A dissipação de calor real de vários tipos de radiadores de aquecimento é frequentemente discutida em fóruns de construção. Os participantes discutem quais baterias são melhores em termos de desempenho térmico - painéis de ferro fundido, alumínio ou aço. Para esclarecer esta questão, propõe-se calcular a potência de diferentes dispositivos de aquecimento e comparar radiadores para transferência de calor.
Como calcular corretamente a verdadeira dissipação de calor das baterias
Antes de tudo, estude a folha de dados técnicos da bateria. Nele, você definitivamente encontrará os parâmetros de interesse - a energia térmica de uma seção ou um radiador de painel inteiro de um determinado tamanho. Não se apresse em admirar o excelente desempenho de aquecedores de alumínio ou bimetálicos, o valor indicado no passaporte não é final e precisa ser ajustado, para o qual você precisa calcular a transferência de calor.
Julgamento equivocado: o poder dos radiadores de alumínio é o mais alto, porque a transferência de calor de cobre e alumínio é a melhor entre os metais. A condutividade térmica do alumínio é realmente alta, mas o processo de transferência de calor depende de muitos fatores. A segunda nuance: os aparelhos de aquecimento são feitos de silumin - uma liga de alumínio com silício, cujo desempenho é muito menor.
A transferência de calor especificada no passaporte do aquecedor corresponde à verdade quando a diferença entre a temperatura média do líquido de refrigeração (tapresentação + tretorno) / 2 e o ar ambiente é de 70 ° C. O valor é chamado de cabeçote de temperatura, indicado por Δt. Fórmula de liquidação:
Substitua o valor conhecido da cabeça de temperatura e obtenha a seguinte equação:
(tapresentação + tretorno) / 2 - tar = 70 ° C
Referência. Na documentação de produtos de várias empresas, o parâmetro Δt pode ser designado de forma diferente: dt, DT e, às vezes, é simplesmente escrito "com uma diferença de temperatura de 70 ° C".
Que transferência de calor obteremos se a documentação de um radiador bimetálico indicar: a potência térmica de uma seção é de 200 W a DT = 70 ° C? A mesma fórmula ajudará a entender, substituímos o valor da temperatura ambiente +22 ° C e realizamos o cálculo na ordem inversa:
(tapresentação + tfluxo de retorno) = (70 + 22) x 2 = 184 ° С
Sabendo que a diferença de temperatura nas tubulações de fornecimento e retorno não deve exceder 20 ° C, determinamos seus valores da seguinte forma:
- talimentação = 184/2 + 10 = 102 ° C;
- tretorno = 184/2 - 10 = 82 ° C.
Agora está claro que 1 seção do radiador bimetálico do exemplo fornecerá 200 watts de calor, desde que a água no tubo de fornecimento aqueça até 102 ° C e a temperatura do ar na sala atinja +22 ° C.
A primeira condição não é viável, porque as caldeiras domésticas modernas são aquecidas a 80 ° C (máximo). Isso significa que a seção do radiador nunca abrirá mão dos 200 watts declarados de calor. E a temperatura do líquido de arrefecimento no sistema de uma casa particular raramente sobe acima de 70 ° C, depois DT = 38 ° C, e não 70 graus. Ou seja, a transferência de calor real do dispositivo é duas vezes menor que o passaporte.
O procedimento para calcular a transferência de calor
Portanto, a potência real da bateria de aquecimento é muito menor do que a declarada, mas para sua seleção é necessário entender quanto. Existe uma maneira simples de fazer isso: aplicar um coeficiente de redução ao valor do passaporte da energia térmica do aquecedor. Abaixo está uma tabela de coeficientes pela qual a transferência de calor declarada do radiador é multiplicada, dependendo do valor atual de DT:
O algoritmo para calcular a transferência de calor real dos dispositivos de aquecimento para suas condições individuais é o seguinte:
- Determine qual deve ser a temperatura na casa e a água no sistema.
- Substitua esses valores na fórmula e calcule sua cabeça de temperatura Δt.
- Encontre na tabela o coeficiente correspondente à TD encontrada.
- Multiplique o valor do passaporte da transferência de calor da bateria por ela.
- Conte o número de seções ou aparelhos de aquecimento completos para aquecer uma sala.
No exemplo acima, a potência térmica de 1 seção de um radiador bimetálico será de 200 W x 0,48 = 96 W. Aproximadamente 1000 W de calor ou 1000/96 = 10,4 ± 11 seções serão utilizados para aquecer uma sala de 10 m² (arredondamento para cima).
A tabela apresentada e o cálculo da transferência de calor das baterias devem ser utilizados quando Δt igual a 70 ° С estiver indicado na documentação. Mas acontece que as empresas de manufatura fornecem energia ao radiador para outras condições, por exemplo, em Δt = 50 ° C. Como você não pode usar os coeficientes, é mais fácil discar o número necessário de seções de acordo com a característica do passaporte, apenas use o número com uma margem e meia.
Referência. Muitos fabricantes indicam valores de transferência de calor sob estas condições operacionais: tavanço = 90 ° C, tretorno = 70 ° C, tar = 20 ° C, o que corresponde apenas a Δt = 50 ° C.
Comparação de energia térmica
Se você estudou cuidadosamente a seção anterior, deve entender que a transferência de calor é muito influenciada pelas temperaturas do ar e do líquido de arrefecimento, e esses parâmetros são pouco dependentes do próprio radiador. Mas há um terceiro fator - a área de superfície da troca de calor, aqui o design e a forma do produto desempenham um grande papel. Uma comparação clara de um aquecedor de painel de aço com uma bateria de ferro fundido não funcionará, suas superfícies são muito diferentes.
O quarto fator que afeta a transferência de calor é o material do qual o aquecedor é feito. Compare você: 5 seções de um radiador de alumínio GLOBAL VOX com uma altura de 600 mm fornecerão 635 watts em DT = 50 ° C. Uma bateria retro DIANA de ferro fundido (GURATEC) para 5 seções da mesma altura transferirá apenas 530 W para a sala em condições semelhantes (Δt = 50 ° C). Esses dados são publicados nos sites oficiais dos fabricantes.
Nota. As características de potência dos aquecedores de alumínio e bimetálicos diferem pouco, não faz sentido compará-las.
Você pode tentar comparar o alumínio com um radiador de painel de aço, utilizando o tamanho de chassi mais próximo, adequado para as dimensões. O comprimento da bateria de 5 seções de alumínio da GLOBAL com uma altura de 600 mm será de aproximadamente 400 mm, o que corresponde a um painel de aço KERMI 600 x 400.
Mesmo se usarmos um painel de aço de três linhas (tipo 30), obtemos 572 W em Δt = 50 ° C contra 635 W para alumínio de 5 seções. Observe também que o radiador GLOBAL VOX é muito mais fino, a profundidade do dispositivo é de 95 mm e os painéis KERMI são quase 160 mm. Ou seja, a alta transferência de calor das seções de alumínio permite reduzir as dimensões do aquecedor.
Em um sistema de aquecimento individual de uma casa particular, baterias da mesma potência, feitas de metais diferentes, funcionarão de maneira diferente. Portanto, a comparação é bastante previsível:
- Os produtos bimetálicos e de alumínio aquecem rapidamente e esfriam. Dando mais calor por um período de tempo, eles resfriam a água retornada ao sistema com mais força.
- Os radiadores de painel de aço ocupam uma posição média, pois transferem calor de maneira não tão intensa. Mas eles são mais baratos e fáceis de instalar.
- Os mais inertes e caros são os aquecedores de ferro fundido, caracterizados por aquecimento e resfriamento prolongados, o que causa um pequeno atraso no controle automático do fluxo do líquido de refrigeração pelas cabeças termostáticas.
A conclusão é simples: não importa de que material o radiador seja feito. O principal é escolher a bateria certa para energia e design que se adapte ao usuário. Em geral, para comparação, não é difícil se familiarizar com todas as nuances da operação de um dispositivo específico, bem como onde é melhor instalar.
Comparação por outras características
Um recurso do desempenho da bateria - inércia - já foi mencionado acima. Mas, para que a comparação dos radiadores de aquecimento pareça objetiva, além da transferência de calor, outros parâmetros importantes devem ser levados em consideração:
- pressão de trabalho e máxima do transportador de calor;
- quantidade de água fechada;
- peso.
O limite de pressão de trabalho determina se o aquecedor pode ser instalado em prédios de vários andares, onde a altura da água subindo pelas bombas da rede pode atingir centenas de metros. O parâmetro não desempenha um papel para casas particulares, onde a pressão no sistema é baixa, no máximo 3 Bar.
Uma comparação da capacidade dos radiadores pode dar uma idéia da quantidade total de água na rede que precisará ser aquecida. Bem, a massa do produto é importante ao escolher o local de instalação e o método de montagem da bateria.
Como exemplo, uma tabela comparativa das características de diferentes radiadores de aquecimento do mesmo tamanho é mostrada abaixo:
Nota. Na tabela, um aquecedor de 5 seções é aceito para 1 unidade, exceto o aço, que é um painel único.
Conclusão
Se compararmos produtos de uma ampla gama de fabricantes, ainda assim os radiadores de alumínio ocupam o primeiro lugar em termos de transferência de calor e outras características. Os bimetálicos ganham com a pressão de trabalho, mas custam mais, nem sempre é aconselhável comprá-los. As baterias de aço são uma opção bastante econômica, mas as de ferro fundido, pelo contrário, são para os conhecedores. Se você não levar em consideração o preço dos "acordeões" soviéticos de ferro fundido MC140, os radiadores retrô são os mais caros de todos os existentes.