Pesquisadores do Hunan Institute of Engineering, em parceria com as empresas Hunan Diya Environmental Engineering e Hunan Zunfeng Electromechanical Technology, avaliaram na China um sistema de bomba de calor de torre com apoio de tecnologia fotovoltaico-térmica (PVT), voltado exclusivamente para retrofit de edifícios. O sistema foi implementado em um hotel de Huaihua, na província de Hunan, como demonstração prática de operação no inverno, com análise de desempenho, eficiência térmica e impacto econômico em diferentes configurações.
De acordo com informações publicadas pela PV Magazine em 24 de março de 2026, o estudo comparou quatro arranjos de aquecimento para verificar como cada um responde às exigências de edifícios comerciais em clima frio. A pesquisa também indicou que a proposta foi desenhada apenas para modernização de prédios já existentes, e não para novas construções. No Brasil, o tema se conecta ao mercado de retrofit e à busca por maior eficiência energética em edifícios comerciais, especialmente em empreendimentos que tentam reduzir consumo de eletricidade e de combustíveis em sistemas de climatização e aquecimento.
Quais sistemas de aquecimento foram comparados pelos pesquisadores?
O trabalho avaliou quatro configurações. A primeira combinou uma bomba de calor de torre energética com uma caldeira no lado do condensador, usada para fornecer calor suplementar diretamente à saída do condensador. A segunda posicionou a caldeira no lado do evaporador, adicionando calor na entrada do evaporador para manter a temperatura adequada do fluido refrigerante.
A terceira configuração reuniu uma bomba de calor de fonte de ar com caldeiras convencionais, integrando duas fontes complementares de aquecimento. Já a quarta acrescentou energia fotovoltaico-térmica ao sistema de bomba de calor de torre, com aquecimento solar de água para reduzir a dependência de combustíveis fósseis. Sistemas PVT combinam geração elétrica fotovoltaica com aproveitamento térmico do calor, uma integração que vem sendo estudada internacionalmente para elevar a eficiência energética de edifícios.
Para melhorar a operação no inverno, os pesquisadores desenvolveram quatro modos de funcionamento. No modo com caldeira no condensador, a temperatura de saída do condensador é elevada a 45 °C para atender à demanda térmica. No modo com caldeira no evaporador, o calor é adicionado diretamente na entrada do evaporador. Na configuração com bomba de calor de fonte de ar, a caldeira opera com capacidade reduzida para oferecer apoio flexível. No arranjo assistido por energia solar, o aquecimento de água por PVT ajuda a diminuir o uso de gás natural ou eletricidade.
Como o sistema opera durante o inverno?
Segundo o estudo, os chillers funcionam ao longo de todo o ano, com chaves responsáveis por alternar entre os modos de resfriamento e aquecimento. No inverno, a bomba de calor de torre energética atua como fonte principal de aquecimento, enquanto caldeiras, bombas de calor de fonte de ar ou aquecedores solares entram como apoio quando necessário.
Nessas condições, os pesquisadores buscaram manter a temperatura de saída do evaporador entre 1 °C e 6 °C e a saída do condensador entre 35 °C e 45 °C. A análise termodinâmica mostrou que a configuração com caldeira no lado do evaporador e o sistema assistido por energia solar apresentaram os maiores coeficientes médios de desempenho, com COP de 1,904 e 1,891, respectivamente. Para comparação, o sistema com caldeira no lado do condensador registrou COP de 1,595.
A eficiência exergética seguiu tendência semelhante. O sistema assistido por energia solar e a configuração com caldeira no evaporador alcançaram 11%, enquanto o modelo com caldeira no condensador ficou em 4,4%, de acordo com os dados relatados no estudo.
Quais foram os resultados econômicos e as limitações identificadas?
A análise tecnoeconômica apontou economia relevante de energia. Em relação a uma bomba de calor de torre convencional, a configuração com caldeira no lado do evaporador economizou CNY 185.100 em gás natural. A solução com bomba de calor de fonte de ar e caldeiras economizou CNY 184.800, enquanto o sistema assistido por energia solar poupou CNY 187.300.
O estudo indica que o consumo de eletricidade subiu levemente por causa da operação de bombas, mas que a redução no uso de gás natural superou esse custo adicional. Os pesquisadores também destacaram que o sistema com apoio de PVT oferece economia relevante no longo prazo, embora exija planejamento cuidadoso por envolver custo elevado de instalação, possíveis limitações de espaço e variação na disponibilidade de energia solar. Para o leitor brasileiro, esse tipo de resultado ajuda a ilustrar como soluções híbridas podem ser aplicadas em reformas de prédios já existentes, um segmento relevante em grandes centros urbanos onde boa parte do estoque imobiliário comercial já está construída.
“Os projetos de sistema propostos são apenas para retrofit de edifícios”, disse o autor principal do estudo, Xianglong Liu, à pv magazine.
“Nosso estudo demonstra que bombas de calor de torre energética combinadas com energia solar ou caldeiras suplementares oferecem uma solução sustentável e economicamente viável para o aquecimento de inverno em edifícios comerciais”, afirmou Liu. “Ao aproveitar a coordenação em nível de sistema, gestores de energia podem reduzir significativamente o uso de combustíveis fósseis enquanto mantêm o conforto interno — um passo importante rumo a operações prediais de emissões líquidas zero.”
O sistema foi descrito no estudo A new system of energy tower heat pump combined with boilers and solar energy, publicado na revista Energy Reports. O caso analisado oferece um exemplo prático de como tecnologias híbridas podem ser testadas em edifícios comerciais já existentes, com foco em reduzir o consumo de combustíveis fósseis no aquecimento de inverno.
