Como calcular o caudal de um sistema de aquecimento

Um sistema de aquecimento corretamente instalado e ajustado proporciona o máximo conforto numa casa particular. A qualidade do seu funcionamento não depende apenas da precisão com que a cablagem é concebida e o equipamento é selecionado. Muito depende se os cálculos preliminares estão corretos, por exemplo, o volume e o caudal do líquido de refrigeração no sistema de aquecimento. Se tudo for calculado com precisão, os resultados podem ser utilizados no futuro, por exemplo, na modernização das comunicações de engenharia. Como calcular a taxa de fluxo do líquido de arrefecimento e calcular o volume necessário de anticongelante para despejar nos tubos, de acordo com as fórmulas necessárias para fazer o cálculo - você aprenderá sobre isso abaixo em nosso artigo.

Definições básicas

O caudal calculado do líquido de refrigeração é necessário para saber a que velocidade o fluido de trabalho deve circular nos tubos e radiadores de aquecimento. Isto permite-lhe selecionar uma bomba de circulação com caraterísticas de desempenho ideais. Se a bomba não tiver potência suficiente, as divisões não aquecerão corretamente, se a bomba tiver potência excessiva, o consumo de energia aumentará.

Para evitar que isso aconteça, é necessário um cálculo preliminar do caudal de refrigerante de acordo com a carga térmica. Para este efeito, determina-se a diferença entre a temperatura do meio à entrada do sistema de aquecimento e à saída do sistema de aquecimento. O valor será necessário para os cálculos subsequentes.

Qual é o caudal do meio de transferência de calor de acordo com a carga térmica?

Esta é a sua quantidade de massa, medida em kg/s (quilogramas por segundo), necessária para transferir a quantidade de calor necessária para a divisão. O cálculo é efectuado dividindo as necessidades de calor em watts pela produção de calor do meio em J/kg.

Se não forem necessários resultados muito precisos, pode ser utilizada uma fórmula aproximada para o caudal do fluido.

Para o cálculo, assume-se que são necessários 15 litros de fluido térmico para transferir 1 kW de calor.

Por exemplo, se for instalada uma caldeira de aquecimento de 10 kW no edifício, serão necessários cerca de 150 litros de fluido para o seu correto funcionamento.

Qual é a carga térmica

A carga térmica é um parâmetro que se define como uma diferença de temperatura (diferença de temperatura) entre dois pontos: à entrada do sistema de aquecimento (rede direta) e à saída do mesmo (retorno). Se for possível utilizar o caudal mássico aproximado do meio de aquecimento, isso é frequentemente feito sem medições. Para este efeito, toma-se um valor médio de 15-20 °C para um sistema de aquecimento autónomo padrão.

Depois de obter os dados preliminares, passar aos cálculos principais.

Cálculo do volume do líquido de refrigeração para sistemas autónomos

Em edifícios residenciais de vários andares, a distribuição de calor é feita de acordo com projectos padrão e não há necessidade de calcular nada. Nas casas particulares, o cálculo do caudal de refrigerante e da quantidade necessária para o vazamento é efectuado individualmente.

Atenção: o cálculo destes parâmetros deve ser feito após o projeto ser desenvolvido distribuição de aquecimento, tamanho conhecido, tipo e caraterísticas de todos os componentes - tubos, baterias, caldeira de aquecimento, etc.

São efectuados os cálculos das seguintes caraterísticas.

A potência da caldeira de aquecimento

É selecionado de acordo com a disposição, a área total das instalações e o piso da casa. Se a caldeira for menos potente, as divisões ficarão mal aquecidas. Com demasiada potência, os custos de energia improdutivos aumentarão.

Os profissionais utilizam fórmulas de engenharia para um cálculo exato. Se não for essencial uma elevada precisão, pode calcular a potência com base no rácio aproximado: 10 m² = 1 kW.

Assim, para uma casa com uma área total de 250 m² será necessário um modelo de caldeira para 25 kW.

Recomenda-se aumentar este resultado em 10-15% para evitar problemas de sobrecargas térmicas súbitas. O cálculo final mostra que necessitará de uma caldeira de 27,5-28,75 kW. A partir da gama de modelos disponíveis, selecionar o valor superior mais próximo. Este cálculo é adequado para casas com divisões de altura normal (até 3 metros) e situadas em locais com condições climatéricas moderadas.

Se a casa estiver localizada numa região quente ou fria e/ou tiver tectos mais altos, são introduzidos factores de correção. Também é possível utilizar tabelas especiais nas quais a produção de calor é especificada tendo em conta o tipo de edifício e o volume total. Para calcular este último, a área total do piso deve ser multiplicada pela altura do teto.

Se a altura for diferente para diferentes divisões, o cálculo é efectuado separadamente e os resultados são somados.

Cálculo do volume do meio de aquecimento

Isto é necessário para saber quanta água ou anticongelante será necessário para encher o sistema. O volume total é calculado utilizando a fórmula:

V de _{líquido de refrigeração} = V de _caldeira + V de _radiadores + V de _tubos

Para calcular o montante total, deve ser efectuado o cálculo de cada componente.

• Caldeira de aquecimento. Todas as suas caraterísticas, incluindo o volume, são indicadas na documentação técnica de cada modelo. Não é necessário efetuar cálculos. Para caldeiras de chão, é de 25 litros ou mais, para caldeiras de parede - cerca de 3-7 litros.
• Baterias. O seu volume depende do caudal do líquido de refrigeração através do radiador. Os dados também são indicados na documentação técnica. Se for perdido, o volume da bateria é calculado a partir da capacidade aproximada de uma secção separada. Para ferro fundido, alumínio e bimetálico, o volume é de cerca de 1,5, 0,4 e 0,3 litros, respetivamente. Para uma bateria de dez secções, o volume será de 15, 4 e 3 litros.
• Tubos. O seu volume e o caudal do líquido de refrigeração dependem do diâmetro interno. As tabelas de referência são utilizadas para o cálculo. Elas indicam o volume de um metro linear para cada tamanho. Se forem instalados tubos de diâmetros diferentes no sistema de aquecimento, o cálculo é efectuado separadamente e os resultados são somados.

Volume do reservatório de expansão

Uma vez que todos os líquidos de refrigeração se expandem quando aquecidos, o caudal do líquido de refrigeração quente será ligeiramente superior ao do líquido de refrigeração frio e a pressão no sistema de aquecimento aumentará. Para compensar este fenómeno, são instalados tanques de expansão. O seu volume é calculado de acordo com a fórmula:

V = (_VS x E)/d

Onde:

• _VS - volume total do sistema de aquecimento;
• E - coeficiente de expansão térmica;
• d - coeficiente de eficácia.

Para a água, o coeficiente de expansão é assumido como 4%, o Thermagent é assumido como 4,4%. O valor padrão de d para casas particulares é de 0,57 (com base na pressão máxima de trabalho de 2,5 bar e na carga do reservatório a 0,5 bar).

Enchimento do meio de transferência de calor nos tubos

Depois de efectuados todos os cálculos necessários, o sistema de aquecimento pode ser enchido. O correto enchimento do circuito implica o cumprimento consecutivo de várias etapas.

№ 1. Ensaio de pressão

Este procedimento é efectuado para verificar a estanquicidade do sistema de aquecimento. Para o efeito, são instalados dois manómetros no circuito. O ponto superior situa-se no tanque de expansão num sistema aberto ou no radiador do piso superior num sistema fechado. O inferior - na linha de retorno da caldeira de aquecimento. Se a casa tiver um piso, o ponto superior é instalado no tubo de alimentação. Nos radiadores mais afastados da caldeira, são também montados manómetros. Antes de iniciar o trabalho, eles devem mostrar 0,3-0,4 atmosfera.

Opressovka permite-lhe verificar se o cálculo do sistema, a sua cablagem e instalação foram feitos corretamente. O trabalho é efectuado de acordo com esta sequência:

1. uma mangueira da bomba de pressão é ligada ao sistema de aquecimento através de uma torneira de drenagem ou de outro ponto;
2. se o teste de pressão for efectuado num sistema aberto, é necessário fechar previamente a válvula do reservatório de expansão;
3. a bomba é ligada e começa a bombear água para os tubos de aquecimento a partir do depósito do aparelho de controlo da pressão;
4. O bombeamento é efectuado até que a pressão nos tubos atinja o nível de trabalho de 0,7-1,5 atm;
5. depois disso, todas as ligações são cuidadosamente inspeccionadas: juntas de tubos, acessórios do radiador, vedantes, etc..;
6. paralelamente, abrir as válvulas Maevsky dos radiadores para purgar o ar aprisionado no líquido de arrefecimento;
7. em seguida, aumentar a pressão em um quarto ou metade da pressão nominal, manter durante 30 minutos para tubos de polímero, 10 minutos - para tubos de metal;
8. voltar a inspecionar as juntas e registar a pressão.

Se os cálculos de pressão mostrarem que a pressão não diminuiu mais do que 0,1-0,2 atm, o sistema é considerado estanque.

№ 2. Lavagem

Após o teste de pressão, o sistema deve ser preparado para o aquecimento - lavado com água ou uma solução especial com aditivos. O líquido de lavagem despejado no tanque é bombeado para fora por uma bomba e alimentado através de uma mangueira para os tubos de aquecimento através de um encaixe especial ou outro ponto de bombeamento conveniente. Num sistema aberto, a água ou a solução pode ser fornecida através de um tanque de expansão. A lavagem é efectuada até que o líquido que sai do orifício de drenagem esteja limpo - sem detritos e partículas de sujidade. Quando o trabalho estiver concluído, a solução de lavagem é completamente removida do sistema.

№ 3. Enchimento

Após os cálculos, o teste de pressão e a lavagem, o sistema é enchido com um meio de aquecimento devidamente selecionado. O procedimento de enchimento será diferente para circuitos abertos e fechados. Antes do enchimento, o líquido de arrefecimento é devidamente preparado: a água é amolecida e o anticongelante concentrado é diluído na proporção especificada. Alguns líquidos de arrefecimento, como o Thermagent ECO, estão disponíveis prontos para enchimento.

Como encher um sistema fechado

O líquido de refrigeração é bombeado para os tubos por uma bomba através de uma mangueira ligada à ligação de compensação. Serão necessários dois trabalhadores para o bombeamento correto: um irá monitorizar e controlar o equipamento, o segundo - para purgar o ar dos radiadores através das válvulas Maevsky. Isto permitirá a remoção atempada dos congestionamentos de ar formados no sistema. O enchimento é efectuado em várias fases.

Primeiro. Antes de iniciar os trabalhos, o circuito de aquecimento é preparado para o enchimento. Fechar as torneiras Maevsky e as instaladas na caldeira de aquecimento (corte). Abrir todas as outras válvulas de corte e a válvula do reservatório de expansão.

Segundo. Para controlar a pressão no sistema, instalar um manómetro. O empregado que controla a bomba monitoriza a pressão. Quando o manómetro indica 1,4-1,5 bar, o assistente começa a purgar o ar dos radiadores, começando pelo mais baixo e indo para o topo. Quando a pressão desce ligeiramente, o trabalhador principal bombeia o líquido de refrigeração para os tubos. Certifica-se de que o manómetro indica pelo menos 1,0 bar. Depois de todo o ar ter sido expelido, o líquido de refrigeração é bombeado até 1,5 bar. Quando este valor for atingido, abrir as torneiras da caldeira de aquecimento: primeiro a torneira de retorno, depois a torneira direta. Em seguida, efetuar novamente a bombagem, levando a pressão até ao nível de funcionamento calculado.

Terceiro. No final do enchimento do líquido de refrigeração e do enchimento completo dos radiadores, a bomba de circulação liberta o ar aí acumulado. Para verificar a correção do bombeamento, é efectuado um teste de aquecimento. Para o efeito:

• a caldeira e a bomba de circulação estão ligadas;
• os tubos são aquecidos com líquido de refrigeração;
• em cada radiador abrem os galos Maevsky;
• verificar se o ar saiu completamente e voltar a fechá-los.

Se o cálculo do caudal do líquido de refrigeração e o arranque do sistema forem efectuados corretamente e não existirem fugas, a pressão atinge o nível de funcionamento (não mais de 1,8 bar) e estabiliza.

Como preencher um sistema aberto

Ao contrário dos circuitos fechados, onde é permitida a utilização de anticongelante à base de etilenoglicol, nos circuitos abertos só pode ser utilizado o refrigerante seguro "Thermagent ECO" à base de propilenoglicol. Isto deve-se ao facto de, neste tipo de aquecimento, o fluido de trabalho estar em contacto com o ar. Tal como no caso anterior, são necessárias duas pessoas para efetuar o trabalho.

Caraterísticas da introdução num sistema aberto

Na maioria das vezes, o enchimento é efectuado diretamente através do reservatório de expansão, do qual se retira a tampa. Em todos os radiadores, as torneiras Maevsky são abertas preliminarmente. Um dos trabalhadores deita o líquido de refrigeração no reservatório de expansão, o segundo controla os radiadores. Assim que o ar é completamente eliminado e começa a sair água ou anticongelante das torneiras, estas são fechadas. O líquido de refrigeração é vertido de modo a que o seu nível seja cerca de metade da altura do reservatório. Isto assegurará o necessário reabastecimento do caudal de fluido nos tubos de aquecimento. O enchimento também pode ser efectuado através da ligação de compensação. Neste caso, é necessária uma bomba. As válvulas Mayevsky são fechadas pela mesma ordem: da mais baixa para a mais alta.

A que é que se deve prestar atenção. Antes de iniciar o trabalho, fechar todas as válvulas de paragem e de controlo, na expetativa de que, após o vazamento, o sistema seja iniciado e aquecido. Em seguida, as torneiras Maevsky são novamente abertas para libertar o ar. Se o caudal do líquido de refrigeração aumentar e o seu nível no depósito diminuir, este é novamente enchido.

Qual o líquido de refrigeração a escolher

O meio de trabalho ideal para sistemas de aquecimento abertos e fechados pode ser considerado como produtos Thermagent fabricados com a moderna tecnologia de metal OAT (Organic Acid Technology). O pacote de aditivos de carboxilato atua seletivamente, formando uma fina película protetora apenas no centro de corrosão. Graças a isto, o seu consumo é minimizado.

Os cálculos mostram que os agentes térmicos podem ser utilizados com sucesso em sistemas de aquecimento durante 10 anos sem necessidade de drenagem e substituição. As vantagens adicionais incluem:

• não se forma espuma durante a circulação;
• baixa viscosidade a baixas temperaturas;
• propriedades estáveis a flutuações de temperatura.

Os termogentes são universais, podem ser utilizados tanto no aquecimento de casas particulares como de grandes instalações industriais.