Conforto térmico no inverno Brasileiro

O sul do Brasil pode experimentar algumas semanas de temperatura bem baixas, todos anos. É chegado o tempo em que, além de viciados em conforto, discutimos questões ambientais, ainda que muitas vezes superficialmente. Na construção de uma casa temos questões relacionadas aos materiais utilizados na obra e, de maneira mais difícil de se avaliar, qual será a vida útil e a eficiência energética obtida com esses materiais. Isto vale para o tipo de parede (madeira, alvenaria, drywall,etc), para a espessura da fiação (que vai depender se 110v ou 220V, e do consumo de cada ponto, etc), para o tipo de tubulação (PVC, CPVC, PPR, Cobre, etc).

Não sou economista, mas entendo a função deles, sobretudo, como a de direcionar investimentos. Ou seja, em se tratando de uma casa, onde preciso gastar menos para obter um maior retorno (de conforto e, também, dinheiro)? Responder essa pergunta, considerando questões ambientais relacionadas, beira o impossível. Mas acredito que há algumas poucas dicas que podem fazer uma tremenda diferença.

Como a maioria das casas no Brasil, a minha é de cimento, pedra, areia e lajota. As paredes preenchidas com esta última, que acredito eu (com minha experiência com materiais) não sejam dos piores isolantes térmicos. Em muitas regiões do planeta se faz necessário um isolamento térmico delicadamente engenhariado, inclusive porque em muitas regiões a oferta de materiais para a construção é muito diferente. Digo, em muitos lugares não se usa a lajota de barro porque não a barro disponível em quantidade e a uma distância não astronômica.

Materiais que conduzem bem o calor são cristalinos, muito bem ordenados, o que torna a agitação de uma molécula (temperatura) rapidamente propagável a longas distâncias. Isso é então o fundamento por trás de um bom condutor, que dissipa o calor rapidamente, como a maioria dos metais.

Numa parede convencional brasileira temos o corpo preenchido com lajotas, que são uma cerâmica (que não é uma grande condutora de calor) e muito ar, porque claro, boa parte do volume da lajota é simplesmente oco. O que quero dizer, sem estar fazendo experimentos para medir essas coisas, é que não vejo a parede como o vilão do isolamento térmico de nossas casas. E, em casos específicos, sempre se pode colocar isopor no meio da parede ou cobri-la com uma nova parede do tipo drywall parcialmente preenchida com algum isolante. Porém…

Janelas: vidros são um problema. Claro que a área de parede geralmente é muito maior do que a de portas e janelas, entretanto, vidros são tipicamente de 4 ou 6 mm, lisos, transparentes. A condutividade térmica de vidros e da cerâmica são inclusive parecidas (ainda que rigorosamente um tijolo ou lajota seja muito poroso, e a lajota possui um grande volume de ar, o que torna não trivial comparar a condutividade térmica com outros materiais), porém, paredes de tijolo ou lajota são (eu diria) umas 20 vezes mais grossas do que os vidros que utilizamos nas janelas (20 vezes 6mm são apenas 12 cm). Dizendo de outra maneira, e fazendo uma bela de uma aproximação, o calor deve demorar 20 vezes mais tempo pra cruzar uma parede do que para cruzar uma superfície de vidro.

Buracos são um ENORME problema. Há cerca de um ano que moro na minha atual residência, e venho fazendo pequenos ajustes a medida que encontro maneiras mais baratas e ecológicas de resolver alguns problemas. Assim que a primeira onda de frio chegou, ficou claro que uma das portas externas da casa, daquelas de alumínio vazadas (com buraquinhos para permitir a circulação de ar) era uma tremenda entrada de frio. Depois de alguns orçamentos e aguardar um serviço que nunca veio para trocar parte da porta, tapando os buracos, resolvi gastar um pouco de fita isolante (sim, a fita preta para emendas de fios). É simplesmente inacreditável como ta difícil a temperatura cair dentro da casa depois de fazer isso. Digamos que em todo meio de tarde, o sol baixava e se sentia o gelo chegando. Agora demora no mínimo várias horas a mais pra se sentir algo parecido. Lembre-se, ar é um ótimo isolante se parado, mas um belo condutor também, se em movimento.

Fazendo uma conta idiota, eu diria que em 20 metros quadrados de parede podemos perder tanto calor quanto em 1 (UM) metro quadrado de janela. E considere que, se for pra ser mais exato nas medidas, num dia de sol uma parede continuará quente até o começo da noite (portanto, ainda inclusive fornecendo calor para dentro da casa), enquanto a janela com vidro milimétrico irá esfriar em poucos minutos se o sol se ausentar e houver um ventinho gelado batendo nela pelo lado de fora.

Vidros insulados resolvem em muito o problema, apesar de eu não tê-los ainda e por isso não poder fazer um depoimento. Acontece que, neles, há uma camada de ar seco entre duas camadas de vidro. Assim, fácil imaginar que o calor vai demorar bem mais pra vazar, já que haverá um segundo vidro, e mais ainda, porque há um colchão de ar entre os dois vidros. O problema é, claro, o preço. Um orçamento rápido que me foi passado foi de cerca de 1000 reais para insular os vidros de uma porta de 2x2 metros. Entretanto, há que se considerar que isso deverá durar décadas, vai te dar um conforto térmico passivo, sem a necessidade de consumir energia como fazemos com nossos tradicionais aparelhos de ar condicionado. Os aparelhos são geniais quando se precisa “corrigir” a temperatura, mas só fazem sentido depois de pelo menos se tapar os buracos que a casa possa ter.

Não sei dizer, ainda, se os vidros insulados valem mesmo a pena. Digo, quantas horas de ar condicionado eles vão me economizar? Considerando um aparelho de ar condicionado moderno, com inverter e 12 mil BTU/hora de capacidade, ele vai me custar tipo uns 2 mil reais instalado. Isso da pra insular duas portas como a que eu citei, e as portas não vão te custar mais nada. O ar condicionado vai te custar, (tomando como base o valor do selo do immetro) cerca de 1 kwh por hora, o que no paraná significa hoje aproximadamente 1 real (incluindo impostos e tudo o mais). Ou seja, se você usar o ar condicionado em média 2 horas por dia, em um ano ele terá consumido cerca de 700 reais, que é quase o preço de insular uma janela. Enfim, se o insulamento te reduzir o uso anual de ar condicionado pela metade, nessa conta hipotética aqui teríamos o seu retorno direto em pouco mais de 3 anos. E você não teria consumido um bocado de energia elétrica, eventualmente então pouparia um bocado de CO2. Difícil demais fazer um cálculo preciso de o que é melhor, ainda mais se você considerar que vidros são geralmente produzidos se consumindo um quantidade alta de energia (eletricidade ou gás).

Água quente é um negócio fundamental em lugares frios. A água rouba calor facilmente (é por isso que a maioria dos carros e qualquer outra máquina são refrigerados com água), já que ela tem um calor específico alto é possível carregar muito calor em um volume relativamente pequeno desse maravilhoso liquido. Pessoas normais se sentem confortáveis com água a 38 ou 40 graus para o banho, os mais insensíveis (ou sensíveis demais) preferem os 42. Dai pra cima, pelo o que entendi, muito difícil achar alguém que se sinta confortável.

O problema do banho nos lugares frios não é a temperatura ambiente, e sim a temperatura da água fria na entrada. Digo, se seu banheiro já é um lugar frio, você está perdendo calor assim que ficou peladinhx, claro, mas vai querer aquela água quente no chuveiro porque além do calor que pode perder pra água, o líquido também faz o ar se mover, e o ar está muito úmido e também vai te roubar calor. Na Europa a água dos rios é oriunda tipicamente de degelo de montanhas (achei isso uma das loucuras: o nível dos rios sobe um pouco quando chove, mas costuma subir muito mais por causa de degelo do que por causa da chuva), então eles se viram com boilers e aquecedores a gás há muito tempo, e tiram sarro do chuveirinho tão popular aqui no Brasil. Acontece que, predominantemente o Brasil é quente, a água dos rios é de chuva mesmo e raramente a temperatura da água vai descer tão baixo pro chuveiro não dar conta. O que não é tanto o caso do Sul brasileiro, onde a água flui pela terra gelada durante os meses de inverno antes de chegar na sua caixa d'agua. Quero dizer, se em Belo Horizonte você precisa esquentar a água de 20 graus para 40 graus e tomar seu banho, aqui no sul durante um bom período do ano o chuveiro tem que sofrer pra instantaneamente subir a temperatura de, digamos, 10 graus para 40 graus. Isso significa simplesmente que eu vou gastar 50% mais energia do que o felizardo morador de Belo Horizonte.

No Brasil são fabricadas há várias décadas placas coletoras que aquecem com o sol, e a aǵua flui através delas para se aquecer. Esse deve ser o tipo mais simples, barato e acessível de uso de energia solar depois que o sol já se foi. Acontece que essas placas não gostam de geadas, também muito comuns abaixo do paralelo 25 graus, e há um jeito de se usar da química para fazer um trocador de calor em que a água não flui pelo coletor. O problema é que sempre pode haver um problema, esse negócio pode vazar, ou se for a placa simples ela congela e a água dilatando enquanto o cobre contrai faz a pressão aumentar a tal ponto que a serpentina da placa se parte, inutilizando a placa.

Tubos com isolamento térmico a vácuo foram criados na Alemanha há algumas décadas. Neles, a luz atravessa um tubo de vidro transparente e atinge um segundo tubo (no interior do primeiro) onde é absorvida e se transforma em calor com grande eficiência. O calor, por sua vez, fica “impedido” de sair, já que entre os dois tubos há um colchão de ar muito rarefeito (vácuo), e então o caminho mais fácil pro calor é subir pelo tubo e ir para um reservatório térmico (em geral, um que também funciona como Boiler).

Há tubos para funcionamento em alta pressão ou em condições extremas, que também utilizam cobre e um fluido especial em seu interior. Esses tubos não me interessam, e também não vão ser necessários para quase ninguém no Brasil (em um Clube ou instalação industrial, certamente serão úteis).

Os tubos que interessam são os simples, ocos, para baixa pressão. O sistema pode funcionar sem a necessidade de bombas, válvulas, etc, utilizando a bela e simples ideia de que o que é mais quente sobe. A água circula sozinha então, “por gravidade” (como dizem o pessoal do ramo), subindo a água quente e descendo a água fria entre os tubos e o reservatório. Isso também dava pra fazer com as placas, porém, acontece que devido a composição dos materiais e o tamanho das seções por onde a água flui, não precisamos nos preocupar com geadas. O sistema funciona muito bem mesmo a baixas temperaturas. E ainda, numa placa diversos materiais (plástico, alumínio, lã de vidro, borracha, etc) são utilizados enquanto nos tubos temos apenas vidro e um filme “pintando” o tubo interno.

Instalei semana passada um sistema com reservatório térmico de 400 litros e 25 desses “tubos a vácuo”, e estão funcionando maravilhosamente bem. Houveram alguns dias com 4 banhos (bons banhos, razoavelmente longos) em que a água quente precisou ser misturada com fria. E que se registre, estamos no inverno, e nem todos os dias tem sido de sol pleno. Isso me leva ao último ponto deste texto: dimensionar um sistema desses não é tarefa simples, não há uma regra de “x tubos para y litros de água”, e explico a seguir.

O reservatório é suficientemente eficiente para que a gente não se preocupe com o quanto a água vai esfriar dentro dele. Entretanto, se eu tivesse 40 tubos ao invés de 25 (muitos vendedores dizem que é 1 tubo para 10 litros de água) a água aqueceria mais rápido, é verdade. Mas se ela já está aquecendo bem agora, no inverno e com 25 tubos, o que vai acontecer no verão? Deverá aquecer mais, claro. E, além disso, se eu tivesse um reservatório menor, a temperatura também iria subir mais rápido (seriam, digamos, a mesma quantidade de calor para 300 litros e não 400, então o aumento de temperatura talvez fosse 10, 20 ou mesmo 30% maior, por dia, se eu tivesse menos água pra esquentar.

Optei por uma razão reservatório/tubo diferente dos vendedores por basicamente duas razões: 1) prefiro que o sistema nunca aqueça a água a temperaturas muito altas, como muitos anunciam por aí. Eu não preciso de água a 90 graus, preciso tomar banho a 40 graus. Tudo bem, posso misturar com a fria, mas tubulação feita de um material diferente do cobre para essa temperatura é difícil existir, pelo menos comercialmente no Brasil. Então se ao longo de 1 ano a temperatura máxima for 60 graus, estarei muito feliz com isso. 2) Ainda que o reservatório seja eficiente, é básico na termodinâmica que a troca de calor é maior quando a diferente de temperatura é maior. Portanto, prefiro guardar 400 litros de água morna do que 200 litros de água fervendo (Ambas opções podem me render um bocado de água quente mesmo num dia sem sol, mas fico com a primeira). E, a legislação brasileira exige que a tubulação de água quente passe por testes a 70 graus. Se você tiver água acima dessa temperatura, vai ter que gastar dinheiro, com tubulação diferente ou com uma válvula (que sempre pode dar defeito) que vá misturar água quente e fria para não permitir que se exceda a temperatura limite da tubulação.

Então, com esses ajustes, o ar condicionado vai ficar mais tempo desligado (E ele é 3.5 vezes mais eficiente que um aquecedor com resistência elétrica); o chuveiro vai ficar desligado; e devo aumentar o conforto, sem aumentar ou quem sabe até diminuindo o consumo de energia. E, se for procurar uma empresa especializada, acredite em mim, eles são mais vendedores do que técnicos. Não vou ficar surpreso se eles te tentarem convencer de que ferver a água nos tubos é bom, como se isso fosse simbolicamente um sinal de virilidade (assim como ter um super ar condicionado ou um carro potente e beberrão).

Ah, e o aquecimento a gás nunca foi uma opção pra mim. Gastei o dobro pra colocar o solar, mas não há consumo de energia, nem emissão de CO2, nem ligação pro cara do gás, nem alguém abrindo uma torneira e esfriando o meu banho ao fazer isso. No atual preço do botijão de 45kg, em cerca de 300 reais, mesmo financeiramente o sistema solar é um bom negócio. E quando não tiver sol, ou tiver pouco, posso complementar ligando a resistência do boiler ou do chuveiro.

E é isso :)