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  • 5. guas Quentes Sanitrias

    5.1 guas Quentes Sanitrias

    5.2 Sistemas Tcnicos5.2.1 Sistemas Solares Trmicos

    5.2.2 Esquentadores5.2.3 Termoacumuladores

    5.2.4 Bombas de Calor

    5.3 Aes de Manuteno5.3.1 Sistema Solar Trmico

    5.3.2 Esquentadores5.3.3 Termoacumuladores5.3.4 Redes de distribuio

    5.4 Eficincia Energtica nas AQS5.4.1 Eficincia Hdrica

    5.4.2 Sistemas de Certificao Hdrica5.4.3 ECO. Dicas AQS

  • O(s) equipamento(s) de produo e/ou armaze-namento de gua quente tm um um peso significativo na melhoria de eficincia energtica, mas igualmente importante ter em considerao aspetos relacionados com os restantes elementos.

    5.1 guas Quentes SanitriasDesignam-se como guas Quentes Sanitrias (AQS) as guas quentes utilizadas nos banhos, nas cozinhas e nas instalaes sanitrias.

    Uma temperatura entre os 30C e os 40C suficiente para obter uma sensao de conforto na utilizao de gua quente na higiene pessoal. Todavia, a temperatura dever ser ajustada de modo obter em qualquer ponto da rede de aquecimento e distribuio, uma temperatura mnima de 50C, como mtodo de preveno de desenvolvimento de bactrias como a Legionella.

    De um modo geral pode considerar-se que a temperatura requerida para a maioria das utilizaes das AQS se situa entre os 50 e os 60C.

    Na maior parte dos edifcios do Estado com necessidades de AQS, o consumo de energia para a sua produo poder ter um peso entre os 5% e os 10% na fatura mensal. No caso de estabele-cimentos de servios de sade e de educao, o consumo de AQS poder corresponder a um peso mais signifi-cativo na fatura energtica, alm da fatura da gua.

    Uma instalao de AQS , habitual-mente, constituda pelos seguintes principais elementos:

    Rede de abastecimento de gua fria;

    Equipamento(s) de produo e/ou

    armazenamento de gua quente;

    Rede de distribuio de gua quente;

    Pontos de consumo de gua quente.

    Os equipamentos de produo e armazenamento de gua quente so, em muitos casos, comuns aos sistemas de climatizao. Um exemplo tpico so as caldeiras que produzem gua quente sanitria que tambm podem ser utilizadas na climatizao.

    A temperatura [mxima] da gua (utilizao = sada de gua quente) definida sada do aparelho de produo e/ou no depsito de acumu-lao das AQS, de forma independente do caudal pretendido e independente-mente da utilizao final.

    Na utilizao final das AQS, ou seja, nos pontos de consumo, como as torneiras e chuveiros, determina-se a eficincia na utilizao da gua quente previamente produzida e, consequentemente, a eficincia de todo o sistema de AQS.

    5. guas Quentes Sanitrias

    Manual de Eficincia Energtica

  • A Legionella uma bactria naturalmente presente na gua. Reproduz-se em ambientes aquticos no marinhos naturais, como aparelhos de ar condicionado, torres de refrigerao e redes prediais de gua quente e gua fria. Recomenda-se que se mantenha a temperatura da gua, no circuito de gua quente, acima dos 50C (no ponto mais afastado do circuito ou na tubagem de retorno ao acumulador). Os depsitos e termoacumuladores devem manter a temperatura da gua prxima dos 60C. No caso de instalaes sensveis recomenda-se a realizao de inspees regulares para deteo da bactria.

  • 5.2 Sistemas TcnicosA produo de AQS para um edifcio pode ser feita com recurso a apenas um sistema ou a um conjunto com-binado de sistemas e/ou tecnologias, podendo esta(s) ser(em) apenas e especificamente utilizada(s) para produo de AQS ou tambm utilizada(s) para outros fins, por exemplo, climatizao ou piscinas.

    A soluo tcnica ideal de produo de AQS para um edifcio depende de inmeros fatores, nomeadamente:

    Tipo de utilizao das AQS (temperatura

    e caudal);

    Necessidades de AQS (volume

    e perodo(s) de utilizao);

    Caractersticas da instalao (tipo de

    rede/tubagens, distncias, dimenses);

    Fontes energticas disponveis

    e/ou espao para armazenamento

    de combustvel (e.g. gs, gasleo,

    biomassa e/ou condies favorveis

    para a instalao de sistemas solares

    trmicos);

    Articulao com outras necessidades

    trmicas (e.g. climatizao, piscinas).

    5. guas Quentes Sanitrias

    Manual de Eficincia Energtica

  • Os equipamentos mais relevantes de produo de AQS podero ser distin-guidos, de acordo com o seu princpio de funcionamento, nos seguintes tipos:

    Produo instantnea: esquentadores,

    algumas caldeiras (tipo murais)

    ou bombas de calor (aerotrmicas

    ou geotrmicas);

    Produo e acumulao simultnea:

    termoacumuladores a gs ou a energia

    eltrica;

    Produo para acumulao: coletores

    solares trmicos, caldeiras de combus-

    to (gs, gasleo ou biomassa), sendo

    a acumulao trmica feita em

    termoacumuladores.

    /NotaOs sistemas de produo de AQS devem, sempre que possvel, ser combinados com sistemas solares trmicos. O siste-ma solar trmico constitui-se, assim, como um sistema primrio de produo de AQS, passando o(s) outro(s) sistema(s) a ser(em) desig-nado(s) como sistema(s) de apoio.

    Rede Rede

    Caldeira

    Rede

    Apoio

    Rede

  • /NotaNo website do Programa ECO.AP (http://ecoap.pnaee.pt/) est disponvel uma calculadora que permite efetuar um estudo de viabilidade rela-tivo melhoria da eficincia energtica dos sistemas de produo de guas quentes sanitrias de um edifcio.

    Os principais fatores que afetam o desempenho energtico de uma instalao de produo de AQS so a potncia, a capacidade e o rendimento:

    Potncia: quantificao de energia por

    unidade de tempo, que utilizada pelo

    equipamento para o aquecimento da

    gua;

    Capacidade: est associada potncia

    til e representa a quantidade de gua

    (litros) que o equipamento capaz de

    aquecer, por minuto, em regime de

    potncia mxima;

    Rendimento (eficincia): corresponde

    relao entre a energia disponibilizada,

    ou til (i.e. gua quente, calor) e a ener-

    gia consumida pelo equipamento.

    A adequao do valor da potncia nominal dos sistemas tcnicos s reais necessidades da instalao, evita sobredimensionamentos,

    e, em conjunto com a eficincia destes, seja em termos de rendimento potncia nominal, ou do rendimento carga parcial (i.e. 30% da carga total), promove uma utilizao racional de energia com minimizao dos gastos energticos.

    A correta utilizao dos sistemas e acessrios e a sua manuteno preventiva so fatores essenciais para que as instalaes de produo de AQS sejam eficientes do ponto de vista energtico, nomeadamente pela reali-zao das seguintes tarefas:

    Inspeo peridica do funcionamento

    da instalao, por forma a comprovar

    que se cumprem todas as funes

    estabelecidas;

    Reviso geral do sistema, por tcnicos

    qualificados, pelo menos uma vez por

    ano (tipicamente aps o Vero).

    5. guas Quentes Sanitrias

    Manual de Eficincia Energtica

  • 5.2.1 Sistemas Solares TrmicosOs sistemas solares trmicos devem ser utilizados como sistema primrio de produo de AQS.

    Praticamente todos os sistemas de produo de gua quente podem ser combinados com sistemas solares trmicos, passando a funcionar como sistemas de apoio:

    Caldeiras, alimentadas com combust-

    veis lquidos, gasosos ou slidos;

    Termoacumuladores ou esquentado-

    res, que podem utilizar eletricidade

    ou gs como fonte de energia

    (habitualmente em sistemas

    de menor dimenso);

    Outros: bombas de calor ou redes

    de distribuio de calor com produo

    centralizada.

    Num sistema solar trmico, a radiao solar convertida em calor til por captao pelos coletores solares colocados no exterior dos edifcios (geralmente na cobertura), e conse-quente transferncia para os depsitos de acumulao por meio de uma rede de tubagem na qual circula um fludo de transferncia trmica, sendo este calor armazenado, permitindo utilizao nos perodos em que as necessidades no coincidem com a disponibilidade do recurso (solar).Mais informao sobre os sistemas solares trmicos no Guia 6.

    /NotaO coletor dever ser orientado, preferencial-mente, a Sul e o seu ngulo de inclinao normalmente otimizado conforme a latitude do local.A eficincia dos sistemas solares trmicos encontra-se tipicamente entre os 40% e os 55%, podendo estes garantir at 70% das necessidades de AQS de um edifcio. Necessitam, na grande maioria dos casos, estar acoplados a um sistema de apoio.

    Rede

  • 5.2.2 EsquentadoresUm esquentador um equipamento dedicado apenas preparao de AQS, sendo bastante utilizado no sector domstico, mas tambm em utili-zaes com menores necessidades, em contexto de edifcios de servios, como em instalaes sanitrias, cozinhas, copas ou laboratrios.

    So normalmente de dimenses redu-zidas, podendo ser facilmente insta-lados junto dos pontos de utilizao (lava-loias, lavatrios ou duches).

    So equipamentos de produo ins-tantnea de AQS, uma vez que produ-zem gua quente no momento da sua utilizao, entrando em funcionando somente nessa ocasio.

    Funcionam habitualmente a gs (natural, propano ou butano), podendo tambm ser eltricos. Os esquentadores podem ser de exausto natural, ventilados (quando possuem um ventilador incorporado que fora a sada dos gases de com-busto) ou de condensao.

    Os esquentadores de condensao aproveitam o calor contido nos gases de combusto para efetuar o pr-aquecimento da gua, permitindo-lhes atingir rendimentos na ordem dos 100% (o rendimento de um esquentador convencional da ordem dos 85%).

    Podem incorporar diversos sistemas e tecnologias que permitem aumentar a sua eficincia energtica, nomeada-mente nos modelos designados como inteligentes:

    Hidrogerador aciona a ignio com

    a passagem de gua (e.g. aquando da

    abertura de uma torneira);

    Boto Vero/Inverno permite

    otimizar a temperatura da gua em

    funo das necessidades;

    Ignio eletrnica, com modelao

    automtica da chama;

    Ventilao modular;

    Sistemas de comunicao e de controlo

    remoto (e.g. Bluetooth).

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    Manual de Eficincia Energtica

  • 5.2.3 TermoacumuladoresUm termoacumulador , basicamente, um depsito de acumulao de AQS.

    O seu princpio de funcionamento extremamente simples, permitindo produzir gua quente por acumulao de calor para posterior utilizao, sendo a temperatura controlada por termstato.

    A gua quente utilizada imediata-mente substituda por gua fria, a qual entra pela parte inferior do depsito e impulsiona a gua quente para a sada pelo parte superior do mesmo.

    Os termoacumuladores so constitudos por uma proteo exterior e interna-mente possuem um depsito/reser-vatrio em ao vitrificado ou em cobre, com a resistncia qumica necessria para que as guas no danifiquem, por corroso, o reservatrio.

    O espao entre o depsito/reservatrio e a proteo exterior ocupado por um material com caratersticas de isolamento trmico de elevada qualidade e eficincia.

    Existem equipamentos para instalao na vertical ou na horizontal, consoante

    o espao disponvel. No entanto, na vertical, a repartio entre gua quente e fria melhor (estratificao mais eficiente). Os termoacumuladores podem funcionar apenas como depsitos de acumulao, sendo as AQS produzidas numa fonte externa (e.g. caldeira ou sistema solar trmico), ou incorporar, simultanea-mente, a funo de produo de AQS, podendo neste caso utilizar eletricidade ou gs. O aquecimento da gua num termoa-cumulador eltrico pode ser efetuado por meio de uma resistncia eltrica. A produo de gua quente por este processo no produz gases nem necessita de chamins e/ou de condutas de exausto.

    Os termoacumuladores a gs permitem fornecer um grande volume de gua quente num curto espao de tempo, com presso e temperatura constantes, sendo a sua instalao habitual em cozinhas industriais, restaurantes, balnerios, ginsios, lavandarias, laboratrios, etc.

  • Um termoacumulador a gs tem capacidade de aquecer o seu volume de gua em cerca de 60 minutos.

    Um termoacumulador eltrico necessita de mais tempo para aquecer a gua:

    /NotaSempre que possvel, e aplicvel, poder ser utilizado um programador horrio que permita efetuar o aquecimento de gua apenas nos perodos em que possa existir consumo (e.g. desligar durante o fim de semana ou durante os perodos de encerramento do edifcio), ou, no caso dos termoacumu-ladores eltricos, tirar partido da utilizao de tarifas horrias mais vantajosas, por exemplo, durante o perodo noturno. Contudo, no caso de termoacu-muladores eltricos dever verificar-se se no compro-mete a proteo catdica.

    /Nota comum, em praticamente todos os termoacumu-ladores, a existncia de uma resistncia eltrica para auxiliar quando os outros sistemas no conseguem fornecera energia necessria.

    Existem termoacumuladores com e sem serpentina (i.e., permutador de calor).

    Os termoacumuladores podem ter um ou vrios permutadores (serpentinas)

    integrados, permitindo a ligao de um ou vrios dispositivos de produo de calor (energia solar, caldeira, bomba de calor, etc.) podendo, portanto, combinar vrias fontes de energia para aquecer e/ou acumular gua.

    Capacidade (I) Potncia (kW) Tempo (min)

    Termoacumulador a gs

    100

    6 60

    Termoacumulador eltrico 2 180

    Termoacumulador a gs

    300

    18 60

    Termoacumulador eltrico 3 300

    5. guas Quentes Sanitrias

    Manual de Eficincia Energtica

  • Na escolha do termoacumulador dever-se- ter em considerao o volume de gua quente a utilizar diariamente e em que perodos especficos.

    De modo a determinar, no equipa-mento, a temperatura adequada de acumulao a programar, dever ser tida em considerao a temperatura de sada requerida em associao com as perdas trmicas que possam ocorrer devido distncia entre o termoacu-mulador e os pontos de consumo.

    Os depsitos e termoacumuladores devem manter a temperatura da gua prxima dos 60C de modo a permitir em qualquer ponto da rede uma temperatura mnima de 50C como mtodo de preveno de desenvolvimento de bactrias como a Legionella.

  • Exemplo de etiqueta para sistemas de permuta exterior de ar-ar.

    5.2.4 Bombas de CalorAs bombas de calor so uma soluo para a produo de guas quentes sanitrias, tanto para uso domstico como no sector dos servios, consti-tuindo uma alternativa a considerar para a substituio de outros equipa-mentos: esquentadores, termoacumu-ladores ou caldeiras.

    As bombas de calor so equipamentos que tm como finalidade fornecer calor (para climatizao ou para um depsito de acumulao de AQS) a partir de uma fonte fria (ambiente exterior), funcionando, do ponto de vista termodinmico, de modo inverso, mas similar, s mquinas frigorficas (que retiram calor do ambiente frio, i.e., dos alimentos no seu interior, emitindo esse calor, para o exterior).

    Em termos de funcionamento, um sistema de tubos faz a ligao aos quatro elementos essenciais da bomba de calor (evaporador, compressor, condensador e vlvula de expanso), no qual circula um fluido refrigerante que vaporiza ao receber calor e condensa ao perd-lo.

    O fluido, quando presente no evapo-rador, encontra-se no estado lquido a baixa presso. Ao absorver calor da fonte fria vaporiza-se e torna-se gs a baixa presso, sendo encaminhado para o compressor que, ao atuar sobre este vapor, aumenta a sua presso e a sua temperatura. O vapor, ao passar para o condensador, transmite o calor para o ambiente a aquecer causando que o fludo passe para o estado lquido, ainda a alta presso. A vlvula de expanso permite que a presso e a temperatura diminuam.

    Existem diversos tipos de bombas de calor e com diferentes relaes entre a fonte de calor e o fludo de permuta: gua gua, gua ar, ar gua, ar ar, solo gua ou solo ar.

    A eficincia de uma bomba de calor dada pelo coeficiente de Desempenho (COP, que significa Coefficient of Performance), valor que ronda atual-mente de 3 a 4: significa que por cada unidade de energia eltrica consumida o equipamento fornece 3 a 4 unidades de energia trmica.

    3.60 < COP

    3.60 COP > 3.40

    3.40 COP > 3.20

    3.20 COP > 2.80

    2.80 COP > 2.60

    2.60 COP > 2.40

    2.40 COP

    5. guas Quentes Sanitrias

    Manual de Eficincia Energtica

  • 5.3 Aes de ManutenoA manuteno de uma instalao de produo e distribuio de AQS corresponde a um conjunto de proce-dimentos que permitem garantir o seu funcionamento nas condies previstas durante o tempo de utilizao estimado, assegurando uma melhor eficincia dos sistemas.

    Sem uma manuteno adequada no possvel garantir o rendimento da instalao nem a total segurana da mesma.

    5. guas Quentes Sanitrias

    Manual de Eficincia Energtica

  • 5.3.1 Sistema Solar TrmicoOs coletores, as ligaes hidrulicas e o isolamento, so os equipamentos mais sujeitos a operaes de manuteno, devido ao facto de o rendimento de todo sistema depender do seu estado.

    A tarefa de manuteno peridica deve ser assim considerada uma obri-gao que se inicia com a execuo de um plano de manuteno preventiva (PMP). As aes dos PMP visam essen-cialmente verificar (e atuar sempre que necessrio):

    A existncia de sujidade na superfcie

    dos coletores. A camada de sujidade

    na superfcie dos coletores cria uma

    barreira que reduz o rendimento;

    As ligaes dos circuitos hidrulicos,

    especialmente dos pontos quentes, por

    forma a eliminar eventuais perdas de

    fluidos;

    O isolamento trmico das tubagens

    para reduzir perdas;

    A programao das temperaturas

    no controlador diferencial;

    A existncia de oxidao de elementos

    ou acessrios. A oxidao pode implicar

    a limpeza ou substituio dos elementos

    ou acessrios.

    5.3.2 EsquentadoresA manuteno dos esquentadores similar das caldeiras, devendo-se efetuar uma limpeza peridica dos permutadores e garantir que a capa-cidade de extrao das chamins suficiente para criar a depresso necessria sada dos gases de combusto e evacuar os fumos velocidade pretendida.

    5.3.3 TermoacumuladoresCaso o termoacumulador permita a sua abertura (atravs da chamada aber-tura para limpeza) dever ser realizada uma ao de limpeza a cada dois anos, incluindo a eventual remoo de sedimentos de calcrio. Esta ao deve ser realizada com o termoacumulador desligado e arrefecido.

    Paralelamente, o nodo de magnsio, que um nodo de sacrifcio que se consome pela operao do termoacu-mulador, deve ser verificado por forma a garantir que o mesmo no se encontra gasto.

    Deve, ainda, efetuar a verificao peridica do estado dos isolamentos bem como dos sistemas de controlo e segurana.

    5.3.4 Rede de distribuioAs tubagens e as vlvulas das redes de gua quente devem estar isoladas termicamente e protegidas das intem-pries. A falta de isolamento trmico ou a existncia de isolamento degradado conduzem a desperdcios desnecessrios de energia. Assim, recomenda-se:

    Implementar rotinas de inspeo

    peridica do isolamento trmico,

    providenciando-se a troca imediata

    quando necessria;

    Dar ateno especial aos novos equipa-

    mentos ou a tubagens em que se tenha

    realizado reparao ou manuteno

    recente.

    /NotaA aplicao de isolamento em tubos de grande dimetro paga-se em poucas sema-nas. O isolamento de tubos de dimetro pequeno pago em poucos meses. Em instalaes mais antigas, muitas vezes, as vlvulas e flanges no possuem isolamento. Atualmente, compensador faz-lo.

  • 5.4 Eficincia Energtica nas AQSEm determinadas tipologias de edif-cios de servios do Estado o consumo de energia para a produo de AQS representa entre 5 a 10% da fatura de energia destas in

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