Registros de aquecimento: tipos de estruturas, cálculo de parâmetros, características de instalação

Existe um grande número de baterias de diferentes designs e materiais para sistemas de aquecimento de instalações residenciais e não residenciais.Mas os registros de aquecimento se destacam entre eles pela alta eficiência de transferência de calor e facilidade de automontagem.

Externamente e estruturalmente, esses dispositivos de troca de calor se assemelham a bobinas de toalheiros aquecidos comuns, mas em tamanho são muito maiores do que seus análogos para banheiros.

No artigo que apresentamos, examinaremos detalhadamente os tipos de registros de aquecimento, e também analisaremos as características de instalação desses equipamentos.

Tipos de registros de aquecimento feitos de tubos

O registro de aquecimento é um trocador de calor água-ar clássico. Na maioria dos casos, é feito de um tubo metálico de paredes lisas. Este último pode ser único ou na forma de uma série de várias seções de tubulação localizadas horizontalmente umas sobre as outras. Neste caso, existem estruturas individuais com aletas.

Um dispositivo de aquecimento feito apenas de um tubo de parede lisa é mais fácil de limpar durante a limpeza regular. Não há nervuras em forma de placa ou pontos apertados que sejam difíceis de limpar com um pano. Como resultado, “colônias” de poeira e sujeira não se formam nesse registro. A este respeito, supera significativamente os radiadores seccionais de painel atualmente difundidos.

Normalmente, os registos de aquecimento são instalados em garagens, armazéns, oficinas, hospitais e escolas - ou seja, em locais onde existem requisitos acrescidos de segurança contra incêndio e sanitária.

Em termos de eficiência de transferência de energia térmica e custos de aquecimento, o registro de tubos não é inferior a baterias normais, e muitas vezes os supera. A área total da superfície de transferência de calor em ambos os casos é aproximadamente a mesma, apenas no dispositivo em questão o refrigerante flui através de um amplo canal.

A resistência hidráulica nesta situação é muito inferior à de um radiador padrão composto por várias seções de painel. E isso afeta diretamente os custos de energia para bombear água através desse circuito de aquecimento.

Tipos por formato de design

Externamente, o registro de aquecimento não parece muito elegante. Mas é barato e fácil de fazer. E se você fizer um pouco de esforço, esse aquecedor-trocador de calor caberá facilmente até mesmo no interior de uma sala de estar.

Nas casas domésticas das aldeias, até recentemente, uma versão semelhante do sistema de aquecimento era usada em quase todos os lugares. Nos tempos soviéticos, os radiadores seccionais de painel não estavam disponíveis para venda, mas um tubo largo não era tão difícil de conseguir.

E então tudo o que foi necessário foi uma máquina de solda. O aquecedor de tubos resultante é conectado ao trocador de calor de água dentro do fogão a lenha por meio de soldagem de forma simples e rápida. Leia mais sobre a tecnologia de substituição de baterias pelo método de soldagem a gás. Avançar.

Quanto mais próximos da borda estiverem localizados os tubos verticais no registro seccional, maior será a transferência de calor do dispositivo - a água nas extremidades dos tubos horizontais é renovada mais lentamente do que em áreas com fluxo direto de refrigerante

Todos os tipos de registros de aquecimento são divididos em dois grupos:

1. Secional.
2. Bobinas (em forma de S).

No primeiro caso, os tubos horizontais são interligados por tubos transversais de menor seção transversal e, no segundo, por arcos de mesmo diâmetro.

Ambas as opções envolvem grandes quantidades de trabalho de soldagem. Um dispositivo de bobina também pode ser feito dobrando um tubo.No entanto, nem todos os produtos tubulares de aço de grande diâmetro podem ser dobrados desta forma. É muito mais fácil pegar arcos prontos e soldá-los nos segmentos horizontais do registro.

Num dispositivo com ligação “roscada” (os tubos estão localizados alternadamente à direita/esquerda) não existem zonas com refrigerante frio; a água aqui passa gradualmente por todos os tubos

Ao conectar seções horizontais de um registro seccional com uma conexão de “coluna”, tubos transversais são soldados em ambas as extremidades. A circulação do refrigerante em tal dispositivo de aquecimento ocorre em um circuito paralelo. Como resultado, certas zonas podem não receber calor suficiente. A água quente simplesmente flui para o segmento inferior antes de chegar ao extremo.

Na “rosca”, onde o refrigerante passa por todas as seções do registro, tais problemas não surgem. A este respeito, este registo é muito parecido com uma serpentina. Somente a água contida nela se move da entrada para a saída da bateria através de tubos de diferentes seções.

As bobinas podem ter várias curvas; neste caso, para fortalecer a estrutura em vários lugares, muitas vezes são feitas inserções transversais a partir de um canto ou de uma haste grossa

Se não houver arcos prontos para o registro em forma de S disponíveis, é melhor fazer você mesmo um dispositivo seccional. É extremamente difícil dobrar uniformemente um tubo de grande seção transversal sem equipamento especial. Quase a única opção é aquecer o metal com soldagem a gás e dobrá-lo cuidadosamente. Mas existe o risco de as paredes do tubo perderem resistência.

O tipo seccional também inclui um registro com um par de coletores laterais. São constituídos por um tubo do mesmo diâmetro das seções principais, atuando como tubos transversais. Neste caso, a água não se move de cima para baixo, mas da esquerda para a direita (ou vice-versa).

Opções de materiais

Na maioria das vezes, os artesãos domésticos fazem registros de aquecimento com as próprias mãos a partir de canos de aço. As principais vantagens desta opção são o baixo custo, disponibilidade de material e relativa facilidade de soldagem.

Além de um tubo redondo, o registro de aquecimento também pode ser feito a partir do seu análogo perfilado - a resistência hidráulica será um pouco diferente, mas nada mais

Na fábrica, os registros são produzidos a partir de:

• tornar-se;
• alumínio;
• cobre;
• ferro fundido

Lidera em transferência de calor e durabilidade opção de cobre. Mas com tamanhos grandes, esse aquecedor custará muito dinheiro. Um dispositivo de alumínio é inferior em termos de condutividade térmica, mas também custa muito menos.

O tipo mais popular e barato de registros de aquecimento é o de aço. No entanto, esta é também a opção mais ineficiente para a transferência de calor da água para o ar de todas as vendidas em lojas de equipamentos de aquecimento.

O coeficiente de condutividade térmica de diferentes aços varia de 45–48 W/(m*K). Para o ferro fundido é cerca de 60, para o alumínio é 200–240 e para o cobre é cerca de 400 W/(m*K). O aço é inferior a todos eles neste parâmetro técnico.

Na escolha dos tubos de aço, deve-se dar preferência aos produtos confeccionados em aço carbono, pois são os mais duráveis ​​​​e resistentes a altas temperaturas.

O ferro fundido e o alumínio são normalmente usados ​​​​apenas na produção fabril de registros. É muito difícil soldar estes metais de forma independente em condições artesanais. O mesmo se aplica ao aço inoxidável ou galvanizado, por isso é melhor não usar tubos feitos com esses materiais. São mais difíceis de cozinhar e a sua transferência de calor é inferior à do seu homólogo preto normal.

Se você tem experiência em soldagem de superfícies de cobre, fazer um registro desses tubos não é muito problemático.Devido às altas taxas de transferência de calor, podem ser obtidos com diâmetro menor do que na escolha da opção de aço. Portanto, o dispositivo de aquecimento custará menos.

No entanto, o cobre tem uma séria desvantagem aqui - a necessidade de um refrigerante neutro e limpo. Se água “suja” com impurezas circular no sistema de aquecimento, você pode esquecer a longa vida útil dessa bateria.

Um problema semelhante também é frequentemente observado devido à presença no sistema de elementos feitos de metais incompatíveis com o cobre. Se uma série de medidas preventivas não forem tomadas, tal registro não durará muito devido à corrosão eletroquímica.

Dispositivos com elemento de aquecimento embutido

A versão standard do registo envolve a sua ligação às tubagens de aquecimento de um sistema centralizado ou a uma caldeira de aquecimento de água. Mas existem dispositivos que são totalmente autônomos. Em um dos tubos inferiores está embutido um elemento de aquecimento, alimentado por uma rede elétrica de 220 V.

De acordo com o projeto e princípio de funcionamento, o elemento de aquecimento do registro é uma caldeira elétrica convencional, operando a partir de uma tomada monofásica padrão

A potência do elemento de aquecimento de água pode variar entre 1–6 kW dependendo do volume interno do trocador de calor. Esse dispositivo de aquecimento geralmente é equipado com uma bomba de circulação para que o refrigerante chegue a todas as suas áreas.

Esse registro autônomo é frequentemente usado como fonte adicional de calor, que é ativado apenas em geadas severas. Quando as temperaturas exteriores não são muito baixas, a divisão é aquecida pelo sistema de aquecimento geral. Além da água, pode-se adicionar anticongelante ao registro elétrico.

Existe um artigo em nosso site onde descrevemos detalhadamente as características da escolha e as sutilezas da conexão de elementos de aquecimento para radiadores de aquecimento. Mais detalhes - acesse link.

Cálculo do projeto do aquecedor

Primeiro você precisa calcular a potência de aquecimento necessária para uma sala específica.

De acordo com as normas, tal cálculo térmico deve ser feito levando em consideração:

• área e orientação das paredes externas (na direção ensolarada sul ou não);
• capacidade cúbica da sala aquecida;
• o nível de temperaturas negativas máximas possíveis na região;
• grau de isolamento térmico das paredes voltadas para a rua;
• a presença de outra sala aquecida abaixo e/ou acima;
• quantidades, tamanhos e tipos de janelas instaladas;
• presença/ausência de portas que dão diretamente para a rua.

Os códigos de construção recomendam até levar em consideração a rosa dos ventos predominante no inverno. No lado de barlavento próximo à parede, a perda de calor durante o período de inverno será obviamente maior.

Simplificado, para uma sala com pé-direito em torno de 2,7 metros, a potência térmica necessária é calculada multiplicando a área da sala por 100 W

Se os tetos da sala estiverem localizados a um nível de 3 metros ou superior, então, para um cálculo simplificado, a capacidade cúbica do espaço aquecido deve ser multiplicada por 34 ou 41 W. O primeiro coeficiente é considerado para edifícios de tijolos e o segundo para edifícios de concreto armado.

Multiplicar alguns números não é difícil. Mas devemos estar claramente cientes de que tais cálculos condicionais podem estar muito longe dos números reais, uma vez que há muitas nuances aqui.

A melhor saída é solicitar o cálculo necessário a um especialista que levará em consideração todos os parâmetros da sala. A perda de calor ocorre através de paredes, janelas, pisos, tetos e até ventilação.Para obter números precisos, tudo deve ser levado em consideração, sem exceção.

A seguir, é necessário calcular as dimensões dos tubos do registro de aquecimento. Para fazer isso, use a fórmula:

Q= K* St*dt

designações de letras:

• Q – potência térmica do registro;
• K – coeficiente de transferência de calor, depende do material do tubo;
• St – área de transferência de calor (igual ao número PI multiplicado pelo diâmetro e comprimento do tubo);
• dt – pressão térmica.

Assim, conhecendo Q e dt, resta apenas selecionar o diâmetro do tubo e seu comprimento total. Então, dependendo do desenho do registro, esta tubulação pode ser dividida em vários trechos, que posteriormente serão conectados por travessas. Para não complicar os cálculos, é melhor não levar em conta a transferência de calor deste último.

O valor dt, por sua vez, é calculado com base na temperatura ambiente requerida (Tv) e seus indicadores na alimentação (Tp) e retorno (To) - total dt = (Tp+To)/2-Tv

Ao conectar tubos com uma cobra, cada segmento horizontal subsequente recebe aproximadamente 10% menos energia térmica do que o localizado acima. Cada seção do pipeline de registro deve ser considerada como uma bateria separada. E à medida que o refrigerante se move através deles, ele esfria gradual e inevitavelmente e o calor entra na sala.

Outro parâmetro é a distância entre as seções horizontais (tubos principais), que reflete a altura de cada tubo individual. Se essa lacuna for muito pequena, os fluxos de calor de cima e de baixo começarão a se sobrepor, afetando-se mutuamente.

Este valor deve ser selecionado de forma que seja ligeiramente maior que o diâmetro do tubo. Então a eficiência do cadastro será máxima possível.

Para cálculos mais detalhados da potência das baterias de aquecimento e sua quantidade, você pode ler Aqui.

Recursos de instalação

Não há nada particularmente difícil em instalar um registro de aquecimento. As dificuldades só são possíveis ao soldá-lo em tubos individuais. Se você não tem muita experiência em soldagem, é melhor praticar primeiro. Ao comprar um dispositivo pronto de fábrica, não devem surgir problemas de instalação.

O registro do tubo é pendurado nas paredes por meio de suportes potentes (ganchos). Se for colocado no chão, pernas de ferro serão suficientes. É importante lembrar que o aquecedor de aço em questão pesa bastante. Além disso, o peso da água no interior é adicionado, por isso os suportes e suportes devem ser extremamente confiáveis.

As extremidades da seção do tubo são fechadas com tampões esféricos especiais ou soldadas com pequenos círculos de aço cortados em chapa de ferro. As conexões roscadas macho para instalação de uma válvula de ventilação e conexão ao sistema de aquecimento são cortadas diretamente nas paredes do tubo ou na placa final.

A superfície de uma bateria de aço deve ser revestida com tinta resistente ao calor. Graças a ele, o dispositivo não só terá uma aparência esteticamente mais agradável, mas também adquirirá proteção anticorrosiva adicional.

Instruções detalhadas para criar registros de aquecimento com suas próprias mãos podem ser encontradas em este material.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Os materiais de vídeo coletados a seguir irão ajudá-lo a entender todas as nuances do cálculo do registro de aquecimento e sua instalação no ambiente.

Tecnologia para fabricação de registro a partir de tubo retangular perfilado:

Vantagens e cálculo da potência do registro de aquecimento:

Se você precisa aquecer uma sala grande, então um registro feito de tubos de aço de paredes lisas é ideal para isso.Se você tem habilidade para realizar trabalhos de soldagem, não será difícil montar uma bateria caseira com suas próprias mãos. Você só precisa calcular com precisão os parâmetros deste dispositivo e selecionar os produtos de tubulação certos para ele.

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