Sistemas de aquecimento energeticamente eficientes: como e onde economizar?

O aquecimento de instalações industriais e residências é bastante caro. Reduzir os custos com contas será possível com sistemas de aquecimento energeticamente eficientes, que permitem economizar quantias significativas sem abrir mão do conforto no ambiente.

Propomos entender quais são as opções para aumentar a eficiência energética da casa e as particularidades de sua aplicação. Uma análise detalhada das tecnologias de economia de energia ajudará a decidir sobre a viabilidade de instalar um determinado tipo de sistema de aquecimento.

Maneiras de aumentar a eficiência energética da casa

Reduzir os custos de energia usada para aquecimento pode ser feito de diferentes maneiras:

• aumentando a eficiência energética do edifício;
• utilizando o sistema "Casa Inteligente" e outros dispositivos automáticos que permitem minimizar os custos;
• reduzindo as perdas elétricas com o uso de radiadores e outros aparelhos;
• aumentando a eficiência das caldeiras ou fornos de aquecimento;
• utilizando fontes de energia ecológicas (lenha, painéis solares).

Para obter melhores resultados, pode-se usar uma combinação de duas ou mais opções.

Mesmo o sistema de aquecimento mais confiável e de qualidade não trará muito benefício se houver uma grande perda de calor na casa; portanto, devem ser tomadas medidas para evitar vazamentos de energia térmica através de frestas e janelas abertas.

É importante tomar medidas simples, mas eficazes, revestindo pisos, paredes, portas, tetos e caixilhos de janelas com material de isolamento térmico. Além do isolamento de acordo com os requisitos normativos, pode-se colocar isolamento adicional. Isso permitirá reduzir ainda mais as perdas de calor, aumentando assim a eficiência energética do edifício.

Para realizar um isolamento térmico de qualidade, pode-se chamar um especialista em auditoria energética. Ele fará uma termografia da casa, o que permitirá identificar os locais de maiores perdas de calor, cujo isolamento deve ser feito prioritariamente.

Geralmente, as maiores perdas de calor ocorrem pelas paredes, laje do sótão, e também pelo piso sobre vigas. Essas áreas requerem isolamento térmico de qualidade. Para evitar vazamentos de calor pelas janelas, podem ser usadas venezianas que se fecham à noite.

Sistema de gestão "Casa Inteligente"

Os dispositivos automáticos do complexo “Casa Inteligente” podem contribuir enormemente para a economia de fontes de energia usadas para gerar calor.

O nível máximo de eficiência pode ser alcançado escolhendo um sistema equipado com uma série de funções adicionais, a saber:

• controle dependente do clima;
• sensor de temperatura instalado dentro do ambiente;
• possibilidade de controle externo com troca de dados prevista;
• prioridade dos circuitos.

Vamos examinar todas as vantagens acima com mais detalhes.

Controle de temperatura dependente do clima em casa implica o ajuste do nível de aquecimento do fluido de transferência de calor de acordo com a temperatura externa. Se houver uma geada intensa lá fora, a água no radiador ficará um pouco mais quente que o normal. Ao mesmo tempo, quando esquenta, o aquecimento será feito de forma menos intensa.

A ausência dessa função geralmente leva a um aumento excessivo da temperatura do ar nos cômodos. Isso não só leva ao consumo excessivo de energia, mas também não é muito confortável para os moradores da casa.

Os painéis de controle sensíveis ao toque oferecem a possibilidade de selecionar a opção de modo de economia de energia, o que permite ajustar rapidamente e sem muito esforço a temperatura em casa

A maioria desses dispositivos possui dois modos: 'verão' e 'inverno'. Ao usar o primeiro, todos os circuitos de aquecimento são desligados, enquanto apenas os dispositivos destinados ao uso durante todo o ano, como o aquecimento da piscina, permanecem funcionando.

Sensor de temperatura ambiente não serve apenas para monitorar a manutenção da temperatura automaticamente definida. Geralmente, este dispositivo é combinado com um regulador, permitindo aumentar ou diminuir o aquecimento conforme necessário.

O sensor de temperatura externo é um componente indispensável da maioria das unidades de controle de 'Casas Inteligentes'. Esses dispositivos são obrigatoriamente instalados no ambiente e, se o fornecimento de calor for feito por andar, também em cada andar.

O termostato pode ser programado para reduzir a temperatura nos cômodos durante determinadas horas, por exemplo, quando os moradores saem para o trabalho, o que contribui para uma economia significativa nos custos de aquecimento.

Prioridade dos circuitos de aquecimento durante o funcionamento simultâneo de vários dispositivos. Assim, ao ligar o aquecedor de água, a unidade de controle desliga os circuitos auxiliares e outros dispositivos do fornecimento de calor.

Graças a isso, a potência da caldeira é reduzida, o que permite diminuir os custos de combustível e distribuir uniformemente a carga em um determinado período de tempo.

O sistema climatização, que conecta em uma única rede o gerenciamento do ar condicionado, aquecimento, fornecimento de energia elétrica e ventilação, não só aumenta o conforto em casa e minimiza o risco de situações imprevistas, mas também permite economizar energia.

Os atuadores do controle climático, que regulam todas as funções de manutenção dos parâmetros de temperatura do ambiente, geralmente ficam escondidos da vista, por exemplo, instalados em um armário de distribuição.

Controle externo – a possibilidade de transmitir dados para smartphones permite que os proprietários acompanhem a situação para fazer ajustes rapidamente quando necessário. Uma dessas soluções é o módulo GSM para caldeira de aquecimento.

Redução de custos com o uso de aparelhos

O sistema de aquecimento mais eficiente é aquele que permite alcançar um aquecimento confortável com a temperatura mínima do fluido térmico. Para atingir esse objetivo, o melhor é utilizar o sistema de piso aquecido a água.

Este método se destaca pelo conforto e higiene, além disso, as construções ficam completamente escondidas da vista, o que permite combinar o piso aquecido com vários tipos de revestimentos tradicionais: cerâmica, linóleo, carpete, parquete.

Infelizmente, em condições de clima rigoroso, os pisos aquecidos muitas vezes não conseguem compensar as perdas de calor, especialmente se a casa possui grandes áreas envidraçadas. Isso se explica pelo fato de que a temperatura máxima permitida para o revestimento do piso tem um limite rígido: não deve ultrapassar +27°C.

A opção ideal neste caso é a combinação do piso aquecido com radiadores modernos, que podem ser conectados por baixo, do piso ou da parede, permitindo eliminar do interior a tubulação pouco estética.

Há uma enorme variedade de radiadores à venda, que se diferenciam não apenas pelo fabricante e tipo de dispositivo, mas também pela cor, forma e tamanho. Isso permite encontrar o modelo ideal para integrá-lo ao interior.

Considerando o princípio da eficiência energética, o melhor é optar pelo esquema de aquecimento radiante de dois tubos com coletor. Neste caso, cada cômodo recebe um ramal de aquecimento especial – o elemento de alimentação e retorno.

Esse tipo de sistema permite manter uma temperatura própria em cada ambiente, influenciando minimamente os cômodos vizinhos.

Caldeiras e fornos energeticamente eficientes

Para economizar a energia obtida de combustíveis fósseis, vale a pena substituir o aquecedor tradicional por um forno ecológico e energeticamente eficiente (a óleo ou gás) ou por uma caldeira de aquecimento. No primeiro caso, é importante prestar atenção ao sistema de dutos de ar que distribuem o ar aquecido pelos cômodos.

Se a vida útil da caldeira antiga ultrapassar dez anos, é melhor substituí-la por um modelo moderno, cujo coeficiente de eficiência pode chegar a 94 por cento.

Ao usar caldeiras, também é necessário planejar as comunicações pelas quais a água passará, seguindo para os radiadores ou sistemas de piso aquecido.

Ao escolher caldeiras ou fogões, é importante considerar os seguintes fatores:

1. Presença de ventilação. A caldeira ou fogão equipado com câmara de combustão estanque deve ser ventilado por fluxo de ar externo. Isso impede a possível contaminação do ar dentro do ambiente e reduz a probabilidade de entrada de massas de ar externas na casa.
2. Presença de ignição elétrica. Esses modelos são considerados muito mais eficientes do que as variantes com chama piloto.
3. Trocador de calor e condensador de grande capacidade, que permitem acumular energia excedente, economizando na geração de novas calorias.

Embora os fogões e caldeiras modernos funcionem com combustíveis fósseis (óleo combustível, propano), ainda são considerados dispositivos energeticamente eficientes e ecológicos. Para seu funcionamento, é suficiente uma quantidade mínima de combustível, e a quantidade de substâncias nocivas emitidas durante a combustão é insignificante.

Uso de combustível ecologicamente limpo

Atualmente, a atenção prioritária é dada ao desenvolvimento de energias alternativas utilizando recursos renováveis.

Entre as opções mais comuns, podemos citar as seguintes:

• madeira;
• bombas de calor;
• dispositivos de aproveitamento da energia solar.

Além disso, outros métodos de tecnologias de economia de energia estão sendo desenvolvidos, por exemplo, instalações de geradores eólicos.

Aquecimento com fornos a lenha

Ao longo dos séculos, a madeira tem sido amplamente utilizada para aquecimento de casas e preparo de alimentos: é um recurso renovável acessível à maioria da população. Para obter calor, é possível usar não apenas árvores inteiras, mas também resíduos de madeira, como galhos, gravetos, lascas.

Para queimar esse tipo de combustível, existem fogões a lenha especiais, que podem ser uma construção montada em ferro fundido ou soldada em aço.

Desvantagens dos fogões a lenha

Ao mesmo tempo, esses dispositivos têm uma série de desvantagens que dificultam seu uso generalizado:

1. Os fogões a lenha são considerados os aquecedores menos ecológicos que funcionam com fontes de energia renováveis: durante a queima da madeira, uma grande quantidade de produtos de combustão é liberada no ar.
2. A preparação da lenha feita por conta própria requer uma quantidade significativa de trabalho: corte de árvores, serragem e rachamento da lenha. Além disso, os fogões precisam ser limpos frequentemente das cinzas acumuladas.
3. Os dispositivos de aquecimento a lenha também são considerados os aquecedores mais perigosos em termos de incêndio, pois, com a manutenção inadequada das chaminés, pode ocorrer ignição.
4. Os fogões aquecem o ambiente onde estão localizados, enquanto o ar em outros espaços pode permanecer frio por um longo período.
5. Os aquecedores a lenha não são adequados para instalação em residências urbanas comuns – alguns modelos podem ser montados em apartamentos, mas esse processo requer aprovação e elaboração de um grande número de documentos.

Ao escolher um fogão a lenha, deve-se dar preferência a um modelo moderno e eficiente. Algumas opções possuem dispositivos especiais – neutralizadores catalíticos, que permitem queimar líquidos e gases não completamente queimados, aumentando a eficiência e reduzindo as emissões de elementos nocivos.

Para maior eficiência, alguns modelos de fogões a lenha são equipados com paredes duplas ou ventiladores. Essas opções permitem melhorar a circulação do ar, aumentar a produção e a distribuição de calor.

Em alguns fogões a lenha modernos, também são previstas divisórias especiais, que ficam sobre a câmara de trabalho. Elas direcionam os gases e líquidos restantes para o fogo, aumentando a eficiência dos materiais combustíveis. Essas construções também permitem reduzir o acúmulo de creosoto.

Para um aquecimento mais uniforme, pode-se considerar a instalação de um fogão a lenha e gás, que permite usar dois tipos de combustível simultaneamente. Também é possível instalar fogões a lenha externos: com eles, a água é aquecida e circula através de um sistema de troca de calor, aquecendo os ambientes.

Duas variedades de bombas de calor

Esses equipamentos há muito conquistaram grande popularidade: são um dos tipos mais eficientes de aquecimento de casas, representando o mínimo de perigo para o meio ambiente.

Uma variante comum da bomba de calor de ar recebeu o nome de 'mini-split'. Ela possui uma unidade externa e uma ou várias unidades internas, que podem fornecer tanto ar quente quanto frio.

Os modelos disponíveis no mercado são de dois tipos:

1. Bombas de calor de ar. Dispositivos equipados com acessórios especiais, capazes de captar calor da atmosfera mesmo em dias frios (até -20°C) e, em seguida, distribuí-lo pela casa através de dutos de ar instalados.
2. Bombas de calor geotérmicas. Esses dispositivos permitem aproveitar o calor do solo. Para isso, abaixo do nível de congelamento (geralmente abaixo de 1,2 m), é feita uma instalação horizontal em anéis. Se a área do terreno for muito pequena, as bombas são colocadas em poços perfurados verticalmente, cuja profundidade pode chegar a 200 m. Mais detalhes sobre a organização desse aquecimento estão escritos em este artigo.

Embora as bombas de calor necessitem de eletricidade para funcionar, esses aparelhos são considerados energeticamente eficientes, pois, em comparação com os recursos gastos, eles extraem muito mais calor – de um para três para as de ar, de um para quatro para as geotérmicas.

Além disso, os aparelhos não poluem o ar e são totalmente à prova de fogo. A vantagem das bombas de calor é a sua capacidade de funcionar em modo reverso, ou seja, não apenas aquecer, mas também resfriar o ar. Em equipamentos geotérmicos, também podem ser instalados aquecedores de água, garantindo o aquecimento da água até +60°C.

Embora o custo dos dispositivos geotérmicos seja mais alto do que o dos aéreos, a primeira opção é considerada mais promissora, pois essas bombas possuem maior eficiência (+)

Casas novas e reformadas podem ser equipadas tanto com dispositivos térmicos quanto geotérmicos, enquanto nas antigas só é possível instalar a bomba do primeiro tipo.

Ao usar bombas de calor, é preciso considerar que sua eficiência depende da diferença de temperatura entre o consumidor e a fonte. Em caso de geadas, é necessário usar equipamentos com excesso significativo de potência, ou recorrer a dispositivos adicionais para aquecimento da casa, como caldeiras ou fogões energeticamente eficientes.

Dispositivos solares de economia de energia

Ultimamente, tem-se dado grande importância ao desenvolvimento de tecnologias que permitem usar a energia solar para fins domésticos e industriais.

Coletores solares de ar

Um método simples e econômico de aquecer a edificação, que na maioria das vezes é usado como fonte adicional de energia elétrica. Nesse caso, dispositivos especiais são instalados no telhado do lado sul da casa, de modo que, mesmo no inverno, a luz solar incida sobre eles.

Após atingir a temperatura máxima dentro da câmara, um pequeno ventilador, responsável pela troca de calor, é acionado automaticamente. O ar dos cômodos começa a passar pelo coletor e, após 'retirar' o calor, retorna ao interior da casa.

Dependendo da eficiência energética da edificação e da quantidade de luz solar, o coletor pode aquecer um espaço de 44 m² ou mais.

Os coletores solares de ar são dispositivos baratos, confiáveis e eficientes. Com certas habilidades, esses aparelhos podem ser feitos por conta própria (+)

Coletores duráveis, que exigem custos mínimos de manutenção, são adequados para instalação em casas novas ou reformadas.

Esses dispositivos são uma opção ecologicamente viável e econômica para aquecimento de edifícios, porém, antes da instalação, são necessários cálculos cuidadosos para determinar corretamente a rede de dimensões e a potência planejada dos coletores.

Dependendo da construção, os módulos solares podem funcionar de forma totalmente autônoma ou usar uma pequena quantidade de eletricidade da rede. No último caso, será necessário fazer as alterações correspondentes na instalação das comunicações elétricas.

Coletores solares de água

Uma variante mais complexa dos dispositivos solares são os sistemas solares de aquecimento de água. Sua construção inclui os coletores descritos acima, montados no telhado do edifício, um tanque de armazenamento que geralmente é instalado em uma sala auxiliar (porão, despensa), bem como os tubos que os conectam.

O fluido térmico, que pode ser água ou anticongelante não tóxico, é bombeado para os coletores solares, onde a temperatura do líquido aumenta significativamente. Em seguida, ele retorna ao reservatório, de onde o calor é transferido através do trocador de calor para a água contida em um tanque especial.

O líquido bem aquecido é usado para aplicações domésticas, por exemplo, para aquecer piso radiante ou sistema de fluxo contínuo.

O diagrama mostra um sistema solar de aquecimento de água. Com um grande número de elementos solares e tanques de grande volume, ele é perfeitamente adequado para aquecer uma casa inteira (+)

Os sistemas solares para aquecimento de edifícios operam silenciosamente, sem emissão de substâncias nocivas. Eles podem ser usados em diferentes climas, mas sua eficiência varia de acordo com a região específica – este indicador precisa ser verificado antes da instalação.

O sistema de aquecimento energeticamente eficiente é adequado tanto para novas construções quanto para edifícios antigos, mas é importante considerar que uma pequena quantidade de eletricidade é necessária para o funcionamento dos dispositivos de controle eletrônico e bombas.

A principal desvantagem de tais sistemas é a produção de excesso de água quente durante as estações quentes. No verão, isso pode ser um problema: geralmente, o calor excessivo é descartado através de um dreno de tubo enterrado no solo.

Aquecimento solar passivo

Uma forma econômica de aquecer a casa – o uso de um sistema de aquecimento solar passivo. Essas construções não requerem instalações adicionais, nem o uso de dispositivos mecânicos extras, como bombas ou ventiladores.

A única coisa necessária para o aquecimento – um grande número de dias ensolarados e um sol baixo que aquece as janelas localizadas no lado sul.

Geralmente, durante o dia, o calor interno é absorvido por paredes de tijolo ou gesso, bem como por pisos de concreto. À noite, ele é liberado para manter uma temperatura confortável no edifício.

Para que tal casa seja energeticamente eficiente, ela deve ser hermética e bem isolada termicamente. Para isso, são usadas janelas especiais de baixa emissividade, que retêm o calor no inverno e o refletem no verão.

A função de aquecimento solar passivo deve ser prevista já na fase de projeto da casa. Adicioná-la a um edifício existente é extremamente difícil (+)

A opção solar passiva em regiões ensolaradas permite economizar de 50% a 79% nos custos de aquecimento. É natural que construir uma casa desse tipo saia muito mais caro para os proprietários do que uma construção comum, mas, a longo prazo, a vantagem desse tipo de construção é clara.

Infelizmente, no clima russo, esse método não é muito procurado devido às baixas temperaturas, nas quais se perde mais calor pelas janelas do que se ganha com a luz solar.

O aquecimento solar – é uma área promissora que ganha cada vez mais popularidade a cada ano. O uso de sistemas solares é especialmente relevante para regiões quentes. Em nosso site, há uma série de artigos dedicados aos sistemas de aquecimento solar.

Recomendamos que você confira:

1. Energia solar como fonte alternativa de energia: tipos e características do uso de sistemas solares
2. Painéis solares para casa de campo e residência: tipos, princípio de funcionamento e procedimento de cálculo de sistemas solares
3. Como fazer um coletor solar para aquecimento por conta própria: guia passo a passo

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

O vídeo abaixo fala sobre uma das formas mais eficientes de economizar energia – o uso de coletores solares.

Existem muitas opções diferentes de sistemas de aquecimento que consomem o mínimo de combustível fóssil. A principal tarefa dos moradores é escolher o esquema mais adequado de aquecimento energeticamente eficiente.

Embora a instalação desses sistemas exija algum investimento, eles se pagam rapidamente, pois ajudam a economizar efetivamente nos custos de aquecimento.

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