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O trocador de calor HVAC é o principal componente em um sistema HVAC que permite a transferência de calor entre o ar que flui através do sistema e o ar externo. Existem muitos tipos de trocadores de calor HVAC que servem para propósitos diferentes.
Trocadores de calor de placas
Um trocador de calor de placas é um tipo de trocador de calor que utiliza placas para transferir calor entre dois fluidos. Normalmente consiste em várias placas finas e onduladas empilhadas entre duas placas de extremidade horizontais. A entrada e a saída do fluido são flangeadas às placas de extremidade e estão localizadas em uma área separada uma da outra no trocador de calor. Isso permite que os dois fluidos sejam separados pelas placas para que possam trocar calor um com o outro. O design de um trocador de calor de placas permite uma estrutura compacta e leve devido à natureza de economia de espaço das placas empilhadas em comparação com outro design de placas que usa tubulação.
Trocadores de calor espiral
Um trocador de calor espiral é um tipo usado em sistemas HVAC. Ele possui um design compacto que é adequado para aplicações de pequeno espaço. O trocador de calor espiral consiste em duas bobinas espirais, uma dentro da outra. Normalmente, uma bobina carrega o meio de aquecimento/resfriamento enquanto a outra bobina carrega o fluido ou gás a ser aquecido ou resfriado. Conforme os fluidos ou gases se movem em uma direção circular, eles são submetidos à mesma temperatura em pontos diferentes, então a transferência de calor ocorre entre as duas bobinas. O trocador de calor espiral possui um design simplificado que torna o dispositivo fácil de montar e limpar. Devido ao seu design compacto, um trocador de calor espiral é frequentemente usado quando o espaço é limitado, mas a transferência de calor eficiente ainda é necessária.
Trocadores de calor de casco e tubo
Um trocador de calor de casco e tubo consiste em uma série de tubos dispostos em um feixe. Eles são fechados dentro de um casco cilíndrico. O fluido que precisa ser aquecido ou resfriado flui através do feixe de tubos. O outro fluido flui pelo espaço do casco que envolve o feixe de tubos. Os dois fluidos são separados pelas paredes do tubo, que permitem a transferência de calor em ambas as direções. O trocador de calor de casco e tubo possui uma estrutura muito robusta que pode ser usada em aplicações exigentes. Ele tem a capacidade de trocar calor de forma muito eficiente entre dois fluidos porque há uma grande relação área de superfície para volume. Devido a isso, os trocadores de calor de casco e tubo são encontrados em aplicações comerciais e industriais.
Trocadores de calor de fluxo cruzado
Um trocador de calor de fluxo cruzado é aquele em que dois fluidos fluem perpendicularmente um ao outro. Esse tipo de arranjo pode assumir uma variedade de formas, incluindo trocadores de calor ar-líquido, onde a água ou outro líquido flui através de tubos colocados em um padrão de canais de ar. Eles também são usados para recuperar calor residual de gases de combustão. Os trocadores de calor de fluxo cruzado são projetos compactos que podem ser ajustados a aplicações com restrição de espaço. Seu desempenho pode ser otimizado usando um arranjo escalonado de nervuras em forma de delta. Isso permite que o ar flua livremente através do trocador de calor e para a máxima transferência de calor.
Algumas especificações típicas de trocadores de calor HVAC são as seguintes.
Volume de fluxo de ar
O metro cúbico por hora de um sistema de ventilação. A quantidade representa o volume de ar interno que os componentes do trocador de calor HVAC podem mudar em uma hora.
Diferencial de temperatura
O trocador de calor HVAC aquece ou esfria o ar fresco externo que entra em comparação com a temperatura do ar residual. Por exemplo, uma unidade HVAC pode observar uma diferença de temperatura de 15 °C a 20 °C entre os fluxos de ar.
Eficiência
A eficiência do trocador de calor HVAC indica o quão bem o dispositivo recupera a energia térmica do edifício. A eficácia típica varia de 60% a 85% para trocadores de calor de placas e até 90% ou mais para trocadores de calor de contrafluxo.
Queda de pressão
Uma queda de pressão de 50 Pa a 200 Pa é registrada dependendo do projeto, volume de fluxo de ar e sistema de filtragem usado no trocador de calor HVAC. Uma queda de pressão maior significa que o sistema de ventilação precisa de mais energia para mover o ar no compartimento.
Algumas tarefas comuns de manutenção para trocadores de calor HVAC são as seguintes.
Inspeção visual mensal
Verifique se há sinais de desgaste, danos ou vazamento nos dutos de ar, conectores e filtros do trocador de calor HVAC. Substitua ou repare quaisquer componentes o mais rápido possível.
Limpeza trimestral do filtro
Para os filtros reutilizáveis do trocador de calor HVAC, lave-os trimestralmente com água e sabão neutro. Além disso, sopre ar comprimido nos filtros secos para remover os resíduos. Para os descartáveis, substitua-os de acordo com as recomendações do fabricante. A maioria das orientações sugere o uso de filtros com uma eficiência média variando de MERV 8 a MERV 16 para sistemas HVAC.
Limpeza profunda bianual
A cada dois anos, faça uma limpeza completa no trocador de calor do sistema HVAC. Contrate um técnico profissional para fazer isso.
O trocador de calor HVAC desempenha a mesma função em vários mercados: trocar calor entre dois canais distintos sem misturar os dois fluidos. No entanto, embora o design fundamental possa permanecer constante, os requisitos específicos das diferentes indústrias podem afetar a forma como o trocador de calor é projetado e qual tipo de trocador de calor é escolhido.
Sistemas HVAC de edifícios
Edifícios (residenciais e comerciais) dependem de trocadores de calor para manter a qualidade adequada do ar interno e níveis de temperatura confortáveis. Um trocador de calor ar-ar é frequentemente usado para esse fim. Ele transfere calor entre os fluxos de ar de saída e entrada. Isso evita que o edifício perca calor no inverno (ou ganhe calor no verão) e, ao mesmo tempo, permite a ventilação adequada.
Geração de energia
Nesse setor, os trocadores de calor HVAC são mais comumente usados em usinas de gás/vento/solar. Os setores de geração de energia utilizam trocadores de calor ar-água para gerar vapor que será então usado para produzir energia.
Aplicações marítimas
Os trocadores de calor são essenciais para o funcionamento de navios e submarinos. As embarcações marítimas frequentemente instalam trocadores de calor de placas ou tubulares. Eles são usados para resfriar motores e outros equipamentos. As embarcações marítimas também usam às vezes trocadores de calor para dessalinizar a água do mar, tornando-a segura para beber e outras aplicações a bordo.
Produção de alimentos e bebidas
As indústrias de alimentos e bebidas costumam usar trocadores de calor água-ar. Eles são comumente usados em processos de pasteurização, esterilização e refrigeração. Os trocadores de calor projetados para uso sanitário são normalmente aplicados para garantir a conformidade com as normas de segurança alimentar.
Fabricação farmacêutica
Um trocador de calor ar-ar é frequentemente usado nessa indústria. Na produção e processamento de medicamentos, processos de aquecimento e resfriamento são necessários (principalmente evaporadores e condensadores) para facilitar reações químicas, controlando a temperatura dentro de fermentadores, reatores e outros equipamentos. Os trocadores de calor também são usados para secagem, esterilização e ar condicionado, bem como para recuperar calor de fluxos de exaustão.
As seguintes dicas para selecionar um trocador de calor HVAC ajudarão os compradores comerciais a fazer a escolha certa.
Identificar a carga de refrigeração/aquecimento:
Determine a carga esperada com base nas dimensões do ambiente/sistemas, isolamento, diferença de temperatura desejada e outros fatores. Os compradores comerciais podem usar a carga para definir a capacidade necessária para o trocador.
Considerar o fluxo de ar/fluido:
Determine o volume de ar/fluido que se moverá através do sistema. Analise a queda de pressão e a vazão projetadas. Certifique-se de que o trocador possa atender às necessidades de fluxo de ar/fluido do sistema.
Escolher o material:
Considere as circunstâncias que o trocador enfrentará. Pense em fatores como temperatura/pressão/corrosão/vazamento. Escolha um material que seja compatível com os requisitos de condução térmica do HVAC e o ambiente operacional.
Verificar a instalação/tamanho:
Certifique-se de que o tamanho do trocador seja adequado para instalação no local planejado. Além disso, considere seu peso e estrutura física para garantir que seja compatível com os outros componentes do sistema.
Concentrar-se na confiabilidade/manutenção:
Selecione trocadores com confiabilidade comprovada e registros de desempenho de longo prazo. Além disso, considere a disponibilidade de serviços de manutenção e peças de reposição.
Avaliar o custo/orçamento:
Considere o custo de aquisição inicial, o custo de instalação, o custo operacional, o custo de manutenção e as possíveis economias de longo prazo. Certifique-se de que a seleção do trocador seja consistente com o orçamento e ofereça uma relação custo-desempenho adequada.
P1. Quais são as tendências nas vendas de trocadores de calor HVAC?
R1. A tendência é em direção a trocadores de calor compactos e leves que são fáceis de instalar e consertar, enquanto os trocadores de calor digitais controlados por tecnologia inteligente estão ganhando popularidade.
P2. Quais são os principais desafios nos trocadores de calor HVAC?
R2. Adaptar-se às tecnologias emergentes, mantendo a qualidade do produto, garantir uma cadeia de suprimentos confiável e negociar os custos flutuantes de matérias-primas são os principais desafios.
P3. Qual é o futuro dos trocadores de calor HVAC?
R3. O futuro é promissor, com crescimento do mercado impulsionado pela urbanização, desenvolvimento de infraestrutura, foco na eficiência energética e a demanda por sistemas HVAC avançados.
P4. Quais são as práticas de manutenção recomendadas para trocadores de calor HVAC?
R4. Evite o refluxo de água desumidificada e reprocessada através da máquina; use água destilada para limpar a água estática antes de dissolver as impurezas e use uma maneira suave ao desmontar. Consulte sempre as diretrizes do fabricante para recomendações específicas de manutenção.
