Em locais com invernos frios, os sistemas de aquecimento ambiente têm um papel fundamental nos edifícios. Sem eles, as temperaturas interiores tornar-se-iam rapidamente inadequadas para a ocupação humana. O clima local é um dos fatores mais importantes na concepção de um sistema de aquecimento; se dois edifícios idênticos forem desenvolvidos em Miami FL e na cidade de Nova Iorque, a carga de aquecimento será muito maior para a propriedade de Nova Iorque.
Os sistemas de aquecimento de edifícios são caracterizados por uma ampla gama de configurações disponíveis. A seguir estão algumas maneiras pelas quais o sistema de aquecimento pode ser classificado:
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Por fonte de energia: Algumas opções comuns são gás natural, óleo para aquecimento, propano e eletricidade. Vapor ou biomassa também podem estar disponíveis.
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Pelo método de distribuição de calor: Alguns sistemas de aquecimento liberam calor diretamente no ar, enquanto outros usam água ou vapor como meio de transferência de calor entre o equipamento de aquecimento e as áreas internas. Existem também sistemas de aquecimento radiante, com tubagens de água quente ou painéis de resistência embutidos em paredes e tetos.
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Por layout: Alguns projetos utilizam equipamento de aquecimento centralizado para todo o edifício, enquanto outros utilizam uma instalação separada para cada área do edifício.
Como em todas as decisões de engenharia, não existe a “melhor” opção quando se trata de aquecimento ambiente. Uma vez que cada edifício é único, a configuração ideal de aquecimento ambiente muda dependendo da propriedade. O clima local também deve ser considerado, pois influencia o desempenho.
Projete um sistema de aquecimento predial adequado para sua zona climática.
Desempenho do sistema de aquecimento durante invernos extremos
Os sistemas de aquecimento ambiente são levados ao seu limite durante os dias mais frios do inverno, especialmente quando grandes massas de ar frio se movem dos pólos para as regiões temperadas. Por exemplo, Nova Iorque atingiu temperaturas de inverno abaixo de -10°F, enquanto Chicago viu invernos abaixo de -20°F.
A combustão de combustível e a resistência elétrica têm sido utilizadas há décadas como métodos de aquecimento:
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Os sistemas de aquecimento baseados em combustão têm um custo operacional mais baixo, mas produzem emissões de gases com efeito de estufa. Observe que mesmo os aquecedores de biomassa liberam emissões.
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Os aquecedores de resistência elétrica são isentos de emissões, mas seu custo operacional é muito alto, especialmente se você mora em um local com invernos frios.
As bombas de calor elétricas são uma opção mais moderna: oferecem um funcionamento limpo tal como os aquecedores de resistência, mas têm custos operacionais comparáveis aos dos aquecedores de combustão. Uma bomba de calor pode ser visualizada como um refrigerador ou ar condicionado operando ao contrário:
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Assim como um ar condicionado remove o calor interno com a evaporação e compressão do refrigerante, uma bomba de calor pode extrair energia térmica do ar externo.
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Bombas de calor de fonte de ar extrair calor do ar externo.
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Bombas de calor geotérmicas extrair calor do subsolo.
As bombas de calor de fonte de ar têm uma limitação importante no frio extremo: sua eficiência cai junto com a temperatura e são tão ineficientes quanto um aquecedor de resistência quando a temperatura externa cai abaixo do ponto de congelamento da água (32°F). Neste ponto, a bomba de calor pode simplesmente não conseguir produzir calor suficiente para a respetiva área interior. Outro desafio é evitar a acumulação de gelo nos componentes exteriores das bombas de calor – alguns modelos estão equipados com um sistema de descongelação que remove o gelo em intervalos regulares.
As bombas de calor geotérmicas podem funcionar eficientemente durante o tempo frio, mas têm um preço mais elevado. O principal desafio ao instalar estas bombas de calor é enterrar o circuito de água que recolhe o calor subterrâneo. A instalação pode ser especialmente difícil se o edifício estiver num centro urbano movimentado, sem acesso direto ao solo.
Os aquecedores à combustão e os aquecedores de resistência não sofrem perda de desempenho durante o tempo frio, desde que a sua entrada de energia esteja disponível. No entanto, observe que os aquecedores de combustão podem sofrer falta de combustível em alguns casos:
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Se o sistema de aquecimento depender de combustível entregue por caminhão, o fornecimento poderá ser interrompido em condições climáticas extremas.
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Os aquecedores a gás natural são atendidos por um sistema de tubulação subterrânea, o que os torna a opção mais confiável.
Aprimorando uma bomba de calor com um sistema de aquecimento reserva
Quando bombas de calor de fonte de ar são utilizadas em locais com invernos muito frios, uma solução comum é adicionar aquecimento de combustão ou aquecimento de resistência como reserva. Esta configuração é chamada de sistema de aquecimento híbrido.
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Quando as temperaturas exteriores estão dentro do intervalo ideal para a bomba de calor, o proprietário do edifício pode tirar partido da sua eficiência superior.
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Se a temperatura for demasiado baixa apenas para a bomba de calor, o sistema de aquecimento de reserva é ativado.
Uma bomba de calor com aquecedor a gás de reserva atinge o custo operacional mais baixo, mas é também a opção mais cara porque devem ser instaladas duas fontes de energia. Por outro lado, uma bomba de calor com aquecimento por resistência de reserva é mais acessível porque existe apenas uma fonte de energia – a desvantagem é ter uma conta de electricidade muito elevada durante os meses mais frios do inverno.
Para obter uma configuração ideal do sistema de aquecimento para o seu edifício, a melhor recomendação é entrar em contato com uma empresa de engenharia MEP qualificada. Os engenheiros profissionais estão altamente familiarizados com os códigos de construção locais e podem projetar uma instalação de alto desempenho enquanto obtêm uma rápida aprovação do projeto pelas autoridades locais.
