Comparando os custos de energia e as emissões de 3 tipos de aquecedores de água

Quando os engenheiros da MEP projetam sistemas de encanamento para edifícios, eles têm muitas opções de água quente para escolher – cada uma com vantagens e desvantagens. No entanto, se você está procurando aquecedores de água com etiqueta ENERGY STARtrês tipos principais estão disponíveis:

• Bomba de calor elétrica com armazenamento
• Aquecedor a gás com armazenamento
• Aquecedor a gás sem tanque

Estas três opções são económicas e utilizam insumos energéticos que estão disponíveis como serviços de utilidade pública. Por outro lado, os proprietários de edifícios que utilizam óleo combustível nº 2 ou nº 4 para aquecimento de água devem agendar entregas regulares por caminhão.

Neste artigo, compararemos os três tipos de aquecedores de água com base nas emissões e nos custos operacionais. A comparação baseia-se numa potência de aquecimento de 100 termos, com os factores de emissão fornecidos pela Lei Local 97 de 2019e preços típicos de eletricidade e gás para Nova York.

Bomba de Calor Elétrica com Tanque de Armazenamento

As bombas de calor elétricas com capacidade superior a 55 galões devem ter um fator de energia de 2,20 ou superior para se qualificarem para a rotulagem ENERGY STAR. Para fornecer 100 termos de aquecimento com um EF de 2,20, esta bomba de calor deve consumir o equivalente elétrico a 45,45 termos – 1.332 kWh.

• A Lei Local 97 fornece um fator de emissão de 0,000288962 tCO2-e por kWh, que se aplica ao uso de eletricidade da rede.
• Um preço comercial de eletricidade de 20 centavos/kWh é típico em Nova York.

Neste caso, a bomba de calor teria acumulado um custo energético de 266 dólares depois de fornecer 100 termos de calor, ao mesmo tempo que produzia emissões de 385 kg de CO2-eq. No entanto, como a bomba de calor funciona com energia elétrica, tanto as emissões como os custos operacionais podem ser reduzidos com geração limpa – no local energia solar é uma opção.

De acordo com a LL97, os 385 kg de emissões acrescentariam 103 dólares em multas (268 dólares por tonelada métrica), atingindo um custo total de 369 dólares. No entanto, esses custos podem ser reduzidos com o uso de energia solar:

• Suponha que metade da eletricidade venha de um sistema solar fotovoltaico, considerando um custo de US$ 0,08/kWh devido a financiamento, operação e manutenção.
• O custo da energia cairia para US$ 186 e as emissões cairiam pela metade, diminuindo a penalidade para US$ 52. O custo total agora é de US$ 238.

Aquecedor a gás com tanque de armazenamento

Ao usar um aquecedor a gás de armazenamento com capacidade superior a 55 galões, o EF mínimo para um rótulo ENERGY STAR é 0,77. Para fornecer 100 termos de aquecimento de água, a unidade consumiria 129,87 termos de gás natural.

• A Lei Local 97 prevê um fator de emissão de 0,00005311 tCO2-e por kWh.
• O preço do gás natural de US$ 1,20 por termelétrica é típico em Nova York.

Neste caso, obtemos um custo energético de $156 e emissões de 690 kg CO2-eq. Embora o custo operacional seja menor em comparação com um bomba de calor elétrica que opera totalmente com a rede, as emissões são superiores em quase 80%.

Neste caso, os 690 kg de emissões acrescentam US$ 185 à multa LL97 do edifício, e o custo total é de US$ 341. A bomba de calor elétrica tem um custo mais elevado quando utiliza 100% da eletricidade da rede (US$ 369), mas isso pode ser reduzido com energia solar. Esta flexibilidade para mudar as entradas de energia não está disponível quando se utilizam aquecedores de água a gás.

Aquecedor a gás sem tanque

Todos os aquecedores a gás sem tanque devem ter um EF de pelo menos 0,90 para se qualificarem para o ENERGY STAR. Para fornecer 100 térmicas de aquecimento de água, esta unidade consumiria 111,11 térmicas. Como o combustível é o gás natural como no cálculo anterior, são utilizados o mesmo fator de emissão e custo de energia.

Para um consumo de energia de 111,11 termos, obtemos um custo de US$ 133 e emissões de 590 kg CO2-eq. O Penalidade da Lei Local 97 associado a essas emissões é de US$ 158 e o custo total é de US$ 291. Uma vez que o aquecedor sem tanque tem um EF mais elevado do que o aquecedor de armazenamento, tanto os custos de energia como as emissões são reduzidos (0,77 EF vs 0,90 EF). No entanto, um aquecedor a gás sem tanque também é limitado por não ser capaz de alternar facilmente sua entrada de energia.

Resumo de comparação

A tabela a seguir resume os insumos de energia, custos de energia, emissões e penalidades LL97 para os três tipos de aquecedores – bomba de calor elétrica, aquecedor a gás de armazenamento e aquecedor a gás sem tanque.

Este é um exemplo muito simplificado, mas demonstra como a escolha do aquecedor de água e o seu consumo de energia podem afetar os custos operacionais e as emissões. Para estimar esses valores com precisão para um edifício, você pode contratar um profissional Projeto MEP e modelagem energética serviço.