Entendo que o aquecimento elétrico é menos eficiente e comparativamente mais caro que o aquecimento a gás (propano ou gás natural), mas, considerando que moro no Texas (muita luz solar) e pretendo instalar painéis solares, seria mais barato e mais eficaz instalar um sistema de aquecimento elétrico em vez de aquecimento a gás?
Nota: minha casa está prestes a ser construída, portanto, o aborrecimento de (re) mover peças e tubos não existiria neste caso.
Em uma nova construção, sua primeira parada é no projeto solar passivo. Avançando e projetando uma casa velha e ruim, e depois aparafusando solar como uma reflexão tardia, é um desperdício.
O projeto solar passivo significa projetar o prédio para que não precise de aquecimento ativo (exceto em raras ocasiões. A ocasião é rara o suficiente para que você possa se safar com o calor elétrico resistivo mais barato).
Uma maneira de fazer um trabalho solar passivo é inclinar as janelas e os balanços para que os prédios rejeitem o sol no verão, mas bebam o sol no inverno ... E capture a temperatura predominante (solarização no inverno, sombra no verão) na considerável área do edifício massa térmica. Isso não acontece por padrão, obviamente, você precisa se desviar para projetar o edifício para isso. Tempo de design é o momento de fazer isso.
Outro método é tornar um edifício parcialmente protegido pela terra, para que no verão você tenha mais facilidade em resistir ao calor solar. Vários metros de terra são um ótimo isolamento e você não pode superar o preço. Obviamente, você precisa comprometer isso com ter uma bela casa com janelas.
Outro aspecto do projeto são as bombas de calor, embora, com o projeto solar passivo, elas sejam 99% do tempo no modo A / C. E, idealmente, você deseja trocar com as águas subterrâneas como seu melhor dissipador de calor. Veja, normalmente, as bombas de calor / CA estão empurrando o calor "para cima": estão os graus 90, e você quer sua casa na 70, então você está descarregando o calor no ar externo do grau 90 - "bombeando para cima". Se o seu melhor dissipador de calor é a água subterrânea de grau 55, você está "bombeando ladeira abaixo". Ainda está bombeando, mas é muito mais eficiente.
Pense no que isso significa para a eficiência da bomba de calor (A / C é um tipo de bomba de calor) quando o pl, já que é mais frio do que você deseja que sua casa seja e, portanto, no modo A / C, sua bomba de calor é " empurrando o calor ladeira abaixo, o que o torna mais eficiente.
O ponto principal é que não projete a ineficiência apenas porque é convencional e, em seguida, tente apostar na eficiência como uma reflexão tardia. Realmente explore o estado da arte.
Outra opção é um teto duplo. Não precisa ser um telhado contíguo; só precisa colocar o teto primário à sombra. Os painéis solares podem fazer isso, mas os bombeiros costumam se interessar em cobrir muito do seu telhado com painéis solares.
Como sua eletricidade é cobrada é um grande fator. Se você estiver Medição de internet, ou seja, todos os KWH gerados pela energia solar diminuem um KWH da sua conta e, em seguida, você está usando a grade como um dispositivo de armazenamento - é possível executar uma carga do secador 9pm usando a energia gerada ao meio-dia.
No entanto, se você estiver pagando cobranças de pico / fora de pico ou receber uma taxa mais baixa de energia de fluxo reverso do que a frente, você quer que a energia solar opere quando estiver em picos de consumo de energia - em outras palavras, quando o A / C estiver funcionando o mais dificil. A boa notícia é que o requisito de A / C é devido à carga solar, que é exatamente o que faz com que os painéis solares funcionem, para que eles trabalhem em harmonia.
As más notícias são, na realidade, necessidade de A / C atrasa consideravelmente carga solar; 3 horas depois do nascer do sol, minha casa está fria; 3 horas antes do pôr do sol, é insuportável, mesmo que eles tenham exatamente a mesma solarização em relação aos painéis. Eu suspeito que é da casa normal massa térmica no trabalho. É por isso que uma estratégia é aumentar significativamente a massa térmica e o isolamento, diminuir bastante a taxa de oscilação.
Supondo que você esteja (a) na rede elétrica regular e (b) esteja no sistema regular de entrega de gás natural (ou seja, não exija entregas de propano), como um geral regra, o aquecimento a gás natural será mais econômico na maioria das partes dos EUA. Se você não estiver no sistema regular (de serviço público) de gás natural, a eletricidade terá algumas vantagens. Como alternativa, se você não estiver na rede elétrica regular, os painéis solares terão enormes vantagens (ou seja, melhor do que depender apenas de geradores a diesel ou gás natural).
Mas, supondo que essa seja uma configuração normal (gás utilitário e elétrico), eu separaria a questão do painel solar da questão do aquecimento. Como você está no Texas, o ar condicionado é provavelmente mais crítico durante a maior parte do ano do que o aquecimento. Além disso, os painéis solares funcionam apenas durante o dia e a maior necessidade de aquecimento (e em algumas épocas do ano o apenas necessidade de aquecimento) é à noite. Portanto, painéis solares sem armazenamento de bateria (por exemplo, Tesla Powerwall) ajudariam com os custos gerais de energia, mas não muito com o aquecimento por si só.
Painéis solares sem armazenamento de bateria são normalmente usados para gerar energia que é convertida de CC para CA (invertida) e alimentada na rede local. Efetivamente, nos melhores dias, você realmente gera mais do que consome (embora o ar-condicionado possa ter um grande impacto nisso) e a empresa de eletricidade paga por fornecer energia quando eles mais precisam. Dependendo das tarifas locais de eletricidade, você pode se sair muito bem com isso com base no "pico de demanda" ou pode ser menos útil com base principalmente no uso (kWh).
Se você adicionar armazenamento de bateria (um custo inicial adicional significativo), obterá algumas vantagens:
Existem vários tipos diferentes de calor elétrico. O aquecimento por resistência é basicamente bobinas grandes - como uma torradeira para sua casa. O aquecimento por resistência é muito simples (e, portanto, relativamente barato), mas é muito ineficiente. Na verdade, é eficiente na conversão de eletricidade em calor, mas isso é economicamente ineficiente em comparação com outros combustíveis, a menos que você realmente produza todos sua energia através de painéis solares (e, portanto, não pagam a utilidade da eletricidade), mas as instalações residenciais típicas de painéis solares fornecem apenas uma fração do total de eletricidade usada.
Uma bomba de calor - essencialmente um ar condicionado que pode funcionar inversamente para produzir calor em vez de remover o calor - é uma ótima alternativa. Pode ser mais econômico do que o aquecimento por resistência, desde que você não consiga muito frio. Quando fica muito frio, uma bomba de calor usa o "calor de emergência", que normalmente é o aquecimento por resistência, porque uma bomba de calor normal simplesmente não pode fazer muito se o ar externo estiver muito frio. Felizmente, no Texas, isso funciona bem - por exemplo, Dallas tem baixas médias no inverno nos 30s; portanto, o calor de emergência não precisaria ser usado com muita frequência.
Se, por algum motivo, uma bomba de calor não for uma opção (incluindo "simplesmente não gosto deles", que eu acho muito mais um problema nos lugares mais frios onde eles não funcionam tão bem), então o forno a gás natural ( usando o mesmo manipulador de ar que o ar condicionado) é o caminho a seguir.
Muito dependerá:
Meu pressentimento é que, com o custo cada vez menor dos painéis solares e do armazenamento de baterias, um sistema solar + de baterias completo e uma bomba de calor para aquecimento e resfriamento provavelmente faria sentido, principalmente como parte de uma nova construção em um local quente e ensolarado como Texas. Mas sua milhagem pode variar.
Se você projetar a energia solar térmica corretamente, depois da insolação solar anual (superior à minha localização na UE em cerca de um fator de 2), com um bom isolamento, você poderá evitar o aquecimento.
Mas você precisará maximizar o ganho solar passivo - permitindo que a energia do sol entre no edifício no inverno, por exemplo.
Use aquecimento de piso acionado pelos coletores solares térmicos e seu tanque de armazenamento de água quente associado - esta é baixa temperatura em comparação com os radiadores "normais".
O ponto geral de Harper sobre começar com um envelope eficiente é superficial; o gerenciamento de ganhos solares será uma grande parte no Texas, e você também precisará ter cuidado com a aplicação de barreiras de isolamento e ar para evitar prender o vapor de água ou a umidade nas montagens de parede ou teto. O teste final disso é um teste da porta do ventilador que realmente mede a quantidade de ar que pode vazar dentro e fora de sua casa; esse teste, junto com a termografia por infravermelho (que é boa para identificar vazamentos), são o pão com manteiga da análise de desempenho doméstico, juntamente com alguma intuição e entendimento de como o calor, o ar e a umidade / água funcionam.
Um erro clássico na construção de residências no sul é o uso de um sótão ventilado para abrigar equipamentos e dutos de climatização. Isso não apenas reduz a vida útil do equipamento devido às altas temperaturas ambientes presentes nos sótãos no sul, mas também desperdiça energia e capacidade valiosas para superar o ganho de calor através dos dutos durante as estações de resfriamento, geralmente na faixa de 10-25%.
Como resultado, se você estiver usando um sistema de dutos, é muito melhor colocar os dutos dentro o envelope do edifício completamente, de um jeito ou de outro. As configurações de "telhado quente" podem funcionar bem no Texas devido à falta de preocupações com barragens de gelo no local, mas basicamente requerem um sistema de cobertura que possa suportar altas temperaturas. Também existem configurações, como treliças de tesoura, que formam um espaço mecânico no teto entre o teto de acabamento e o plano de envelope do teto, também conhecido como o isolamento do sótão, se você não se importa com a complexidade estrutural adicional que isso implica.
Além disso, a construção residencial do sul compostos o erro de colocar dutos no sótão com a ajuda de alguns sacos de duto flexível e um instalador atormentado ou três, resultando na monstruosidade orgânica com muitos tentáculos conhecido como "ductopus" desova no sótão. O duto flexível não esticado cria excesso de perdas por atrito, o que reduz a eficiência do soprador ao fornecer ar condicionado para espaços internos, forçando assim o aumento do tamanho do sistema para superar essa condição.
O antídoto para isso é projeto e instalação adequados do duto - aplicar rigorosamente o Manual D da ACCA, instalar os dutos adequadamente e evitar o uso indiscriminado do flex dará a você a chance de usar os Manuais J e S para dimensionar corretamente o seu sistema HVAC para sua casa, em vez de usar o abordagem "maior é melhor" para o problema, porque maior é não melhor quando se trata de HVAC, especialmente se você estiver construindo uma casa de alto desempenho. Claro, você vai querer teste seus dutos quando instalados para garantir que a pressão estática no ventilador seja aceitavelmente baixa; essa é uma boa medida do trabalho geral dos técnicos de HVAC também.
O Texas é um clima bastante refrescante, em geral. Como resultado, como você deseja algum tipo de ar-condicionado de qualquer maneira, a escolha lógica para transformar eletricidade em calor aqui é uma bomba de calor. Além disso, o uso de calor de resistência elétrica é um grande desperdício de energia quando sua eletricidade é proveniente de painéis solares; Como resultado, você desejará uma configuração de bomba de calor que evite o "calor de emergência" da tira de calor.
Isso nos leva diretamente a bombas de calor mini-split, das variedades condutas e condutas. Em vez de deixar o soprador no diâmetro máximo e usar o calor de resistência para alimentar o processo de degelo e compensar o calor que falta, as mini-divisões pare seu ventilador interno durante o degelo, permitindo que eles descongelem sem queima de energia em faixas de resistência or soprando ar frio por toda parte.
As mini divisões também têm a vantagem de poder usar várias cabeças sem duto ou cabeças de duto de baixo perfil e teto que facilitam a utilização de um sótão ou porão de tamanho completo para abrigar dutos de HVAC uma proposta de projeto mais fácil. Também existem manipuladores de ar de tamanho completo disponíveis para as mini-divisões de hoje, se você quiser usar uma para acionar um sistema totalmente canalizado. Você precisa ter cuidado com o projeto e a instalação do duto com essa abordagem, pois seus sopradores não podem fornecer tanta pressão estática quanto os dos manipuladores de ar mais comuns do sistema dividido.
O problema do gás em um clima como o seu é que, para você, os fornos a gás são de um tamanho: grande demais! Para um clima com cargas leves de aquecimento como a sua, até os menores fornos a gás serão muito grandes em comparação às suas necessidades reais, especialmente em um envelope de alto desempenho, pois as cargas de aquecimento caem mais rapidamente do que as cargas de resfriamento ao adicionar isolamento e remover caminhos de fuga de ar.
Dadas as desvantagens de conforto e eficiência de um forno de grandes dimensões (mesmo que possa modular), isso torna o mini-split split mais atraente, especialmente com os mini-splits de hoje que podem lidar com praticamente qualquer coisa que o Texas jogue neles para temperaturas externas. No entanto, eu não descartaria completamente o calor do gás: as modernas caldeiras hidrônicas a gás de condensação moduladora são altamente eficiente e também pode alimentar uma aquecedor indireto de água quente fornecer água quente sanitária, bem como alimentar uma bobina do manipulador de ar, radiadores ou calor do piso para aquecimento do ambiente. Isso permite que a caldeira opere em uma faixa eficiente o ano todo, fornecendo com eficiência e facilidade comparáveis aos aparelhos a gás de última geração para aquecimento de água e calor ambiente.
Se você possui energia solar suficiente para gerenciar o resfriamento durante o verão, provavelmente possui energia solar suficiente para gerenciar o aquecimento durante o inverno. A questão é se você pode obter mais dinheiro vendendo a energia solar para a rede e usando esse dinheiro para comprar gás para aquecimento. A resposta geralmente é sim, desde que você possa vender para a rede a um preço razoável.
Provavelmente melhor para o meio ambiente também. A maior parte da eletricidade vem de combustíveis fósseis, e isso é menos eficiente do que queimar calor. Ao empurrar a energia solar para a rede, você pode reduzir os combustíveis fósseis necessários para a energia.
Minha maneira preferida é uma pequena divisão CA, reversível, COP de 1 para 3. O serviço pode ser caro.