Sursa foto: Shutterstock.com
Încălzirea spațiilor interioare este o preocupare importantă, având în vedere durata considerabilă în care un sistem termic trebuie să funcționeze pentru a asigura temperaturi confortabile, precum și creșterea semnificativă a prețurilor combustibililor utilizați în acest scop. Eficientizarea acestor sisteme este, așadar, un demers ce aduce numeroase avantaje, economiile putând fi importante, un element util în acest sens fiind luarea în considerare a puterii calorice a diferitelor variante de combustibili.
Multe dintre spațiile rezidențiale și comerciale din România sunt încălzite în perioadele reci cu ajutorul unor centrale ce ard combustibili lemnoși sau fosili. În selecția materialului potrivit trebuie să se țină cont și de cantitatea de energie eliberată de fiecare tip, diferențele putând fi destul de însemnate. Fiecare opțiune, de la lemn de foc și peleți la gaze naturale și cărbune, prezintă avantaje și dezavantaje care pot fi analizate pentru a optimiza eficiența energetică și a asigura temperaturi interioare confortabile, cu costuri cât mai reduse.
Articolul de mai jos îți oferă soluții practice pentru a optimiza utilizarea combustibililor, bazându-se pe o analiză comparativă a principalelor opțiuni disponibile. Vei înțelege astfel importanța puterii calorice în alegerea unui sistem de încălzire și a tipului de combustibil, fie lemnos, fie fosil, și vei afla care este puterea calorică a fiecăruia. De asemenea, vei găsi o listă de recomandări utile pentru maximizarea eficienței energetice a sistemelor de încălzire.
Puterea calorică – impactul asupra eficienței sistemelor de încălzire
Sursa foto: Shutterstock.com
Eficiența energetică a sistemelor de încălzire bazate pe arderea combustibililor este influențată, printre altele, de selecția atentă a acestora. Arderea lemnului de foc de diferite tipuri, a peleților din lemn sau paie, a gazelor naturale sau chiar a cărbunelui oferă energie termică, însă cantitatea generată nu este aceeași, diferențele fiind destul de însemnate.
Prin selecția potrivită se poate îmbunătăți performanța sistemelor de încălzire, element ce poate fi observat în limitarea cheltuielilor necesare pentru plata combustibililor.
Ce este puterea calorică?
Puterea calorică a combustibililor se referă la cantitatea de energie termică (căldură) eliberată în momentul arderii lor. Există mai multe tipuri de combustibili, cei mai utilizați fiind bio combustibilii (lemnul de diverse tipuri, paie, resturi vegetale) și cei fosili (gazele naturale, derivatele de petrol, cărbunele), fiecare dintre aceștia generând o cantitate diferită de căldură dacă sunt arși cu ajutorul diverselor tipuri de sisteme de încălzire, cum ar fi sobele, șemineele sau centralele termice. Practic, cu cât puterea calorică a unui combustibil este mai ridicată, cu atât mai eficient este respectiva opțiune, deoarece se obține mai multă energie cu un consum mai redus de material.
Utilizatorii pot alege dintr-o gamă variată de tipuri de combustibili, fiecare având propriile avantaje și dezavantaje. Alegerea corectă trebuie să țină cont de mai multe criterii, printre care:
- Puterea calorică este unul dintre cele mai importante criterii, acesta arătând cu precizie cantitatea de energie eliberată prin arderea unui kilogram sau a unui metru cub de combustibil. Deși pot apărea diferențe în funcție de anumite împrejurări, cum ar fi tehnologia folosită și calitatea combustibililor, în general, lemnul uscat generează 4,1 – 4,5 kWh/kg, cărbunele 7 – 8 kWh/kg și gazele naturale între 10 și 13 kWh/kg.
- Costul inițial al combustibililor poate influența decizia de achiziție. Diferențele pot fi semnificative, gazul metan fiind cel mai accesibil în zonele cu rețea centralizată, iar lemnul, în zonele rurale unde această rețea lipsește.
- Disponibilitatea locală a combustibililor este un alt criteriu important. Orașele și o parte dintre satele din România beneficiază de rețele de gaze naturale, acestea reprezentând principala opțiune în astfel de zone. În regiunile montane, lemnul este preferat datorită abundenței pădurilor și accesibilității ușoare a acestui combustibil.
- Impactul carbonic al combustibililor reprezintă un factor crucial în contextul intensificării încălzirii globale, cauzate de creșterea concentrației de dioxid de carbon din atmosferă. Combustibilii fosili, în special cărbunele, produc cantități semnificative de CO2, în timp ce lemnul este considerat neutru din punct de vedere al emisiilor, deoarece eliberează aceeași cantitate de CO2 pe care o acumulează pe parcursul vieții copacului.
Importanța calculării puterii calorice a combustibililor
Determinarea puterii calorice a combustibililor, precum lemnul de foc, gazele naturale (metan, butan, propan, GPL) sau cărbunele, reprezintă un proces util pentru proprietarii de spații interioare care îi folosesc în acest scop. Calcularea energiei termice generate prin arderea diferitelor tipuri de combustibili le oferă posibilitatea de a beneficia de diverse avantaje, dintre care se pot menționa:
- Optimizarea eficienței energetice. Practic, cu cât un combustibil are o putere calorică mai mare, cu atât este mai eficient energetic. Selecția informată în acest sens permite funcționarea sistemelor de încălzire pentru spații rezidențiale și nerezidențiale la capacitate maximă pentru obținerea unor temperaturi confortabile, cu un consum redus de combustibil.
- Reducerea costurilor. În ultimii ani, prețul tuturor combustibililor folosiți pentru încălzire au cunoscut o creștere accentuată, tendință care se va păstra și în viitorul apropiat. Prin alegerea unui sistem de încălzire ce folosește un combustibil cu putere calorică ridicată se pot face economii importante, în special dacă se iau în considerare costurile de funcționare totale pe termen lung.
- Urmările asupra mediului înconjurător. Reducerea amprentei de carbon este importantă în contextul înmulțirii fenomenelor climatice extreme provocate de încălzirea globală. Alegerea unui combustibil cu o putere calorică mare poate reduce emisiile de CO2, deoarece va fi necesară o cantitate mai mică de combustibil pentru a genera aceeași cantitate de energie termică.
Tabel comparativ al puterii calorice a combustibililor
Alegerea combustibilor pentru încălzire trebuie să fie făcută pe baza eficienței acestora, criteriu măsurat prin intermediul puterii lor calorice.
Diferențele pot fi considerabile, motiv pentru care analiza comparativă a tabelului cu puterile calorice ale diferiților combustibili constituie un instrument util pentru alegerea acestora în funcție de eficiență, rentabilitate și nevoi specifice, iar compararea costurilor de încălzire facilitează o decizie economică și ecologică.
Dacă facem un calcul financiar, cost 100 KW termici, situația se prezintă astfel:
| CA SA OBȚIN 100 KW TERMICI: | ||||
| COMBUSTIBIL | PRET/UM | CONSUM | COST | OBSERVAȚII |
| LEMNE GAZEIFICARE | 0,50 RON/kg | 24,60 kg/h | 12,30 RON | Consumul și costul pot fi diferite în funcție de: esența, umiditate, cât de vechi este lemnul, tipul instalației deservite, felul cazanului (clasic sau gazeificare sau peleți), randamentul cazanului.
Astfel, randamentul cazanelor clasice variază între 0,7 și 0,75, în timp ce cazanele cu gazeificare ating o eficiență superioară, situându-se între 0,9 și 0,92 iar la peleți între 0,8 și 0,85 |
| LEMNE CLASIC | 0,50 RON/kg | 29,90 kg/h | 15,00 RON | |
| LEMNE PELEȚI | 0,85 RON/kg | 27,30 kg/h | 23,00 RON | |
| GAZ METAN
Condensație |
1,42 RON/Nmc | 9,50 Nmc/h | 13,50 RON | Costul poate varia în funcție de tipul de consumator (casnic sau industrial), de numărul de metri cubi consumați (Nmc), de tipul instalației pe care o deservește, de eficiența cazanului, de gradul de automatizare al sistemului și de proveniența gazului metan, fie că este produs local sau importat |
| GAZ METAN | 1,42 RON/Nmc | 11,25 Nmc/h | 16,00 RON | |
| GPL | 2,00 RON/l
4,00 RON/kg 8,00 RON/mc |
8,60 kg/h | 34,40 RON | Costul și consumul pot fi diferite în funcție de felul GPL-ului: propan, butan sau amestec în diverse proporții, randamentul cazanului, gradul de automatizare,
tipul instalației, |
| MOTORINĂ | 3,20 RON/kg | 10,00 kg/h | 32,00 RON | Costul poate fi diferit în funcție de tipul consumatorului, tipul instalației deservite, randamentul cazanului, gradul de automatizare, dacă există contract cu un furnizor sau se achiziționează direct de la pompă |
| ELECTRIC | 0,50 RON/kw | 100 kw | 50,00 RON | Costul poate varia în funcție de tipul utilizatorului, fie că este rezidențial sau industrial, și de cantitatea de kilowați consumați |
Puterea calorică a lemnului
Combustibilii lemnoși se numără printre cei mai folosiți, fiind utilizați pentru încălzire încă din cele mai vechi timpuri. În România, sunt disponibile diverse tipuri de astfel de produse, atât sub formă de lemn de foc, cât și peleți. Puterea calorică a lemnului și a peleților variază semnificativ între aceste opțiuni, motiv pentru care este recomandat să se facă o alegere informată, prin consultarea tabelului cu puterea calorică a lemnelor de foc.
Cele mai utilizate tipuri de lemn de foc au o putere calorică situată între aproximativ 3,9 kWh/kg în cazul lemnului de brad și 4,2 kWh/kg pentru lemnul de fag. Alte variante ce pot fi arse în mod eficient sunt lemnul de stejar, care arde lent și produce căldură pe termen lung, mesteacănul ce are putere calorică bună și emite o cantitate redusă de fum, fiind astfel potrivit pentru șemineu, pinul care are o ardere rapidă, fiind adecvat pentru aprinderea focului, salcia, carpenul, ulmul, cireșul, frasinul, nucul, teiul și prunul.
O alternativă eficientă din ce în ce mai folosită este cea a peleților din lemn sau paie care sunt produsele lemnoase obținute prin comprimarea la presiuni înalte a diverselor materiale biocombustibile, ceea ce permite obținerea unui produs cu o putere calorică foarte ridicată, de aproximativ 5 kWh/kg. Aceste produse sunt folosite pentru aprovizionarea centralelor și sobelor pe lemne si peleti, alegerea dintre lemn versus peleți putând fi influențată și de faptul că, în afara arderii eficiente, aceste materiale nu produc o cantitate mare de fum și cenușă, sunt mai ușor de depozitat și de folosit, dar prețul lor rămâne mai ridicat decât al lemnului de foc.
Un element semnificativ, ce poate influența puterea calorică a materialelor lemnoase este conținutul de umiditate al acestora. În mod natural, lemnul proaspăt tăiat poate avea o umiditate ridicată de până la cincizeci la sută, ceea ce reduce mult eficiența sistemelor de încălzire în cazul în care se folosește o astfel de variantă. Motivul este dat de faptul că o mare parte din energia eliberată prin ardere va fi consumată pentru evaporarea apei, ceea ce afectează foarte mult eficiența.
Pentru obținerea maximului de putere calorică a lemnului, se recomandă utilizarea lemnului uscat, ce are o umiditate de douăzeci la sută sau chiar mai puțin, acest lucru permițând producerea de energie termică la capacitate maximă.
Puterea calorică a combustibililor fosili
Combustibilii fosili reprezintă în prezent principala sursă de energie folosită în întreaga lume. Produsele cum ar fi gazul natural, petrolul, cărbunele și derivatele acestora sunt întrebuințate pe scară largă pentru producerea de energie termică. Printre opțiunile disponibile în scopul încălzirii spațiilor interioare pot fi amintite mai multe variante de combustibili fosili, fiecare dintre ele având avantaje și dezavantaje de care trebuie să se țină cont:
- Gazul natural, în special metanul, este folosit pentru încălzirea locuințelor prin utilizarea unor centrale termice pe gaz ce încorporează cele mai noi tehnologii, cum ar fi cea de condensație. Puterea calorică a gazului metan variază între 10 și 12 kWh/m3. Această opțiune este benefică, deoarece centralele sunt complet automatizate, au dimensiuni compacte și emit o cantitate redusă de dioxid de carbon.
- Gazul petrolier lichefiat (GPL) este un lichid sub presiune, realizat dintr-un amestec de propan și butan. Puterea calorica a GPL-ului este superioară gazelor naturale, fiind situată în jurul valorii de 13 kWh/kg. Este preferată pentru încălzirea locuințelor din zonele unde nu există rețea centralizată de gaze naturale. Un dezavantaj al produsului este prețul mai ridicat decât al gazelor naturale și necesitatea montării unui rezervor special.
- Într-o comparație a puterii calorice propan vs butan, putem spune că butanul are o putere calorică ușor mai mare decât propanul, ceea ce înseamnă că, la aceeași masă, butanul eliberează mai multă energie la ardere. Propanul, însă, are un avantaj în ceea ce privește utilizarea la temperaturi scăzute, deoarece se vaporizează mai ușor la temperaturi mai mici comparativ cu butanul, fiind mai potrivit pentru utilizare în condiții de iarnă sau în medii mai reci.
- Cărbunele este un combustibil folosit rar în cazul încălzirii spațiilor rezidențiale, în principal din cauza emisiilor mari de gaze cu efect de seră. Totuși, în cazul în care se optează pentru această variantă trebuie știut faptul că există mai multe tipuri de cărbune cu puteri calorice variabile, între 3 și 8 kWh/kg (lignitul având o putere calorică mai mică, iar antracitul mai mare).
- Motorina și benzina sunt derivați ai petrolului cu o putere calorică de aproximativ 12 kWh/kg. Aceste produse sunt folosite rareori pentru încălzirea spațiilor interioare, în principal din cauza prețurilor destul de ridicate.
Soluții pentru maximizarea eficienței energetice în funcție de alegerea combustibililor
Din cauza prețurilor ridicate ale diverselor tipuri de combustibil, este necesară maximizarea eficienței energetice pentru a reduce costurile de încălzire și, totodată, pentru a proteja mediul prin scăderea emisiilor de gaze cu efect de seră. În acest context, proprietarii de spații interioare pot urma o serie de recomandări care îi vor ajuta să facă alegerea corectă:
- Un factor crucial îl reprezintă selectarea combustibilului adecvat, în funcție de puterea calorică, la care se adaugă aspecte precum eficiența arderii și impactul asupra mediului. De exemplu, lemnul cu cea mai mare putere calorică este lemnul de esență tare, cum ar fi stejarul, fagul sau carpenul. Aceste tipuri de lemn au o densitate ridicată și, prin urmare, produc mai multă energie la ardere.
- Un factor care influențează eficiența sistemelor de încălzire este utilizarea echipamentelor de ardere de ultimă generație. Astfel, vechile centrale pe gaz sau lemn ar trebui înlocuite cu modele moderne, precum cele cu condensare, care pot crește eficiența cu aproximativ 10-15%, sau centralele pe lemne și peleți cu gazeificare, care optimizează procesul de ardere prin folosirea gazelor volatile eliberate. De asemenea, este esențial să se asigure o întreținere corespunzătoare a arderii eficiente, inclusiv prin utilizarea unor coșuri de fum adecvate, care contribuie atât la eficiență, cât și la siguranță.
- Foarte importantă este gestionarea pierderilor de căldură prin izolarea termică a locuinței, atât în zona pereților și acoperișului, cât și a ferestrelor și ușilor.
- De ajutor este completarea sistemelor de încălzire cu surse alternative de energie, cum ar fi panourile solare termice sau pompele de căldură.
În concluzie, evaluarea puterii calorice a diferitelor tipuri de combustibili reprezintă o metodă optimă pentru creșterea eficienței sistemelor de încălzire a spațiilor interioare. Analiza puterii calorice a cărbunelui vs lemn, gaze naturale sau GPL oferă posibilitatea unei alegeri informate, ce contribuie la obținerea unor economii semnificative.
