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Bomba de calor água-água industrial
Uma única máquina para substituir uma caldeira, um chiller e parte da sua torre de resfriamento, aproveitando calor útil de água subterrânea, esgoto ou água residual industrial. As unidades Koven KASCMF de parafuso duplo abrangem de 367–1.852 kW em 20 modelos, e uma instalação com 26 unidades que fornecemos operou com COP medido em campo de 5,0–5,1 ao longo de quatro temporadas de aquecimento e resfriamento.
Solicite um orçamento para seu projetoUma bomba de calor água-água extrai calor de baixa temperatura de uma fonte de água de um lado e fornece água quente ou gelada do outro, permitindo que uma única unidade faça o trabalho atualmente realizado pela sua caldeira e pelo chiller. Em comparação com um sistema composto por caldeira e chiller, uma bomba de calor água-água de fato exige menos máquinas, não envolve combustão no local e permite recuperar calor que hoje é descartado. A seguir, mostramos quais modelos Koven atendem a cada carga térmica, quais materiais são compatíveis com cada fonte de água, como são os dados de campo de quatro temporadas e quais são os limites reais.
367–1.852 kW
Capacidade de resfriamento, 20 modelos
384–1.913 kW
Capacidade de aquecimento
COP 5,0–5,1
Medido em campo, instalação com 26 unidades
R134a
Parafuso duplo semi-hermético
100–25%
Controle de capacidade em 4 estágios
Sua caldeira e seu chiller são 2 máquinas fazendo o trabalho de 1
Na maioria das instalações industriais, uma caldeira a gás ou a óleo produz água quente, enquanto um chiller separado produz água gelada e libera o calor do condensador em uma torre de resfriamento. Esse calor rejeitado é o mesmo que a caldeira gera queimando combustível; assim, você paga duas vezes pela energia e opera duas máquinas para isso.
Uma bomba de calor água-água reúne as 2 funções em 1 ciclo de fluido refrigerante, e engenheiros do setor estimam que sua eficiência seja de 2.5 a 4 vezes a de uma caldeira. Como a bomba de calor transfere calor em vez de queimá-lo, uma solução água-água substitui uma caldeira, um chiller e, em um edifício com cargas simultâneas, um sistema separado de recuperação de calor.
A diferença está na independência da fonte de calor
Muitos compradores procuram um “chiller com recuperação de calor” e uma “bomba de calor água-água” como se fossem a mesma máquina. Não são, e essa diferença determina se você terá calor quando realmente precisar. Uma referência governamental de HVAC apresenta a regra com clareza: o ciclo de uma bomba de calor produz um efeito útil por vez, enquanto o ciclo de recuperação de calor produz aquecimento e resfriamento apenas simultaneamente.
| Tipo de máquina | Aquece sem carga de resfriamento? | O que realmente exige |
|---|---|---|
| Chiller com recuperação parcial de calor (dessuperaquecedor) | Não | Precisa estar resfriando ativamente; recupera apenas o superaquecimento |
| Chiller com recuperação total de calor | Em geral, não | Ainda depende da recuperação do calor de condensação — exige carga de resfriamento |
| Chiller com condensador duplo (serpentina dupla) | Geralmente, não | Tem 2 caminhos de rejeição de calor, mas não uma fonte de calor independente |
| Unidade de 4 tubos para aquecimento e resfriamento simultâneos | Depende da configuração | Exige um circuito de fonte dedicado para aquecer sozinho |
| Verdadeira bomba de calor água-água (KASCMF) | Sim | Extrai calor de um circuito de água da fonte sem exigir carga de resfriamento no edifício |
| Bomba de calor para calor residual industrial | Sim | Um fluxo estável de calor residual em baixa temperatura |
Fonte: Guia de engenharia da Koven sobre qualidade da água e recuperação de calor, Seção 17 / Tabela 4. Destacamos esse ponto porque não descrevemos um chiller comum com recuperação de calor como uma “unidade de aquecimento independente durante todo o ano” — se seu projeto não tiver uma carga de resfriamento confiável, você precisa de uma verdadeira bomba de calor água-água, como a linha KASCMF.
O princípio de funcionamento é simples: transferir calor, sem queimá-lo. Mas o erro caro é escolher a máquina errada entre essas 6 para sua carga térmica. Se você precisa de aquecimento e resfriamento simultâneos durante todo o ano, como em um data center ao lado de escritórios com sobreposição de 300 kW, uma máquina com recuperação de calor é eficiente. Se você precisa de calor quando não há demanda de resfriamento, precisa da bomba de calor com fonte de água apresentada abaixo. A Koven Air não afirmará que um chiller de recuperação de calor pode fazer esse trabalho.
Essa é a explicação sincera que muitos folhetos omitem: ao contrário de uma unidade com recuperação de calor, uma verdadeira bomba de calor chiller água-água aquece usando apenas o circuito da fonte, pois seu evaporador extrai calor da água, em vez de depender de um edifício que também precise de resfriamento. Confirme isso com o perfil horário de carga do seu projeto antes de especificar o equipamento. Essa é a decisão que determina se haverá aquecimento em janeiro.
Bombas de calor água-água Koven KASCMF, 20 modelos, 367–1.852 kW
O sistema de bomba de calor KASCMF utiliza compressores semi-herméticos de parafuso duplo com um trocador de recuperação de calor casco e tubos integrado, de modo que a recuperação de água quente faz parte da máquina, em vez de ser um componente instalado à parte. Os modelos com compressor único (105,1–265,1) oferecem capacidade de resfriamento de 367–926 kW; os modelos com compressores duplos (210,2–530,2) chegam a 1.852 kW. Todos os modelos ajustam a capacidade em 100-75-50-25-0% e são fornecidos em 3PH-380V-50Hz, com proteção IP54. Ao contrário de uma marca residencial que oculta a ficha técnica e oferece apenas unidades de 2–5 toneladas, a Koven Air publica abaixo todos os 20 modelos comerciais de bombas de calor água a água, pois uma equipe de compras não pode solicitar uma cotação para o que não consegue consultar, e a atitude correta é apresentar os números.
Fluido refrigerante e conformidade com o mercado dos EUA: leia antes de especificar
Atualmente, a linha KASCMF usa R134a, cujo potencial de aquecimento global é 1,430, acima do limite de 700 GWP estabelecido pelas regras atuais dos EUA para HFCs em várias classes de produtos. Preferimos informar isso com clareza para que você não descubra o problema na alfândega. De acordo com 40 CFR 84.54, chillers para resfriamento de conforto com GWP ≥ 700 têm restrições a partir de January 1, 2025, e chillers para refrigeração de processos industriais acima de −30 °C, a partir de January 1, 2026.
Como o KASCMF é uma máquina reversível que também pode produzir água gelada a 7/12 °C, uma unidade importada para os EUA especificamente para resfriamento de conforto está sujeita a essa restrição. Para aquecimento de ambientes, aquecimento distrital e recuperação de calor residual, bem como para mercados de exportação fora desses segmentos sujeitos às regras de HFC, o R134a continua sendo uma opção viável. Se seu projeto nos EUA envolver resfriamento de conforto ou refrigeração de processos, especifique uma variante de baixo GWP. Confirmaremos a disponibilidade atual com a fábrica, em vez de enviar um equipamento que gere problemas de conformidade.
| Modelo (KASCMF) | Resfriamento kW | Aquecimento kW | COP nominal de resfriamento | Recuperação de calor kW | Conexão do lado do usuário. |
|---|---|---|---|---|---|
| 105.1 | 367 | 384 | 6.1 | 115 | DN100 |
| 155.1 | 536 | 556 | 6.2 | 167 | DN150 |
| 220.1 | 760 | 787 | 6.3 | 236 | DN150 |
| 265.1 | 926 | 956 | 6.4 | 287 | DN200 |
| 310.2 | 1,072 | 1,113 | 6.2 | 334 | DN200 |
| 390.2 | 1,346 | 1,395 | 6.3 | 419 | DN200 |
| 480.2 | 1,678 | 1,735 | 6.3 | 521 | DN250 |
| 530.2 | 1,852 | 1,913 | 6.4 | 574 | DN250 |
A tabela apresenta 8 dos 20 modelos do catálogo. O COP nominal de resfriamento é a capacidade da máquina ÷ potência de entrada nas condições nominais da água; o COP do sistema medido em campo, incluindo as bombas, é menor: 5,0–5.1. A tabela completa com os 20 modelos está disponível mediante solicitação.
Quais fontes de água você pode usar e como elas afetam a máquina
O lado do evaporador de um KASCMF pode extrair calor de água subterrânea, circuito geotérmico fechado no solo, esgoto, água residual industrial, água de rio ou lago, água do mar, retorno de água de resfriamento ou calor residual de data center. Em circuito fechado, trata-se de uma bomba de calor geotérmica água-água. Água subterrânea e circuito geotérmico são fontes conhecidas, mas a mesma máquina da Koven Air também pode usar esgoto e água residual, fontes que um poço geotérmico não alcança. Um projeto patenteado de bomba de calor para sistema aberto confirma o princípio: a fonte pode ser “água subterrânea, água do mar, água de rio, água de lago ou salmoura”. O problema é que a água bruta pode corroer o metal inadequado do trocador de calor, causa comum de falha em projetos de circuito aberto.
Engenheiros de campo afirmam isso diretamente nos fóruns: “circuitos abertos definitivamente exigem mais manutenção do que sistemas de circuito fechado devido à incrustação e à corrosão”, “um sistema de circuito aberto não deve ser instalado sem antes testar a qualidade da água” e bombas de calor com fonte de água dão muito trabalho quando recebem água bruta sem filtragem.
Por isso, a Koven Air começa cada projeto com uma análise da água e, em seguida, seleciona o material do trocador de calor de acordo com a composição química, nunca o contrário. Esse único relatório determina o equilíbrio entre o custo inicial e a vida útil do equipamento.
Faixa de compatibilidade das fontes de água
Esta é a tabela que os folhetos residenciais não publicam: ela relaciona cada tipo de fonte de água aos limites de qualidade e ao material do trocador de calor compatível, além do pré-tratamento necessário.
| Fonte de água | Principais limites a verificar | Material do trocador de calor | Pré-tratamento |
|---|---|---|---|
| Circuito fechado de água gelada / aquecimento | pH 7,5–9.0, O₂ dissolvido < 5 mg/L | Casco e tubos de cobre | Expansão, dosagem, filtro de fluxo lateral |
| Água subterrânea (limpa) | Areia < 1/200,000, Fe < 0.2, Cl⁻ < 300 mg/L | Cobre ou SS304 | Desarenador ciclônico + filtro autolimpante com retrolavagem automática |
| Mineralização média / água salobra | Cl⁻ e sólidos totais dissolvidos conforme a classe | Placa SS304 / SS316L | Isolamento por trocador de calor intermediário |
| Rio / lago | Turbidez, algas, biofilme | Placa SS + isolamento | Tela, filtro grosso + retrolavagem automática, biocida |
| Água do mar / alto teor de cloretos | Cl⁻ muito acima da faixa segura para cobre/SS | Placa de titânio / tubo de titânio | Circuito de titânio, proteção contra incrustação, proteção catódica |
| Esgoto / água de reúso | Fibras, graxa, sólidos em suspensão | Trocador de calor com canais largos / antientupimento | Grade de barras, filtro fino, retrolavagem + desvio para limpeza |
| Água residual industrial | pH, solventes, óleos, risco de cristalização | Isolado; parede dupla quando houver exigência de higiene | Trocador de calor intermediário; análise da composição química caso a caso |
| Mineralização > 500 mg/L | Índice de saturação / incrustação | Titânio ou liga de maior resistência | Abrandamento ou tratamento de água em fluxo lateral |
| Partículas sólidas > 0,5 mm | Risco de obstrução dos canais da placa | Qualquer uma — filtrar primeiro | Filtragem para menos de 0,5 mm antes dos trocadores de calor de placas |
Dimensionamos uma instalação água-água primeiro de acordo com o circuito da fonte, não com os dados da placa de identificação. Com a temperatura da água subterrânea e a reinjeção corretamente definidas, o COP de campo vem como consequência. A maioria das instalações decepcionantes que somos chamados para corrigir são circuitos abertos em que a análise da água foi ignorada.
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Desempenho medido: COP de campo de 5,0–5,1 ao longo de 4 temporadas de aquecimento e resfriamento
Números nominais ajudam a vender; os números medidos orientam a especificação. Em uma instalação com 26 unidades e fonte de água subterrânea que fornecemos, cada unidade de 1.200 kW teve COP nominal de 5.22 no resfriamento (água subterrânea a 18 °C) e 5.18 no aquecimento (fonte a 15 °C). Considerando as bombas, a instalação mediu 5.1 no resfriamento / 5.0 no aquecimento ao longo de 4 temporadas. Esses resultados de campo estão dentro da faixa de 5,0–7,0 que engenheiros relatam para cargas equilibradas de bombas de calor com fonte de água. Como uma fonte de água estável permite que a máquina consuma menos eletricidade por unidade de aquecimento eficiente do que uma unidade com fonte de ar, essa estabilidade é o principal argumento de eficiência energética para escolher o sistema água-água.
O risco real para os compradores é especificar o equipamento com base em um COP nominal de 6.4 que nunca será alcançado em campo. Como a Koven Air dimensiona o sistema considerando o circuito da fonte, essa diferença não se torna um problema para você. É importante entender em que condições o valor se aplica: ele depende de uma fonte estável de água subterrânea a ~18 °C. Se a fonte for esgoto mais frio ou a aplicação exigir temperatura de fornecimento mais alta, o COP cai. No projeto com fonte de esgoto apresentado abaixo, o aquecimento mediu 4.1 com água da fonte a 10 °C. E, como em todas as bombas de calor subcríticas, as temperaturas de fornecimento do KASCMF são adequadas para cargas hidrônicas modernas, unidades fan coil e sistemas radiantes, não para os ~180 °F previstos para radiadores antigos de ferro fundido.
| Instalação central, mesma carga do edifício | Bomba de calor água-água | Chiller resfriado a ar + caldeira a combustível | Chiller resfriado a água + caldeira + torre |
|---|---|---|---|
| Combustão no local | Nenhuma | A caldeira queima gás/óleo | Caldeira a gás/óleo |
| Calor do condensador | Recuperado como água quente | Rejeitado para o ar | Rejeitado pela torre |
| COP de campo (aquecimento) | 5.0 medido | Equivalente a eficiência de caldeira de ~0.9 | Caldeira de ~0.9 + chiller separado |
| Máquinas que exigem manutenção | 1 unidade reversível | 2 (chiller + caldeira) | 3 (chiller + caldeira + torre) |
| Fonte mais adequada | Água subterrânea/residual/esgoto | Ar ambiente | Água da torre |
Resultados para o cliente: redução de 44,9% no custo anual e 4 anos de confiabilidade da reinjeção
Um parque industrial de 520.000 m² e seus alojamentos substituíram unidades resfriadas a ar distribuídas e caldeiras a óleo por 26 unidades da classe KASCMF com fonte de água subterrânea, distribuídas em 2 centrais de energia. A água subterrânea fica entre 16–18 °C, e toda a água é devolvida por reinjeção de 100% na mesma camada — abordagem regulamentada nos EUA pelas regras da EPA para poços de injeção da Classe V.
−44,9% no custo anual de energia e operação e manutenção
O custo operacional combinado de aquecimento e resfriamento caiu de ¥17,45 M/ano (sistema resfriado a ar + caldeira a óleo) para ¥9,62 M/ano. O investimento de capital dos locatários caiu ~60% e o custo de operação e manutenção, ~45%, pois nenhuma empresa precisou construir sua própria sala de máquinas. Retorno estático ≈ 4.5 anos; economia anual equivalente a ≈ 6.800 t de carvão e ≈ 18.000 t de CO₂.
Em um parque comercial desse porte, custos operacionais nessa ordem reduzem o prazo de retorno a poucos anos e permitem que os locatários mantenham a produção sem construir sua própria sala de máquinas. O dado de confiabilidade é tão importante quanto o de custo: foram 4 temporadas contínuas de aquecimento e resfriamento, com reinjeção de 100% na mesma camada, sem entupimento significativo, nível estável do aquífero e disponibilidade da instalação de ~99,8%. Essa é a resposta sincera à reclamação nos fóruns de que máquinas com fonte de água “dão muito trabalho”: elas dão, se receberem água sem filtragem e houver risco de corrosão. Com o circuito da fonte projetado corretamente, não. Ao contrário de um fornecedor que entrega a máquina e vai embora, a Koven Air projeta primeiro o circuito da fonte, por isso essa instalação manteve seu desempenho nominal por 4 anos.
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Certificações e qualidade de fabricação
A Koven Air fabrica equipamentos HVACR desde 2007 e fornece para 35 países. As unidades têm certificação CE e certificação do sistema de qualidade ISO 9001, e são montadas e submetidas a teste de envelhecimento antes de sair da instalação industrial.
PROTOCOLO DE GARANTIA DA QUALIDADE E RASTREABILIDADE
Cada unidade passa por um teste de envelhecimento de 24 horas e por um laboratório dedicado a testes de chillers e bombas de calor antes do envio. Cada equipamento também pode ser rastreado por meio de 400 pontos de processo registrados. Essa é a diferença entre a classificação indicada na placa e uma máquina que mantém seu desempenho na sua sala de máquinas. O risco oculto de uma importação de baixo custo é a falha da unidade no primeiro inverno. Por isso, ao contrário de fornecedores que fazem testes apenas no papel, a Koven Air submete cada máquina de 1.852 kW a teste de envelhecimento antes do envio. Em uma aplicação de aquecimento distrital, o custo de uma falha no meio da temporada supera em muito o preço do teste.
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Com marcação CE
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Sistema de qualidade com certificação ISO
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Fábrica de 20.000 m²
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18 processos padronizados
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Rastreabilidade de 400 pontos de processo
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Teste de envelhecimento de 24 horas
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Laboratório de testes de chillers e bombas de calor
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Invólucro IP54
Guia de aquisição: dimensionamento, análise da água, prazo de entrega e pós-venda
Uma máquina reversível água-água é dimensionada com base no maior pico entre aquecimento e resfriamento e, depois, ajustada para carga parcial pelo descarregador de 4 estágios. Quando os picos de aquecimento e resfriamento divergem bastante, acionamos várias unidades por estágios para ampliar a faixa de modulação e oferecer redundância. O preço depende do modelo, do escopo de tratamento da água da fonte e do metal do trocador de calor, não de um único valor de tabela. Por isso, preparamos uma cotação com base nos seus parâmetros, em vez de publicar um valor que não se sustentaria diante da análise da água.
Um erro caro é tratar uma bomba de calor como uma caldeira e dispensar o relatório da água, pois essa única omissão pode causar corrosão 2 anos depois. O pós-venda da Koven Air inclui orientação técnica gratuita por toda a vida útil, resposta imediata durante o período de garantia e treinamento periódico para seus prestadores de serviço e engenheiros, seja para aquecimento de ambientes ou água quente de uso doméstico. Ao contrário de um fornecedor que publica um preço de tabela, fazemos a cotação com base nos seus parâmetros. Não obtemos as licenças locais de captação ou reinjeção de água; esse processo de aprovação é de sua responsabilidade e costuma ser um item crítico no cronograma de projetos de circuito aberto. Inicie-o com antecedência.
O que você deve nos enviar para receber uma cotação real
O documento mais útil que você pode fornecer é uma análise da água bruta. Ela determina o material do trocador de calor, o pré-tratamento e a necessidade de um circuito intermediário — os 3 fatores que afetam tanto o preço quanto a confiabilidade.
Informação
Como ela orienta o projeto
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Análise da água da fonte (pH, condutividade, dureza, Cl⁻, SO₄²⁻, areia, mineralização, Fe/Mn, O₂ dissolvido)Define o material do trocador de calor + pré-tratamento + isolamento
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Faixa de temperatura e vazão da fonteDefine o COP alcançável e a capacidade do modelo
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Picos de carga de aquecimento e resfriamento (horários, se possível)Define a quantidade de unidades, o acionamento por estágios e a redundância
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Temperaturas de fornecimento e retorno e tipo de unidade terminalConfirma a adequação para temperaturas moderadas em vez de altas temperaturas de sistemas antigos
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Processo de autorização para reinjeção / descarteA aprovação da captação e da reinjeção determina o sucesso ou fracasso de projetos de circuito aberto (por exemplo, regras UIC da Classe V da EPA dos EUA)
Ferramentas de projeto e seleção de engenharia
Acesse nossas ferramentas técnicas para avaliar a viabilidade do sistema, especificar tipos de máquina e selecionar os modelos KASCMF adequados com base nos parâmetros do seu projeto.
Verificador de adequação da fonte de água
Avalie os parâmetros de água subterrânea, esgoto ou água de processo em relação aos requisitos do sistema.
Seletor de modelos KASCMF água-água
Calcule e especifique o modelo exato de bomba de calor KASCMF com base nas demandas de carga de resfriamento e aquecimento.
Seletor do tipo de máquina
Determine a configuração ideal de chiller ou bomba de calor para as condições específicas do edifício e do ambiente.
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