Aquecimento elétrico em casa particular: visão geral dos melhores tipos de sistemas de aquecimento elétrico

A escolha do sistema de aquecimento é uma questão fundamental, da qual dependem o conforto da moradia e a preservação dos recursos financeiros do proprietário. Ao considerar várias opções, vale a pena prestar atenção ao aquecimento elétrico em casa particular, avaliar seus prós e contras, para comparar com outras propostas.

Os sistemas modernos alimentados por eletricidade são muito diversos. Nem todos consomem uma quantidade excessivamente grande de eletricidade. Vamos considerar cada um deles em detalhes.

Por que escolher aquecimento elétrico?

Acredita-se comumente que aquecer uma casa com sistemas alimentados por eletricidade é muito caro. Portanto, suas vantagens são de alguma forma ignoradas.

Os sistemas de aquecimento elétrico estão entre os mais ecológicos. Eles não emitem nenhum poluente na atmosfera.

Isso está fundamentalmente errado, pois os sistemas elétricos têm muitas vantagens significativas que os diferenciam favoravelmente de outros tipos de aquecimento:

• Segurança. O equipamento não opera com chama aberta ou substâncias explosivas, como outros dispositivos de aquecimento. Uma fiação bem instalada é uma proteção confiável contra possíveis incêndios.
• Simplicidade de operação e manutenção. Os sistemas automáticos regulam o funcionamento do equipamento, exigindo interferência humana mínima. Não há elementos que necessitem de substituição ou limpeza regulares.
• Segurança ecológica total. Durante a operação, o sistema não libera substâncias tóxicas, por isso pode ser instalado em qualquer ambiente.
• Ausência de necessidade de armazenar reservas de combustível. Portanto, não é necessário um cômodo especial para armazenar materiais inflamáveis.
• Compactação. A maior parte do equipamento se destaca por seu tamanho reduzido. O design diversificado dos dispositivos permite escolher facilmente um modelo para qualquer estilo de interior.
• Custo baixo. Em comparação com dispositivos de aquecimento de outros tipos, o preço desse equipamento é significativamente menor.

Entre as desvantagens significativas dos sistemas elétricos, além do custo bastante elevado da eletricidade, para ser justo, é necessário notar a total dependência energética do equipamento.

Isso significa que, quando o fornecimento de energia elétrica é interrompido, todos os aparelhos param de funcionar, o que será especialmente perceptível em áreas com cortes frequentes. Além disso, para o funcionamento ininterrupto dos equipamentos, será necessária uma rede elétrica potente, algo que não está disponível em todos os lugares.

Para a instalação de um sistema de aquecimento a água com caldeira elétrica, escolhe-se apenas um sistema fechado com tanque de expansão equipado com membrana, através do qual a pressão no sistema é regulada.

Aquecimento a água com caldeira elétrica

Representa um sistema padrão com fluido térmico líquido circulando pelo circuito de aquecimento. Sua principal diferença é que o aquecimento do fluido térmico é feito apenas pelo uso da caldeira elétrica.

Devido a isso, esse sistema terá algumas características. Em primeiro lugar, só pode ser do tipo fechado e deve ser equipado com tanque de expansão de membrana.

Caso contrário, não será possível evitar o aquecimento desigual dos ambientes, perda de velocidade e potência de troca de calor, o que levará ao consumo excessivo de eletricidade e, consequentemente, a despesas injustificadas. Pelas mesmas razões, não se recomenda instalar um sistema com circulação natural.

A opção ideal é a circulação forçada do fluido térmico, o que permitirá economizar ao máximo energia elétrica. Para trabalhar com esse sistema de aquecimento, podem ser usados três tipos de caldeiras elétricas. Vamos analisar as vantagens e desvantagens de cada um.

Caldeiras com aquecedores do tipo TEN

Em cada um desses dispositivos, são instaladas resistências elétricas. São elementos de aquecimento que funcionam pelo princípio do aquecimento resistivo de um condutor através do qual passa corrente elétrica.

Devido ao fato de terem que trabalhar em líquido, os dispositivos recebem proteção adicional na forma de invólucro à prova d'água e isolamento confiável. Portanto, a potência das resistências é um pouco reduzida.

A figura mostra a estrutura de uma caldeira elétrica com aquecedor TEN

Como resultado, o rendimento de cada aquecedor é de no máximo 80. Portanto, para que caldeiras desse tipo aqueçam o fluido térmico até a temperatura desejada, é necessário aumentar o número de TENs ou instalar aquecedores de maior potência.

De qualquer forma, as perdas de energia são inevitáveis, o que afeta negativamente a eficiência energética de aparelhos desse tipo. Na maioria das vezes, os fabricantes instalam 3-4 TENs em uma única caldeira. Diferentes modos de operação são previstos. Dependendo disso, todos os elementos de aquecimento podem ser ativados, apenas um deles ou grupos de elementos.

A potência das caldeiras elétricas do tipo TEN varia de 3 a 50 kW. Os modelos mais potentes são destinados à conexão com rede trifásica, os menos potentes podem funcionar com rede monofásica.

A disposição dos TENs no aparelho pode variar, o que afeta sua aparência. Eles podem ser fabricados em forma de cilindros com elementos de aquecimento «escondidos» internamente e uma unidade de controle externa em um gabinete separado, ou ter a forma retangular habitual com controles expostos no corpo.

O custo das caldeiras desse tipo é muito baixo, devido à sua falta de eficiência econômica.

Durante a operação, a superfície do TEN fica coberta de incrustações e depósitos de sal, por isso precisa ser trocado regularmente.

Os dispositivos TEN também têm outras desvantagens. Primeiramente, a vida útil do elemento de aquecimento é curta. Durante a operação do dispositivo, ele fica coberto por depósitos de sal e para de funcionar.

Portanto, a troca regular de TENs é necessária para esse aparelho. Outra «desvantagem» é que, ao iniciar o equipamento com uma pequena quantidade de fluido térmico ou sem ele, os aquecedores param de funcionar.

Caldeiras com princípio de funcionamento por eletrodos

O princípio de funcionamento do dispositivo é fundamentalmente diferente dos modelos TEN. Para obter calor, são utilizadas oscilações de frequência na rede alternada, que, por sua vez, causam oscilações dos íons presentes no eletrólito, levando ao seu rápido aquecimento.

Na verdade, a caldeira consiste em um corpo com dois eletrodos imersos no fluido térmico, que é um líquido condutor ou eletrólito. Na maioria das vezes, utiliza-se anticongelante de alguma marca para essa finalidade.

Os dispositivos de eletrodo se destacam por serem compactos e leves, apresentando alta potência de aquecimento. Essas caldeiras podem ser instaladas em grupos, acionando um ou vários aparelhos de uma só vez conforme necessário. Outra vantagem do equipamento de eletrodo é sua quase total insensibilidade a flutuações de tensão na rede.

As caldeiras eletródicas são muito compactas, o que as distingue favoravelmente das análogas do tipo resistivo.

A faixa segura de variação para eles é de 15-20%, o que é bastante. No entanto, a estabilidade da frequência da corrente alternada é muito importante para os dispositivos. As caldeiras eletródicas são totalmente à prova de fogo, pois não podem superaquecer e, na ausência de fluido térmico, simplesmente não ligam.

O aparelho aquece muito rapidamente. Em termos de eficiência, ele supera o análogo resistivo em 20%, ou seja, seu rendimento é de cerca de 98%. Além disso, sua produtividade pode ser aumentada.

Isso é alcançado através da tubulação metálica do dispositivo. Assim, a zona de ionização do fluido térmico se expande significativamente, resultando em um aumento de produtividade. O custo das caldeiras eletródicas não é alto. Portanto, quando esse equipamento surgiu, era considerado quase um aparelho de aquecimento ideal.

No entanto, durante o uso, foram reveladas desvantagens. Principalmente, a potência instável do dispositivo.

Ela depende muito da composição química do líquido condutor e de sua temperatura, pois mesmo pequenas variações alteram a condutividade elétrica da solução, levando a mudanças na intensidade do aquecimento. Além disso, o sistema eletródico é muito difícil de controlar e ajustar automaticamente.

As caldeiras eletródicas podem ser instaladas em grupos, o que proporciona grande conveniência na sua operação

Para caldeiras desse tipo, a composição e pureza do fluido térmico são extremamente importantes. Caso as proporções da solução não sejam respeitadas ou haja contaminação, todas as vantagens desse sistema desaparecem. Portanto, pelo menos uma vez por ano, é necessário corrigir a composição química do eletrólito.

Com a mesma periodicidade, será necessário limpar o trocador de calor e todo o sistema de aquecimento dos depósitos de sal, que se acumularão rapidamente. Uma condição obrigatória para a conexão do sistema de aquecimento elétrico de casa do tipo eletródico é a presença de um circuito de aterramento.

Assim, embora esses aparelhos de aquecimento sejam mais econômicos do que seus análogos resistivos, eles não são muito procurados. Um número bastante grande de desvantagens torna seu uso para aquecimento de casa particular não muito conveniente.

Caldeiras de aquecimento do tipo indutivo

São os representantes mais avançados dos sistemas de aquecimento elétrico. Esses dispositivos baseiam-se no princípio da indução eletromagnética. Tudo ocorre da seguinte forma: uma corrente elétrica passa pelo enrolamento primário, localizado no núcleo do aparelho.

Ele induz tensão no enrolamento secundário, localizado mais próximo do corpo do dispositivo. Este consiste em um sistema labiríntico de tubos por onde passa o fluido térmico.

Na figura é apresentado esquematicamente uma caldeira de indução e seu princípio de funcionamento

Ao fechar o circuito secundário, ocorre aquecimento resistivo do condutor e, consequentemente, do fluido térmico. Não há perda de energia alguma, portanto a eficiência desse sistema é de quase 100%.

O aquecimento do líquido ocorre de forma muito rápida e uniforme. As caldeiras de indução são muito econômicas. Esse indicador aumenta ainda mais devido à autoindução do sistema, que está associada à potência reativa adicional.

Ela é gerada pelas correntes que passam pelo circuito secundário fechado. Os valores da potência adicional gerada são bastante grandes. Uma variante da caldeira de indução funciona de forma um pouco diferente – o aquecedor de indução por vórtice ou VIN.

No seu enrolamento primário chega uma tensão que é previamente convertida em alta frequência. Assim, a intensidade do campo eletromagnético aumenta drasticamente.

O que proporciona um aumento igualmente rápido da corrente elétrica gerada por esse campo? A característica da caldeira VIN é que ela não possui enrolamento secundário. Em vez disso, são utilizadas todas as superfícies metálicas do equipamento.

Elas são especialmente fabricadas com materiais que possuem propriedades ferromagnéticas acentuadas. O surgimento de correntes parasitas leva à remagnetização, o que causa um aquecimento forte e quase instantâneo das ligas ferromagnéticas.

As caldeiras de indução são compactas, mas possuem peso significativo

Consequentemente, praticamente todos os elementos maciços do corpo participam do processo de troca de calor, o que possibilita obter uma eficiência muito alta, próxima de 100%. As caldeiras de indução de ambos os tipos se destacam pelo peso significativo e tamanhos relativamente pequenos. Elas podem ser instaladas individualmente ou em grupos, sendo que a última opção oferece vantagens significativas na organização do aquecimento do edifício.

Uma caldeira do tipo indução para equipar uma casa de campo ou uma pequena casa particular pode ser feita por você mesmo. Guia de montagem da caldeira de indução, apresentado no artigo que recomendamos, ajudará a escolher a opção ideal e construir o equipamento corretamente.

Entre as vantagens das caldeiras de indução estão o aquecimento rápido, quase instantâneo. O equipamento é facilmente ajustável, por isso são montados blocos automáticos de controle que garantem ajustes precisos. Em termos de segurança elétrica e contra incêndios, estes dispositivos são os mais seguros quando comparados a análogos de outros tipos.

A alta eficiência dos dispositivos de indução não diminui mesmo após uso prolongado. Isso se deve ao fato de que não se acumulam depósitos salinos ou incrustações no interior do aparelho. Eles são removidos por microvibrações de alta frequência que acompanham o funcionamento do equipamento. Por essa mesma razão, não há requisitos especiais quanto à composição química do fluido de transferência de calor. As caldeiras são insensíveis a isso.

O uso de caldeiras de indução proporciona uma economia de energia elétrica de cerca de 40% em comparação com o uso de caldeiras elétricas de outros tipos

Outra vantagem é a longa vida útil das caldeiras de indução. Sem exagero, pode ser de dezenas de anos. Isso se explica pelo fato de que o equipamento simplesmente não possui componentes vulneráveis. O contato da parte elétrica do aparelho com o fluido de transferência de calor é completamente inexistente.

Problemas podem surgir apenas nas soldas, que geralmente duram muito tempo. A principal vantagem do equipamento deste tipo é a economia.

A prática mostra que ele permite economizar até 40% de energia elétrica em comparação com seus análogos de resistência e eletrodo. Entre as desvantagens, vale destacar um pequeno ruído de vibração que as caldeiras emitem durante o funcionamento.

A robustez, que exige atenção na instalação, especialmente se o dispositivo for fixado na parede. Outra desvantagem é o custo bastante elevado dos dispositivos de indução.

Equipamento para aquecimento infravermelho

Para aquecer sua casa de campo com eletricidade, podem ser usados sistemas modernos de aquecimento infravermelho. Para o seu funcionamento, aplica-se o princípio da transmissão de energia por ondas a uma certa distância.

Tudo acontece da seguinte forma. O emissor converte a energia elétrica em uma onda infravermelha e a transmite. As ondas se movem até atingirem qualquer superfície opaca.

A distribuição de temperaturas ao usar aquecimento infravermelho é muito mais confortável para os seres humanos do que ao usar métodos tradicionais de aquecimento

Aqui, elas são convertidas em energia térmica, aquecendo o corpo que encontram em seu caminho. O objeto assim aquecido, seja um móvel grande, o chão ou a parede, começa a liberar calor para a atmosfera, aquecendo assim o ar do ambiente.

Assim, ocorre um aquecimento mais uniforme possível do ambiente, com as temperaturas distribuídas da maneira mais confortável para o ser humano. Além disso, praticamente não há perda de energia, o que proporciona alta eficiência dos aquecedores infravermelhos.

Eles são produzidos em várias versões. A especial película infravermelha com emissores de carbono selados em seu interior é especialmente popular. Ela é usada para instalar sistemas de piso aquecido e pode ser aplicada no teto e nas paredes. A película é coberta por qualquer material de acabamento, o que não afeta suas propriedades.

A espessura da película infravermelha é pequena, sendo imperceptível sob qualquer revestimento. O sistema é resistente à umidade e não sofre com cargas dinâmicas. Pode ser desmontada e reutilizada.

À venda, é possível encontrar aquecedores infravermelhos, tanto comuns quanto em forma de placas de diferentes tamanhos. Eles também são destinados a serem fixados nas paredes ou no teto. No entanto, neste caso, trata-se mais de um aquecimento auxiliar do que principal.

Em termos de economia, o equipamento infravermelho supera todos os sistemas elétricos de aquecimento conhecidos. Isso se explica pelo fato de que ele consegue aquecer o ambiente muito rapidamente, após o que a unidade de controle automático liga/desliga periodicamente o dispositivo, mantendo a temperatura desejada.

Entre as desvantagens dos sistemas infravermelhos, pode-se citar a direcionalidade estrita do aquecimento. O dispositivo aquece apenas a área à sua frente. Por isso, por exemplo, a película infravermelha é instalada em todo o perímetro do piso ou teto.

Outra desvantagem é o custo bastante elevado desse equipamento, especialmente se for necessário adquirir material para a instalação de piso aquecido ou sistema PLEN para o teto. No entanto, deve-se reconhecer que tais investimentos se pagam rapidamente.

Os aquecedores infravermelhos modernos podem ser feitos em forma de painel decorativo

Convectores elétricos de aquecimento

O funcionamento desses aparelhos é semelhante ao dos radiadores de aquecimento. Eles também aquecem e transferem calor para o ar circundante. A diferença é que nos convectores não há fluido de transferência de calor. Portanto, sistemas de tubos de alimentação/descarga não são necessários.

Em vez disso, dentro do aparelho há resistências elétricas (TENs) que aquecem sua superfície. A parte inferior do dispositivo é destinada à captação de ar frio.

Ele penetra no interior do convector através de uma grade especial. Aquecendo-se pela resistência (TEN), o ar sobe e sai pela grade superior.

Durante o funcionamento do aparelho de aquecimento, é criado um fluxo ascendente estável de ar quente, aquecendo o ambiente rapidamente. Para regular a temperatura de aquecimento, o equipamento é equipado com um termostato, podendo ser instalado um bloco de controle automático.

Os fabricantes produzem uma ampla gama de dispositivos de diferentes potências e designs. Para ambientes com alta umidade, podem ser adquiridos dispositivos com proteção especial. Os critérios para escolher um convector elétrico são apresentados no próximo artigo, que recomendamos ler.

Os convectores são extremamente simples de operar e seguros. O elemento de aquecimento do dispositivo está dentro de seu corpo, enquanto o painel externo aquece muito pouco, portanto é impossível queimar-se nele.

Na figura é apresentado esquematicamente o princípio de funcionamento do convector elétrico: as massas de ar frio são aspiradas pelo aparelho por baixo e, após o processamento, são expelidas para fora na parte superior.

Os aparelhos de aquecimento são silenciosos, portanto não causam nenhum incômodo. São produzidas várias variações de convectores, incluindo modelos móveis portáteis. Existem dispositivos projetados para montagem no piso. Eles são instalados sob janelas, diante de portas e em outros lugares semelhantes, onde os aparelhos criam uma cortina de ar térmica eficaz, impedindo a entrada de frio no ambiente.

As características negativas dos convectores incluem sua baixa potência. Portanto, para aquecer o edifício, será necessário um número bastante grande deles, o que representa uma carga significativa na fiação. Além disso, a eficiência energética desses aparelhos não é alta. Eles consomem uma quantidade considerável de eletricidade.

Variedade de convector elétrico que é embutido diretamente no piso

Sistemas elétricos de "piso aquecido"

O princípio de funcionamento deles consiste no uso de condutores resistivos, que aquecem quando a corrente elétrica passa por eles. Em essência, o piso aquecido elétrico é um cabo de aquecimento, que pode ser de dois ou um núcleo, o que determina o método de instalação.

Existem variedades equipadas com matriz semicondutora. São os chamados cabos autorreguláveis, capazes de controlar o aquecimento.

Para a instalação de piso aquecido, pode ser usado um cabo de aquecimento, que é colocado diretamente na argamassa. Não existe outra opção de instalação para ele. Nesse caso, a argamassa de cimento se torna uma espécie de acumulador de calor.

Uma opção mais conveniente para instalação são as mantas elétricas. Elas consistem no mesmo cabo de aquecimento, que é fixado em uma rede de fibra de vidro.

A vantagem das mantas é a possibilidade de instalação não apenas na argamassa. Em alguns casos, por exemplo, sob cerâmica, tal sistema pode ser colocado diretamente no adesivo, cuja camada precisará ser ligeiramente aumentada.

A principal desvantagem de ambas as variantes de piso elétrico é que, se uma das seções do sistema for danificada, a parte da estrutura localizada após ela deixa de funcionar.

Durante a instalação, o cabo de aquecimento é colocado de forma que suas seções não se toquem.

Os tapetes de aquecimento por barras não têm essa desvantagem. Eles consistem em pares de condutores conectados por barras dispostas em paralelo.

O sistema funciona pelo princípio de autorregulação do grau de aquecimento. Pisos aquecidos de qualquer tipo são equipados com um termostato, que controla o aquecimento do dispositivo até uma determinada temperatura, após a qual o equipamento desliga.

A ativação automática periódica do sistema é feita apenas para manter a temperatura definida. Esse modo de operação permite economizar eletricidade, no entanto, esse aquecimento ainda é bastante intensivo em energia.

Por isso, ele é mais usado como sistema de aquecimento adicional e para criar zonas de calor especialmente confortáveis nos cômodos. Podem ser, por exemplo, áreas para brincadeiras infantis ou o piso do banheiro.

Os sistemas de barras continuam a funcionar mesmo se um dos elementos falhar.

As variedades de pisos aquecidos elétricos usados em casa são apresentadas aqui. Para quem deseja comparar diferentes opções de sistemas e avaliar seus prós e contras, recomendamos a leitura do conteúdo deste artigo.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Um vídeo de resumo mostrará qual caldeira elétrica escolher para sua casa:

Vamos considerar as características dos diferentes tipos de pisos aquecidos elétricos:

Como funciona o aquecimento infravermelho:

Radiadores a óleo, aquecedores elétricos e equipamentos semelhantes podem ser classificados como 'coisa do passado'. É praticamente impossível organizar um aquecimento adequado com eles. Além disso, são muito antieconômicos, então as contas de eletricidade serão simplesmente astronômicas.

Os sistemas de aquecimento elétrico mencionados acima são eficientes e podem ser usados em casas particulares. É importante apenas isolar bem o edifício, caso contrário, você terá que pagar muito pela eletricidade.

E que tipo de sistema de aquecimento elétrico você usa para melhorar as condições de conforto na sua casa? Talvez você conheça dicas úteis sobre a escolha e operação de equipamentos de aquecimento elétrico? Por favor, escreva comentários, deixe fotos relacionadas ao tema do artigo, faça perguntas no bloco abaixo.