiências com seu termostato para ver quão pouco consegue aquecer ou resfriar sua casa, mantendo todos confortáveis.

Mini unidade interna com bomba de calor dividida sobre uma lareira. Um novo sistema de bomba de calor mini split. Robert Brecha, CC BY-ND

Para obter ajuda para descobrir se uma bomba de calor pode funcionar para você, uma boa fonte de informação é o seu fornecedor de eletricidade. Muitos serviços públicos oferecem auditorias de energia doméstica que podem identificar maneiras econômicas de tornar sua casa mais eficiente em termos de energia. Outras boas fontes incluem o Departamento de Energia dos EUA e o Conselho Americano para uma Economia Eficiente em Energia. À medida que o impulso para eletrificar a sociedade ganha velocidade, as bombas de calor estão prontas para desempenhar um papel central.

Sobre o autor

Robert Brecha, professor de sustentabilidade, University of Dayton

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Este artigo foi publicado originalmente em A Conversação

A Conversação

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