Comparando despesas operacionais de diferentes modelos de aquecedores de água

Uma das principais características a considerar ao decidir entre várias opções de aquecedores de água é o custo operacional; o aquecedor com o preço mais baixo não é necessariamente o mais barato a longo prazo. O custo operacional é determinado em grande parte pela eficiência do equipamento, mas existem outros fatores igualmente importantes a serem considerados:

• As fontes de energia têm preços unitários diferentes. No caso de sistemas de aquecimento, a entrada é geralmente eletricidade, gás natural, propano ou óleo combustível. Existem também fontes de energia de custo zero, como a energia geotérmica e a luz solar.
• Os horários de operação podem variar dependendo do tipo de aquecedor. A potência nominal não é o único fator que determina o consumo total de energia; o cronograma de operação também deve ser considerado. Por exemplo, aquecedores de água sem tanque têm uma potência nominal elevada, mas operam em rajadas curtas, economizando energia em comparação com um aquecedor de armazenamento que consome menos energia, mas opera continuamente, assumindo que a fonte de energia é a mesma.

Este artigo fornecerá um guia para calcular e comparar despesas operacionais com diferentes tipos de aquecedores. Após esses valores serem calculados, eles podem ser comparados ao custo inicial de cada sistema de aquecimento para encontrar a opção mais econômica.

Tal como acontece com qualquer investimento em equipamento, considerar o custo total de propriedade é muito importante na compra de um aquecedor: para calcular o custo real de aquecimento por BTU ou kWh produzido, é necessário ter em conta o investimento inicial e quaisquer despesas de manutenção ou reparação. Por exemplo, dizer que o aquecimento solar é gratuito não seria totalmente verdade; embora a entrada de energia seja gratuita, existem custos de equipamento e instalação e, em edifícios de vários andares, pode ser necessária uma pequena bomba para que a água chegue ao telhado.

Fator de energia: a base para o cálculo das despesas de aquecimento

O fator de energia (FE) é a relação entre a produção de aquecimento e a entrada de energia oferecida por um sistema de aquecimento. Considera a eficácia com que o aquecedor converte a sua entrada de energia num aumento na temperatura da água, mas também tem em conta outros aspectos do funcionamento do aquecedor:

• Perdas em espera – Essas perdas são encontradas em aquecedores de armazenamento e representam a perda de calor associada à manutenção da água do tanque na temperatura desejada. Embora o isolamento adequado reduza as perdas em espera, elas são impossíveis de eliminar completamente.
• Perdas de ciclismo – Estas perdas ocorrem à medida que a água circula pela tubulação interna do aquecedor e pelo tanque de armazenamento, se houver.

Os aquecedores que funcionam com combustíveis fósseis têm fatores de energia bem abaixo da unidade, os aquecedores elétricos sem tanque operam perto de um EF de 1 e as bombas de calor têm valores de EF superiores à unidade porque o seu ciclo de refrigeração inverso lhes permite extrair calor do ambiente circundante.

Comparando aquecedores de água: um exemplo

Suponha que você tenha quatro aquecedores de água para uma residência que consome 80 milhões de BTU por ano e queira calcular os custos operacionais associados a cada alternativa:

• Um aquecedor a gás com EF de 0,55
• Um aquecedor elétrico sem tanque com EF de 0,97
• Um aquecedor a gás sem tanque com EF de 0,80
• Uma bomba de calor elétrica de fonte de ar com um EF de 2,5

Como o exemplo é para a cidade de Nova York, suponha que o custo do gás natural seja de US$ 1,20 por 100.000 BTU e que a tarifa de eletricidade seja de US$ 0,18 por quilowatt-hora.

• Para os aquecedores a gás, o procedimento de cálculo pode ser realizado diretamente porque a potência de aquecimento e a entrada de energia são ambas em BTU.
• O aquecedor elétrico sem tanque e a bomba de calor funcionam com eletricidade, portanto a potência de aquecimento deve ser convertida para kWh antes de prosseguir.
• Potência de aquecimento (kWh)=80.000.000 BTU x 1kWh/3.412,14 BTU= 23.446 kWh

Fora isso, o procedimento de cálculo é o mesmo para todos os quatro aquecedores. A produção anual de aquecimento é dividida pelo fator de energia (EF) para calcular o consumo anual de energia, e este valor é então multiplicado pelo preço unitário da energia, por kWh ou BTU.

Esta fórmula é aplicada a todos os quatro aquecedores de água, para determinar qual é o mais barato para operar.

Custo operacional do aquecedor de armazenamento a gás:
Custo operacional (USD/ano)=80.000.000 BTU/0,55×1,20 USD/100.000 BTU=1.745 USD

Custo operacional do aquecedor elétrico sem tanque:
Custo operacional (USD/ano)=23.446 kWh/0,97X,18 USD/kWh=4351 USD

Custo operacional do aquecedor a gás sem tanque:
Custo operacional (USD/ano)=80.000.000 BTU/0,8 X 1,20 USD/100.000 BTU=1.200 USD

Custo operacional da bomba de calor elétrica de fonte de ar:
Custo operacional (USD/ano)=23.446 kWh/2,5 X 0,18 USD/kWh=1.688 USD

Comparação de custos operacionais

Neste caso, o aquecedor a gás sem tanque tem o menor custo operacional. Seguem-se a bomba de calor e o termoacumulador a gás, embora a bomba de calor ganhe por uma ligeira margem. O aquecedor elétrico sem tanque é, de longe, o mais caro de operar.

Custo total de propriedade e operação de aquecedores

O cálculo acima é apenas para o custo operacional. Para uma avaliação completa, o custo inicial e a vida útil também devem ser considerados. Para este exemplo, assuma os seguintes valores de custo e vida útil nominal:

Para simplificar, a análise será limitada aos custos iniciais e operacionais. O custo anual de propriedade de cada opção de aquecedor seria:

• Custo da bomba de calor = $ 1.688/ano + ($ 1.800/15 anos) = $ 1.808/ano
• Aquecedor elétrico sem tanque = $ 4.351/ano + ($ 1.500/20 anos) = $ 4.426/ano
• Aquecedor a gás sem tanque = $ 1.200/ano + ($ 2.000/20 anos) = $ 1.300/ano
• Aquecedor de armazenamento a gás = $ 1.745/ano + ($ 1.200/10 anos) = $ 1.865/ano

O aquecedor a gás sem tanque ainda é o vencedor neste caso, apesar do seu custo inicial mais elevado. A bomba de calor e o aquecedor a gás têm um custo de propriedade semelhante, e o aquecedor elétrico sem tanque é muito caro para operar devido às altas tarifas de eletricidade da cidade de Nova York. No entanto, tenha em mente que este é apenas um exemplo e que resultados diferentes podem ser obtidos para locais diferentes.

Observações Finais

Para determinar qual tipo de aquecedor é mais adequado para sua propriedade, é altamente recomendável obter uma avaliação profissional. Por exemplo, se você não tiver chaminé, o custo de instalação de qualquer aquecedor a gás aumentará significativamente. Lembre-se de que os preços da eletricidade e do gás também variam de acordo com o local, e o que é verdade na cidade de Nova York nem sempre se aplica a outra cidade ou estado.