Eficiência Energética em Aquecimento de Água

O Brasil tem dificuldades energéticas. Atualmente com uma matriz extremamente dependente da eletricidade, existe a urgência de diversificação. O Plano Nacional de Eficiência Energética (PNEf) prevê a necessidade de economizar 10% do consumo projetado até 2030, e uma das maneiras de chegar nesta meta é substituindo a demanda de eletricidade por fontes alternativas, como o gás e a energia solar.

Estima-se que cerca de 5% de toda a eletricidade gerada no Brasil é utilizado no aquecimento de água para banho, um consumo equivalente a quase 1/3 de toda a geração da usina de Itaipu. (Fonte: Procel)

• O aumento de consumo em horários de pico exige a ativação de usinas termelétricas para suprir a demanda de energia elétrica, com energia mais cara e poluente;
• Em média, 17% da energia elétrica se perde na transmissão. (Fonte: ANEEL);
• É mais eficiente gerar energia próximo ao ponto de consumo.

Benefícios na construção

A infraestrutura elétrica de uma edificação multifamiliar prevendo a simultaneidade de uso de um sistema de aquecimento de água a base de eletricidade é extremamente cara, chegando a custar significativamente mais que a infraestrutura hidráulica para o uso de aquecedores a gás. (Fonte: SINDIGÁS).

Certificação nas edificações

Praticamente todas as certificações existentes de sustentabilidade para edificações (como, por exemplo, o PBE Edifica) apontam o consumo de eletricidade como ponto crítico, e avaliam positivamente os sistemas para aquecimento de água envolvendo fontes energéticas alternativas. (Fonte: Procel).

Incidência solar

Pela sua posição geográfica, o Brasil é privilegiado no quesito de irradiação solar, tendo uma boa distribuição ao longo do ano e tendo índices muito superiores a países como a Alemanha, por exemplo. (Fonte: ABRASOL).

Reservas de gás e petróleo

O Brasil possui cerca de 560 bilhões de metros cúbicos de gás natural e 24 bilhões de barris de petróleo, um potencial energético subutilizado e que poderia substituir a eletricidade na matriz energética. (Fonte: SDP/ANP).

Aquecimento de água

Água quente é sinônimo de conforto. Em um banho, ao lavar as mãos, nadar em uma piscina ou lavar utensílios, a temperatura da água é um fator fundamental. Aquecer a água é uma ação onde o resultado depende de alguns fatores:

A temperatura inicial da água

Muito associado ao clima, posição geográfica e altitude do local, mas mesmo em regiões onde a água costuma ser “quente” à temperatura ambiente, em certas épocas do ano ela pode atingir temperaturas consideravelmente baixas.

A temperatura da água que se deseja atingir

A diferença entre a temperatura desejada e a inicial é comumente chamada de incremento de temperatura ou “delta” (∆ de temperatura). A temperatura da água fria no Brasil varia bastante por região e ao longo do ano, mas pode-se dizer que em média ela é de 18°C. Quando falamos em um incremento de 20°C, no caso da média estaríamos
então falando em uma temperatura de água aquecida de 38°C.

Quando se fala em temperatura de banho, o mais comum é algo entre estes 38°C e 42°C, embora no ápice do verão, ou do inverno, essa temperatura possa ser menor ou maior. Para uma piscina, temperaturas em torno de 29°C são o mais comum, enquanto que na lavagem de utensílios possam ser necessárias temperaturas acima de 60°C.

A quantidade de água que se deseja aquecer e o tempo para o aquecimento

O equilíbrio entre a quantidade de água quente desejada e o tempo determina a escolha por um sistema instantâneo (que aquece a água sob demanda até o seu limite de potência) ou de acumulação (que armazena a água previamente aquecida para posterior consumo).

Em sistemas instantâneos, é comum se exprimir a “vazão” máxima do sistema em litros por minuto, ou l/min. Em sistemas de acumulação, normalmente se fala na quantidade de litros armazenada. Saiba mais sobre a vazão consultando o artigo sobre o assunto.

Em aquecedores de passagem a gás, a potência do aquecedor determina o incremento de temperatura a uma determinada vazão de água. Quanto maior a potência, maior a capacidade de fornecer água quente. No gráfico abaixo, pode-se observar a relação entre a potência, o incremento e a vazão, que, na prática, é uma “regra de três”. No Brasil, a norma define que a vazão de um aquecedor a gás é determinada a um incremento / delta (Δ) de 20°C.

O gráfico mostra o comportamento do aquecedor na potência máxima. Isso não significa que, por exemplo, ao trabalhar com uma vazão menor necessariamente a água vai ficar muito quente, pois é possível fazer o ajuste da potência do aquecedor no seu painel de controle. Por outro lado, a vazão do aquecedor pode ser limitada pela instalação hidráulica, que poderá não permitir que uma certa quantidade de água passe pela tubulação, mesmo o aquecedor tendo potência para aquecer essa água.

Já em um sistema que acumula água em um reservatório, a vazão em litros por minuto é limitada somente pelas condições hidráulicas, pois a água já está aquecida a uma determinada temperatura. Porém, a quantidade total de água é finita e levará um certo tempo para ser reposta. A potência do sistema que aquece a água governa o tempo de reposição de um reservatório: quanto mais potente, mais rápida.

Uso do misturador

Como a temperatura de água fria pode variar durante um único dia, e como as pessoas que utilizam a mesma ducha podem ter preferências diferentes pela temperatura de água, o “ajuste fino” da temperatura é realizado através do misturador, adicionando um pouco de água fria à água quente proveniente do sistema de aquecimento (seja de acumulação ou instantâneo).

O custo energético do aquecimento

Qual será o investimento para realizar o aquecimento? Não existe uma solução única que se adequa a todos os casos, para cada necessidade existe uma solução que se mostrará mais eficiente. As vantagens (e desvantagens ou limitações) de uma ou outra alternativa devem ser cuidadosamente avaliadas para chegar ao sistema ótimo capaz de atender uma determinada demanda. Caso queria se aprofundar mais neste assunto, leia este artigo.

Uso Industrial / Comercial

Além do fornecimento de água quente para banho, aquecedores a gás podem ser utilizados para uma ampla gama de aplicações que necessitam de água quente em temperaturas elevadas. Por exemplo, a água quente também facilita a lavagem de utensílios de cozinha e de roupas, tendo assim aplicações nos restaurantes, refeitórios e lavanderias.

No comércio/serviços

Eficientização é uma palavra-chave para os negócios atualmente. Para sobreviver em um ambiente competitivo, as empresas precisam desempenhar suas atividades visando o equilíbrio entre custos (tanto de aquisição, quanto o de operação) e desempenho.

Na indústria

Para o bom funcionamento da empresa, ao mesmo tempo, os processos industriais devem ser otimizados para atender as demandas de produção e custos, e o bem-estar dos funcionários também deve ser garantido para que a produtividade se mantenha alta. A Rinnai pode colaborar de diversas formas para ambos.

A água quente pode ser utilizada em diversos processos (entre eles a fabricação de sorvete, pasteurização de cervejas, etc). Aquecedores a gás, solares ou uma combinação entre ambos, suplementada pela aplicação de acessórios como bombas de recirculação e válvulas misturadoras automáticas podem fornecer água quente a uma temperatura programável, estável e de maneira eficiente do ponto de vista do consumo energético.

Em vestiários, muitas duchas simultâneas podem ser atendidas por um sistema de aquecimento, seja central ou através de aquecedores interligados pelo Sistema MEC.

Combinação de sistemas

Aquecedores a gás e sistemas de aquecimento solar combinam perfeitamente entre si, e podem trabalhar em conjunto para maximizar a eficiência. O aquecedor a gás age como apoio do solar em dias nublados ou chuvosos, e o sistema solar funciona como pré-aquecimento para proporcionar um menor consumo de gás, gerando economia. Leia mais sobre esta possibilidade neste artigo.

AE – Aplicações Especiais

O AE conta com uma equipe especializada em soluções de água quente para grande demanda. Capacitada para oferecer o melhor projeto que atenda à necessidade se adequando ao ambiente de instalação, utilizando aquecedores a gás interligados de forma inteligente, ou coletores termossolares de alto rendimento, reservatórios de alta capacidade, pressurizadores, válvulas termostáticas, trocadores de calor indireto, sistemas de recirculação, ou uma combinação de todos estes produtos, buscando o grau máximo de eficiência.