Lareiras e salamandras...

Chegou o Inverno. Esperamos frio, embora hoje em dia já não se saiba bem o que esperar... Com o frio procuramos soluções para nos aquecermos. E entre elas estão as soluções que passam pela queima de madeira, geralmente lareiras e salamandras, mais ou menos sofisticadas.

Há quem acredite que o aquecimento através da queima de madeira é melhor do que outros métodos de aquecimento, num sentido lato, porque é natural. Mas não é. E neste artigo eu pretendo desmistificar um pouco este assunto.

Sem entrar em grandes detalhes sobre o processo de combustão, podemos imaginar que ele é um processo que requer um combustível, neste caso a madeira, um comburente, neste caso o oxigénio do ar, e que produz gases, cinzas e calor.

A combustão liberta energia, através de calor, de duas formas: condução/convecção e radiação. A condução e convecção aquece os gases libertados e o ar envolvente e forma uma corrente de ar que será ascendente, se não for forçada. Essa corrente de ar é necessária para que a combustão se mantenha, pois é desse modo que o comburente/oxigénio é renovado. Se tentarmos impedir a corrente de ar gerada pela combustão, a chama diminui e pode mesmo apagar-se.

A radiação emite calor como uma lâmpada emite luz, ou seja, em todas as direcções, através do ar, e à distância. Quando estamos num ambiente frio, de frente para a madeira a arder, sentimos o calor na parte da frente e o frio na parte de trás. Mas basta-nos colocar uma mão à frente da cara e deixaremos de sentir o calor na cara, do mesmo modo que a mão tapa a luz que nos ofusca.



A corrente de ar gerada na combustão renova, conforme vimos, o oxigénio necessário à sua manutenção. Mas o que é que acontece aos gases quentes aí gerados? Ora, toda a gente sabe que os gases quentes saem pela chaminé para o exterior da casa.

Aquilo de que poucos se lembram é que todos os gases quentes que saem pela chaminé têm de ser substituídos por outros quaisquer gases no interior da casa. A saída dos gases pela chaminé cria uma baixa pressão no interior da casa. Consequentemente, a casa funciona como um aspirador do ar do exterior. E assim, o ar frio do exterior vai entrar por todas as frinchas disponíveis nas portas, janelas e outros orifícios. Esse ar frio vai contribuir para arrefecer a casa.

Por outro lado, o ar que alimenta a combustão na lareira ou salamandra não é ar frio que acabou de chegar do exterior. Antes é ar quente, que está no ambiente contíguo à lareira ou salamandra. Portanto, não só os gases quentes da combustão fazem com que o ar frio do exterior penetre na habitação, mas também contribuem para que o ar quente seja expelido, juntamente com os gases da combustão, através da chaminé.

O efeito líquido da energia libertada pela lareira e das correntes de ar geradas pode até ser negativo, resultando que a lareira contribua mais para arrefecer a casa do que para a aquecer!... Mas quem está nessas circunstâncias vai garantir que isso não é verdade, sobretudo porque quando a lareira está acesa, as pessoas se mantêm junto a ela. No entanto, as outras divisões da casa podem estar a ficar mais frias à custa disso!...

Sabendo disso, quem se preocupa com a eficiência energética (o que inclui uma proporção crescente de consumidores e consequentemente de produtores de lareiras e salamandras) tenta desenvolver métodos para aumentar a eficiência energética deste tipo de aquecedores.

Os recuperadores de calor, criados para esse fim, podem ser muito ou pouco sofisticados, mas basicamente fazem todos as mesmas duas coisas: limitam a corrente de ar que flui para a combustão e maximizam a transferência de calor dos gases da chaminé para o interior da habitação, antes de finalmente serem libertados no exterior.

A limitação da corrente de ar que sustenta a combustão é conseguida basicamente através da inserção da zona de chama num cubículo hermético com aberturas pequenas e reguláveis. O efeito evidente desta medida é que a combustão se torna mais lenta. Mas não só a combustão se torna mais lenta, como acaba por ocorrer num ambiente pobre em oxigénio, e isso tem consequências prejudiciais, conforme veremos mais adiante. Infelizmente, há ainda um terceiro efeito, que é a limitação da transferência de calor por radiação. De facto, a radiação emitida pela combustão é interceptada pelo material que constitui o cubículo onde a zona de chama foi inserida. Felizmente este efeito não é geralmente muito relevante, uma vez que os materiais utilizados na parte exposta da lareira ou salamandra são escolhidos de modo a permitir a passagem de grande parte da radiação ou a emissão de nova radiação.

Acerca da emissão de nova radiação, há um assunto que é muito relevante e muitas vezes é negligenciado pelos vendedores, instaladores e utilizadores de salamandras. As salamandras são, nada mais nada menos, do que lareiras com recuperadores de calor. A limitação da corrente de ar é conseguida fechando a chama no interior de um cubículo, muitas vezes de ferro fundido, e a transferência de calor dos gases de combustão para o interior da casa, antes de serem expelidos para o exterior, é conseguida através de longas chaminés expostas no interior da casa. Ora, o objectivo destes grandes tubos que constituem a chaminé é, para além de gerar uma boa "tiragem", mesmo esse: o de transmitir calor. Esse calor é transmitido por condução/convecção, mas também por radiação. Mas se a chaminé foi construída em aço inoxidável ou outro metal prateado, polido, espelhado... então a radiação emitida pela chaminé baixa para praticamente zero! Ou seja, as chaminés prateadas acabam por expelir os gases para o exterior sem deles ter extraído o máximo calor possível. Para evitar isso, há que substituir ou pintar a chaminé, de modo a fazer com que o seu aspecto exterior seja preto, tal como o material da própria salamandra.

A recuperação do calor dos gases de combustão, antes de serem expelidos para o exterior, pode assumir muitas formas: pode incluir permutadores de calor ar-ar com ventilação forçada, pode incluir permutadores de calor ar-água e um sistema que depois faz circular a água quente pela casa... Mas a eficiência energética destes sistemas pode medir-se sempre do mesmo modo, nomeadamente através da temperatura dos gases no momento em que são expelidos para o exterior, na extremidade da chaminé. Quanto menos quentes os gases saírem, mais do seu calor foi transferido para o interior da casa e mais eficiente será a salamandra ou lareira.

No entanto, e este ponto é importante, os gases têm de ser expelidos sempre quentes, caso contrário não haverá corrente de convecção a alimentar a chama, e eles têm de ser substituídos no interior da habitação por gases frios que vêm do exterior. A eficiência máxima, nestes casos, será conseguida se o ar frio que é sugado do exterior for conduzido directamente para a zona da chama através de uma conduta própria, ou seja, se a alimentação de ar para a lareira ou salamandra for feita directamente do exterior, através de um tubo próprio para esse efeito.

Em geral, portanto, a eficiência energética das lareiras e salamandras não é muito elevada.

Comparemos, se quisermos, com a eficiência energética de um aquecedor normal. A eficiência de transformação da energia consumida em calor que fica no interior da casa é de 100%.

Teremos, se quisermos ser honestos, de considerar a eficiência energética na produção e transporte da própria energia eléctrica. No entanto, na senda da honestidade, teremos também de considerar a eficiência energética na produção e transporte do material combustível (lenha ou derivados) utilizado na lareira ou salamandra.

Imaginemos que a produção de energia eléctrica é conseguida através da queima de carvão, em centrais termoeléctricas. Nesse caso, a eficiência energética da transformação do carvão na central é muito superior à eficiência energética da queima do carvão numa lareira. Basta pensarmos que as centrais termoeléctricas são enormes, estão quase sempre ligadas e são construídas empregando toda o conhecimento do estado da arte no que respeita a eficiência energética.

Mas grande parte da energia eléctrica que consumimos não é, felizmente, produzida em centrais termoeléctricas. E isso contribui para que esta energia possa ser um pouco mais limpa do que a que é produzida em centrais termoeléctricas.

O transporte da energia eléctrica implica perdas de eficiência, claro. Mas pensemos no que é necessário fazer até termos o combustível em nossas casas, à espera de ser queimado. O material precisa de ser recolhido (atráves de corte ou outro método), embalado e transportado. E tudo isso implica perdas de energia.

Ou seja, podemos entrar aqui em grandes discussões sobre o que é mais eficiente ou menos em termos energéticos, aquilo que tem mais impacto ou menos em termos de emissão de carbono para a atmosfera, ou medidas afins sobre a "amizade" ao "meio ambiente". As respostas nunca serão fáceis, se quisermos ser exaustivos. As barragens têm grandes impactos ambientais, as eólicas custam imenso a ser produzidas e instaladas, o corte da madeira exige energia só por si, etc...

Quem é fã de soluções mais naturais poderá ter em mente o caso "natural" em que o indígena vai de machadinha colher uns galhos ao mato que depois arde na sua lareira. No entanto, a produção de material combustível para lareiras é uma indústria em si mesma, muito distante desse conceito "natural" das coisas. Acreditar que essa indústria é boa para o ambiente é o mesmo que acreditar que a indústria da pasta de papel é boa para o ambiente, simplesmente porque à sua conta são plantadas enormes extensões de eucaliptos que, afinal, são árvores.

Temos que nos desenganar... em relação a isto e em relação a muitas coisas. Por exemplo, acerca do conceito de "floresta". Uma plantação de árvores, sejam elas quais forem, não é uma floresta. Ou não devia ser considerado uma floresta. Ou então, precisamos de outros termos para não nos confundirmos acerca das coisas. Todo o discurso oficial que podemos ouvir nos "media" nos fala de florestas quando se refere a plantações de pinheiros, eucaliptos ou outras árvores. Deixo ao vosso critério investigar as potenciais diferenças entre uma plantação e uma floresta não tocada pelo homem (se isso existir).

Portanto, provavelmente as lareiras e salamandras são energeticamente menos eficientes que um simples aquecedor.

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Segundo ponto: o trabalho que dão.

Creio que este ponto é consensual: as lareiras e salamandras dão muitíssimo mais trabalho a instalar e a manter do que um simples aquecedor eléctrico. Não se podem mover, obrigam-nos a operações de limpeza de cinzas e chaminés em posições não muito cómodas, implicam o transporte do material combustível até elas, quando estão ligadas implicam o nosso cuidado permanente... Enfim, são uma trabalheira!

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Terceiro ponto: os efeitos no ambiente.

A discussão sobre a eficiência energética já implica algum efeito sobre o meio ambiente. Nesse ponto também se abordou, embora superficialmente, a questão das plantações de árvores necessárias à produção de material combustível (alguma relação com os incêndios?...).

No entanto, os problemas ambientais gerados pelas lareiras e salamandras não se situam apenas a montante.

Os gases de combustão gerados pelas lareiras e salamandras são muitos e alguns são muito tóxicos!

Todas as combustões têm potencial para gerar gases tóxicos (aliás, tudo o que é demais é tóxico, mesmo o oxigénio). Mas as combustões das lareiras e salamandras são as piores, por dois motivos.

Em primeiro lugar, os combustíveis utilizados não são muito puros. Um hidrocarboneto, por exemplo uma molécula de butano (C4H10) ao arder completamente na presença de oxigénio gera moléculas de água (H2O) e de dióxido de carbono (CO2). No entanto, os materiais utilizados como combustível nas lareiras e salamandras não são tão puros como o gás butano que sai das garrafas. Em vez disso contém imensas impurezas, isto é, outras substâncias e elementos químicos. Assim, o resultado da sua combustão gera também óxidos de azoto e óxidos de enxofre, entre outros. Estes óxidos têm o potencial de causar sérios problemas de saúde nos humanos e demais animais, mas também de contribuir para a acidificação das chuvas.

Além disso, a combustão de materiais impuros gera também uma grande quantidade de partículas sólidas em suspensão e um conjunto potencial de outros poluentes, entre os quais dioxinas. Deixo um link sobre estes últimos:
https://en.wikipedia.org/wiki/Dioxins_and_dioxin-like_compounds

Em segundo lugar, a combustão nas lareiras e salamandras ocorre geralmente a temperaturas inferiores às temperaturas que ocorrem por exemplo numa caldeira de uma central termoeléctrica, e em ambientes menos ricos em oxigénio. A consequência inevitável disso é que a combustão é geralmente incompleta. E isso gera os seus próprios poluentes, entre os quais o monóxido de carbono.

De facto, o monóxido de carbono é um gás que pode ser queimado, na presença de oxigénio, para produzir dióxido de carbono. Mas se a temperatura for baixa e/ou não existir suficiente oxigénio, o monóxido de carbono não se transforma.

Repare-se que os recuperadores de calor têm por objectivo precisamente a queima mais lenta, a menor temperatura e com menos afluxo de ar!

É sobejamente conhecido o problema das intoxicações mortais com monóxido de carbono. A questão é que mesmo que a ventilação do espaço interior e o sistema de exaustão estejam a funcionar em pleno, o monóxido de carbono não desaparece: apenas é transportado para o exterior da habitação!

O resultado do que acabou de ser dito pode ser sentido na pele, e nos pulmões, por quem viaja numa noite fria para uma qualquer aldeia recôndita no fundo de um vale. O ar frio é mais denso e tende a descer. Durante a noite, na ausência do aquecimento solar que provoca correntes convectivas, o ar frio desce da montanha e acumula-se no fundo dos vales, podendo gerar-se inversões térmicas, isto é, situações em que o ar aquece com a altitude (ao contrário do que é mais normal). Um dos efeitos das inversões térmicas é o aprisionamento dos gases nessa câmara de ar frio.

Assim, nessas noites frias de inverno, as partículas sólidas e gases gerados nas lareiras das casas ficam aprisionados no fundo do vale, criando uma camada de névoa sobre a aldeia. Quem lá chega de carro ficará provavelmente feliz ao abrir a porta e sentir o cheiro à lareira... No entanto, em termos de saúde e ambientais, o odor agradável tem um revés tremendo.

Deixo apenas uma de muitas possíveis páginas na Internet a abordar este assunto:
https://www.nrcan.gc.ca/energy-efficiency/energy-efficiency-homes/combustion-gases-your-home-things-you-should-know-about-combustion-spillage/18639

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Quarto ponto: as bombas de calor.

Um aquecedor transforma a energia que lhe é fornecida (química, no caso da lareira, eléctrica no caso de um aquecedor eléctrico) em calor. A eficiência de um aquecedor é máxima (100%) quando o aquecedor transforma 1 unidade de energia em 1 unidade de calor que fica no interior da habitação.

Uma bomba de calor funciona de modo bastante distinto. As bombas de calor utilizam a energia não para aquecer, mas antes para transferir energia térmica de um lugar para outro. Se o conceito parece difícil de apreender, pensemos num frigorífico. O frigorífico arrefece o seu interior, transferindo o calor do lado de dentro para o lado de fora. Uma vez no lado de fora, o calor é dissipado na serpentina que se encontra geralmente na parte de trás do frigorífico. Assim, um frigorífico acaba por aquecer a sala onde se encontra. E se perguntarmos como é que aquece, a resposta é (em parte) que transfere calor do interior para o exterior. Talvez possa parecer estranho que o frigorífico vá buscar calor precisamente ao local que está mais frio, para o transferir para o local que está mais quente, mas é exactamente isso que ele faz.

Um ar condicionado faz exactamente o mesmo: no calor do Verão transfere a energia térmica do interior da casa (que está mais fria) para o exterior (que está mais quente).

No frio do Inverno é possível colocar estes mecanismos a recolher o calor no exterior da casa para o depositar no interior da casa.

A grande vantagem deste método sobre os aquecedores tradicionais é que enquanto nestes últimos uma unidade de energia transforma-se numa unidade de calor, nas bombas de calor uma unidade de energia pode transformar-se em mais de seis unidades de calor. Efectivamente, dependendo da qualidade do aparelho em causa, é fácil encontrar no mercado bombas de calor que são cinco vezes mais eficientes que um aquecedor tradicional.

Qual é a contrapartida?... Tem de haver um lado negro, não?... Não, na verdade não há lado negro. As bombas de calor (por exemplo ares condicionados utilizados para aquecimento) são significativamente mais caros de instalar e manter do que um aquecedor eléctrico simples. No entanto, não são necessariamente mais caros de instalar que uma lareira ou uma salamandra. E como vantagens são mais fáceis e baratos de manter, energeticamente muito mais eficientes, menos poluentes, menos perigosos e ligam-se e desligam-se premindo um botão.

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Quinto e último ponto: what's the point?...

As lareiras e salamandras são aparentemente mais simples, mais naturais e mais agradáveis... Mas sê-lo-ão mesmo?...

Na verdade, suspeito fortemente que dentro de cada homo sapiens existe um pirómano. Nós aparentemente gostamos do fogo. E gostamos de gostar do fogo. Por exemplo, rejeitamos o cheiro de muitos fumos, mas aprendemos a gostar do cheiro do fumo da lareira, mesmo que nos faça mal à saúde. Gostamos da cor das chamas, entre o vermelho e o amarelo, gostamos do dançar das chamas, acarinhamos a ideia nos agregarmos em torno de um pequeno sol (mesmo que o sol funcione de forma muito diferente).

E é assim que ao longo da vida tenho encontrado pessoas que, quando confrontadas com os dados que atrás exponho, tentam justificar perante si próprias e os outros a sua opção pelo aquecimento através de uma lareira ou uma salamandra. Mas não deviam precisar de grandes esforços, porque a justificação é simples: nós optamos pelas lareiras e pelas salamandras porque gostamos do fogo! Não é porque são mais baratas, mais simples, mais seguras, mais amigas do ambiente ou seja o que for. É porque nós gostamos do fogo.

Dito isto, eu acredito que devemos ser responsáveis pela nossa casa, num sentido lato, e assim devemos informar-nos sobre as coisas e a partir daí tomarmos as decisões que acharmos mais convenientes.

Entre elas está sempre também a opção de construir casas com melhor isolamento e com permutadores de calor ar-ar, vestir roupa mais quente, beber líquidos quentes e ser menos sedentário. Mesmo que eu próprio, para escrever este texto, tenha de ter estado sentado, parado, durante umas horas...