A startup francesa Equium desenvolveu um núcleo de bomba de calor que é alimentado por ondas acústicas e produz ar quente e frio. A Equium fabrica o núcleo e colabora com outra empresa que o integra em sistemas de bombas de calor. As unidades são escaláveis de 1 kW a 3 kW e são projetadas para aplicações residenciais.
A nova bomba de calor pode supostamente atingir temperaturas mais altas do que as bombas de calor existentes, sem a necessidade de refrigerantes. Funciona com um alto-falante de alta fidelidade (Hi-Fi) alimentado por eletricidade que cria uma onda acústica em um recipiente de pressão fechado e cheio de hélio. A onda acústica faz com que o gás se comprima ou expanda, deslocando o calor de uma temperatura mais baixa para uma mais alta, ou vice-versa. O núcleo da bomba de calor é preenchido com água, que absorve ou libera esse calor.
“A onda acústica faz o trabalho de comprimir e expandir o gás que produz calor ou frio, respectivamente”, explicou Philippe Loyer, gerente de produto da Equium, à pv magazine.
Segundo Loyer, a bomba de calor pode gerar água sanitária com temperatura de até 80ºC. Ele diz que uma das principais vantagens da bomba de calor acústica, em relação às unidades tradicionais que utilizam refrigerantes, é a capacidade de atingir temperaturas muito altas ou muito baixas.
“As bombas de calor tradicionais usam refrigerantes com uma fase de temperatura. Eles têm um limite de temperatura, que é a temperatura de mudança de fase de líquido para gás do refrigerante”, explica Loyer. “Em nosso núcleo, o hélio permanece no estado gasoso. Como o hélio permanece um gás até -200ºC, podemos atingir temperaturas mais altas dentro do núcleo da nossa bomba de calor.”
A bomba de calor supostamente funciona com todas as fontes de calor externas, incluindo ar, de -15ºC a 50ºC. Como seu núcleo é preenchido com água, funciona melhor como uma bomba de calor geotérmica e de fonte de água. Para usá-lo como uma bomba de calor de fonte de ar, a unidade pode ser equipada com um ventilador que transfere o calor do ar para a água, de acordo com Loyer.
A bomba de calor tem um coeficiente de desempenho (COP) de três a quatro, o que significa que produz entre 3 kW e 4 kW de calor por cada quilowatt de energia que consome. O objetivo da Equium é que seu núcleo de bomba de calor produza entre 8 kW e 10 kW de energia térmica, de acordo com Loyer. Tem vida útil de 30 anos, com processo de instalação simples. A bomba de calor acústica também oferece melhor modulação do que as unidades tradicionais.
“Temos a mesma eficiência das bombas de calor tradicionais, mas temos melhor modulação graças à transferência acústica”, disse Loyer.
Unidades de energia fixas tradicionais ligam e desligam várias vezes ao dia, indo de zero à capacidade total para atingir o equilíbrio de temperatura adequado. Mas a nova bomba de calor modula sua potência para fornecer continuamente a temperatura desejada.
“A regulação de saída de uma bomba de calor clássica consome muita energia. Em nosso sistema acústico, a regulagem é muito fácil”, explica Loyer. “Se quiser menos potência, basta diminuir o volume do alto-falante Hi-Fi, para 10 decibéis (dB), 20 dB ou 30 dB, por exemplo.”
Equium afirma que o sistema de bomba de calor é completamente silencioso, apesar de usar um alto-falante para gerar a onda acústica. O nível de ruído é inferior a 30 dB, o equivalente a um sussurro.
“O som que nosso sistema produz fica confinado dentro do núcleo, portanto não pode ser ouvido de fora”, diz Loyer.
A Equium está realizando testes de campo de sua bomba de calor termoacústica. Seu lançamento está previsto para o segundo semestre de 2023.
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