As bombas de calor estão crescendo: resolvendo seus desafios de isolamento e ruído

Por que a eficiência da bomba de calor depende do isolamento

O valor principal do desempenho de uma bomba de calor, o coeficiente de desempenho, descreve quanto calor ela fornece por unidade de eletricidade consumida. Esse número é medido no compressor e no trocador de calor, mas o calor que ele produz deve então ser armazenado ou distribuído, e cada grau perdido ao longo do caminho corrói o benefício no mundo real. Nos aquecedores de água com bomba de calor, isso é especialmente evidente: um tanque de armazenamento mantém a água na temperatura por horas entre as retiradas, e a perda de calor em espera através da parede do tanque determina quanta energia a unidade consome para manter essa temperatura. Um isolamento térmico para aplicação de aquecedor de água com bomba de calor rege, portanto, diretamente o consumo em espera do produto, que aparece cada vez mais nas classificações de eficiência e na rotulagem. Os painéis de isolamento a vácuo oferecem várias vezes a resistência da espuma convencional na mesma espessura, o que permite aos fabricantes reduzir drasticamente as perdas em espera dentro das dimensões do tanque existente ou estreitar o tanque e reduzir a pegada do produto, o que fortalece a posição do produto no mercado. Os tanques tampão e os armazenamentos térmicos utilizados com sistemas de bombas de calor hidrónicas apresentam o mesmo problema em maior escala, onde um painel de isolamento da bomba de calor Lange Litong enrolado à volta do navio reduz as perdas permanentes durante toda a estação de aquecimento, um efeito que se agrava em instalações comerciais onde vários navios operam continuamente.

Perdas de distribuição e pensamento em nível de sistema

O isolamento do tanque é apenas parte do cenário. As bombas de calor ligadas a sistemas de distribuição hidrónicos também perdem calor através de tubagens, recipientes tampão e armários coletores e, em instalações mal concebidas, estas perdas de distribuição podem rivalizar com a contribuição do tanque. Os fabricantes e projetistas de sistemas que tratam a bomba de calor como um componente isolado perdem a economia disponível em todo o circuito. Isolar a tubulação de distribuição com um padrão consistente, vedar adequadamente as penetrações dos recipientes e tratar os gabinetes do manifold como gabinetes isolados em vez de estruturas abertas, tudo isso reduz a energia necessária para fornecer calor onde for necessário. O mesmo princípio aplica-se aos circuitos de circulação de água quente sanitária, que funcionam continuamente em muitos edifícios comerciais e desperdiçam energia significativa quando não são isolados. A nossa equipa de engenharia aconselha sobre estas oportunidades ao nível do sistema durante o desenvolvimento do produto, porque uma bomba de calor cujo circuito de distribuição está bem isolado pode ser especificada em tamanho menor e funcionar de forma mais eficiente do que uma bomba que suporta as perdas de uma instalação não tratada.

O problema do ruído e por que é importante

As bombas de calor e as unidades de fonte de ar geram ruído proveniente de compressores, ventiladores e fluxo de refrigerante, e esse ruído torna-se um fator decisivo na instalação residencial. As permissões de planejamento em muitos mercados agora incluem limites de ruído nos limites da propriedade, e as reclamações dos vizinhos estão entre os motivos mais comuns pelos quais as instalações são modificadas ou removidas após o fato. Os fabricantes que tratam a acústica como algo secundário vêem os seus produtos restringidos exactamente nos densos mercados urbanos onde a procura é mais forte. Um material acústico para aplicação em bomba de calor com fonte de ar aborda isso na fonte, revestindo o compartimento do compressor e o gabinete do ventilador para absorver o ruído aéreo antes que ele irradie para fora. O material deve funcionar em um ambiente exigente: temperaturas elevadas perto do compressor, exposição à umidade, vibração e operação contínua, todos requisitos locais que a espuma acústica comum não consegue atender. A Lange Litong desenvolve materiais acústicos para estas condições, com densidade, revestimento e tolerância de temperatura especificados para a vida útil dos aparelhos e não para interiores de edifícios.

Combinando Requisitos Térmicos e Acústicos

Os produtos mais eficientes atendem a ambos os requisitos em um projeto coordenado, e não como complementos separados. Os compartimentos do compressor precisam de gerenciamento térmico para manter os componentes dentro de sua faixa operacional e, ao mesmo tempo, conter o calor que eles rejeitam, e precisam de tratamento acústico para reduzir o ruído irradiado. Estas funções podem entrar em conflito, porque os materiais acústicos densos podem reter o calor, enquanto as barreiras térmicas leves transmitem o som. A resolução do conflito requer a compreensão da física e da geometria específica do produto. A Lange Litong trabalha com os fabricantes na fase de projeto para mapear onde cada função é mais importante e, em seguida, especifica uma construção em camadas na qual um painel de isolamento da bomba de calor Lange Litong lida com o serviço térmico e uma camada acústica dedicada lida com o ruído, cada um colocado onde tem melhor desempenho. Essa abordagem coordenada normalmente supera o desempenho de um único material solicitado para realizar ambas as tarefas e permite que a camada acústica seja mais fina porque também não carrega carga térmica.

Atendendo aos padrões e certificação do produto

Os produtos de bombas de calor enfrentam um conjunto crescente de padrões que abrangem eficiência, ruído e segurança, e estes interagem durante a certificação. Os testes de eficiência medem o consumo sob condições definidas, os testes de ruído medem a potência sonora na operação nominal e os padrões de segurança regem os materiais usados ​​perto de componentes elétricos e circuitos refrigerantes. Um material acústico para bomba de calor aerotérmica deve atender aos requisitos de comportamento contra incêndio para sua localização, especialmente onde fica próximo a conexões elétricas, e não deve soltar fibras ou degradar-se de maneira que possa afetar os componentes refrigerantes. O isolamento térmico deve manter o desempenho declarado em toda a faixa de temperatura operacional e deve ser compatível com os materiais com os quais entra em contato durante a vida útil do produto. A Lange Litong fornece documentação que cobre esses requisitos, incluindo classificação de incêndio, dados de desempenho de temperatura e declarações de composição de materiais, para que os fabricantes possam enviar arquivos técnicos completos em vez de reunir evidências de múltiplas fontes durante um prazo de certificação.

Projeto para fabricação e vida útil

Uma solução laboratorial que não possa ser montada em volume de produção não tem valor comercial. Os fabricantes de bombas de calor operam linhas de alto volume onde cada etapa adicional de montagem custa tempo e introduz variações, portanto, os componentes de isolamento e acústicos devem ser projetados para uma instalação rápida e repetível. Painéis pré-cortados que cabem em compartimentos específicos, fixações integradas e marcações de orientação claras reduzem o tempo de montagem e as taxas de erro. A vida útil é igualmente importante: espera-se que uma bomba de calor funcione durante mais de uma década e os materiais que cedem, absorvem humidade ou perdem desempenho acústico durante esse período prejudicam a posição de garantia do produto. A Lange Litong valida materiais contra ciclos térmicos, exposição à umidade e vibrações representativas de serviço real, e projeta revestimentos e fixações para manter o desempenho durante toda essa vida. Os fabricantes se beneficiam de um fornecedor que entende as restrições de produção, bem como a física dos materiais, porque a lacuna entre um bom material e um componente fabricável é onde ocorre a maioria dos atrasos no produto.

Apoiando a próxima geração de produtos

O mercado das bombas de calor ainda está em evolução, com os fabricantes a procurarem temperaturas de funcionamento mais elevadas, unidades mais silenciosas, dimensões menores e fluidos refrigerantes com menor impacto ambiental. Cada uma dessas direções impõe novas demandas ao isolamento e aos materiais acústicos. A operação em temperaturas mais altas requer materiais estáveis ​​em condições elevadas; pegadas menores exigem maior desempenho por milímetro; novos refrigerantes às vezes alteram os perfis de temperatura do compartimento e os requisitos de compatibilidade de materiais. Um isolamento térmico para aquecedor de água com bomba de calor projetado para o produto atual pode precisar de revisão para o produto de amanhã, e é por isso que nos envolvemos com os roteiros de desenvolvimento dos clientes e não apenas com suas listas de materiais atuais. Os fabricantes que planejam plataformas de próxima geração são incentivados a envolver os fornecedores de materiais antecipadamente, quando a espessura do isolamento, a colocação da camada acústica e a geometria do compartimento ainda puderem ser otimizadas em conjunto, em vez de ajustadas em torno de um projeto fixo.

Conclusão

As bombas de calor estão a tornar-se a tecnologia de aquecimento padrão em muitos mercados e os fabricantes que lideram serão aqueles cujos produtos combinam elevada eficiência, baixo ruído e desempenho fiável a longo prazo. Os materiais de isolamento e acústicos determinam grande parte desse resultado, mas muitas vezes são especificados tardiamente e tratados como produtos intercambiáveis. A Lange Litong fornece ambos, projetados para as condições de temperatura, umidade, vibração e incêndio que o serviço de bomba de calor realmente impõe, com a documentação e o suporte de fabricação que a produção de alto volume exige. Os fabricantes de bombas de calor e ar condicionado que desenvolvem seus próximos produtos são convidados a entrar em contato com nossa equipe de engenharia para obter especificações térmicas e acústicas, amostras de materiais e suporte na fase de projeto de acordo com os requisitos de sua plataforma.