Bomba de calor low-cost para aquecimento central e AQS

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hynek
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Re: Bomba de calor low-cost para aquecimento central e AQS

Mensagem por hynek » quarta set 17, 2014 11:53 am

Peço desculpa, ando bastante ocupado e também estive fora algum tempo.

Concordo, investimento numa BC, mesmo chinesa, é sem dúvida um bom investimento. Os números comparativos são bastante bons. Eu tive oportunidade de testar uma máquina chinesa de 6.5 kW destinada para AqS, com permutador interno, gás 417a. Fiquei desiludido porque os parâmetros declarados não correspondiam aos realmente medidos. Com temperatura exterior de 9 ºC, água no depósito de 40 ºC tinha COP 2.11, débito 3.53 kW; água no depósito de 50 ºC tinha COP 1.53, débito 2.79 kW. A potência máxima debitada era 4 kW aos 28.5 ºC no depósito. Por isso fico curioso a saber qual será a performance da sua máquina.

Uma observação: pelos consumos mensais da energia eléctrica deduzo que a máquina de 21 kW é um exagero para este caso em concreto. As perdas energéticas da casa devem rondar uns 3 a 4 kW. Uma BC de 6 kW faria o mesmo com maior eficiência (não precisava ligar e desligar tantas vezes).

Depósito de inércia - uma máquina on-off não consegue regular a potência debitada (ao contrário do sistema inverter). Ela liga, trabalha até atingir temperatura pré-estabelecida e desliga. Fica à espera que a temperatura desce para ligar (histerese). Ao ligar novamente demora até atingir condições de normal funcionamento. Neste período (5 a 10 minutos) gasta energia sem debitar nada. São as perdas que sistema inverter evita. Estas perdas contribuem negativamente para COP. Quanto maior máquina, mais potente, mais vezes liga e desliga. O depósito de inércia contribui para armazenamento de energia produzida o que diminui a necessidade de ligar e desligar mais vezes. Quanto maior for o volume do depósito de inércia, melhor.
A energia fornecida ao depósito é calculada de seguinte forma:
E - energia fornecida ao depósito (kWh)
T1 - temperatura inicial (ºC)
T2 - temperatura final (ºC)
V - volume de água no depósito (litros)
E=1000*4186*V*(T2-T1)/3600/1000000

exemplo:
T1 = 30 ºC
T2 - 45 ºC
V - 200 litros
E = 3.49 kWh

Energia utilizável é menor por causa das perdas.
É preciso determinar, qual a diferença desejável entre T1 e T2 (histerese), quando maior, menos vezes a máquina liga. Um depósito de 200 litros já vai fazer uma boa diferença (o volume de água no sistema de aquecimento central deve rondar uns 40 a 50 litros, penso eu).

Quanto ao tarifário noite/dia, na zona de Sintra não deve haver muita diferença de temperaturas, por isso é melhor deixar trabalhar a BC de noite, aquecer a casa (armazenar energia na casa) e durante o dia reduzir o consumo. Eu fiz estes cálculos para Viseu e também compensa.
Exemplo - o meu caso:
A0 W45 – COP 2.53 – significa que com temperatura exterior do ar 0 ºC e água no depósito (e sistema) de 45 ºC, o COP é 2.53
A7 W45 – COP 2.88
A12 W45 – COP 3.12
A0 W50 – COP 2.37
A7 W50 – COP 2.69
A12 W50 – COP 2.90
Conclusão: a diferença do COP é muito menor que a diferença da tarifa. O COP depende da máquina, do tipo de compressor, se é on-off ou inverter.

Quanto ao COP, para medir, é preciso ter alguns aparelhos:
- termómetros na chegada (arrefecida) e saída (aquecida) de água. Recomendo termómetros com precisão, pelo menos 1 casa decimal. Testar a diferença entre os dois termómetros – meter num recipiente com água a uns 20, 30, 40 e 50 ºC com um termómetro calibrado. A diferença verificada deve ser considerada nos cálculos.
- termómetro no exterior, para medir temperatura do ar
- um contador de energia (em kWh), precisão com 2 casas decimais
- um contador de água (litros)
Metodologia:
Apontar leituras cada 5 minutos numa tabela Excel.
T1 – temperatura exterior
T2 – temperatura da chegada de água
T3 – temperatura da saída de água
V – volume do caudal, em litros/5 min
E – energia consumida pelo sistema
Calcular cada 5 min:
dT=T2-T1 – diferença entre temperaturas de chegada e saída
dE=E2-E1 - diferença entre leituras de energia
dV=V2-V1- diferença entre leituras de volume de água
Pc=dE/dT/24 – potência de consumo
Ps=1000*4186*dV*dT/3600/1000000/(5/60) – potência de débito
COP=Ps/Pc

Fico aguardar os resultados. Boa sorte.
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Re: Bomba de calor low-cost para aquecimento central e AQS

Mensagem por hynek » quarta set 17, 2014 11:58 am

O_volt Escreveu:E quando temos máquina?
A máquina já existe, neste momento estou a brincar com o módulo de comando e controle. Já consigo medir temperaturas, consumo de energia, caudais de água no sistema. Falta fazer um programa que permita a monitorização e comando. Terá de ser programado em língua C. Pelo aquilo que estou a ver, não vai ser pêra doce.
Um abraço
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Re: Bomba de calor low-cost para aquecimento central e AQS

Mensagem por serges » quarta set 17, 2014 12:21 pm

Boa sorte. Vais ter muitoooo trabalho.
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Re: Bomba de calor low-cost para aquecimento central e AQS

Mensagem por hynek » quarta set 17, 2014 2:34 pm

correcção:

Calcular cada 5 min:
dT=T3-T2 – diferença entre temperaturas de chegada e saída
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Re: Bomba de calor low-cost para aquecimento central e AQS

Mensagem por O_volt » quarta set 17, 2014 6:53 pm

hynek Escreveu:
O_volt Escreveu:E quando temos máquina?
A máquina já existe, neste momento estou a brincar com o módulo de comando e controle. Já consigo medir temperaturas, consumo de energia, caudais de água no sistema. Falta fazer um programa que permita a monitorização e comando. Terá de ser programado em língua C. Pelo aquilo que estou a ver, não vai ser pêra doce.
Não desistas...falta tão pouco para acabar...
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Re: Bomba de calor low-cost para aquecimento central e AQS

Mensagem por hynek » quarta jan 07, 2015 12:29 pm

O_volt Escreveu:
hynek Escreveu:
O_volt Escreveu:E quando temos máquina?
A máquina já existe, neste momento estou a brincar com o módulo de comando e controle. Já consigo medir temperaturas, consumo de energia, caudais de água no sistema. Falta fazer um programa que permita a monitorização e comando. Terá de ser programado em língua C. Pelo aquilo que estou a ver, não vai ser pêra doce.
Não desistas...falta tão pouco para acabar...
Ano Novo, notícias novas.

Finalmente consegui ultrapassar, com uma boa ajuda de um amigo, os problemas relativos com a programação do software necessário para poder visualizar, parametrizar e registar os valores medidos na minha instalação-protótipo de uma bomba de calor. Apresento a primeira versão da consola de visualização desta instalação:
http://bombadecalor.ddns.net/Zobrazeni.html

Este link visualiza o estado da instalação em tempo real. O programa ainda vai precisar de algum trabalho, mas já é qualquer coisa.
A instalação compreende uma bomba de calor de 18.000 BTU (5.2 kW), inverter, de marca chinesa. Esta BC debita calor, através de uma serpentina, a um depósito de águas sanitárias (AQS) de 280 litros. Uma outra serpentina, neste depósito, serve ao circuito de aquecimento central (AQC). Há um segundo depósito de AQS, de 200 litros, para onde é transferida água do primeiro depósito, quando atinge temperatura necessária (normalmente em hora de vazio no bi-horário).

Só para completar, também programei uma outra aplicação para testes da instalação. Serve para registar, numa tabela e em tempo real, os valores medidos como temperaturas, potência, caudal no circuito de AQC e calcula a potência debitada no AQC e o COP relativo ao débito de AQC:
http://bombadecalor.ddns.net/Hynek30s.html

Aviso: Quando é feita transferência de AQS do primeiro depósito para o segundo, bomba de circulação do aquecimento central desliga e aparecem valores malucos do COP. Também acontece isto, quando a BC faz o descongelamento.
O cálculo não inclui o aquecimento dos depósitos, por isso quando BC acelera, o COP aparece mais baixo por isso o valor calculado do COP é valido só para um funcionamento estabilizado.
Funciona, penso eu, em qualquer browser, testei no Google Chrome, Internet Explorer, Mozilla Firefox e no SmartPhon.

Espero poder dar brevemente mais notícias boas.

Votos de um Próspero Ano Novo de 2015 para todos.
Um abraço
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Re: Bomba de calor low-cost para aquecimento central e AQS

Mensagem por serges » quarta jan 07, 2015 12:40 pm

Obrigado Hynek por estas fantásticas Noticias!

Estamos todos a aguardar noticias novas e fresquinhas sobre este projecto!
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Bomba de calor low-cost para aquecimento central e AQS

Mensagem por meira78 » quarta jan 07, 2015 1:40 pm

Parabéns Hynek por este sistema e pela evolução demonstrada.

Continuamos aqui atentos ao teu sistema e ansiosos por o pôr em prática.

Eu já li o tópico todo, mas podes colocar aqui um resumo das características da habitação?

Zona do país: Viseu.
M2:
Temp Exterior:
Temp Interior:
Custo total electricidade bomba calor:

Obrigadão e abraço

meira78

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Re: Bomba de calor low-cost para aquecimento central e AQS

Mensagem por Emanuel Couto » quarta jan 07, 2015 4:47 pm

Um voltar às origens :)

Bom trabalho, esperamos mais pormenores.
Imagem

Sistema Para Autoconsumo Off-Gride com (2185wp) http://www.novaenergia.net/forum/viewto ... 11&t=16450

Adoro Fotografia... http://olhares.sapo.pt/ecc/

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Re: Bomba de calor low-cost para aquecimento central e AQS

Mensagem por hynek » quarta jan 07, 2015 5:58 pm

Zona do país: Viseu.
Tipo: em banda, cave com garagem, rés-do chão, 1.º andar, sótão
M2: 168.89 (área aquecida)
Temp Exterior: pode ver-se on-line, a seguir o link no meu poste anterior, neste momento está 6.3 ºC
Temp Interior:
sala (30.3 m2) entre 19 e 22 ºC
cozinha (28.88 m2) entre 19 e 22 ºC
4 quartos (total de 62.28 m2) entre 18 e 20 ºC
2 WC (total de 8.16 m2) entre 20 e 24 ºC
sótão, parte aquecida (total de 39.27 m2) entre 17 e 18 ºC
hall, escadas e corredores não estão aquecidos, a temperatura mantém-se entre 17 e 18 ºC
a garagem onde estão instalados os depósitos, parcialmente enterrada, com 16 - 17 ºC

Custo total electricidade bomba calor:
o sistema regista, cada 5 minutos, além das temperaturas, os consumos, tanto nas horas de cheia como vazio, e calcula os custos. Estes dados, incluindo os gráficos, estão acessíveis on-line:
http://bombadecalor.ddns.net/GrafHynekdiaactual.htm
http://bombadecalor.ddns.net/GrafHynek2dias.htm
http://bombadecalor.ddns.net/GrafHynek7dias.htm

O portal está em checo, uma parte está em português, dá para entender.

A minha bomba de calor trabalha a plena potência durante a noite, em horas de vazio, aquece AQS e a casa (acumula calor em casa), durante o dia, em horas de cheia, trabalha com potência mínima só para temperar a casa.
Um abraço
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Re: Bomba de calor low-cost para aquecimento central e AQS

Mensagem por O_volt » quarta jan 07, 2015 7:01 pm

Gastaste 25kwh num só dia?
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Re: Bomba de calor low-cost para aquecimento central e AQS

Mensagem por visitante1 » quarta jan 07, 2015 9:23 pm

Continua muito interessante isto, só não consigo ter acesso aos dados agora.

O_volt, 25kw não é muito! se for esta a média diária fica bem mais barato que a minha lenha por exemplo!!
VE Nissan Leaf MKII
Micro-produção 5kWp+4kWp
Auto-consumo Stand-Alone 14,5kWp
Micro-Hidrica Pelton max:1,5kW
AQS Tubos De Vácuo
Caldeira Biomassa Roval R203 73kW
Fluksometer FLM03E


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Re: Bomba de calor low-cost para aquecimento central e AQS

Mensagem por O_volt » quarta jan 07, 2015 10:23 pm

visitante1 Escreveu:Continua muito interessante isto, só não consigo ter acesso aos dados agora.

O_volt, 25kw não é muito! se for esta a média diária fica bem mais barato que a minha lenha por exemplo!!
Eu não disse que era muito, apenas queria certificar-me....
Ora se fosse tudo em bi-horario daria 2,5euros+iva...cerca de 3euros.....100euros por mês....qdo está mesmo briol!!!
Mas aposto que depois de entrar em cruise control é capaz de consumir um pouco menos....

Eu não me importo de ser o próximo cobaia....mas são 400m2...e a lenha nem tempo tem para folgar por aqui com esta vaca de frio!
:mrgreen:
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Re: Bomba de calor low-cost para aquecimento central e AQS

Mensagem por hynek » quinta jan 08, 2015 4:08 pm

O_volt Escreveu:Gastaste 25kwh num só dia?
há dias quando gasta mais, outros menos. Depende da temperatura exterior. Com mais frio, gasta-se mais. O sol também ajuda. No último mês gastei, em média, 4.40 €/dia (para aquecer casa e AQS), com mínimo de 3 € e máximo de 6 €. A época de Natal foi mais puxada, com casa cheia. Há quem gaste 3 €/dia em cafés e acha normal. E os mesmos 3 €/dia em aquecimento acha exagerado, prefere rapar frio. É uma questão de prioridades. Eu vivi num país, onde as casas durante inverno, com temperaturas exteriores de -20 ºC, estavam com confortáveis 22 ºC. As escolas, lojas, fábricas, transportes públicos também costumavam estar a uma temperatura confortável. Quando uma pessoa saía da casa, vestia-se bem. Ao regressar à casa, despia-se e ficava só de camisa.

Para que possa ser possível comparar a produção do calor, uma boa unidade de comparação é o custo da kWh produzida. Quem usa uma resistência, consome 1 kWh de electricidade para produzir 1 kWh de calor (os aquecedores cerâmicos não economizam nada, o COP=1). Se for em bi-horário, na hora fora de vazio, são 0.22 €/kWh. Uma caldeira a gasóleo, considerando preço de 1.2 €/1 lt, consome 0.122 € para produzir uma kWh de calor, ou seja 0.122 €/kWh... etc.

A minha bomba de calor produziu ontem 60.56 kWh para aquecer a casa e 14.2 kWh para aquecer AQS, consumiu 29.69 kWh (13.00 fora de vazio e 16.69 em vazio), ou seja 4.80 €. Temperatura exterior mínima foi 3.68 ºC, máxima 7.87 ºC e média de 5.97 ºC (um dia particularmente muito frio). Isso dá 0.064 €/kWh produzida. Está ao nível de uma caldeira de pellets (só o AC é mais económico, qualquer outra fonte de energia é mais cara). Mas com uma diferença ao nível do conforto, a BC não precisa armazenar combustível (o que consome, está fornecido na hora), nem limpeza diária, etc. Está programada para ligar e desligar automaticamente, segundo temperaturas e horas programadas, local ou remotamente. Pode ser controlada e comandada remotamente por smartphone, PC, tablet....

Quando a temperatura exterior sobe, o COP aumenta e uma kWh é produzida por 3 a 4 cts (com temperaturas exteriores acima de 7 ºC produz 1 kWh por 6 cts mesmo em horas fora de vazio). Com temperaturas exteriores mais altas, a casa também passa ter menores perdas térmicas e precisa menos energia para manter a temperatura dentro da casa. Fica mais barato ao dia.
Um abraço
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Re: Bomba de calor low-cost para aquecimento central e AQS

Mensagem por Celestino » quinta jan 08, 2015 4:22 pm

hynek Escreveu:...Está ao nível de uma caldeira de pellets ... Mas com uma diferença ao nível do conforto, a BC não precisa armazenar combustível (o que consome, está fornecido na hora), nem limpeza diária, etc. Está programada para ligar e desligar automaticamente, segundo temperaturas e horas programadas, local ou remotamente. Pode ser controlada e comandada remotamente por smartphone, PC, tablet...
Muito bom! Parabéns.
Ainda assim, as caldeiras a pellets actualmente:
- têm limpeza automática;
- também se programam para ligar e desligar automaticamente;
- também se parametrizam as temperaturas;
- também se acedem para ligar e/ou programar local ou remotamente; e
- também podem ser controladas e comandadas remotamente por smartphone, PC, tablet...
=> Automóvel Eléctrico
=> Micro Produção Fotovoltaica
=> Painel Solar AQS
=> Aquecimento central a Pelets
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Re: Bomba de calor low-cost para aquecimento central e AQS

Mensagem por meira78 » quinta jan 08, 2015 4:25 pm

Hynek, grande sistema a dar bons resultados numa das zonas mais frias de Portugal.

A solução de juntar aí painéis solares poderia ajudar, não? Poupávamos alguns euros no gasto da bomba de calor e as poucas horas de sol no Inverno ainda davam para aquecer um pouco a água, ou achas que isso seria inviável?

É que agora com a nova legislação do Autoconsumo até 1,5kW, isso poderia ser uma solução.

O segredo pode estar na conjunção de várias fontes de energia.

O que achas?

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Re: Bomba de calor low-cost para aquecimento central e AQS

Mensagem por hynek » quinta jan 08, 2015 4:27 pm

Celestino Escreveu:
hynek Escreveu:...Está ao nível de uma caldeira de pellets ... Mas com uma diferença ao nível do conforto, a BC não precisa armazenar combustível (o que consome, está fornecido na hora), nem limpeza diária, etc. Está programada para ligar e desligar automaticamente, segundo temperaturas e horas programadas, local ou remotamente. Pode ser controlada e comandada remotamente por smartphone, PC, tablet...
Muito bom! Parabéns.
Ainda assim, as caldeiras a pellets actualmente:
- têm limpeza automática;
- também se programam para ligar e desligar automaticamente;
- também se parametrizam as temperaturas;
- também se acedem para ligar e/ou programar local ou remotamente; e
- também podem ser controladas e comandadas remotamente por smartphone, PC, tablet...
mal fosse se não tivessem evoluído, mas continuam precisar comprar e armazenar atempadamente pellets e limpar cinzas frequentemente. E continuam custar um balúrdio....
Um abraço
Hynek
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Re: Bomba de calor low-cost para aquecimento central e AQS

Mensagem por Celestino » quinta jan 08, 2015 4:32 pm

hynek Escreveu:...mal fosse se não tivessem evoluído, mas continuam precisar comprar e armazenar atempadamente pellets e limpar cinzas frequentemente.
Certo
hynek Escreveu:E continuam custar um balúrdio....
Pois isso não sei.
Só depois de saber o preço da bomba de calor.
Mas se as caldeiras a pellets custam um balúrdio face a essa bomba de calor, estou a ficar mais entusiasmado ainda...
Venham novidades.
=> Automóvel Eléctrico
=> Micro Produção Fotovoltaica
=> Painel Solar AQS
=> Aquecimento central a Pelets
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Re: Bomba de calor low-cost para aquecimento central e AQS

Mensagem por meira78 » quinta jan 08, 2015 5:09 pm

O Hynek já referiu que é uma bomba de calor (BC) dos "chinocas" e por isso não será cara.

A questão que aqui se põe é a BC estar a trabalhar 24 sobe 24 horas e mais dia menos dia... pode "flipar"!

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Re: Bomba de calor low-cost para aquecimento central e AQS

Mensagem por Celestino » quinta jan 08, 2015 5:31 pm

meira78 Escreveu:O Hynek já referiu que é uma bomba de calor (BC) dos "chinocas" e por isso não será cara...
Sim, é verdade. Disse aqui pelo menos:
Hynek Escreveu:A instalação compreende uma bomba de calor de 18.000 BTU (5.2 kW), inverter, de marca chinesa. Esta BC debita calor, através de uma serpentina, a um depósito de águas sanitárias (AQS) de 280 litros. Uma outra serpentina, neste depósito, serve ao circuito de aquecimento central (AQC). Há um segundo depósito de AQS, de 200 litros, para onde é transferida água do primeiro depósito, quando atinge temperatura necessária (normalmente em hora de vazio no bi-horário).
O problema é que a bomba de calor sozinha não faz nada. Quando falei que não sabia quanto custa a bomba de calor e manifestei o meu entusiasmo quando o Hynek falou em balúrdios para as caldeiras a pellets, referia-me a tudo (restantes componentes da instalação + electrónica e programação que normalmente já estão dentro destas).
=> Automóvel Eléctrico
=> Micro Produção Fotovoltaica
=> Painel Solar AQS
=> Aquecimento central a Pelets
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