Tipos de sistemas de aquecimento doméstico

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Existem vários tipos de sistemas usados para fornecer calor em uma casa e, dentro de cada tipo amplo, existem muitas variações. Alguns sistemas de aquecimento compartilham componentes com o equipamento de resfriamento da casa e alguns sistemas fornecem aquecimento e resfriamento. O termo HVAC - aquecimento, ventilação e ar condicionado - é usado para descrever o sistema geral de controle do clima em uma casa.

Não importa qual sistema HVAC é usado, o objetivo de todos os aparelhos de aquecimento é extrair a energia térmica de uma fonte de combustível e transferi-la para espaços residenciais para manter uma temperatura ambiente confortável. Os sistemas de aquecimento podem usar uma variedade de fontes de combustível, incluindo gás natural, propano, óleo combustível, biocombustível (como madeira) e eletricidade. Algumas casas têm mais de um sistema de aquecimento, como quando uma adição ou subsolo acabado é aquecido por um sistema diferente do restante da casa.

Sistemas de aquecimento / resfriamento de ar forçado

De longe, o sistema HVAC mais comum em casas modernas na América do Norte é o sistema de ar forçado que usa uma fornalha com um ventilador que fornece ar aquecido para os vários cômodos da casa por meio de uma rede de dutos. Os sistemas de ar forçado são muito rápidos no ajuste da temperatura de uma sala e, como os sistemas de ar condicionado podem compartilhar o mesmo soprador e dutos, este é um sistema HVAC geral eficiente.

Fontes de combustível: As fornalhas que alimentam os sistemas de ar forçado podem ser alimentadas por gás natural, propano líquido (LP), óleo combustível ou eletricidade.

Distribuição: O ar que é aquecido pelo queimador do forno ou elemento de aquecimento é distribuído por uma rede de dutos para os registros de aquecimento em quartos individuais. Outro sistema de dutos retorna o ar de volta à fornalha por meio de retornos de ar frio.

Vantagens:

• Os sistemas de ar forçado podem ser filtrados para remover poeira e alérgenos. No entanto, eles também podem aumentar a quantidade de alérgenos transportados pelo ar.
• O equipamento umidificador (ou desumidificador) pode ser integrado ao sistema de ar forçado.
• Os fornos de ar forçado são relativamente baratos.
• Esses fornos podem atingir as classificações AFUE (Eficiência Anual de Utilização de Combustível) mais altas de qualquer sistema de aquecimento (mas isso não significa necessariamente que esta seja a maneira mais eficiente de aquecer uma casa).
• Os sistemas de ar forçado podem combinar resfriamento com capacidade de aquecimento.

Desvantagens:

• Requer canalização e ocupa espaço nas paredes.
• Os ventiladores da fornalha podem ser barulhentos.
• O ar em movimento pode distribuir alérgenos.
• O ar em movimento pode ficar seco, a menos que seja umidificado.
• Como os sistemas de ar forçado aquecem o ar e não os objetos em uma sala, não é considerada a forma mais confortável de aquecimento.

Sistemas de forno de ar por gravidade

Um precursor dos sistemas de ar forçado, os fornos de ar gravitacional também distribuem o ar através de um sistema de dutos de metal, mas em vez de forçar o ar por meio de um soprador, os sistemas de ar gravitacional operam pela física simples de ar quente subindo e ar frio afundando. Uma fornalha de ar gravitacional em um porão aquece o ar, que então sobe para os vários cômodos por meio de dutos. O ar frio retorna ao forno por meio de um sistema de dutos de retorno de ar frio. Os chamados fornos de "polvo" encontrados em muitas casas mais antigas são fornos de ar por gravidade.

Os sistemas de ar gravitacional não são mais instalados, mas em muitas casas antigas eles continuam a funcionar de maneira eficaz.

Fonte de combustível: Os fornos de ar forçado podem ser alimentados por gás natural, propano líquido (LP), óleo combustível ou eletricidade.

Distribuição: O ar condicionado circula por uma rede de dutos de metal.

Vantagens:

• Os sistemas gravimétricos não têm partes móveis e podem durar muitas décadas.
• O equipamento do sistema é muito confiável e requer pouca manutenção.

Desvantagens:

• O ar não pode ser filtrado de forma eficaz.
• A eficiência energética é menor do que com fornos mais novos.
• Os ajustes de temperatura são lentos porque os sistemas operam por correntes de convecção simples.

Sistemas de aquecimento radiante no piso

O aquecimento de piso moderno é um tipo de sistema de aquecimento radiante. O aquecimento radiante é diferente do calor do ar forçado, pois aquece objetos e materiais, como móveis e pisos, em vez de apenas o ar. A maioria dos sistemas radiantes para toda a casa distribuem o calor por meio de água quente aquecida em uma caldeira ou aquecedor de água quente.

O aquecimento interno envolve tubos de água de plástico instalados dentro de pisos de laje de concreto ou fixados na parte superior ou inferior dos pisos de madeira. É silencioso e geralmente economiza energia. Ele tende a aquecer mais lentamente e leva mais tempo para se ajustar do que o calor do ar forçado, mas seu calor é mais consistente.

Existem também sistemas embutidos que usam fiação elétrica instalada sob os materiais do piso, normalmente cerâmica ou ladrilho de pedra. Eles são menos eficientes em termos de energia do que os sistemas de água quente e normalmente são usados apenas em salas pequenas, como banheiros.

Fontes de combustível: Os sistemas de tubulação de água quente são geralmente aquecidos por uma caldeira central, que pode ser alimentada por gás natural, propano líquido (LP) ou eletricidade. Água quente também pode ser fornecida por sistemas solares de água quente, que são comumente usados para complementar sistemas baseados em combustível.

Distribuição: Os sistemas embutidos são geralmente distribuídos por água quente fluindo através de tubos de plástico.

Vantagens:

• Os sistemas radiantes fornecem calor confortável e uniforme.
• Quando aquecidos por caldeiras, os sistemas radiantes podem ser muito eficientes em termos de energia.

Desvantagens:

• Os sistemas radiantes são relativamente lentos para aquecer e se ajustar às mudanças de temperatura.
• A instalação de sistemas embutidos pode ser cara.
• É difícil acessar tubulação oculta se surgirem problemas de manutenção.
• Os sistemas baseados em caldeiras não podem ser combinados com ar condicionado.

Sistemas tradicionais de caldeira e radiador

Casas e prédios de apartamentos mais antigos na América do Norte costumam ser aquecidos com sistemas tradicionais de caldeira e radiador. Isso inclui uma caldeira central que circula vapor ou água quente por meio de canos para unidades de radiador posicionadas estrategicamente ao redor da casa. O radiador clássico - uma unidade vertical de ferro fundido geralmente posicionada perto de janelas - costuma ser chamado de radiador a vapor, embora esse termo às vezes seja impreciso.

Na realidade, existem dois tipos de sistemas usados com esses radiadores mais antigos. As verdadeiras caldeiras a vapor realmente circulam o vapor gasoso através de tubos para radiadores individuais, que então se condensa de volta à água e flui de volta para a caldeira para reaquecimento. Os sistemas de radiadores modernos circulam água quente para os radiadores por meio de bombas elétricas. A água quente libera seu calor no radiador, e a água resfriada retorna à caldeira para mais aquecimento. Os sistemas de radiadores de água quente são muito comuns na Europa.

Fontes de combustível: Os sistemas de caldeira / radiador podem ser alimentados por gás natural, propano líquido, óleo combustível ou eletricidade. As caldeiras originais podem até ter sido movidas a carvão.

Distribuição: O calor é produzido por vapor ou água quente circulando através de tubos de metal para radiadores moldados para facilitar a transferência de energia térmica.

Vantagens:

• O calor radiante é bastante confortável e não seca o ar como o aquecimento do ar forçado.
• Os radiadores podem ser atualizados para radiadores de placa de base ou painel de parede de baixo perfil.
• Quando as caldeiras antigas são substituídas, as caldeiras modernas podem oferecer uma eficiência energética muito boa.

Desvantagens:

• Os radiadores podem ser feios.
• Os locais dos radiadores podem limitar a colocação dos móveis e as coberturas das janelas.
• Os sistemas baseados em caldeiras não podem ser combinados com ar condicionado.

Radiador de placa de base de água quente

Outra forma mais moderna de calor radiante é um sistema de rodapé de água quente, também conhecido como sistema hidrônico. Esses sistemas também usam uma caldeira centralizada para aquecer a água que circula através de um sistema de canos de água para unidades de aquecimento de rodapé de perfil baixo que irradiam o calor da água para a sala através de finas aletas de metal ao redor do cano de água. Esta é essencialmente apenas uma versão atualizada e evoluída dos antigos sistemas de radiadores verticais.

Fontes de combustível: As caldeiras para sistemas hidrônicos podem ser alimentadas por gás natural, propano líquido (LP), óleo combustível ou eletricidade. Eles também podem ser auxiliados por sistemas de aquecimento solar.

Distribuição:

• Água quente aquecida por uma caldeira e canalizada para unidades de rodapé "fin-tube" montadas ao longo das paredes. As aletas aumentam a área de superfície de dissipação de calor para eficiência.
• O calor é distribuído por convecção natural: o ar aquecido sobe da unidade de rodapé, enquanto o ar frio desce em direção à unidade para aquecimento.

Vantagens:

• Os sistemas hidrônicos podem oferecer excelente eficiência energética.
• Os sistemas hidrônicos são silenciosos porque não há ventiladores ou sopradores.
• A temperatura pode ser controlada com precisão.
• Os sistemas de radiadores são muito duráveis e precisam de pouca manutenção.

Desvantagens:

• As unidades de radiação / convecção da placa de base devem permanecer desobstruídas e podem representar desafios na colocação de móveis e no design de cortinas.
• Os radiadores são lentos para aquecer.
• Os sistemas de água quente não podem ser combinados com sistemas de ar condicionado.
• Se o calor sair por um período prolongado, os tubos de aquecimento podem correr o risco de congelamento.

Sistemas de aquecimento de bomba de calor

A mais nova tecnologia de aquecimento doméstico (e resfriamento) é a bomba de calor. Usando um sistema semelhante a um condicionador de ar, as bombas de calor extraem o calor do ar e o distribuem para a casa por meio de um condicionador de ar interno. Os sistemas domésticos padrão são bombas de calor de fonte de ar que retiram calor do ar externo. Existem também bombas de calor de fonte terrestre ou geotérmica que extraem calor das profundezas do solo, bem como bombas de calor de fonte de água que dependem de uma lagoa ou lago para obter calor.

Um tipo popular de bomba de calor de fonte de ar é o sistema mini-split ou sem dutos. Ele tem uma unidade de compressor externa relativamente pequena e um ou mais manipuladores de ar internos que são fáceis de adicionar às adições de quartos ou áreas remotas de uma casa. Muitos sistemas de bomba de calor são reversíveis e podem ser alternados para o modo de ar condicionado no verão. As bombas de calor podem ser eficientes em termos de energia, mas são adequadas apenas para climas relativamente amenos; eles são menos eficazes em climas muito quentes e muito frios.

Fontes de combustível: As bombas de calor normalmente são movidas a eletricidade, embora modelos a gás natural também estejam disponíveis.

Distribuição: O calor (e o resfriamento) são fornecidos por unidades montadas na parede que sopram ar através das bobinas do evaporador ligadas a uma bomba externa que extrai ou absorve o calor externo.

Vantagens:

• Os sistemas oferecem aquecimento e resfriamento.
• As bombas de calor podem ser muito eficientes em termos de energia.
• Unidades de parede individuais permitem o controle preciso de cada sala.
• Os ventiladores são mais silenciosos do que os sistemas centrais de ar forçado.
• Nenhuma canalização é necessária.

Desvantagens:

• As bombas de calor são mais adequadas para climas relativamente amenos.
• A distribuição de ar aquecido ou resfriado pode ser limitada porque vem de uma única unidade (em cada sala ou área).

Sistemas de aquecimento por resistência elétrica

Aquecedores elétricos de rodapé e outros tipos de aquecedores elétricos não são comumente usados para sistemas de aquecimento doméstico primário, principalmente devido ao alto custo da eletricidade. No entanto, eles permanecem uma opção popular para aquecimento complementar em porões acabados, escritórios domésticos e salas sazonais (como varandas e solários para três estações). Os aquecedores elétricos são fáceis e baratos de instalar e não requerem dutos, bombas, manipuladores de ar ou outro equipamento de distribuição. As unidades são baratas e não têm partes móveis e praticamente não requerem manutenção.

Além dos aquecedores convencionais de rodapé, existem aquecedores elétricos radiantes que aquecem com a radiação. Eles normalmente são instalados perto do teto e são direcionados para os ocupantes da sala, fornecendo mais calor concentrado do que você obtém com unidades de rodapé. Os aquecedores radiantes também são mais eficientes em termos de energia do que as unidades de rodapé.

Distribuição: Os aquecedores de rodapé usam convecção natural para circular o calor por toda a sala. Aquecedores montados na parede e muitos aquecedores especiais (como aquecedores toekick) geralmente têm ventiladores internos que liberam o ar aquecido.

Vantagens:

• As unidades de aquecimento são versáteis e podem ser instaladas em quase qualquer lugar.
• Os sistemas precisam apenas de um circuito elétrico para alimentação.
• As unidades sem ventiladores funcionam silenciosamente.
• Os aquecedores elétricos radiantes aquecem os objetos da sala, de maneira semelhante ao calor radiante no piso.
• Nenhuma tubulação ou instalação cara é necessária.

Desvantagens:

• Aquecedores elétricos são muito caros para operar.
• Eles usam muita eletricidade e, portanto, contribuem desproporcionalmente para o uso excessivo da rede elétrica e problemas relacionados.
• A maior parte da eletricidade é gerada por usinas movidas a carvão, então os aquecedores elétricos, embora limpos para operar, contribuem significativamente para a poluição do ar e o carbono atmosférico.

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