I recently retired after 30 years as a residential contractor. A minha mulher e eu vivemos numa nova casa que construí no Colorado. É alta nas montanhas (elevação: 10 mil pés; grau de aquecimento dias: 8.500) e tem 2,000 pés quadrados de espaço condicionado aquecido por um sistema de aquecimento radiante assoalho.
O autor do Colorado casa tem 2.000 metros quadrados condicionado e espaço., Seus custos médios combinados para calor e água quente são apenas $ 20 por mês, um valor que ele credita a construção apertada, termóstatos programados, e a eficiência de seu aquecedor de água sem tanque.enquanto a maioria dos sistemas radiantes obtém a sua água quente de um aquecedor de água do tipo tanque ou de uma caldeira de ferro fundido, o calor da minha casa e a água quente doméstica (DHW) são ambos fornecidos por um único aquecedor de água Rinnai sem tanque-ou “a pedido”. A Rinnai utiliza consideravelmente menos energia do que um aquecedor do tipo tanque e custa menos instalar do que uma caldeira com um trocador de calor.,os aquecedores de água sem tanque são uma tecnologia comprovada com um histórico de muitos anos para aquecimento DHW (ver “instalação de aquecedores de água a pedido”, 2/06). Mas uma vez que poucos empreiteiros têm experiência de usá-los para calor radiante, informações sobre o projeto de sistema confiável pode ser difícil de encontrar. No meu caso, aperfeiçoar um sistema requer alguma tentativa e erro.considero que o esforço vale a pena: durante os dois anos em que tive o sistema, os custos de calor e água quente para duas pessoas tiveram em média menos de US $20 por mês.,é importante notar, no entanto, que a minha casa é super-isolada (paredes R-35, R-50 A R-60 no telhado) e aproveita a excelente exposição solar. Se o sol está fora, o que muitas vezes é nesta área, não precisamos de calor durante o dia. Nós também complementamos nossas necessidades de aquecimento à noite com um fogão de madeira, que gostamos tanto para o conforto e ambiente.finalmente, usamos um termóstato programado que limita a temperatura a 62 ° F no meio do dia e à noite, e 70°F das 6 às 8 e 6 às 10 horas.,aquecedores de água sem tanque ocupam muito pouco espaço (a mina mede 13 1/2 polegadas de largura por 23 polegadas de altura por 9 polegadas de profundidade), pode ser montado em qualquer parede exterior, e oferecer água quente quase interminável.
apesar do fato de que as unidades não são comumente usadas para calor radiante, elas são uma fonte de calor ideal para esta aplicação porque suas temperaturas de saída podem ser facilmente correspondidas às necessidades do sistema radiante. My Rinnai fornece água de até 180°F, Que é mais do que suficiente para o 110°F a 120°F necessário para executar o meu sistema radiante., (Muitas das unidades sem tanque para DHW têm uma temperatura máxima de saída de 140 ° F, Mas as utilizadas para aquecimento devem ter limites mais elevados.)
A economia de usar um aquecedor de água sem tanque para fornecer DHW e aquecimento também são bastante atraentes. O custo Total para o meu sistema foi de cerca de US $ 5.000, sem incluir o trabalho :us $ 1,100 para o aquecedor sem tanque, us $1,400 para o tubo PEX, e US $ 2,400 para os vários componentes, controles e acessórios.
embora eu pudesse ter conseguido uma unidade tipo tanque por tão pouco quanto $200, o custo extra do modelo sem tanque é mais do que compensado por sua economia de energia., A eficiência energética de um aparelho de aquecimento é expressa como uma casa decimal chamada Seu fator de energia, ou EF. Um aquecedor de água sem tanque tem uma EF entre .82 e .87, O que significa que converte 82 por cento para 87 por cento da sua entrada de energia em calor. Unidades do tipo tanque têm uma EF por perto .59, então eles usam consideravelmente mais energia do que suas contrapartes sem tanque.
uma excepção é a Polaris pela American Water Aquacent Co., que tem uma EF de aproximadamente .95. No entanto, o seu custo de US $ 3.000 — quase três vezes mais do que o meu Rinnai — foi muito alto para mim para justificar., Eu também poderia ter usado uma caldeira de ferro fundido; sua EF of .80 é perto de um sem tanque, mas o custo foi mais de US $3.000.um aquecedor de água sem tanque pode ser alimentado por eletricidade, gás natural ou propano. Eu considerei apenas modelos movidos a propano porque eu não tenho gás natural onde eu vivo, e porque o preço que eu pago pela eletricidade não fez uma unidade elétrica economicamente viável.
A Minha unidade é um modelo de ventilação directa, que utiliza ar exterior para a combustão, uma característica importante numa casa apertada e bem isolada., Teoricamente, ele pode ser instalado em qualquer parede exterior, e até mesmo fora em alguns climas quentes. Instalei o meu no mudroom perto do painel de circuitos eléctricos.
minha única queixa é que o nível de ruído do meu aquecedor pode ser censurável às vezes. A sala de lama na minha casa é ao lado do quarto do primeiro andar, e em tempos de grande demanda, a unidade sem tanques “sobe”, criando um barulho muito alto. Se tivesse de repetir, não colocaria a unidade ao lado de um quarto.
O aquecedor inclui um controlador remoto com um monitor digital que me permite elevar ou baixar a temperatura da água que sai da unidade. Eu coloquei-o em 140 ° F, Que é quente o suficiente para atender todas as minhas necessidades com madeira e chão de azulejo., Mas um amigo encanador que instalou um em uma casa com pisos alcatifados teve que aumentar a temperatura de saída para 170°F, como os pisos alcatifados são aproximadamente os mais difíceis de aquecer com um sistema radiante In-floor.
O controlador remoto também executa outras funções. Ele pode exibir 12 ou mais mensagens de erro que alertam você para problemas operacionais. Ele também pode exibir a taxa que a água flui através do aquecedor, e a temperatura de saída real.
a parte mais importante da seleção de um aquecedor sem tanque é certificar-se de que ele é dimensionado corretamente., O dimensionamento adequado requer que você obtenha uma imagem precisa das necessidades de aquecimento de uma casa em particular. Para fazer isso, você precisa fazer um cálculo de perda de calor.
numerosas fontes na Internet oferecem métodos de cálculo de Perdas de calor-ou software que pode fazê-lo-quer por uma taxa nominal ou GRATUITAMENTE.
Uponor (anteriormente Wirsbo), um fornecedor de polietileno tubulação de PEX, oferece software em www.uponor.com que não só irá calcular suas perdas de calor, mas também ajudar a projetar o sistema de distribuição., O software não especifica uma fonte de calor, mas ele vai funcionar tão bem para um sem tanque como para um aquecedor do tipo tanque ou uma caldeira. Ele está disponível gratuitamente em uma base experimental, pelo que a empresa significa 15 Usos ou sessões de design. Se você achar o software útil, você pode comprar uma cópia permanente.em geral, uma nova casa bem isolada não deve exigir muito mais de 15 Btu por pé quadrado por hora. Por 2 mil metros quadrados, são 30 mil Btu por hora.mesmo uma casa mal isolada deste tamanho não deve precisar de mais de 60.000 Btu por hora., A maioria das unidades que você deve estar considerando terá saídas de pelo menos 150.000 Btu por hora; na maioria dos casos dimensionamento será determinado pelos requisitos DHW da casa (veja “como Tamanho de um aquecedor sem tanque,”).
Como Tamanho de uma Tankless Aquecedor
o dimensionamento Adequado requer que você sabe o quanto de água de casa vai utilizar durante os períodos de pico, a temperatura aproximada da cidade de abastecimento de água ou água de poço, e o quanto o aquecedor precisa de calor que a água atinja a temperatura necessária.a tabela abaixo mostra os caudais de amostras para vários aparelhos e equipamentos., O gráfico abaixo mostra a curva de fluxo de temperatura para um aquecedor de amostra, neste caso um com uma saída de 180 mil Btu. Determine quantas fixações ou aparelhos serão operados ao mesmo tempo, adicione seus caudais, em seguida, olhe para a curva para determinar se essa unidade vai atender às necessidades da casa.
Suponha que a casa vai exigir um aumento de temperatura de 75°C., (Esta é a diferença de temperatura entre a água do poço de 40°F e a temperatura de saída requerida de 115 ° F.) A linha vertical de 75°F Encontra a curva a um caudal de cerca de 4,5 galões por minuto (gpm).
Esta unidade seria suficiente para executar um chuveiro (2.5 gpm) e uma torneira (1.5 gpm) ao mesmo tempo. No entanto, não forneceria água quente suficiente para dois chuveiros a 5 gpm cada. Nesse caso, a solução seria instalar dois aquecedores, ou instalar um aquecedor com maior capacidade.,apesar de serem vendidos principalmente para água quente doméstica, aquecedores sem tanque são realmente adequados para aquecimento radiante, que funciona a baixas temperaturas em comparação com, por exemplo, o painel de base de água quente. Assim, usar a unidade para aquecimento radiante geralmente tem pouco ou nenhum efeito sobre o cálculo de dimensionamento.,
Exemplo de Curva de Temperatura para uma Demanda Unidade
A saída em Btu de um aquecedor grande o suficiente para abastecer uma casa quente-as necessidades de água é, normalmente, suficiente para atender a suas necessidades de aquecimento também. Se as bombas de aquecimento estiverem a funcionar ao mesmo tempo que a água quente doméstica, a temperatura nos circuitos de aquecimento pode cair ligeiramente. Mas como a água quente doméstica é usada apenas intermitentemente, isso raramente seria um problema.,
Por exemplo, em meu radiante, sistema de piso, a água retornar para o aquecimento unidade de aquecimento loops é de apenas 10°c a 20°C abaixo da zona de design de saída temperatura de 110°F a 120°F — muito maior do que a entrada de água a 40°C. Assim, uma vez que a água no aquecimento loops foi inicialmente aquecida, o sistema de aquecimento tem de aumentar o retorno de água, apenas cerca de 10°c a 20°C.
Outros sistemas podem ter uma maior entrada de água com temperatura superior à temperatura, ou maior aquecimento da demanda., Mas em quase todos os casos, a água radiante do piso nos loops nunca será menor do que a temperatura ambiente. Certifique-se de consultar um representante do fabricante antes de decidir qual aquecedor sem tanque para comprar.
desenhando o sistema de distribuição
quando comecei a pesquisar o uso de sem tanques para o calor radiante, encontrei várias fontes na Internet que recomendavam a utilização de um sistema de distribuição Aberto, no qual o fornecimento de DHW flui através dos circuitos radiantes., Não gosto de sistemas abertos (na verdade, alguns estados os proíbem); áreas estagnadas podem se desenvolver nos circuitos de aquecimento, especialmente no verão, permitindo o crescimento de bactérias — incluindo aquelas que causam a doença dos Legionários.
I eliminou os problemas de saúde usando um sistema fechado, no qual o DHW e circuitos de aquecimento são totalmente separados. A água aquecida pelo aquecedor sem tanque flui diretamente através da tubagem do piso, enquanto um trocador de calor fornece calor para o fornecimento de DHW.,
o sistema doméstico de água quente., No meu sistema DHW, a água do poço entra no permutador de calor e depois vai para os lavatórios, os chuveiros, a máquina de lavar louça, e assim por diante. Comprei o meu permutador de calor de placa plana. www.houseneeds.com por $ 250 (esses produtos também estão disponíveis em casas de abastecimento de canalização). O meu é avaliado em 240.000 Btu por hora – um pouco mais baixo do que os meus cálculos indicaram que eu poderia precisar. Mesmo assim, posso tomar um duche e lavar a louça ao mesmo tempo., Eu não tentei correr dois chuveiros simultaneamente, mas o banho principal, que usamos frequentemente, tem quatro jatos montados na parede, cada um dos quais dispersa quase tanta água como uma cabeça de chuveiro. Podemos operá-los sem problemas.
num sistema fechado bem concebido, o permutador de calor estará no circuito primário, enquanto cada zona de aquecimento será alimentada pelo seu próprio circuito secundário, como Na Figura 2.
I learned the hard way that the heat exchanger for the DHW must be in the primary loop., Eu inicialmente instalado no seu próprio circuito secundário, mas descobriu que as zonas de aquecimento iria roubar água suficiente para manter o trocador de calor de fornecimento de água quente suficiente para as torneiras, e que isso aconteceu mesmo quando o calor loops não eram ativos. Então eu reconfigurei as tubagens, e agora toda a água no sistema flui através do trocador de calor antes de ser enviado para os loops secundários.
O laço primário necessita de uma bomba nominal de, pelo menos, 6 galões por minuto a 30 pés de cabeça, que é a medida da pressão criada por uma coluna de água de 30 pés de altura., Uma bomba de 30 pés de cabeça funcionará até que a pressão seja atingida, ponto em que já não pode fornecer água.
imensionar a bomba primária causará falha. Na verdade, eu tentei economizar dinheiro usando uma bomba de menor capacidade no loop primário, mas ele não iria entregar água quente suficiente para as torneiras; eu eventualmente tive que comprar uma bomba de maior capacidade.você também precisa saber as suas necessidades de água quente antes de escolher um trocador de calor. Como mencionei anteriormente, a saída do meu aquecedor de água está fixada em 140 ° F., Quando fornecido com a água de 140 ° F, O meu permutador de calor fornece água a uma temperatura de cerca de 130 ° F, O que é suficientemente alto para chuveiros e a máquina de lavar louça.zonas de aquecimento. Cada uma das minhas duas zonas de aquecimento inclui uma válvula de mistura para reduzir a temperatura — para 120°F para a zona da cave e 110°F para a zona do piso principal. (Eu queria a temperatura do piso principal mais baixa para proteger o piso de madeira pré-acabada que instalei na sala de estar.)
desde que o trocador de calor começa a água quente, correr as zonas radiantes ao mesmo tempo não afeta a temperatura DHW., Ele causa uma pequena mudança na temperatura da água radiante do chão, mas isso é de pouca preocupação, porque o DHW raramente Está ligado por mais de vários minutos de cada vez.ocasionalmente, tanto os termóstatos da zona quanto o DHW vão pedir que o aquecedor de água esteja ligado, por isso é importante manter todas as conexões elétricas em um circuito. Nenhum dos componentes eléctricos requer muita energia.se instalar um sistema com uma combinação de calor radiante e um aquecedor de água sem tanque, precisará de uma variedade de bombas, interruptores e acessórios.,
O aquecedor deve ter uma ingestão de água-filtro de tela e o necessário de tubo de ventilação para a combustão e exaustão de ar.
Rinnai vende um kit de canalização opcional, que consiste em dois Drenos de caldeiras, uma válvula de descompressão e válvulas de esfera. Comprei-o e instalei Drenos adicionais de caldeiras para facilitar a purga do sistema de ar., Se você está usando válvulas misturadoras, você também precisa de um medidor de temperatura a jusante de cada válvula, para que você possa monitorar a temperatura da água no sistema de chão.devido aos tempos de resposta lentos para o calor radiante no chão, é essencial usar termóstatos programáveis. Por exemplo, gosto de temperaturas mais baixas à noite. Demora cerca de duas horas após o termóstato desligar o calor para o ar na sala começar a arrefecer. De manhã, o aquecedor aquece o chão por cerca de três horas antes do ar da sala atingir a sua temperatura de projeto., O meu Termóstato programável leva em consideração estas condições.para que o meu sistema funcione correctamente, descobri que os termóstatos que activam as bombas da zona também têm de ligar a bomba do laço primário. No início, liguei os meus termóstatos a um par de relés que ligavam as bombas da zona, mas não a bomba do laço primário. Acabei por substituí-los por um relé Taco SR503-EXP que se liga a até três termóstatos. Agora, quando um termóstato pede calor, o termóstato liga a bomba para essa zona, bem como a bomba de circuito primário.,vi alguns projetos de sistemas que deixam a bomba primária ligada constantemente, mas considero isso um desperdício de energia.Interruptor de fluxo para água quente para uso doméstico. Algo a estar ciente é que a maioria dos aquecedores sem tanque tem um interruptor de fluxo interno que ativa o queimador a um débito de 1/2 galão por minuto (gpm) ou superior. Isto é bom para o Duche, mas um fluxo baixo contínuo de água quente — tal como você pode usar para lavar pratos ou enquanto barbear — não fará com que o aquecedor a fogo, o que significa que a água vai ficar fria após um curto período de tempo.,
Para garantir que eu possa obter um baixo fluxo de água quente, eu adicionei um padrão de 120CV chave de fluxo (um McDonnell & Miller Série FS6, disponível a partir de várias fontes na Internet, incluindo o Estado Supply Co., www.statesupply.com) que fecha contatos a 0.12 gpm. O interruptor de fluxo ativa a bomba primária, o que cria fluxo suficiente através do aquecedor para fazê-lo disparar. Isto tem funcionado bem, garantindo que a água permanece quente, mesmo a uma baixa taxa de fluxo.,
Retrospectiva
Além da localização do aquecedor, eu não mudaria nada sobre o meu sistema neste momento. Eu realmente gosto da economia de espaço e da flexibilidade que me dá para ajustar as temperaturas de design., E como eu tenho uma casa relativamente pequena, bem isolada, o aquecedor funciona por apenas seis a sete horas por dia — ou menos-nos dias mais frios do ano, o que deve produzir uma vida útil bastante longa.Bob Gleason foi treinado como engenheiro mecânico e possuía uma empresa geral de contratação por 30 anos. Aposentado, vive em Twin Lakes, Colo.