Aquecimento: Combinação de aquecimento infravermelho e bomba de calor

A combinação de aquecimento por infravermelho e bomba de calor é possível e pode ser vantajosa em alguns casos. Aqui estão algumas informações importantes sobre isso:

Como funciona o aquecimento por infravermelho

Os aquecedores infravermelhos funcionam emitindo radiação infravermelha, que aquece diretamente objetos e pessoas. Ao contrário dos aquecedores convencionais que aquecem o ar, um aquecedor infravermelho aquece as superfícies do ambiente, que então irradiam calor para o ar circundante.

Como funciona a bomba de calor

Uma bomba de calor utiliza a energia do ambiente (como ar, água ou solo) e a converte em calor para aquecer um edifício. Ela funciona com base no princípio da troca de calor e também pode ser usada para refrigeração.

Vantagens da combinação

A combinação de um aquecedor infravermelho com uma bomba de calor pode oferecer diversas vantagens. Como os aquecedores infravermelhos emitem calor direto, eles podem proporcionar um aquecimento confortável rapidamente. A bomba de calor, por sua vez, opera de forma eficiente e utiliza fontes de energia renováveis ​​para gerar calor. Juntos, eles podem fornecer uma solução de aquecimento eficiente em termos energéticos e confortável.

Utilizando a bomba de calor como fonte primária de aquecimento

Na maioria dos casos, a bomba de calor é utilizada como fonte primária de aquecimento devido à sua eficiência energética. O aquecimento por infravermelho pode então ser usado como fonte de aquecimento suplementar para fornecer calor adicional de forma mais rápida e precisa, especialmente em divisões menos utilizadas.

Controle e regulamentação

O controle e a regulação cuidadosos são essenciais para combinar eficazmente os dois sistemas. Existem sistemas de controle inteligentes que podem gerenciar tanto a bomba de calor quanto o sistema de aquecimento por infravermelho para atingir a temperatura ambiente ideal e economizar energia.

No entanto, é importante ressaltar que a combinação de aquecimento por infravermelho e bomba de calor depende de diversos fatores, como o isolamento do edifício, o tamanho do cômodo e as necessidades individuais de aquecimento. Recomenda-se a consulta a especialistas para encontrar a melhor solução para a sua situação específica.

O estudo “Avaliação do Potencial de Sistemas de Aquecimento por Infravermelho para Atendimento de Demandas de Pico”, da Universidade Técnica de Dresden, confirma o aquecimento por infravermelho como uma solução para reduzir o consumo de combustíveis fósseis em edifícios residenciais existentes a curto prazo, tornando-os simultaneamente aptos para a instalação de bombas de calor. Os resultados serão apresentados na conferência “Aquecimento por Infravermelho em Construções Residenciais”

Proprietários que não conseguem instalar rapidamente uma bomba de calor em uma casa já construída — seja por dificuldades de fornecimento, altos custos de investimento ou falta de tempo do instalador — podem usar inicialmente o aquecimento por infravermelho para economizar combustíveis fósseis a curto prazo. Posteriormente, o proprietário pode substituir o antigo sistema de aquecimento a água por uma bomba de calor de menor capacidade e operá-la em conjunto com o sistema de aquecimento por infravermelho. De acordo com um estudo da Universidade Técnica de Dresden, essa abordagem é tecnicamente viável. O proprietário primeiro reduz a temperatura do sistema (temperatura de fluxo) do sistema de aquecimento a gás existente, cobrindo assim apenas a carga base da casa. Demandas de aquecimento mais elevadas — as chamadas cargas de pico — podem ser atendidas com aquecedores de infravermelho de resposta rápida. Isso reduz o consumo de combustíveis fósseis, mantendo uma temperatura confortável e constante na casa, sem a necessidade de reformas caras e complexas, como novos radiadores, janelas ou isolamento de paredes externas.

Esta abordagem e a consequente demanda energética foram investigadas no estudo "Avaliação do Potencial de Sistemas de Aquecimento por Infravermelho para Atendimento de Pico de Demanda", realizado na Universidade Técnica de Dresden, utilizando como exemplo uma residência unifamiliar representativa. Os resultados foram apresentados inicialmente pelo Prof. Dr.-Ing. habil. Joachim Seifert, Chefe do Departamento de Tecnologia de Energia em Edifícios do Instituto de Tecnologia de Energia da TU Dresden, na conferência "Aquecimento por Infravermelho em Construções Residenciais", em 11 de maio de 2023, em Würzburg. "Sistemas de bomba de calor em combinação com aquecedores elétricos por infravermelho representam uma opção tecnológica para edifícios existentes. Essa combinação de sistemas pode garantir tanto o atendimento às necessidades de aquecimento quanto o conforto térmico", concluiu o cientista.

Combinação de aquecimento por infravermelho e bomba de calor

Em um estudo encomendado pela associação industrial IG Infrarot, cientistas da TU Dresden investigaram se um sistema de aquecimento existente à base de água, com altas temperaturas de fluxo, pode ser adaptado para operar com uma bomba de calor de baixa temperatura, combinando-o com um aquecedor infravermelho.

Para representar o parque imobiliário na Alemanha de forma representativa, a equipe escolheu uma casa unifamiliar com 160 metros quadrados de área útil aquecida e um padrão de isolamento térmico de acordo com a Portaria de Isolamento Térmico 95.

A carga térmica padrão é de 9,2 quilowatts e a carga térmica específica é de 57,20 watts por metro quadrado. A simulação foi realizada utilizando o software de simulação acoplada de edifícios e instalações TRNSYS-TUD.

Na simulação, o edifício existente possui uma caldeira a gás de baixa temperatura. O calor é transferido através de radiadores. Com base nisso, os pesquisadores reduziram a temperatura do fluxo para demonstrar o potencial do aquecimento por infravermelho na manutenção de uma temperatura base utilizando a caldeira a gás ou os radiadores existentes.

Combinação de aquecimento básico não regulamentado e aquecimento infravermelho regulamentado

A análise foi conduzida em uma sequência que reflete procedimentos práticos para proprietários de residências. Primeiramente, o edifício foi aquecido até uma temperatura básica utilizando o sistema de aquecimento a gás. Partindo de um sistema de aquecimento operando com uma temperatura de fluxo de 70°C e uma temperatura de retorno de 55°C (ϑV/ϑR = 70°C/55°C), a temperatura máxima da curva de aquecimento foi reduzida para uma temperatura de fluxo (ϑV) de 40°C, e uma curva de aquecimento de ϑV/ϑR = 40/30 foi definida. Em sete dos dez cômodos, os radiadores, agora sem regulagem, foram posteriormente complementados por aquecedores infravermelhos.

Na etapa seguinte, a caldeira de baixa temperatura foi substituída por uma bomba de calor ar-água. Os pesquisadores não fizeram alterações nas dimensões do sistema de transferência de calor, ou seja, nos radiadores, nem no padrão de isolamento. Com base nisso, as duas opções foram comparadas e a demanda energética final necessária foi determinada. Um pré-requisito constante foi que os critérios de conforto térmico durante o horário de funcionamento fossem atendidos. Com os parâmetros selecionados, o sistema de aquecimento por infravermelho supre entre 26% e 38% da energia necessária.

As deficiências de desempenho podem ser compensadas pelo aquecimento por infravermelho

"Os resultados mostram que o déficit de desempenho resultante pode ser compensado pelo aquecimento por infravermelho", escrevem os cientistas da TU Dresden na conclusão do estudo, acrescentando: "No geral, o estudo mostra que, ao complementar um sistema de aquecimento à base de água com aquecimento por infravermelho, um sistema de aquecimento existente, projetado para temperaturas mais altas, pode ser usado com temperaturas baixas sem a necessidade de substituir as superfícies de aquecimento, sendo, portanto, adequado para combinação com uma bomba de calor. As análises mostraram que, em comparação com a variante básica, o consumo final de energia pode ser reduzido em até 62% com esse uso combinado." Embora as cargas de pico com temperatura base reduzida possam ser atendidas por diversos sistemas, "o aquecimento por infravermelho é particularmente adequado para essa finalidade devido aos seus curtos tempos de resposta."

Utilize a economia gerada para o sistema fotovoltaico

“Como os aquecedores infravermelhos são baratos, facilmente encontrados e podem ser instalados em poucas horas, essa abordagem pode ser implementada por proprietários de imóveis em curto prazo e com baixos custos de investimento”, afirma Lars-Henric Voß, presidente da IG Infrared Germany.

O estudo demonstra que é possível evitar uma renovação completa do envelope do edifício e a modificação do sistema de transferência de calor à base de água. Isso resulta em custos de investimento significativamente menores e, consequentemente, em uma redução do ônus financeiro para os proprietários, além de beneficiar a economia nacional, uma vez que não são necessários subsídios. "O dinheiro economizado dessa forma pode ser utilizado de maneira eficaz para um sistema fotovoltaico maior, capaz de gerar ainda mais energia solar sustentável – não apenas para aquecimento de ambientes, mas também para eletricidade para os usuários, água quente e mobilidade elétrica", acrescenta Dirk Bornhorst, presidente do IG Infrared.

Fonte: Comunicado de imprensa 'O aquecimento por infravermelho acelera a transição para bombas de calor'

Geralmente é possível combinar um sistema de aquecimento básico não regulado com um sistema de aquecimento infravermelho regulado. Aqui estão algumas informações sobre isso:

aquecimento básico não regulamentado

Um sistema de aquecimento básico não regulamentado geralmente se refere a um sistema de aquecimento central tradicional, onde o calor é distribuído por meio de radiadores ou piso radiante. Esse tipo de aquecimento costuma ser controlado por um termostato que mede a temperatura ambiente e liga ou desliga o aquecimento conforme necessário.

Aquecimento infravermelho controlado

Ao contrário do aquecimento básico não regulado, o aquecimento por infravermelho geralmente pode ser controlado individualmente e com precisão. Os aquecedores de infravermelho modernos possuem termostatos integrados e controles programáveis ​​que permitem definir a temperatura ambiente e os tempos de aquecimento com exatidão.

Combinação de sistemas de aquecimento

A combinação de um sistema de aquecimento central não regulado com um aquecedor infravermelho regulado pode ser vantajosa em certas situações. Por exemplo, o sistema de aquecimento central pode servir como fonte primária de calor, elevando a temperatura ambiente a um valor mínimo específico. O aquecedor infravermelho pode então ser usado como fonte de calor suplementar para proporcionar conforto adicional e aquecimento direcionado em áreas específicas do cômodo.

Vantagens da combinação

Ao combinar um sistema de aquecimento convencional com aquecimento por infravermelho, você pode aproveitar as vantagens de ambos. O sistema de aquecimento convencional proporciona um aquecimento uniforme e geral ao ambiente, enquanto o aquecimento por infravermelho oferece um tempo de resposta rápido e um aquecimento direcionado. Isso pode ser particularmente vantajoso em cômodos que são usados ​​apenas ocasionalmente ou onde existem preferências individuais de aquecimento.

Controle e regulamentação

É importante ter controles adequados para combinar eficazmente os dois sistemas de aquecimento. Idealmente, o aquecedor infravermelho deve ter uma unidade de controle separada que possa ser configurada independentemente do sistema de aquecimento principal. Isso permite ajustar a potência do aquecedor infravermelho às suas necessidades individuais e economizar energia.

Note que é recomendável consultar especialistas para obter aconselhamento profissional sobre as necessidades específicas do seu edifício e sistema de aquecimento. Eles podem ajudá-lo a encontrar a melhor combinação e opções de controle para a sua situação individual.