Trocadores de calor residenciais

Tipos de trocadores de calor domésticos

Trocadores de calor domésticos são dispositivos que facilitam a transferência de calor de um meio para outro sem misturá-los. Os trocadores de calor domésticos são cruciais para muitos sistemas de aquecimento doméstico. Existem quatro tipos principais de trocadores de calor, a saber:

• Trocador de calor de placas

  Um trocador de calor de placas consiste em muitas placas finas empilhadas, formando canais pelos quais os dois fluidos passam. Os fluidos fluem em canais alternados com uma placa de cada lado. Isso faz com que os dois fluidos troquem calor enquanto fluem. Os espaços entre as placas são grandes o suficiente para que os fluidos fluam, mas pequenos o suficiente para permitir uma transferência de calor eficiente através das placas. O calor é então transferido do fluido mais quente para o mais frio. Os fluidos fluem em direções opostas, o que permite maior transferência de calor. Este tipo de trocador de calor é comumente usado em sistemas de aquecimento, ventilação e ar condicionado (HVAC), bem como na indústria de processamento de alimentos.

• Trocador de calor de casco e tubo

  Um trocador de calor de casco e tubo possui dois conjuntos de canais. Um conjunto é o casco, que é um grande recipiente que abriga o outro canal, o tubo, que é um invólucro menor. Os feixes de tubos são encontrados dentro do casco. A transferência de calor ocorre entre o fluido no casco e o que flui dentro dos tubos. Um trocador de calor de casco e tubo pode ser facilmente limpo, reparado ou revisado.

• Trocador de calor espiral

  Um trocador de calor espiral possui dois fluidos fluindo em uma espiral enrolada, o que cria a superfície de transferência de calor. A direção oposta do fluxo dos fluidos e o contato próximo entre eles melhoram a eficiência térmica do trocador de calor. Além disso, seu design compacto o torna adequado para espaços onde há espaço limitado para instalação. Um trocador de calor espiral é feito de materiais resistentes à corrosão, o que aumenta a durabilidade. Este tipo de trocador de calor é usado na indústria de petróleo e gás e em usinas de geração de energia.

• Trocadores de calor ar-ar

  Um trocador de calor ar-ar transfere calor entre duas correntes de ar. Ele é geralmente usado para recuperar calor do ar de exaustão. Um trocador de calor ar-ar é geralmente instalado em sistemas de ventilação doméstica, particularmente em climas frios onde a retenção de calor é necessária. Existem dois tipos principais de trocadores de calor ar-ar: fluxo cruzado e fluxo contrário. Um trocador de calor de fluxo cruzado possui as duas correntes de ar fluindo perpendicularmente uma à outra. Por outro lado, um trocador de calor de fluxo contrário possui as duas correntes de ar fluindo em direções opostas paralelas uma à outra.

Especificações e manutenção de trocadores de calor domésticos

Especificações

• Tipos

  Trocadores de calor internos padrão são usados na seção de aquecimento central de um edifício. Um trocador de calor interno padrão é comumente um trocador de calor resfriado a água porque a água é abundante e barata na maioria das partes centrais de uma cidade, o que lhe confere um baixo custo de refrigeração. Os trocadores de calor internos precisam trabalhar menos do que os externos. Os trocadores de calor externos podem ser resfriados a ar ou a água.

• Ventilador

  Os trocadores de calor usam diferentes tipos de ventiladores. O ventilador axial é um tipo comum e sua pá axial impacta diretamente o ar circular. O design resulta em suportes que são chocados ao ar, o que possibilita que o ventilador mova uma quantidade de ar consideravelmente maior que seu tamanho, produzindo uma quantidade suficiente de fluxo de ar. Os ventiladores centrífugos têm alta pressão e menor fluxo de ar. Ambos os tipos de ventiladores têm aplicações únicas e benéficas.

• Potência

• Área do trocador de calor

• Velocidade do ventilador

• Uso anual de energia

• Voltagem

• Potência

• Amperagem

Manutenção

Os trocadores de calor domésticos precisam de manutenção para um desempenho de pico. A limpeza regular é de suma importância. A caixa externa, as grades de entrada e os componentes internos do trocador de calor devem ser limpos. Um aspirador de pó ou ar comprimido de baixa pressão pode ser usado para remover poeira e detritos. Uma limpeza mais detalhada pode ser feita com água morna com sabão e uma escova macia. Após a limpeza, não deve haver umidade nas peças antes de remontar e conectá-las novamente.

Componentes que são realmente importantes e precisam ser verificados e cuidados periodicamente são os cabos e seções de tomada que são verificados para qualquer sinal de desgaste ou dano. Todos os fixadores e peças devem ser verificados para garantir que estão bem presos e qualquer peça solta deve ser fixada, pois podem realmente afetar o desempenho do trocador de calor. A entrada e a saída também devem ser verificadas para garantir que não haja obstruções, pois isso permitirá a melhor e mais eficiente troca de ar.

Dependendo do tipo de trocador de calor, o fabricante especificará práticas de manutenção mais detalhadas que precisam ser realizadas, como lubrificar os rolamentos do ventilador e o motor, limpar as pás e garantir que o ventilador e os sistemas de troca de calor estão alinhados corretamente para que funcione melhor e dure mais tempo.

Cenários para trocadores de calor domésticos

Um trocador de calor doméstico pode ser usado nos seguintes cenários:

• Sistemas de ventilação doméstica

  Ventiladores de recuperação de calor (HRVs) ou ventiladores de recuperação de calor (ERVs) são comumente usados em climas frios. Eles funcionam transferindo calor do ar de exaustão para o ar fresco de entrada, pré-aquecendo ou pré-resfriando-o. Isso ajuda a recuperar calor da casa e melhorar a eficiência energética geral do sistema de ventilação.

• Sistemas HVAC (aquecimento, ventilação e ar condicionado) domésticos

  Os trocadores de calor desempenham um papel fundamental nos sistemas HVAC. Eles são usados em fornos, unidades de ar condicionado e bombas de calor para transferir calor entre refrigerantes, ar e fluidos. No inverno, um forno a gás pode usar um trocador de calor de gás para ar doméstico para transferir calor dos gases de combustão para aquecer o ar circulado dentro da casa. No verão, os trocadores de calor ar-água no refrigerador de uma casa podem absorver calor do ar para resfriar o fluxo de refrigerante de água (que é então circulado) através de um trocador de calor resfriado a água em um cabo). Em ambos os casos, um trocador de calor desempenha uma função específica: remover calor do fluido ou refrigerante para resfriar o ar.

• Sistemas de aquecimento hidráulico doméstico

  Os trocadores de calor são amplamente usados em sistemas de aquecimento hidráulico. Por exemplo, uma caldeira a gás usa um trocador de calor de água para ar. Ele transfere calor da água quente para o ar que flui através de uma unidade de serpentina ou radiador. Este processo aquece a água, que, por sua vez, aquece a serpentina de metal ou o radiador. Da mesma forma, um sistema de derretimento de neve doméstico usará um trocador de calor hidráulico para transferir calor para o fluido circulando nos cabos de derretimento de neve para evitar que a neve se acumule no telhado.

• Sistemas de energia renovável

  Os trocadores de calor são componentes críticos em sistemas solares térmicos e bombas de calor geotérmicas. Por exemplo, os coletores solares usam trocadores de calor ar-água. Eles absorvem calor do sol e o transferem para a água circulante. As bombas de calor geotérmicas normalmente usam laços de trocadores de calor terra-fluido. Eles transferem calor entre a terra e o fluido circulante no sistema geotérmico, aquecendo a casa no inverno e resfriando-a no verão.

Como escolher trocadores de calor domésticos

• Objetivo:

Antes de decidir qual trocador de calor obter, é fundamental considerar o objetivo e as aplicações. Determine a função principal do trocador de calor, seja para trocar calor entre equipamentos de trabalho (como um compressor e um radiador) ou para recuperar calor dos gases de exaustão para pré-aquecer os fluidos de processo de entrada.

• Tipos:

Os trocadores de calor mais comuns são os trocadores de calor de casco e tubo, trocadores de calor de placas, trocadores de calor de zinco, trocadores de calor de serpentina e trocadores de calor ar-ar. Depois que o objetivo for definido, deve ser relativamente fácil decidir sobre o tipo adequado. Por exemplo, os trocadores de calor de casco e tubo são as melhores opções para indústrias de alta demanda e funcionam melhor com fluidos sob alta pressão.

• Tamanhos:

Os trocadores de calor vêm em todos os tamanhos para atender a diferentes tipos de trabalho. O tamanho é essencial, pois determina quanta energia o trocador de calor transferirá e com que rapidez fará isso. Também determina onde se pode instalá-lo. É aconselhável consultar um especialista e obter um trocador de calor que seja do tamanho certo para a tarefa em questão.

• Eficiência:

Ao selecionar trocadores de calor, é essencial priorizar sua eficiência. Trocadores de calor de alta eficiência maximizam a transferência de energia, minimizando os custos operacionais e o impacto ambiental. Considere fatores como queda de pressão, desempenho térmico e compacidade para atingir a eficiência ideal em aplicações específicas.

• Marcas e Fornecedores:

Algumas marcas conhecidas são GEA, Alfa Laval, Danfoss, Xylem e SPX Flow. Trocadores de calor de marca e fornecedor devem ser compatíveis com outras peças HVAC e atender às normas e regulamentações locais. Também é uma boa ideia verificar com clientes anteriores para ver como o desempenho e o serviço pós-venda se mostraram em seu caso.

Perguntas frequentes sobre trocadores de calor domésticos

P1: Um trocador de calor é necessário em uma casa?

A1: Se a recuperação de energia ou ventilação for necessária, um trocador de calor pode ser útil para atingir esses objetivos.

P2: Os trocadores de calor podem funcionar em climas frios?

A2: Sim, mesmo em climas mais frios, os trocadores de calor podem ser benéficos para o aquecimento e a ventilação, desde que sejam projetados e instalados adequadamente.

P3: Os trocadores de calor em casas causam mistura de ar entre os fluxos?

A3: Não, porque os trocadores de calor são projetados para transferir calor sem que ocorra qualquer mistura das duas correntes de ar.

P4: Os trocadores de calor em casas são barulhentos?

A4: Se instalados e mantidos corretamente, os trocadores de calor não devem ser barulhentos. Algum ruído pode ocorrer devido ao ar fluindo pelas unidades, mas geralmente está em um nível nominal.

P5: Quanto tempo dura um trocador de calor em uma casa?

A5: Com manutenção e cuidados adequados, os trocadores de calor podem durar de 10 a 15 anos, ou até mais, dependendo de fatores como intensidade de uso e qualidade de construção.