Vantagens e desvantagens
Apesar da eficiência térmica bastante baixa desses dispositivos, eles ainda são bastante procurados e são usados para instalação em sistemas de ventilação em funcionamento com uma séria "dispersão" no desempenho.
Além disso:
- Vários fluxos de ar de alimentação ou exaustão podem ser direcionados para um trocador de calor.
- A distância entre os trocadores de calor pode chegar a mais de 500 m.
- Esse sistema pode ser usado no inverno, pois o refrigerante não congela.
- O ar flui dos dutos de exaustão e alimentação não se misturam.
Entre as deficiências podem ser notadas:
- Eficiência energética suficientemente baixa (eficiência térmica), que varia de 20 a 50%.
- Custos sérios de eletricidade, o que é necessário para o funcionamento da bomba.
- A tubulação do trocador de calor inclui um grande número de dispositivos de controle e medição e válvulas de fechamento, que requerem manutenção periódica.
Essas unidades são projetadas para o correto funcionamento das unidades de tratamento de ar, que incluem trocadores de calor de glicol que realizam a função de recuperação de calor.
Esta unidade de mistura é instalada no circuito que conecta o trocador de calor de glicol de alimentação e exaustão através de tubulações. O nó contém todos os elementos de cintagem necessários para o correto funcionamento do circuito. Para que o sistema funcione corretamente, basta conectar o nó à rede de tubulação e conectar o acionamento e a bomba ao controlador de controle.
No processo de operação, a unidade cria a taxa de fluxo necessária do refrigerante necessário para transferir o calor do trocador de calor de exaustão aquecido para o de suprimento frio. Uma válvula de três vias instalada na unidade, misturando os fluxos de glicol na quantidade certa, regula o desempenho máximo dos trocadores de calor. Em caso de subresfriamento de um dos trocadores de calor, uma válvula de três vias mistura um líquido mais aquecido no circuito, evitando assim a possibilidade de congelamento do aquecedor de glicol.
O uso de um acionamento elétrico modulante permite o controle preciso da válvula de três vias. Termomanômetros instalados em todas as partes da unidade permitem monitorar os parâmetros de temperatura e pressão em diferentes partes do sistema. Um grupo de segurança é instalado no conjunto, que contém uma válvula de segurança, um respiro e um tanque de expansão. É necessária uma válvula de purga de ar para purgar automaticamente o ar do sistema que entrou no circuito durante o enchimento.
Um tanque de expansão instalado no circuito de glicol é necessário para compensar o excesso de fluido no sistema durante uma mudança brusca de temperatura no circuito.
A válvula de segurança deve funcionar em caso de aumento de pressão acima do valor definido, protegendo assim outros elementos de danos. Também está incluída no circuito da unidade uma válvula de drenagem para drenar rapidamente o fluido do sistema.
As válvulas de esfera permitem bloquear o circuito da unidade e, assim, substituir seus elementos individuais, se necessário, sem drenar todo o sistema.
As unidades de mistura para operação de recuperadores de glicol são projetadas para controlar o fluxo de solução de etileno glicol no circuito dos trocadores de calor de recuperação da unidade de alimentação e exaustão.
A tarefa é fornecer a taxa de fluxo necessária do refrigerante, de modo a transferir o máximo possível o calor do ar de exaustão para o ar de insuflação, através de um circuito fechado separado que conecta os trocadores de calor de insuflação e exaustão. O refrigerante dessas unidades é geralmente uma solução de etilenoglicol.
A unidade de tubulação para trocadores de calor de glicol inclui os seguintes elementos.
- válvula de três vias;
- acionamento elétrico;
- bombear;
- cárter;
- válvula de retenção;
- Válvulas de esfera;
- termomanômetros;
- tanque de expansão;
- torneira de drenagem;
- saídas de ar.
Se necessário, a unidade é completada com delineadores corrugados.
Estas unidades são utilizadas para todas as unidades de tratamento de ar, onde é fornecida a opção de recuperação de calor devido ao transportador de calor intermediário. Como regra, essas unidades são instaladas em sistemas de ventilação de média e alta capacidade de ar de 5.000 a 100.000 m 3 h.
Se a unidade for projetada e montada corretamente, quando o sistema for ligado, a automação da unidade de tratamento de ar deve funcionar de forma a garantir primeiro o aquecimento máximo possível do ar de alimentação, usando o calor do circuito de glicol , e, em seguida, conecte o circuito do aquecedor para aquecer o ar a uma determinada temperatura.
Como funciona um trocador de calor de glicol
O dispositivo consiste em dois trocadores de calor aletados, que estão interligados em um circuito fechado com um refrigerante (solução de etileno glicol) circulando nele. Um trocador de calor é instalado no canal através do qual o ar de exaustão passa, o segundo está localizado no fluxo de ar de alimentação. Os trocadores de calor devem operar em contracorrente em relação ao fluxo de ar. Com uma conexão de fluxo direto, a eficiência de seu trabalho é reduzida para 20%.
Na estação fria, o primeiro trocador de calor é um resfriador, retirando calor do fluxo de ar de exaustão. O refrigerante se move em um circuito fechado com a ajuda de uma bomba de circulação e entra no segundo trocador de calor, que atua como um aquecedor, onde o calor é transferido para o ar fornecido. No período quente, as funções dos trocadores de calor são diretamente opostas.
No inverno, o condensado pode se formar no trocador de calor no fluxo de exaustão, que é coletado e descarregado usando um banho de aço inoxidável inclinado com vedação hidráulica. Para evitar que gotas de condensado entrem no fluxo de ar de exaustão em altas taxas de fluxo, um eliminador de gotas é instalado atrás do trocador de calor.
Onde é usado um trocador de calor de glicol?
A aplicação mais eficaz dos trocadores de calor de glicol é seu uso em esquemas de dois circuitos. Eles são indispensáveis em ambientes explosivos, bem como nos casos em que os fluxos de suprimento de ar e exaustão absolutamente não devem se cruzar. Um esquema semelhante é usado ativamente em fábricas com grandes áreas e em shopping centers que mantêm diferentes condições de temperatura em diferentes áreas.
O recuperador com um transportador de calor intermediário permite conectar dois sistemas de ventilação existentes separadamente - exaustão e alimentação. Esses dispositivos são ideais para atualizá-los em caso de uso separado.
A versatilidade dos recuperadores de glicol permite instalá-los em sistemas existentes com capacidade de 500 - 150.000 m3/h. Com a ajuda deles, você pode devolver até 55% do calor. O retorno de tais sistemas é de seis meses a dois anos. Depende da região onde o equipamento está instalado e da intensidade de seu uso. Como regra, é necessário um cálculo individual de tais dispositivos.
Princípio de funcionamento
Nesta seção, um trocador de calor de glicol será discutido com mais detalhes, cujo princípio de operação é um pouco semelhante ao de um ar condicionado convencional. No inverno, uma caldeira recebe energia térmica do fluxo de ar de saída da ventilação de exaustão do sistema e, com a ajuda de um refrigerante de água-glicol, a transfere para o trocador de calor de alimentação. É na segunda caldeira que o anticongelante liberta o calor acumulado para o ar de alimentação, aquecendo-o. No verão, a ação dos trocadores de calor deste dispositivo é exatamente o oposto, portanto, usando esse tipo de equipamento, você pode economizar não apenas no aquecimento, mas também no ar condicionado.
Na estação fria, uma caldeira instalada em um duto de ventilação de exaustão pode ser exposta ao condensado e, como resultado, à formação de gelo. É por isso que está equipado com um recipiente com vedação de água para coletar e drenar o condensado.Além disso, para evitar a entrada de umidade no fluxo de ar, um eliminador de gotas geralmente é montado atrás do trocador de calor. Para evitar a contaminação do trocador de calor de alimentação, um filtro de ar grosso é instalado no duto de ventilação.
Opções de instalação
- Você pode conectar várias entradas e uma exaustão e vice-versa.
- A distância entre a alimentação e a exaustão pode ser de até 800 m.
- O sistema de recuperação pode ser ajustado automaticamente alterando a taxa de circulação do refrigerante.
- A solução de glicol não congela, ou seja, em temperaturas abaixo de zero, não é necessário descongelar o sistema.
- Como é usado um transportador de calor intermediário, o ar do exaustor não pode entrar no fluxo de entrada.
Com um esquema de dois circuitos de um trocador de calor de glicol, a quantidade de ar de exaustão e alimentação deve corresponder, embora sejam permitidos desvios de até 40%, o que piora o indicador de eficiência.
Cálculo da eficiência energética de um dispositivo deste tipo
Para uma operação eficiente e máxima economia de calor, como regra, é necessário um cálculo individual desses equipamentos, realizado por empresas especializadas. Você mesmo pode calcular a eficiência térmica e a eficiência energética desse trocador de calor, usando o método para calcular trocadores de calor de glicol. Para calcular a eficiência térmica, é necessário conhecer os custos de energia para aquecimento ou resfriamento do ar insuflado, que são calculados pela fórmula:
Q \u003d 0,335 x L x (tendência - início),
- L consumo de ar.
- para começar (temperatura de entrada de ar no trocador de calor)
- tcon. (temperatura do ar extraído da sala)
- 0,335 é um coeficiente retirado do manual Climatology para uma determinada região.
Para calcular a eficiência energética do trocador de calor, use a fórmula:
onde: Q é o custo de energia para aquecer ou resfriar o fluxo de ar, n é a eficiência do trocador de calor declarada pelo fabricante.
Como a análise de glicol é realizada
O procedimento para estudar a qualidade do refrigerante é bastante simples e não requer muito esforço do proprietário das redes de engenharia. Você coleta amostras de glicol e as envia ao laboratório do fabricante para análise. Especialistas realizam as análises necessárias e determinam as características quantitativas da solução. Após a pesquisa, você recebe um relatório completo com recomendações. Com base neles, uma decisão é tomada. Pode ser necessário descartar a solução de etilenoglicol usada e substituir o líquido refrigerante por um novo. Talvez os desvios da norma não sejam tão significativos e não afetem a eficiência do sistema climático.
É importante observar que, se a pesquisa for realizada pelo fabricante, ele conhece perfeitamente todas as características da composição utilizada e pode dar conselhos competentes. De qualquer forma, você obtém muitos benefícios de um serviço tão abrangente:
- Certas características quantitativas do glicol são comparadas não com indicadores médios, mas com os parâmetros iniciais desta solução particular;
- Você pode solicitar rapidamente a substituição do refrigerante com o descarte dos resíduos;
O fabricante possui a base de material necessária para o transporte do glicol até a instalação e o descarte da mistura utilizada de acordo com as normas e regulamentos ambientais.
Recuperadores
Além disso, nas condições de aumento constante dos preços da energia, atualmente, as unidades de ventilação são muitas vezes equipadas com recuperadores de vários tipos e designs, que permitem transferir parte do calor do ar de exaustão para o ar de insuflação.
Os trocadores de calor de fluxo cruzado, devido ao seu design, direcionam o ar de insuflação e exaustão para canais que se cruzam mutuamente sem misturar e através da superfície das células de placas finas, o calor do ar de exaustão é transferido para o ar de insuflação. A eficiência desses recuperadores pode chegar a 75%.
Os trocadores de calor rotativos têm um design devido ao qual o calor do ar de exaustão é transferido para o ar de alimentação por meio de um disco de rotação lenta, que é um conjunto de muitos discos perfurados em forma de placa.Os trocadores de calor rotativos permitem uma pequena (até 15%) mistura de ar de exaustão para fornecer ar. Isso restringe um pouco o escopo de sua aplicação, mas, por outro lado, a eficiência dos trocadores de calor rotativos é muito maior do que os trocadores de calor de fluxo cruzado - até 85%, dependendo da quantidade e dos parâmetros do ar de exaustão e alimentação.
Quando as dimensões da câmara de ventilação ou outras características das instalações ventiladas não permitem colocar uma unidade de alimentação e exaustão em uma unidade de ventilação, um trocador de calor de glicol pode ser usado. O trocador de calor glicol funciona da seguinte forma: através de dois trocadores de calor separados nos fluxos de exaustão e alimentação, circula o refrigerante - glicol; O ar de extração transfere calor através do trocador de calor para o glicol, que por sua vez aquece as placas do trocador de calor de alimentação. A distância entre as unidades de exaustão e alimentação pode ser significativa e é limitada apenas pelas capacidades técnicas de colocação de tubulações entre os trocadores de calor, mas a eficiência do trocador de calor de glicol é baixa, muito menor que o fluxo cruzado e, além disso, a trocador de calor rotativo.
Atualmente, muitos fabricantes têm em sua gama de unidades de ventilação padrão de produtividade relativamente baixa. São unidades de ventilação para casas, escritórios, pequenos estabelecimentos comerciais, equipadas com água, aquecedores elétricos, ou sem eles, recuperadores de vários tipos. Para alto desempenho ou algumas condições especiais, as unidades de ventilação são selecionadas e fabricadas individualmente, sob encomenda. Depois de calcular o sistema de ventilação, indicando todos os parâmetros necessários para a seleção e características de projeto, o projetista emite uma tarefa técnica para o representante do fabricante e depois de um tempo recebe uma impressão da instalação com os parâmetros necessários, características técnicas, dimensões e projeto. Alguns fabricantes colocam programas de seleção de equipamentos em seus sites na Internet, o que permite ao projetista criar unidades de ventilação de qualquer configuração online.
Principais propriedades do glicol
Antes de prosseguir com a ordem de pesquisa, é necessário decidir: quais propriedades e características determinam a qualidade do anticongelante com baixo ponto de congelamento.
- Condutividade térmica;
- Coeficiente de transferência de calor;
- Viscosidade;
- Temperatura máxima de cristalização.
Durante a operação, o refrigerante pode ser contaminado com impurezas laterais, que prejudicam significativamente as propriedades de trabalho do fluido. Se a concentração da substância ativa na solução não corresponder à norma, o ponto de congelamento pode ser muito superior ao indicado pelo fabricante ou exigido pelas condições de operação do sistema climático. Em alguns casos, isso se torna perigoso, pois ao utilizar o equipamento em condições climáticas adversas, existe o risco de congelamento do líquido no sistema. Ao contrário da água, o glicol tem um baixo coeficiente de expansão volumétrica, o que minimiza o risco de danos e ruptura da tubulação. Mas a transição da solução para um estado de agregação mole piora significativamente seu transporte pelo sistema e causa um aumento da carga no equipamento de bombeamento.
Um refrigerante contaminado com impurezas tem uma eficiência reduzida, que se expressa na capacidade de transferir ou remover calor. Para garantir o desempenho necessário do sistema, você precisa monitorar isso constantemente e evitar desvios da norma. O mesmo vale para a viscosidade. Se ultrapassar os limites permitidos, o transporte pela tubulação só é possível com o aumento da potência dos equipamentos de bombeamento, que se desgastam muito mais rapidamente nesse modo.
conclusões
Faz sentido usar anticongelante para um sistema de aquecimento quando há realmente a possibilidade de que a água dentro da rede possa congelar
Nesse caso, é necessário determinar a concentração ideal da solução para a operação eficiente de todo o sistema de aquecimento e levar em consideração os requisitos de segurança
Anticongelante - um refrigerante à base de etileno ou propilenoglicol, traduzido como "Antifreeze", do inglês internacional, como "non-freezing". O anticongelante da classe G12 destina-se ao uso em carros de 96 a 2001; carros modernos geralmente usam anticongelantes 12+, 12 plus plus ou g13.
