Aquecimento e ar condicionado zonado devem reduzir o uso total de energia e o custo enquanto controlam com precisão a temperatura em cada divisão ou zona.
Estes são os pontos a favor de HVAC zonado.
O lado negativo é o custo inicial, normalmente variando entre $2.000 e $3.300 dependendo do número de zonas. Este é apenas o custo do equipamento e instalação do zonamento. Se substituir os componentes HVAC, o custo será muito mais elevado.
O custo completo do zoneamento HVAC é inferior.
Além da despesa, há outro problema potencial: Um sistema de zoneamento mal concebido pode desperdiçar toda a potencial eficiência energética que foi concebido para criar. Mais sobre isso em Good and Bad Design.
Agora, com os inconvenientes do aquecimento e arrefecimento por zonas fora do caminho, temos o prazer de informar que um sistema devidamente concebido se pagará a si próprio na poupança de energia. E estar mais confortável nas várias zonas da sua casa é sempre agradável.
O que é um Sistema Zoned HVAC?
Um sistema Zoned HVAC é um sistema HVAC único que serve duas ou mais zonas, em vez de dois sistemas HVAC separados. Os seus componentes são:
1 sistema HVAC: Um forno combinado com uma CA, e uma bomba de calor e um manipulador de ar são os dois mais comuns.
1 a 20+ amortecedores accionados por motor para controlar o fluxo de ar para cada zona: Dependendo do desenho da conduta, o sistema pode requerer um amortecedor para cada ramo maior fora do tronco ou ramo menor. Uma das vantagens de instalar um sistema zonado quando a casa é construída é que pode ser projectado com menos amortecedores do que um reequipamento muitas vezes requer.
Ver o nosso Guia de Compra de Condutas para informações sobre condutas e como funcionam num sistema HVAC.
Dampers podem ser controlados para abrir completamente ou fechar, ou um controlador modulante pode ser instalado a um custo adicional para abrir parcialmente os dampers para satisfazer a procura de aquecimento e ar condicionado de cada zona.
Monitorização e controlo da temperatura em cada zona: Há várias formas de monitorizar e controlar as temperaturas das zonas.
Opção 1: Termóstatos – O método mais simples é ter um termóstato em cada zona que monitoriza e controla a temperatura.
Opção 2: Um termóstato multizona e sensores em cada zona podem também monitorizar e controlar a temperatura em cada zona. Os sensores transmitem informações ao termóstato, e o termóstato controla se cada zona recebe calor ou ar condicionado.
A vantagem de um termóstato multi-zona é que se pode controlar todo o sistema a partir de um local em vez de ter de ir a cada zona para ajustar o termóstato. Claro que qualquer termóstato WiFi de uma ou várias zonas pode ser controlado a partir de qualquer lugar com uma aplicação e um dispositivo inteligente.
Um profissional HVAC com boa experiência na instalação de sistemas zonados oferecerá conselhos sonoros sobre a melhor mistura de sensores e termóstatos.
P>Painel de controlo de interferências: Este painel recebe informação sobre a temperatura desejada em cada zona. Depois controla os amortecedores para produzir um fluxo de ar que satisfaça o aquecimento e o arrefecimento em cada zona.
Cablagem/sem fios: Os amortecedores são normalmente ligados de volta ao painel de controlo. Os sensores e termóstatos podem ser ligados ou sem fios.
Não estamos a promover o Trane em relação a outras marcas, mas esta página explica os tipos de equipamento utilizados num sistema zonado.
Concepção de um sistema Zoned e Bad Zoned
Um sistema HVAC que não é zonado aquece e arrefece todas as áreas da sua casa sempre que está em funcionamento. É um pouco como ter todas as luzes da sua casa acesas quando se acende qualquer luz. A electricidade utilizada para luzes em quartos desocupados é desperdiçada.
A chave para poupar energia utilizando um sistema zonado é reduzir ou parar o ar aquecido ou arrefecido que vai para quartos desocupados. Por exemplo, o calor para a zona do quarto pode ser fixado em 60F durante o dia e 72F à noite, quando as zonas de habitação são reduzidas a 60F. Como pode imaginar, os termóstatos programáveis oferecem conveniência num sistema zonado.
Quando feito correctamente, o zoneamento reduz tipicamente a utilização de energia em 20% a 40%. A média para a maioria das casas é de 30%. Quanto mais extremas forem as temperaturas do seu clima, mais cedo um sistema zonado se pagará por si mesmo e começará realmente a poupar dinheiro todos os meses.
Concepção de um sistema zonado de boa qualidade
A poupança de energia é conseguida num sistema zonado através da redução da produção do sistema HVAC. Portanto, uma boa concepção começa com um sistema HVAC de duas fases ou de capacidade variável.
Sistemas com duas fases funcionam a 65% de capacidade em baixa e 100% de capacidade em alta. Portanto, considere o que acontece se reduzir a procura de aquecimento ou arrefecimento em várias zonas em um terço, de modo que a sua casa necessitará de cerca de dois terços (66,7%) da capacidade do sistema. Isso é perto de 65%. O sistema funcionará em fases baixas a maior parte do tempo, reduzindo efectivamente a utilização e o custo de energia em cerca de um terço.
Este pdf pode ser utilizado para ilustrar o ponto. A canalização é dividida para servir três secções da casa. Sem zoneamento, cada secção receberia cerca de 33,3% do fluxo de ar a toda a hora, para um total de 100%. Não há aí economias de energia.
Com um sistema zonado como mostrado, ou um termostato multi-zona ou termostatos para cada zona poderia ser definido de modo a que algumas zonas recebessem uma quantidade desproporcionada do fluxo de ar de aquecimento ou arrefecimento, reduzindo ao mesmo tempo a capacidade total. Por exemplo, o andar de cima poderia obter 20% da capacidade do sistema. A cozinha/quarto familiar poderia obter 30% e a área de estar/jantar poderia obter 15%.
Isso totaliza 65% em vez de 100%, ideal para um sistema de duas fases ou de capacidade variável.
Again, um projectista experiente de sistemas HVAC será útil. Eles determinarão que gamas de configurações de temperatura devem ser utilizadas para as várias zonas, para garantir que o sistema funcione com menor capacidade para reduzir a utilização de energia, mas ainda assim manter as áreas ocupadas da sua casa confortáveis.
Bad Zoned System Design
Existem duas grandes falhas no sistema com zoneamento.
1. Os sistemas de uma só fase não devem ser zoneados porque aquecem ou arrefecem a 100% da sua capacidade e o ventilador funciona a 100% da sua capacidade sempre que ligado. Primeiro, não se pode reduzir a utilização de energia quando o sistema funciona a plena capacidade.
Segundo, quando o ventilador está a mover 100% da capacidade de ar, esse ar tem de ir a algum lado. Se uma ou mais zonas estiverem fechadas, o ar em excesso irá soprar através daquelas que estão abertas.
O resultado será demasiado ar aquecido ou arrefecido forçado a entrar em zonas abertas. Isto fará com que o sistema funcione em ciclos curtos mas frequentes, o que pode causar oscilações de temperatura e falhas mecânicas. As salas serão demasiado quentes ou demasiado frias. Finalmente, todo esse fluxo de ar provocará a precipitação ou assobio nas condutas e poderá danificar as condutas ou causar fugas.
2. Não devem ser utilizadas condutas de desvio e amortecedores.
Se estiver familiarizado com sistemas zonados, poderá ter ouvido falar de uma conduta de derivação e amortecedor, como mostrado na imagem acima. A conduta de desvio liga-se numa extremidade ao tronco, fornecendo ar aquecido ou arrefecido aos ramos zonados.
Na outra extremidade, liga-se ao plenum de ar de retorno, onde o ar regressa ao forno para ser reaquecido ou rearrefecido. No meio da conduta encontra-se um amortecedor. Quando todas as zonas estão abertas, o amortecedor está fechado, pelo menos deve estar, pelo que nenhum ar passa por ele. O registo abre-se parcial ou totalmente quando uma ou mais zonas estão fechadas e a pressão do ar aumenta no sistema.
Este vídeo desta Casa Antiga mostra a instalação de um sistema zonado com conduta de derivação e registo. O vídeo é útil para aprender como funciona um sistema zonado. Mostra a instalação de um amortecedor e as razões para a sua utilização. Contudo, argumentamos contra um desvio, pelo que o vídeo dá “o outro lado da história”
Um desvio deve ser usado num sistema zonado de uma só fase, ou haverá problemas significativos de fluxo de ar e de condutas. O excesso de ar a ser empurrado pela ventoinha, alguns amortecedores estão parcial ou totalmente fechados, é forçado de volta ao plenum de ar de retorno através do bypass. Isto elimina o jacto de ar forçado através de zonas abertas.
Problema resolvido?
Não. Aqui estão quatro razões pelas quais as condutas de desvio não devem ser utilizadas em nenhum sistema:
- Não pode reduzir o aquecimento ou arrefecimento num sistema de uma só fase que, por definição, funciona a 100% da sua capacidade, pelo que NÃO há nenhuma poupança de energia.
- Quando a CA está a funcionar, forçar o ar frio a entrar no condutor de ar pode causar o congelamento da bobina CA e funcionar de forma muito ineficiente ou bloquear completamente o fluxo de ar.
- A maioria dos amortecedores de derivação são mais pesados do que ligados por fios. Estes são chamados amortecedores barométricos. Quanto mais pressão de ar for causada por amortecedores fechados, mais ar é empurrado através deles, e mais largo se abre. Mesmo quando todas as zonas estão abertas, o ar vai encontrar o seu caminho para a conduta de derivação, e o aquecimento ou arrefecimento nesse ar é desperdiçado. Os amortecedores de bypass electrónicos reduzem parcialmente esta questão.
- Os amortecedores de bypass podem recolher humidade, e o bolor é o resultado inevitável.
Essa é a nossa opinião profissional, e é apoiada pelos principais profissionais de AVAC. Se quiser explorar mais a questão, este artigo da Energy Vanguard tem excelente informação.
Levantamos a questão porque é calorosamente debatida entre os instaladores de HVAC. Se o seu instalador sugerir a construção de um sistema com um bypass, encontre um novo instalador que se oponha a eles. Ou, no mínimo, peça ao instalador que aborde as preocupações que levantámos. E leia definitivamente o artigo Energy Vanguard.
Is a Zoned System Right for You?
Somos a favor de sistemas zonados para casas se o sistema HVAC for de duas fases ou capacidade variável, e o ventilador for de velocidade variável.
Além disso, são úteis quando se tem:
Áreas desocupadas: Áreas da casa estão vazias por períodos longos e contínuos todos os dias ou mais longos.
Desbalanço de temperatura: Algumas áreas da sua casa são demasiado quentes ou demasiado frias. Por exemplo, no Verão, se um termóstato solitário estiver no primeiro andar de uma casa de dois andares, o primeiro andar será confortável e o andar de cima será demasiado quente. Também poderá querer mais corrente alternada para a cozinha no Verão, quando o forno estiver ligado. No Inverno, poderá querer calor extra para outras partes da casa se o termóstato estiver localizado perto de uma lareira com uma lareira rugindo. O zoneamento permite um aquecimento e arrefecimento orientados e menos utilização total.
HVAC Custo do Sistema de Zoneamento
Instalar equipamento de zoneamento durante a construção de uma casa é muito mais fácil do que a adaptação a posteriori, por isso também menos dispendioso. Aqui estão discriminações de custos:
- Termostatos multicanal:$130 a $600 com base em características tais como se tem desenho básico ou se tem um ecrã LCD a cores, ecrã táctil ou capacidade WiFi.
- Painel de controlo de zona:$115 a $200 dependendo das suas capacidades.
- Amortecedores de potência:$85 a $175 para amortecedores de canaletas redondas; $150 a $325 para amortecedores rectangulares de grandes troncos.
- Cablagem:$50 a $150 por sistema dependendo do número de zonas.
- Fixadores, mastique e fita adesiva para calafetar condutas:$35 a $100+ para todo o trabalho dependendo do número de zonas.
- Ferramentas e equipamento de segurança:$60 a $225 para o trabalho dependendo da qualidade das ferramentas adquiridas.
Sensores de zona:$28 a $45.
O total para equipamento é de cerca de $485 a $725 para um sistema de duas zonas e aumenta de $150 a $300 por zona adicional.
Não recomendamos o zoneamento por DIY porque é preciso experiência para saber que tamanhos de condutas são necessários para uma capacidade de fluxo de ar adequada, quantas zonas são compatíveis com o seu sistema HVAC e que tipos de amortecedores irão melhor satisfazer as suas necessidades.
Esta tabela mostra os custos típicos de instalação para designs de sistemas zonados populares.
| Número de Zonas | Nova Construção | Existing Home |
|---|---|---|
| Two Zones | $1,500 a $1.850 | $2.000 a $2.500 |
| Três Zonas | $1,850 a $2.100 | $2.200 a $2.850 |
| Quatro Zonas | $2.000 a $2.500 | $2.650 a $3,300 |
| Zonas Adicionais | $225 a $350 por zona | $335 a $500 por zona |
HVAC para Casas de Dois Andares: Zoneamento HVAC vs Dois Sistemas
Um desenho simples de duas zonas é eficaz para muitas casas de dois andares onde os quartos estão no andar de cima e a cozinha e as áreas de estar estão no andar de baixo.
As suas opções são um único sistema HVAC dividido em duas zonas, como temos estado a discutir ou dois sistemas HVAC separados, um para cada nível da casa.
Quando o Zoneamento HVAC é Melhor
#1 Estás a construir uma casa. Um sistema HVAC mais equipamento de zoneamento custa menos de dois sistemas HVAC. Ver o nosso Guia Principal de Sistemas HVAC para preços para cada tipo de sistema para comparação.
#2 O seu sistema HVAC actual tem muita capacidade: Se a sua casa já estiver construída e o sistema HVAC fizer ar quente e frio suficiente para ela, não precisa de um segundo sistema. Basta adicionar o equipamento de zoneamento.
Quando dois sistemas são melhores
#1 O seu sistema de HVAC actual não tem capacidade suficiente. O seu sistema funciona a maior parte do tempo, mas não consegue arrefecer adequadamente no Verão ou aquecer no Inverno? A primeira coisa a fazer é ter um técnico HVAC a verificar se existem problemas comuns. Filtros sujos podem ser a causa, e é fácil de resolver. Uma fornalha suja ou bobinas de bomba de ar-calor também aquecem e arrefecem inadequadamente. A sua limpeza é outra solução fácil. A seguir, as suas condutas devem ser inspeccionadas. Se houver fugas, deve ser selada para o pico do fluxo de ar. Algumas delas podem estar mal dimensionadas, com muito pouco ar a ir para partes da sua casa. Essas reparações custam menos do que um sistema completo.
Se não tiver esses problemas, um segundo sistema AVAC pode ser a solução ideal. Recomendamos a criação de duas zonas, bloqueando permanentemente as condutas para o que se tornará a segunda zona. Em seguida, instalar um sistema mini-split sem condutas para servir a segunda zona. Ver o nosso Guia de HVAC Mini-Split para detalhes sobre tipos, prós e contras e custo.
Even neste cenário, adicionando o zoneamento ao sistema poderá funcionar. Por exemplo, se um técnico de AVAC determinar que o seu sistema actual é 30% demasiado pequeno (um AC de 3 toneladas quando deveria ser uma unidade de 4 toneladas, por exemplo, ou um forno de 60.000 BTU quando deveria ser um 80K), aqui está a solução de zoneamento: Utilizar amortecedores de zona para reduzir em 30% a necessidade total de aquecimento e arrefecimento. Isto não funcionará com um sistema de fase única, mas é possível com HVAC por fases. Como já dissemos algumas vezes, é aqui que a entrada de um profissional de HVAC que pode inspeccionar a sua casa e sistema específicos o ajudará a fazer a melhor escolha.
#2 Está a construir uma adição ou a converter garagem/espaço ático: O seu sistema HVAC actual provavelmente não consegue fazer calor ou ar condicionado suficientes para o espaço extra. Pode também ter problemas de instalação de condutas. Para adições e conversões, quer um sistema convencional dividido, como uma bomba de calor e um manipulador de ar ou um sistema de mini-bomba de calor dividida servirá o propósito.
A propósito, o aquecedor de espaço é uma boa maneira de aquecer uma divisão como uma garagem, leia o nosso Top Space Heaters (Revisões e Guia de Compra) para mais informações.