O Departamento de Energia dos EUA determinou que o aquecimento de água é responsável por 14 a 18 por cento do consumo de energia numa casa americana média, o que representa entre 400 e 600 dólares por ano e é a segunda maior despesa energética. Os gastos com aquecimento de água são fortemente determinados por três fatores principais: o tipo de aquecedor, a fonte de energia e os hábitos de consumo.
Dado que a água quente é uma necessidade básica nos edifícios, especialmente nos estados do norte, como Nova Iorque, os proprietários dos edifícios devem certificar-se de que selecionam o tipo de aquecedor que melhor se adapta às suas necessidades. Na maioria dos casos, as duas opções principais são:
- Esquentador convencional com tanque de armazenamento.
- Um aquecedor de água instantâneo ou sem tanque, no qual a água é totalmente aquecida à medida que flui.
Independentemente do tipo de aquecedor escolhido, estão disponíveis modelos elétricos e a gás. Em média, uma casa com aquecedor sem tanque gasta US$ 100 a menos em água quente a cada ano, mas isso não significa que os aquecedores de armazenamento devam ser negligenciados. Cada alternativa tem vantagens e desvantagens.
O excesso de engenharia aumenta os custos sem qualquer benefício.
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Classificação de Aquecedores Instantâneos por Fonte de Combustível
Existem aquecedores sem tanque elétricos e a gás e, embora seu princípio operacional principal seja o mesmo, existem algumas diferenças importantes entre os dois tipos:
Aquecedores sem tanque a gás
Esses aquecedores normalmente oferecem um custo operacional mais baixo porque funcionam com gás e podem lidar com vazões mais altas do que os aquecedores elétricos, geralmente até 5 GPM em modelos maiores. No entanto, os aquecedores instantâneos a gás muitas vezes exigem uma atualização na entrada do serviço de gás, aumentando o seu custo inicial; e também requerem uma chaminé para eliminar os gases de combustão.
Em geral, os aquecedores sem tanque a gás são econômicos se a instalação de gás existente for adequada para a unidade e já houver uma chaminé instalada. Caso contrário, o custo inicial da instalação de gás e da chaminé associada pode anular os benefícios do projecto.
Aquecedores elétricos sem tanque
Funcionando com eletricidade, estes aquecedores tendem a ter um custo operacional mais elevado do que os seus homólogos a gás, mas o seu custo inicial é reduzido – as instalações elétricas são mais fáceis de atualizar do que as linhas de gás e estes aquecedores não necessitam de chaminé.
Os aquecedores elétricos sem tanque têm uma desvantagem de vazão em relação aos aquecedores a gás: mesmo os modelos maiores são normalmente limitados a valores abaixo de 2 GPM. Contudo, isto pode ser compensado simplesmente instalando mais unidades em paralelo. Ao atualizar os sistemas de água quente existentes, os aquecedores elétricos sem tanque tendem a ser a opção vencedora devido à vantagem de custo inicial.
Qual é a melhor opção?
Nenhum dos tipos de aquecedores pode ser considerado melhor que o outro – alguns projetos favorecerão o gás e outros favorecerão a eletricidade.
- Os aquecedores a gás são mais adequados para instalações novas, ou em projetos existentes com elevada procura de água quente e onde a instalação de gás e a chaminé são adequadas.
- Os aquecedores eléctricos são normalmente a melhor escolha quando se modernizam instalações existentes sem a previsão de um aquecedor a gás, quando a procura de aquecimento é relativamente baixa ou se o cliente prefere aquecedores no ponto de utilização em vários locais.
Quando as condições do local são adequadas para ambas as opções, a decisão pode ser tomada com base no desempenho financeiro: que tipo de aquecedor proporciona a maior poupança líquida em relação à instalação existente?
Vantagens da água quente instantânea
Independentemente da fonte de energia, os aquecedores de água sem tanque oferecem vários recursos de desempenho que os tornam a opção preferida em muitos lares nos EUA.
Aquecedores instantâneos são compactos
O tanque de água quente é o maior equipamento nas instalações de aquecimento convencionais e isso pode ser um problema quando o espaço é uma limitação. Assim, aquecedores de água sem tanque são comuns em apartamentos individuais, casas minúsculas e outras residências de tamanho semelhante.
A vantagem de tamanho é especialmente verdadeira para aquecedores de ponto de uso, que podem ser facilmente instalados em uma parede próxima a uma pia, chuveiro ou torneira.
Aquecedores instantâneos economizam energia na maioria das aplicações
Os aquecedores de água com armazenamento consomem energia constantemente apenas para manter a água do tanque na temperatura desejada. Este desperdício de energia é evitado com aquecedores sem tanque e, embora a sua poupança varie de acordo com o projeto, pode exceder 30% em casos extremos.
Embora não seja comum, há casos em que os aquecedores elétricos sem tanque podem ser mais caros de operar do que os seus equivalentes baseados em armazenamento; isso acontece se forem aplicadas taxas de eletricidade por hora e se o aquecedor for usado extensivamente, precisamente quando as taxas de pico estão sendo cobradas.
Flexibilidade de design em novas instalações
Outra vantagem significativa dos aquecedores instantâneos é que, como não é utilizado nenhum tanque de armazenamento, há flexibilidade na configuração da instalação:
- Um único aquecedor pode ser instalado em uma casa inteira.
- Vários aquecedores de ponto de uso podem ser usados em locais estratégicos.
- Uma combinação de ambas as abordagens.
Usar um único aquecedor é a escolha recomendada quando há uma carga de aquecimento de água consistente e previsível que exigirá a capacidade total da unidade. Por outro lado, os aquecedores de ponto de utilização são a melhor escolha quando existem poucos locais com consumo variável, por exemplo duas casas de banho e uma torneira de cozinha num apartamento pequeno.
Aquecedores sem tanque têm uma vida útil superior
Outra vantagem significativa dos aquecedores sem tanque é a sua longa vida útil: normalmente duram 20 anos ou mais, enquanto as bombas de calor e os aquecedores de armazenamento convencionais normalmente duram 10 a 15 anos. Somente os aquecedores solares oferecem uma vida útil comparável à dos aquecedores sem tanque.
Um aquecedor sem tanque pode parecer caro em termos de custo inicial, mas considere que ele substitui dois aquecedores convencionais ao longo de sua vida útil. Você evitará o custo do aquecedor de armazenamento de substituição, bem como o custo de mão de obra associado.
Sinergia com Aquecedores Solares de Água
Um aquecedor sem tanque pode fornecer excelentes resultados quando combinado com um aquecedor solar de água:
- O coletor solar possui tanque de armazenamento, compensando uma das principais limitações dos aquecedores instantâneos.
- O aquecedor sem tanque permite que o coletor solar forneça uma saída consistente: em dias em que a luz solar não consegue fornecer aquecimento consistente devido às condições climáticas, o aquecedor sem tanque pode cobrir quaisquer lacunas.
Basicamente, o aquecedor sem tanque fornece água quente sob demanda, enquanto o coletor solar fornece aquecimento e armazenamento gratuitos. Quando ambos os tipos de aquecedores são combinados, o resultado é um fornecimento confiável de água quente.
Desvantagens da água quente instantânea
Os sistemas instantâneos de água quente oferecem um desempenho sólido, mas não estão isentos de limitações. Tal como acontece com qualquer decisão de engenharia, há prós e contras a serem considerados antes da instalação.
Aquecedores sem tanque não conseguem armazenar água quente
Na falta de um tanque, os aquecedores instantâneos não conseguem armazenar água quente para uso posterior e há vários cenários em que isso pode ser um problema.
Se a concessionária de gás ou eletricidade interromper seu serviço devido a manutenção de rotina ou emergência, os clientes afetados não terão acesso à água quente até que a fonte de calor seja restaurada. Com termoacumuladores, é possível manter um tanque cheio de água quente como reserva.
Os termoacumuladores eléctricos podem tirar partido das tarifas horárias de electricidade, maximizando o consumo quando a energia é barata e utilizando apenas água quente armazenada quando as tarifas são elevadas. Isto não é possível com um aquecedor sem tanque; se for necessária água quente durante os picos de demanda, não há outra opção senão consumir eletricidade cara.
Aquecedores sem tanque oferecem menor eficiência do que bombas de calor
Conforme afirmado pelo Departamento de Energia, o agregado familiar médio dos EUA poupa 100 dólares por ano com um aquecedor sem tanque, mas este valor sobe para 300 dólares em média com uma bomba de calor. Além disso, as bombas de calor podem utilizar tanques de água quente – oferecem eficiência máxima sem abrir mão da conveniência do armazenamento de energia.
A única limitação das bombas de calor é que são basicamente frigoríficos que funcionam no sentido inverso, pelo que a sua resposta é mais lenta do que a dos aquecedores sem tanque. Eles também têm um custo inicial mais alto, mas geralmente são a opção disponível com maior eficiência energética. Existem hoje modelos de bombas de calor que podem utilizar energia geotérmica para aumentar a sua eficiência, proporcionando poupanças ainda maiores ao seu proprietário.
Aquecedores sem tanque podem fornecer temperaturas inconsistentes
Os aquecedores convencionais possuem reservatório de água quente, facilitando ao sistema o fornecimento de água em temperatura consistente. Por outro lado, os aquecedores sem tanque devem aumentar a temperatura da água para um valor específico à medida que esta passa e podem ter dificuldade em responder a mudanças repentinas na procura:
- Em residências com aquecedor central sem tanque, quedas repentinas no consumo de água quente podem causar um aumento drástico na temperatura. O aquecedor ajustará então a operação para atender à nova demanda, mas a água superaquecida presente durante o período de transição pode causar desconforto ou até mesmo queimaduras leves.
- O oposto também se aplica: um aumento repentino no consumo de água quente pode fazer com que as temperaturas caiam, enquanto o aquecedor aumenta a sua produção para atender à vazão mais alta.
As temperaturas flutuantes são normalmente um problema quando um aquecedor central instantâneo está sujeito a uma carga variável. Quando vários aquecedores sem tanque são usados independentemente, a temperatura da água quente tende a ser mais consistente porque os encanamentos não afetam uns aos outros.
Como comparar aquecedores sem tanque?
Supondo que um projeto ofereça condições adequadas para aquecedores sem tanque elétricos e a gás, o fator chave que determina a melhor escolha é o custo operacional. Todos os aquecedores possuem um Fator de Energia (EF), que é uma medida da eficiência com que a unidade utiliza a entrada de energia. Contudo, o aquecedor com o EF mais elevado não será necessariamente o mais barato de operar – é também necessário considerar o custo do combustível.
- Se ambos os aquecedores utilizarem a mesma fonte de energia, aquele com maior EF terá o menor custo operacional.
- Quando a fonte de energia é diferente, o custo operacional deve ser estimado com base tanto no FE quanto no preço unitário da energia.
Observações Finais
Os sistemas de água quente instantânea oferecem as vantagens de um tamanho compacto e maior eficiência energética do que os termoacumuladores convencionais, ao mesmo tempo que têm uma vida útil mais longa. No entanto, eles desistem da capacidade de armazenar água quente para uso posterior, e as temperaturas podem flutuar quando a demanda por água quente muda drasticamente.
Para determinar o melhor aquecedor de água para sua aplicação, recomendamos que você entre em contato com uma empresa de engenharia qualificada. Eles podem ajudá-lo a selecionar a opção que melhor atende às condições e necessidades do seu projeto, otimizando ao mesmo tempo o custo total de propriedade.
