Nota de segurança: Este é um texto educacional arquivado de 2018. ano, e não um projeto ou instruções para instalação independente do sistema de aquecimento. O cálculo, a seleção de equipamentos, a instalação, os testes e o comissionamento devem ser confiados a projetistas e empreiteiros qualificados, de acordo com os regulamentos válidos e a documentação do fabricante.
As necessidades gerais de aquecimento do edifício também são afetadas pela envolvente do edifício. Confira nossas janelas de madeira, janelas de madeira-alumínio e serviços, ou envie um pedido de orçamento.
Aquecer apartamentos maiores e edifícios familiares com fogões tradicionais não é o passatempo de inverno mais agradável. Aquecer desta forma é desagradável não só porque dá trabalho de manutenção do fogão, mas também porque é preciso preparar o combustível, acender o fogo, limpar as cinzas, e durante todos estes trabalhos o apartamento fica mais sujo do que o normal. Além destas deficiências, o aquecimento com fogões não cumpre os requisitos das habitações modernas, nem esteticamente nem em termos de uniformidade da distribuição da temperatura. Com base nestes factos, não é de estranhar que não só nos novos edifícios de propriedade social, mas também nos edifícios familiares especiais, seja hoje utilizado um sistema de aquecimento central.
Esquema de aquecimento e princípio de operação
O dispositivo de aquecimento central (fig. 1) consiste em um sistema: caldeira, elementos de aquecimento e tubulações. O ponto mais alto deste sistema é o vaso de expansão. Todo o sistema está cheio de água. Se queimarmos na caldeira, a água aquece e devido ao seu peso específico menor sobe, e a água quente é substituída pela água que esfriou nos elementos de aquecimento (portanto, tem um peso específico maior). A água que sobe flui pelas tubulações até os elementos de aquecimento, onde, liberando seu calor, esfria e retorna à caldeira.
Imagem 1 — dispositivo para aquecimento central.
Assim, devido à diferença no peso específico da água fria e quente no sistema, é criado um fluxo fechado contínuo, que permite o fornecimento de uma determinada quantidade de calor aos elementos de aquecimento.
A força que possibilita a circulação da água devido à diferença de temperatura - principalmente quando se aquece apenas em um nível - é muito pequena e por isso é importante dimensionar os dispositivos com base em cálculos cuidadosos e precisos. Na prática, muitas vezes acontece que os dispositivos, especialmente para apartamentos menores e individuais, são projetados rapidamente e com base em dados da experiência. Não há dúvida de que um sistema de aquecimento central pode por vezes ser implementado com sucesso desta forma, mas é mais comum que não funcione perfeitamente e os erros resultantes sejam mais difíceis de corrigir posteriormente.
É por isso que não devemos lamentar o esforço para criar os cálculos e projetos necessários, porque certamente valerá a pena. Não devemos perder de vista o fato de que um sistema como este deve servir para o resto da vida.
Cálculo da quantidade necessária de calor
A primeira tarefa durante o projeto é calcular a quantidade necessária de calor para aquecer os ambientes desejados. A quantidade necessária de calor para aquecimento corresponde às suas perdas. As perdas de calor dependem da diferença entre a temperatura exterior e a temperatura da divisão a aquecer, do coeficiente de transferência de calor das superfícies que confinam com a divisão observada, bem como da dimensão dessas superfícies.
O cálculo deve ser realizado separadamente para cada superfície com diferentes coeficientes de transferência de calor e com diferenças nas temperaturas externas e internas. A soma dos resultados parciais obtidos desta forma dará a quantidade total necessária de calor ambiente. (Para aqueles que estão relutantes em fazer cálculos, notamos que apenas cálculos básicos são necessários para o cálculo).
A quantidade necessária de calor é calculada usando o formulário:
Q=F * k (tb - tk)
onde estão:
Q - quantidade de calor perdida pelo ambiente, kcal/hora;
F - superfície (parede, janela, porta, piso, teto) através da qual o calor passa, m2;
k - coeficiente de transferência de calor para a superfície observada, kcal/m2°C
tb - temperatura ambiente interna desejada, °C
tk - temperatura externa da superfície observada, °C
Figura 2 — exemplo de cálculo da quantidade necessária de calor.
Exemplo de arquivo de cálculo de sala
Para uma melhor visão geral do fluxo de cálculo, tomaremos um exemplo prático. A tarefa é calcular a quantidade necessária de calor para o edifício residencial a partir da figura nº. 2. Os dados técnicos são: divisórias em tijolo poroso, tamanho 10 cm, rebocadas em ambos os lados, espessura da parede principal 38 cm rebocada em ambos os lados, porta de vidro simples, janela dupla com moldura de madeira. teto com vigas de madeira em ambos os lados revestidas com tábuas e acima do teto um sótão fechado, abaixo do piso é terra. Temperatura externa mínima esperada - 20°C. Passagem de calor pela janela externa:
Superfície: F =1,5 x 2 = 3 m2
Coeficiente de transferência de calor: k = 3,5
Diferença de temperatura: tb = +20°C, tk = - 20°C, tb - tk = 20 - (-20) = 40°C
Q=3 x 3,5 x 40 = 420 kcal/hora
Passagem de calor através da parede principal externa:
Área: F = 3 h 4 - área da janela = 12 - 3 = 9 m2
Q = 9 h 1,3 x 40 = 468 kcal/hora
Passagem de calor pela porta do corredor:
Superfície: F = 0,9 x 2 = 1,8 m2
k = 3
Diferença de temperatura: tb = 20°C; tk =16°C, tb - tk = 20 - 16 = 4°C
Q =1,8 h 3 h 4 = 21,6 kcal/hora
Passagem de calor pela parede em direção ao corredor:
Área: F = 3 x 3,5 - área da porta = 10,5 - 1,8 = 8,7m2
k = 1,6
Diferença de temperatura: tb - tk = 40°C
Q = 8,7 x 1,6 x 4 = 55,7 kcal/hora
Passagem de calor pela parede em direção ao WC:
Superfície: F = 1,5 x 3 = 4,5m2
k = 1,6
Diferença de temperatura: tb - tk = 2°C
Q = 4,5 h 1,6 h 2 = 14,2 kcal/hora
Passagem de calor pela parede até o banheiro:
Superfície: F = 1,9 x 3 = 5,7m2
k = 1,6
Diferença de temperatura: tb - tk = 20 - (+24) = -4°C
Neste caso, o calor passa do banheiro para os quartos, ou seja, não é uma perda de calor, mas sim um ganho e, portanto, este valor deve ser subtraído do calor total necessário.
Q = 5,7 h 1,6 x (-4) = -36,5
lnão há diferença de temperatura entre ambientes individuais, portanto não há transferência de calor e, portanto, não há necessidade de cálculo.
Passagem de calor pelo teto:
Superfície: F = 3,5 x 4 =15 m2
k = 1,5
Diferença de temperatura: tb - tk = 20 - (-12) = 32°C
Q =15 h 1,5 x 32 = 720 kcaI/hora
Passagem de calor pelo piso:
Superfície: F = 15m2
k = 1,5
Diferença de temperatura: tb – tk = 20 - (-2) = 22°C
Q = 15 x 1,5 x 22 = 495 kcal/hora
Calor total necessário:
420
468
21,6
55,7
14,2
720
495
-–––––
2194,5 kcal/hora
O valor obtido desta forma deve ser aumentado por subsídios como subsídio para os lados do mundo, subsídio para vento e subsídio para interrupção de aquecimento.
Acessórios de vento:
Áreas normais: com uma parede externa com abertura:
10% com múltiplas paredes externas com aberturas: 15%
Áreas ventosas: com uma parede externa com abertura:
20%, com múltiplas paredes externas com aberturas: 25%.
Acessório de interrupção de calor:
Interrupção esperada no aquecimento de 8 - 12 horas por dia: 15%.
Interrupção esperada no aquecimento de 12 - 16 horas por dia: 25%.
Adição aos lados do mundo
Orientação noroeste: 5%.
Orientação norte: 10%.
A sala do exemplo está localizada em uma área com ventos normais, está orientada para norte e portanto o valor obtido deve ser somado duas vezes 10%, ou seja, total 20%.
Não contaremos o subsídio de interrupção de aquecimento, porque é menos contínuo.
2194,5
+438,9 (20%)
-———————
2633,4
Deste valor deve ser deduzida a quantidade de calor recebida da parede em direção ao banheiro:
2633,4
- 36,5
-————
2596,9
Assim, a quantidade de calor necessária para aquecer a sala é Q = 2597 kcal/hora
Projeto do sistema
Primeiro de tudo, ao projetar, você deve desenhar a base dos lados na escala 1:100. ou se possível 1:50. Os elementos de aquecimento devem ser colocados por baixo da janela e em divisões onde não existam janelas, junto à porta de acesso ao espaço livre ou em locais mais frescos. Devido à tubagem possivelmente mais longa, esta disposição é um pouco mais cara do que a disposição dos corpos de aquecimento ao longo das paredes internas, mas as vantagens, o fluxo de ar e, em conexão com isso, a disposição da temperatura, são muito mais significativas. (fig. 3)
Figura 3 — fluxo de ar ao redor do corpo de aquecimento.
Escolha de elementos de aquecimento
Após o projeto, segue-se a escolha do tipo de elementos de aquecimento e a determinação das superfícies de aquecimento necessárias. Para aquecimento de água quente, os elementos de aquecimento mais adequados são os radiadores de aço. Muitas pessoas relutam em usar esses radiadores, supostamente porque são danificados pela água e vazam rapidamente. No entanto, isso só acontece quando a água é drenada frequente e injustificadamente do sistema, ou quando o radiador fica muito tempo sem água após a drenagem da água. Sob uso normal, a vida útil dos radiadores de aço é quase a mesma dos radiadores de ferro fundido. Os radiadores de ferro fundido não são os mais adequados para o aquecimento de água quente, em primeiro lugar porque são muito caros e também porque têm um grande peso morto. Em termos de desempenho térmico, ambos os tipos de radiadores são idênticos.
Os radiadores de alumínio estão entre os corpos de aquecimento mais modernos (Alutherm, Radal). As características térmicas destes radiadores são muito favoráveis, seu peso próprio é baixo, possuem um aspecto externo muito bonito e moderno. Sua conexão é feita com flanges roscados. Ao conectar o radiador, para não criar um elemento galvânico e, portanto, corrosão, as cabeças e eixos dos parafusos devem ser isolados com um isolante elétrico.
Juntando artigos sobre radiadores
Radiadores largos de aço devem ser usados somente se o uso de normal (de150 mm) resultou em um radiador muito longo. Radiadores de aço podem ser obtidos no comércio com5-10-15-20artigos soldados entre si. Se um radiador exigir mais de20artigos, então
podemos estender pela unidade de5ou possivelmente de10elementos usando parafusos intermediários para radiadores de5/4“ com roscas esquerda e direita e juntas Klingerite ou Centaur. Recomenda-se lubrificar os parafusos com uma graxa resistente à água com ponto de ebulição acima 100°Cou óleo de grafite. É necessária uma chave especial para a montagem dos elementos.
Os radiadores de ferro fundido, assim como os antigos radiadores de aço, são montados por elementos e fixados com parafusos intermediários. Se comprarmos radiadores usados, eles devem ser cuidadosamente inspecionados e verificados antes da instalação, especialmente os componentes dos elementos individuais. É melhor verificar o estado da folha com um objeto pontiagudo (por exemplo, um raspador de três gumes), pois a folha enfraquecida será perfurada devido à pressão, evitando assim maiores transtornos.
Teste de pressão
Os radiadores que nós mesmos montamos ou os radiadores usados devem ser testados antes da instalação. O teste será realizado da forma mais simples se fecharmos uma extremidade do radiador com tampões e colocá-lo sobre esses tampões. Em seguida, enchemos completamente o radiador com água e fechamos uma das aberturas restantes com uma tampa roscada, e na outra abertura colocamos uma mangueira de borracha com conexão de tubo. Conecte a outra extremidade da mangueira de borracha à rede de abastecimento de água. Se, devido à pressão da rede de abastecimento de água, após 5 -10 mminutos, não percebermos que o radiador está vazando, podemos instalá-lo. Onde não houver rede de água, a pressão necessária de 2-3 at pode ser produzida com uma bomba manual.
Os radiadores podem ser colocados sobre pernas ou em consoles, que são fixados na parede. A solução com consoles é melhor, pois não impede a limpeza embaixo do radiador, além de ter melhor aspecto estético. Para fixar o console, um furo com profundidade de 10 - 12cm deve ser perfurado na parede de modo que os lados da abertura fiquem paralelos ou a abertura se estenda em direção à parede. Pelo menos duas fileiras de tijolos intactos devem permanecer acima da abertura. Um radiador de elementos 20 requer dois, e para um mais longo - três consoles.
Fonte de calor
A superfície de aquecimento necessária da caldeira é determinada com base no calor total necessário do edifício (apartamento). Obteremos esse tamanho adicionando as quantidades necessárias de calor para salas individuais. No caso de caldeiras menores, que são alimentadas com coque ou carvão de melhor qualidade, pode ser praticamente calculado com 10.000 kcal/hora para superfície de aquecimento 1 m2. Portanto, se dividirmos a quantidade total de calor necessária por 10.000, obteremos aproximadamente a superfície de aquecimento necessária da caldeira. Recomenda-se, no entanto, levar uma caldeira com desempenho um pouco superior ao calculado.
O tipo de caldeira é determinado principalmente pelo tipo de combustível. Para coque, pequenas caldeiras de ferro fundido são mais adequadas. Caldeiras de aço e construção soldada são mais adequadas para a queima de diversos combustíveis.
Caldeiras pequenas geralmente têm uma superfície de aquecimento de 1,5 m2 (15.000 kcal/hora), 2,14 m2 (22.000 kcal/hora) e 3.16 m2 (32.000 kcal/hora). Para um edifício familiar, mostrado na imagem nº 4 como exemplo, é necessário um valor arredondado de 17.000 kcal/hora de calor total. Escolhemos coque como combustível. De acordo com todos os dados fornecidos, é necessária uma caldeira com superfície de aquecimento 2,14 m2.
Figura 4 — aquecimento necessário para um edifício familiar.