Esta pergunta é comum que nos é feita indirectamente em vez de directamente.

A resposta é normalmente dada em resposta à pergunta se uma unidade de ar condicionado tradicional (talvez existente) ou um refrigerador pode ser ligado a um permutador de calor geotérmico.

Esta é uma resposta simples de ‘não’, embora gostemos de fornecer uma explicação comparativamente livre de tecnologia.

Bombas de calor

Comecemos com a própria bomba de calor. Uma bomba de calor é simplesmente uma bomba que transfere calor de um lugar para outro. Na maioria dos casos, isto é conseguido através de um ciclo de refrigeração por compressão de vapor. O exemplo mais familiar para a maioria das pessoas é o frigorífico doméstico e funciona da seguinte forma:

• Põe as suas mercearias à temperatura ambiente (leite, vegetais, etc.) no frigorífico e fecha a porta;
• O calor adicional é detectado e depois removido utilizando o ciclo de refrigeração, transferindo-o das mercearias para a “malha preta” (visível na maioria das unidades mais antigas) na parte de trás do frigorífico e para o ar. Isto explica o calor na parte de trás do seu frigorífico e porque é que um frigorífico fechado será tipicamente menos eficiente do que um frigorífico onde esse calor pode escapar mais facilmente. No contexto da troca geográfica, nós enterraríamos aquela ‘malha preta’ no chão do lado de fora;
• O compressor e o sistema de refrigeração continuarão trabalhando para remover o calor até que o ponto de ajuste de temperatura pré-determinado, normalmente cerca de 4C, seja alcançado; e
• Este ciclo continua toda vez que você abrir a porta ou colocar um item dentro que seja mais quente do que o ponto de ajuste.

Este é um exemplo de tecnologia muito baixa que, esperemos, ajuda a compreender a função básica de uma bomba de calor. (Nota: uma explicação técnica mais detalhada pode ser encontrada aqui).

Bombas de calor e ar condicionado

Bombas de calor podem ser usadas onde quer que a transferência de calor seja necessária. Observando que o calor se move sempre do quente para o frio. Portanto, ao contrário do entendimento popular, ar condicionado numa casa na verdade significa remover o calor e não bombear frio para dentro dela.

No sector do ar condicionado, os tipos mais comuns de bombas de calor são definidos da seguinte forma:

• Bomba de calor de fonte de ar: Utiliza o ar exterior como fonte de calor ou dissipador de calor – essencialmente a maioria dos condicionadores de ar de ciclo inverso;
• Bomba de calor de fonte de água: Utiliza a água como fonte de calor ou dissipador de calor e é mais comum em aplicações comerciais. A temperatura da água é normalmente controlada por uma caldeira (aquecimento) ou uma torre de arrefecimento (arrefecimento) para se manter dentro dos limites de temperatura definidos. Esta é tipicamente na faixa de 15 a 35C, embora algumas possam se estender um pouco mais em cada direção; e
• Bomba de calor da fonte de calor terrestre: Utiliza o solo como fonte de calor ou dissipador de calor.

A definição de bomba de calor da fonte de calor do solo provavelmente precisa de um pouco mais de explicação aqui, pois é difícil imaginar uma bomba de calor que bombeia rocha e sujidade! É neste elemento que uma bomba de calor de fonte terrestre é simplesmente uma evolução da bomba de calor da fonte de água. Onde a bomba de calor geotérmica usa a água a ser bombeada através de um permutador de calor terrestre como fonte de calor ou dissipador de calor.

Esta evolução ocorreu nos primeiros dias dos sistemas de permuta geotérmica. Os designers de sistemas rapidamente perceberam que a ligação de uma bomba de calor de fonte de água a um permutador de calor de solo resultou em temperaturas da água dentro do sistema de circuito fechado que excederam os limites de funcionamento da bomba de calor de fonte de água.

Por exemplo, a extracção de calor do solo em modo de aquecimento diminui a temperatura da água dentro do permutador de calor de solo de circuito fechado. Como é um sistema em circuito fechado, a temperatura da água continuará a diminuir até atingir o ponto de corte de segurança da bomba de calor. Uma bomba de calor de fonte de água tem uma caldeira (ou similar) para manter uma temperatura mínima de entrada da água (EWT), algo que não existe com um permutador de calor no solo.

É muito mais rentável modificar a gama EWT da bomba de calor do que instalar um permutador de calor no solo significativamente maior – assim nasceu a bomba de calor de fonte terrestre!

Então, em resumo, uma bomba de calor de fonte terrestre é simplesmente uma bomba de calor de fonte de água de ‘gama alargada’. A gama típica EWT de uma bomba de calor geotérmica é de -5C a 45C e assim podem ser ligados permutadores de calor geotérmico significativamente mais pequenos.

Bombas de calor geotérmicas vêm em dois tipos principais:

• Bomba de calor geotérmica água-ar: No modo de aquecimento, transfere calor da água dentro do permutador de calor do solo para o ar dentro do edifício. No contexto residencial, isto é semelhante a um ar condicionado de ciclo inverso canalizado; ou
• Bomba de calor de água para água fonte de calor no solo: No modo de aquecimento, transfere calor da água dentro do permutador de calor do solo para a água no interior do edifício. No contexto residencial, este é o seu sistema de aquecimento hidrónico para aquecimento por chão radiante, radiadores ou mesmo uma piscina.

Todas as bombas de calor geotérmicas são reversíveis, pelo que tanto o ar frio como a água refrigerada também podem ser produzidos nos exemplos acima. Existem também alguns fabricantes que desenvolveram uma unidade combinada capaz de produzir tanto ar quente/frio para sistemas de condutas como água quente para aquecimento hidrónico.