À medida que o custo dos recursos energéticos aumenta, a questão da economia está cada vez mais sendo colocada em primeiro plano. Os modernos sistemas de aquecimento são projetados com a expectativa de um consumo racional dos portadores de energia, para os quais muitas tecnologias já foram desenvolvidas: tanto para isolamento quanto para otimização do funcionamento dos aquecedores.
Conceitos básicos de engenharia térmica
Os dias em que o aquecimento das habitações era alcançado a qualquer custo, sem levar em conta o consumo de recursos, há muito caíram no esquecimento. As reservas de energia do planeta estão se tornando mais escassas a cada dia, por isso a humanidade é obrigada a buscar formas de reduzir o custo das tecnologias de ar condicionado para o clima interno. No entanto, é impossível implementar tais planos sem possuir pelo menos conceitos elementares de como o calor aparece em nossas casas e por que seu suprimento deve ser reabastecido periodicamente..
Olhando para o futuro, notamos um fato interessante: hoje existem casas nas quais as perdas de calor são de apenas 15–20 W por metro quadrado por hora. Você precisa entender que estamos falando de objetos bastante comuns: no momento, o desenvolvimento da indústria de construção de casas passivas é uma indústria completamente desenvolvida. Para ser mais eficaz, vamos notar que o corpo humano emite cerca de 100-120 W de energia térmica mesmo em repouso. Assim, em uma habitação de tipo passivo, uma pessoa é capaz de manter uma temperatura confortável apenas pelo fato de sua existência. Claro, desde que o tamanho da sala seja limitado a 5-7 m2, mas acrescente a isso fontes de calor muito mais potentes que não estamos acostumados a notar: geladeira, computador pessoal, fogão de cozinha.
Como esse balanço de energia indicativo é alcançado? É muito simples: em vez de despejar inúmeras porções de energia, lutamos para reduzir as fugas de calor do edifício. À primeira vista, o isolamento térmico em tal escala pode parecer irreal, mas mesmo meio século atrás, algumas unidades de refrigeração demonstraram um grau de limitação de perdas de calor de cerca de 3-5 W por metro quadrado de estruturas fechadas, o que pode realmente ser chamado de um resultado impressionante. Hoje, esses avanços tecnológicos estão cada vez mais sendo introduzidos na prática da engenharia civil..
Mas vamos passar ao tópico da nossa discussão: como você ainda pode garantir economia no aquecimento de edifícios? Na realidade, existem apenas duas maneiras de atingir esse objetivo:
- certifique-se de que tanta energia quanto possível seja convertida em calor útil;
- limitar o vazamento de calor de um espaço fechado.
À primeira vista tudo é simples, mas você ficará surpreso com o quão diversos podem ser os truques que uma pessoa poderia implementar na prática para conseguir condições confortáveis no ambiente de sua estada.
Métodos básicos para reduzir os custos de aquecimento
A eletricidade pode ser considerada uma fonte ideal de energia para aquecimento, pois se transforma em calor quase que totalmente, ou seja, a eficiência com tal conversão tende a 100%. No entanto, também existem fontes de energia mais baratas, como gás, carvão ou briquetes de combustível, mas eles não realizam todo o seu potencial durante a combustão, porque parte do calor é conduzido junto com os produtos da combustão. Dispositivos que podem coletar esse calor e transferi-lo para o interior de um edifício são chamados de economizadores. Devido ao seu trabalho, é possível aumentar significativamente a eficiência, usando um combustível mais barato..
Obviamente, oportunidades para reduzir a necessidade de aquecimento de um edifício não devem ser perdidas. Vazamentos de calor através de estruturas fechadas – paredes, pisos, telhados – podem ser significativamente reduzidos isolando-os adequadamente. Os materiais modernos para isolamento são significativamente superiores em condutividade térmica aos materiais de construção, por exemplo, uma camada de 100 mm de poliestireno expandido é equivalente a uma parede de tijolos com um metro de espessura. Ao mesmo tempo, a capacidade de aquecimento do isolamento é uma ordem de magnitude menor, não precisa ser pré-aquecido à temperatura ambiente.
As perdas de calor também ocorrem durante a troca de ar entre o edifício e a atmosfera externa. Por exemplo, ao abrir a porta da frente, até 2–2,5 m penetra na sala3 ar frio, que pode ser evitado ao instalar uma comporta de entrada, ou seja, um vestíbulo. Mas em volumes muito maiores, o calor deixa nossas casas pelo sistema de ventilação. E esse problema também pode ser resolvido com o controle total do volume de ar de entrada e saída. Dispositivos, chamados de recuperadores, transferem calor do exaustor para a entrada, aquecendo assim o ar que entra no edifício. Além disso, o influxo pode ser aquecido ao passar por um trocador de calor instalado na chaminé.
Não devemos esquecer as fontes naturais de energia térmica. Uma das maneiras mais significativas de economizar nos custos de aquecimento é organizar adequadamente a luz natural. Isso significa um aumento do fluxo luminoso da parte sul do edifício, a criação de grandes aberturas na cobertura do sótão ou a formação de uma cobertura em cascata. Pode-se notar que um aumento na proporção de envidraçamento nas estruturas de fechamento leva a um aumento na perda de calor. Claro, em tudo que você precisa saber quando parar, no entanto, você pode reduzir o vazamento de calor pelas janelas, por exemplo, instalando persianas ou substituindo janelas de vidro duplo por outras melhores..
Balanço de energia e sistemas de isolamento
O tema da proteção térmica de edifícios é o mais extenso e merece uma discussão detalhada. Os sistemas de isolamento são mais facilmente visualizados do ponto de vista do balanço de energia – um conceito que fornece uma avaliação de todas as fontes de calor em uma casa, bem como todos os caminhos de vazamento de calor. Deste ponto de vista, torna-se claro que o isolamento de alta qualidade deve ser contínuo ao longo de todo o perímetro do edifício, incluindo a zona de contacto com o solo e o confinamento dos planos das diferentes estruturas do edifício entre si..
Podem ser considerados dois tipos de sistemas de isolamento: os que podem ser instalados durante o funcionamento do edifício e os que devem ser previstos na obra. O isolamento do piso e da fundação pode ser citado como exemplo ilustrativo; essas partes da edificação podem ser dotadas de proteção térmica apenas se houver acesso aberto às mesmas, ou seja, é pelo menos mais fácil realizar tal trabalho na fase de construção. Bem, projetos como uma laje sueca (finlandesa) com isolamento térmico são completamente impossíveis de implementar com a base já acabada do edifício..
Seguindo em frente, nos deparamos com o isolamento do porão e das paredes. Estes elementos de proteção térmica podem ser instalados mesmo após a edificação do edifício, embora com algumas ressalvas. Por exemplo, para garantir o isolamento contínuo do porão e da fundação, as valas tecnológicas ao redor da fundação não devem ser preenchidas. Consequentemente, antes de a parede ser isolada, não faz sentido realizar o acabamento..
Mas com o sistema de isolamento do telhado é ainda mais interessante. Por um lado, a conclusão dos trabalhos no dispositivo de proteção térmica pode ser adiada por vários anos, por outro lado, as possibilidades para isso devem ser previstas no projeto do sistema de viga e do Mauerlat. Desta forma, garantindo a continuidade de todo o sistema de isolamento, é possível calcular as dimensões específicas das perdas de calor e prever o balanço energético do edifício..
Como reduzir o custo do aquecimento elétrico
Existem casos generalizados em que as possibilidades adicionais de tal aquecimento não são realizadas ao usar eletricidade para aquecer edifícios. Como uma primeira aproximação, a eletricidade é uma das fontes de energia mais caras para uso civil. No entanto, após um exame mais detalhado, verifica-se que, desta forma, você pode economizar significativamente no aquecimento. Para entender como isso é possível, você deve se familiarizar com o modo de operação do sistema de potência central..
É bastante difícil prever a variação da carga durante o dia, ao mesmo tempo, a regulagem operacional da potência gerada parece uma tarefa ainda mais difícil. Nesse sentido, há uma tendência de estimular o consumo de energia elétrica nos horários em que a carga total da rede diminui. Um quilowatt de eletricidade na zona tarifária noturna é 2,5-3 vezes mais barato do que durante as cargas de pico e semipico, o que cria uma excelente oportunidade para reduzir os custos de aquecimento.
A ideia de consumo diário multipartidário implica a acumulação do calor gerado nas oito horas da zona nocturna, com a sua posterior utilização durante o tempo de paragem do equipamento de aquecimento. Em edifícios construídos com materiais de construção densos com isolamento térmico externo, a função de acumulação de calor é assumida pelas próprias estruturas e itens internos. Isso nem sempre é conveniente, porque durante o sono a temperatura do ar ideal para uma pessoa é 3-5 ° C mais baixa do que durante a vigília, além disso, nem toda casa é capaz de se aquecer por tanto tempo.
Uma alternativa a este método de armazenamento de calor é a instalação de um acumulador de calor líquido. À noite, um recipiente isolado com água com um volume de 2-3 m33 aquece até a temperatura mais alta possível, enquanto o calor é fornecido aos aposentos em volume suficiente. Após o fim da tarifa noturna, o refrigerante retira o calor do acumulador por meio do trocador de calor secundário e o distribui por todo o edifício. O funcionamento do sistema é simplificado pelo fato de que, no período das 8h às 16h, a maioria dos edifícios residenciais fica desabitada e não é necessário manter a temperatura ideal nos mesmos..
Racionalização da combustão de combustível
Avaliar a eficiência da combustão do combustível é outra forma de melhorar a eficiência do aquecimento. Essa avaliação pode ser feita analisando os produtos de combustão. A verificação ocorre em duas etapas: estudo da composição química dos gases de combustão e monitoramento de sua temperatura..
A composição química é estabelecida usando analisadores de gás portáteis. Equipamentos deste tipo estão à disposição de organizações de serviços especiais, respectivamente, o recebimento dos serviços não será gratuito, ao mesmo tempo que os resultados da análise podem estabelecer o fato de combustão incompleta do combustível. As verificações preliminares incluem uma estimativa da concentração de monóxido de carbono, mas essas medições geralmente não refletem a realidade. Para caldeiras a gás e diesel, é imperativo monitorar a presença e concentração de hidrogênio e metano, e para combustível sólido – também dióxido de enxofre e uma ampla gama de hidrocarbonetos. A identificação desses compostos nos produtos de combustão indica a necessidade de ajustar o modo de combustão ou fornecer fluxo de ar forçado..
A análise térmica dos produtos da combustão é realizada principalmente com instrumentos pirométricos. Medições apenas na saída da chaminé não dão os resultados desejados, pois é necessário monitorar o gradiente de temperatura ao longo de todo o comprimento do canal. Se ao mesmo tempo um grande valor de vazamentos de calor parasitas for encontrado, é necessário reduzir a intensidade da combustão ou equipar o equipamento da sala da caldeira com um economizador..
Energia do futuro
O conjunto de medidas destinadas a reduzir os custos de aquecimento dos edifícios não se limita a isolá-los e racionalizar o funcionamento da fonte de aquecimento. As tecnologias modernas oferecem muitas soluções eficazes para a obtenção de energia de fontes alternativas: calor do ar de baixo grau, geotérmico e solar.
Você precisa entender a inevitabilidade da transição final para essas fontes em um futuro próximo. Claro, não se pode dizer que o equipamento moderno de energia alternativa pode se tornar um substituto completo para as instalações de aquecimento existentes, que têm uma classe de potência muito mais alta. No entanto, com a devida atenção, tais fundos são capazes de cobrir pelo menos parte das necessidades de calor e água quente, o que já é bom.
A primeira fase de tais medidas é reduzir a perda de calor do edifício, a segunda – para aumentar a eficiência do uso dos recursos energéticos. E só quando essas ações são de caráter geral podemos falar da introdução generalizada de bombas de calor e coletores solares, projetados para abastecer a economia humana com energia praticamente gratuita, embora em quantidade limitada..
Custos de aquecimento: como economizar dinheiro e não congelar
Descubra as melhores maneiras de economizar dinheiro com os custos de aquecimento em casa. Siga algumas práticas simples para reduzir o desperdício de energia no inverno sem comprometer o conforto dos moradores, com dicas úteis para aproveitar os benefícios do aquecimento central e garantir que toda a casa fique aconchegante.
Sistemas de engenharia Conteúdo material
Olá, você tem alguma dica sobre como economizar dinheiro nos custos de aquecimento sem passar frio? Estou procurando formas de reduzir o consumo de energia e manter a temperatura agradável em casa. Quais medidas você recomenda para otimizar o uso do aquecedor? Obrigado!