Convectores de aquecimento de água: dispositivo, princípio de funcionamento, variedades

Em todo o mundo, convectores de aquecimento de água competem com sucesso com radiadores há várias décadas. Em nosso país, eles também são usados ​​há muito tempo, mas em popularidade ainda são muito inferiores aos radiadores de ferro fundido e bimetálicos. A baixa popularidade se deve não às piores características de desempenho, mas apenas à falta de uma parte significativa da compreensão da população sobre esse tipo de equipamento de aquecimento.

Princípio de funcionamento

A própria palavra "convector" serve como uma indicação de que a base do princípio de sua operação é um fenômeno físico como convecção. O ar frio, sendo mais denso, está nas camadas inferiores - próximo ao chão da sala. Ao passar pelo convector, o ar se aquece, sua densidade diminui e, como resultado, sobe.

A convecção pode ser não apenas natural, mas também forçada. O ventilador embutido ajudará a aumentar o fluxo de ar por convecção e, assim, a eficiência do aquecedor.

O dispositivo de aquecimento por convector de água

O principal elemento de trabalho do convector é um trocador de calor. É com sua ajuda que o calor é transferido do líquido de refrigeração, cuja função é desempenhada pela água quente que circula no sistema de aquecimento e no ar circundante. Um trocador de calor é um tubo no qual uma pluralidade de placas de metal (lamelas) são montadas, aumentando a área de transferência de calor. Dependendo da energia necessária, o convector pode ser equipado com um ou dois trocadores de calor.

A distância entre as lamelas do trocador de calor não é definida arbitrariamente, mas é claramente calculada. Parece que quanto mais placas forem montadas no tubo, melhor será a transferência de calor. No entanto, sua densidade muito alta levará ao fato de que a circulação de ar através do dispositivo será difícil. É necessário alcançar uma “média de ouro” - para que as lamelas não interfiram no movimento do ar, mas ao mesmo tempo forneçam a transferência de calor mais eficiente.

Existe também uma alternativa, do ponto de vista estrutural, do tipo de trocador de calor no qual o fio é usado em vez de lamelas. Convectores de arame são um pouco mais eficientes, mas ao mesmo tempo muito mais caros e, portanto, menos comuns que convectores de placas, portanto não falaremos mais sobre eles.

Convector de água com trocador de calor a fio.

Muitas características técnicas de um convector são determinadas pelo material de que é feito seu trocador de calor. Pode ser aço, cobre ou uma combinação de cobre e alumínio. O uso de metais não ferrosos na fabricação de um trocador de calor, devido à sua alta condutividade térmica, leva a um aumento na eficiência do dispositivo em comparação com o análogo do metal ferroso. A propósito, as lamelas de alumínio são muito finas e, se manuseadas sem cuidado, são facilmente atoladas, o que afeta a aerodinâmica.

Os trocadores de calor podem diferir não apenas no material de fabricação, mas também no formato das aletas de metal.Juntamente com lamelas lisas, também são usadas onduladas: onduladas, em forma de U, meandros, etc. As lamelas corrugadas têm uma clara vantagem: o relevo aumenta a área da placa e, portanto, a transferência de calor.

Trocador de calor com lamelas em forma de onda.

A eficiência da transferência de calor do refrigerante para as lamelas depende em grande parte da estanqueidade das placas ao tubo: mesmo um pequeno espaço pode causar grandes perdas de calor. Se o trocador de calor for feito de aço, a soldagem é normalmente usada para conectar as lamelas ao tubo, se a solda for feita de cobre. No caso de trocadores de calor bimetálicos, nos quais as placas de alumínio estão em contato com tubos de cobre, nem a soldagem nem a brasagem são aplicáveis. No entanto, aqui você pode obter um ajuste confortável dos elementos. Nesse caso, eles usam lamelas com punhos especiais ou usam o método de polimento - inserem placas no tubo e, em seguida, esse tubo é expandido usando um mandril.

Alguns convectores estão equipados com um ventilador que aspira o ar no trocador de calor e, assim, acelera a troca de ar e, portanto, o processo de aquecimento da sala. O ventilador pode ser tangencial ou axial. O primeiro impulsor se estende por todo o comprimento do trocador de calor.

A hélice do ventilador axial está localizada no final do trocador de calor e direciona o ar ao longo dele.

A vantagem de um aquecedor de convecção forçada é óbvia - maior eficiência. Mas também possui desvantagens óbvias: primeiro, a necessidade de conectar à rede elétrica, que nem sempre pode ser facilmente percebida, e segundo, o ruído que o ventilador emite durante a operação.

O trocador de calor, bem como o ventilador (se fornecido pelo projeto), os pontos de conexão com o sistema de aquecimento, o regulador de fornecimento de refrigerante e a válvula de liberação de ar estão ocultos atrás das paredes da caixa de aço inoxidável. A extremidade superior da caixa é fechada por uma grade, o que não impede o movimento dos fluxos de ar, mas, ao mesmo tempo, impede a entrada de objetos estranhos. Alguns convectores possuem um amortecedor de ar que permite controlar a intensidade do fluxo de ar.

Convectores de aquecimento de paredes e pisos

Pelo método de instalação, todos os convectores de aquecimento são divididos em parede, piso e piso. Os dois primeiros tipos são muito parecidos entre si, portanto, vamos considerá-los juntos.

A principal diferença entre convectores de parede e de piso, com aparência muito semelhante, são as suas dimensões. A parede, por via de regra, é bastante alta, baixa e compacta. Estes últimos, devido ao seu tamanho modesto, são menos visíveis, são fáceis de esconder atrás dos móveis.

Convector de água montado na parede.

Convector de chão.

Existem até modelos de rodapé com altura inferior a 200 mm, que podem servir de substituto para o rodapé e aquecer a sala ao redor do perímetro.

Convector de água para pedestal.

Todos os convectores de parede e piso são divididos em modelos com caixa e modelos sem ela. O invólucro não desempenha um papel decorativo, como seria de esperar: contribui para a criação de tração adicional para melhorar a circulação de ar. Frequentemente, a altura da caixa excede significativamente as dimensões do trocador de calor. Tal discrepância não é um casamento do fabricante, é feita de propósito: quanto maior a carcaça, mais forte a tração. Quanto aos convectores sem invólucro, eles também possuem um invólucro, mas apenas mascara o trocador de calor e o protege de danos mecânicos.

Note-se que a superfície da caixa funcional ou do estojo decorativo não esquenta demais. Isso distingue os convectores dos radiadores - queime-se tocando acidentalmente na superfície do corpo; nesse caso, é impossível.

Na maioria das vezes, os corpos dos convectores são feitos de aço, independentemente do material do trocador de calor.O fato é que o aço é facilmente pintado, e isso dá ao comprador a oportunidade de escolher um dispositivo de aquecimento que se encaixa perfeitamente no interior da sala. No entanto, aço - embora seja a opção mais comum, mas não a única. Se desejar, você pode encontrar algo mais exótico, por exemplo, um convector em uma caixa de madeira.

Convectores de água para aquecimento por piso radiante

Há outro tipo de convectores de aquecimento que é muito diferente dos discutidos acima e, portanto, se destaca. Eles são incomuns em seu local de instalação - em um nicho localizado abaixo do piso. Com um alto grau de probabilidade, você pode encontrar esses aparelhos de aquecimento em instalações comerciais ou de escritórios com grandes janelas panorâmicas, contra as quais radiadores ou convectores comuns não parecerão apropriados. Em cabanas e apartamentos, esses convectores também são instalados, mas geralmente apenas nos casos em que a borda inferior da janela não está localizada a mais de 150 a 300 mm do nível do piso. É permitido incorporar convectores de aquecimento no peitoril da janela.

Convector de aquecimento de água embutido no chão.

A altura do corpo dos convectores embutidos no piso pode variar de 50 a 130 mm e o comprimento pode chegar a 3 m. Mas o usuário, se ele próprio não estava envolvido no projeto e na instalação, só pode adivinhar as reais dimensões do dispositivo de aquecimento, porque somente a grade decorativa será visível para ele no nível piso através do qual o ar aquecido sobe.

Na maioria das vezes, essas grades são feitas de aço, alumínio ou plástico, mas às vezes você pode encontrar ferro fundido, mármore ou, por exemplo, madeira. Independentemente do material da estrutura, ela deve ser forte o suficiente para que, ao passar por você, não tenha medo de pisar nela.

No caso de grandes janelas francesas, convectores de piso são uma opção indispensável para equipamentos de aquecimento. Por um lado, e já mencionamos isso, eles, localizados abaixo do piso, não interferem na revisão. Por outro lado, são precisamente esses convectores que aquecem com mais eficiência uma sala com janelas "no chão". O ar frio da janela entra no convector através da grade e de lá sai quente.

Para instalar um convector de piso, é necessário preparar antecipadamente um nicho no piso com profundidade de 100 a 300 mm. No entanto, é possível realizar a instalação na etapa da mesa. Deve-se ter em mente que nem todos os convectores que você pode usar para a instalação no chão.

Um fator limitante neste caso será a altura do dispositivo. Modelos poderosos com uma altura de várias dezenas de centímetros não se destinam à instalação em salas localizadas nos andares superiores do edifício. Obviamente, a instalação de convectores de piso deve ser planejada com antecedência - mesmo na fase de construção do edifício. A exceção são os modelos de baixa potência e baixa potência, que permitem a montagem em uma mesa.

Convectores no chão para aquecimento de água, ao contrário da parede ou do piso, geralmente têm em seu design um ventilador para fornecimento forçado de ar ao trocador de calor, bem como um sistema de drenagem para coletar e drenar o condensado do corpo do dispositivo.

Capacidade de controlar a temperatura

Às vezes, especialmente na primavera, quando ainda está frio à noite e o sol já começa a ficar visivelmente quente durante o dia, surge periodicamente o desejo de reduzir o calor proveniente do aquecedor. Convectores de aquecimento de água são facilmente ajustáveis. Quando o suprimento de refrigerante para o convector é desligado, ele esfria rapidamente, o que se deve ao pequeno volume de água dentro dele, comparado ao radiador. Tudo o que você precisa para manter a temperatura na sala em um determinado nível é um equipamento convector com válvulas de controle mecânicas ou eletrônicas.

Válvulas mecânicas de controle de temperatura.

Válvulas termostáticas eletrônicas.

A válvula termostática a ser instalada deve ter uma taxa de fluxo alta, para que nenhuma resistência hidráulica significativa seja criada na entrada. Alguns fabricantes de convectores inicialmente equipam seus produtos com acessórios termostáticos. Se o dispositivo que você adquiriu não estiver equipado com uma válvula termostática, você poderá comprar e instalar você mesmo.

É possível regular a temperatura ambiente manualmente. Alguns modelos de convectores possuem um amortecedor que o usuário pode girar e bloquear o caminho para o ar aquecido, se desejado.

Possibilidade de aplicação para refrigeração da sala

O convector pode ser chamado de equipamento climático universal, porque em diferentes estações do ano ele pode executar tarefas diferentes: no inverno - para aquecer, no verão - para esfriar. No entanto, longe de todos os dispositivos serem adaptados para refrigeração, os fabricantes geralmente indicam a disponibilidade dessa possibilidade para um ou outro de seus modelos. Deve-se ter em mente que os convectores geram frio muito pior que o calor; portanto, ao calcular a potência do dispositivo, você precisa confiar nas suas necessidades de frio, porque não é difícil reduzir a potência de aquecimento, como você já sabe.

Para que o seu convector não comece a aquecer, mas para resfriar o ar da sala, é necessário esvaziá-lo, enchê-lo com um líquido especial e conectá-lo ao resfriador. No entanto, existem modelos nos quais a transição de um modo para outro é muito mais simples e rápida. Neles existem imediatamente dois circuitos desconectados: um para o refrigerante e outro para o refrigerante. Para alterar o modo de operação, basta desligar a circulação de fluido em um circuito e ligá-lo em outro.

E alguns comentários sobre a possibilidade de usar esse tipo de equipamento climático para resfriar a sala. Lembrando o princípio de operação do convector, você perceberá que, no modo natural, ele não é capaz de trabalhar no resfriamento. É por isso que todos os modelos projetados para funcionar em dois modos estão equipados com ventiladores. Além disso, o ventilador ajuda a reduzir a quantidade de condensado formado no trocador de calor durante a operação de resfriamento do convector.

Vantagens e desvantagens dos convectores de água em frente aos radiadores convencionais

Você aprendeu muito sobre convectores de água, mas, provavelmente, isso não será suficiente para você entender se precisa pessoalmente de um dispositivo de aquecimento. Para ajudá-lo a fazer uma escolha (independentemente de ser positiva ou negativa), comparamos os convectores de água com os radiadores convencionais, familiares e familiares.