Varietats i càlcul de dispositius de calefacció

L'escalfament de l'habitació es realitza transferint la calor del refrigerant a l'aire o als objectes de l'habitació. Atès que s’exclou el contacte directe d’una font de calor o refrigerant amb l’aire, els dispositius de calefacció actuen com a intermediaris. Aquests últims es classifiquen segons moltes característiques.

Varietats d’aparells de calefacció

El disseny i l'eficiència de l'escalfador determinen com es transfereix la calor. Aquesta és la principal classificació dels dispositius.

• Convectiu: transferiu almenys el 75% de la calor mitjançant raigs de convecció. Un exemple són els convectors, tubs amb aletes. La font sol ser un element calefactor, escalfa l'aire, es transfereix a l'habitació i ja des de la calor, s'escalfen masses d'aire, superfícies, mobles i persones. Els electrodomèstics poden ser molt eficaços a causa de la velocitat de l’escalfament de l’aire, però consumeixen molta electricitat.
• Radiació convectiva: transferència del 50 al 75% de calor mitjançant el mètode convectiu. Aquests són la majoria dels escalfadors tradicionals: radiadors, escalfadors de terra, escalfadors de tubs llisos.
• Radiació: el 50% de la calor és radiació. Això inclou escalfadors d'infrarojos, escalfadors de sostre i panell. L’escalfador genera radiació infraroja, en aquest cas, primer s’escalfen superfícies, objectes i persones de l’habitació i només després l’aire. Eliminar l’aire de la cadena de transferència de calor redueix els costos de calefacció.

Els escalfadors per radiació convectiva s’instal·len amb més freqüència. Els dispositius són molt eficients, econòmics i pràctics.

Per tipus de refrigerant

El sistema de calefacció tradicional implementa el següent esquema. La font de calor és una caldera: gas, electricitat, combustible sòlid. Escalfa un cert volum de refrigerant, que entra al sistema i desprèn calor a través de la superfície de les canonades i dels dispositius de calefacció.

El refrigerant ha de complir molts requisits: absorbir i emetre una quantitat suficient de calor, no provocar corrosió i escalfar fins a la temperatura requerida.

• L’aigua és l’única opció per a la calefacció central. El motiu són les grans distàncies entre la font de calor i el consumidor. La substitució per qualsevol altra opció augmenta el preu de la calefacció per deu.
• El vapor és l’anomenat vapor sec. S’utilitzen en sistemes de vapor al buit, en sistemes de baixa i alta pressió. A més, l’habitació s’escalfa 3 vegades més ràpid, no hi ha risc de congelació de les canonades. L’inconvenient és el consum elevat de combustible.
• Anticongelant: "no congela". Solució de glicerina, solució d’etilenglicol, solució de propilenglicol i altres. Els líquids eviten la congelació fins i tot en canonades amb el diàmetre més petit. Es recomana abocar anticongelant en un terra amb aigua calenta. Durant la circulació, el refrigerant actua com a lubricant, cosa que augmenta la vida útil de les canonades i els radiadors. L’inconvenient és la necessitat de fer coincidir l’anticongelant amb el tipus de caldera.
• El transformador o oli mineral és un portador de calor als escalfadors d’oli. És un líquid viscós i absorbent de calor que pot emetre calor a l’aire de l’habitació durant molt de temps.

És possible triar un transportador de calor i un dispositiu de calefacció corresponent només quan s’organitza un sistema de calefacció autònom.

Segons les característiques tècniques

Per avaluar l’eficiència d’un model concret, cal analitzar els indicadors tècnics.

• La transferència de calor és el principal criteri. Sobre aquesta base, l’aparell de radiació és millor que l’aparell convectiu. Dels radiadors, el ferro colat es distingeix per la major inèrcia tèrmica i l’alumini és el millor per transferir calor.
• Superfície de treball: és important tenir en compte l’àrea total de la bateria i no el nombre de seccions. Les dimensions de l’escalfador es calculen tenint en compte el volum de l’habitació.
• Resistència a la corrosió: els escalfadors de ceràmica són els més resistents. Dels models metàl·lics, els millors són l’alumini.
• Resistència a la pressió: els convectors són els més resistents, ja que no hi ha aquesta càrrega. Dels radiadors, els millors són de ferro colat i bimetàl·lic.
• Facilitat de manteniment: els convectors i els panells d’alumini només s’han de netejar periòdicament. El ferro colat i l’acer s’han de pintar.
• Vida útil: les bateries de ferro colat duren més de 50 anys. Els bimetàl·lics porten 30-40 anys en funcionament. Els d'acer menys duradors: no més de 10-15 anys.

El rendiment tèrmic no és l’únic paràmetre escollit. Els radiadors han de complir els requisits del sistema de calefacció seleccionat.

Materials per a radiadors d’aigua calenta

El mètode d'escalfament més popular és l'escalfament d'aigua. La font de calor pot ser una caldera de gas, elèctrica, de carbó, un transportador de calor - aigua o anticongelant, bateries - escalfadors tubulars o de panells de diferents materials.

Bateries de ferro colat

Aquest és el tipus d’escalfador d’aigua més famós, adaptat a les condicions de calefacció central. Les bateries de ferro colat són econòmiques, duradores i suporten caigudes de pressió. Amb una petita transferència de calor: només el 40%, tenen una gran superfície de treball. El ferro colat acumula calor, de manera que les bateries es refreden lentament fins i tot després d’apagar la calefacció.

Els models de disseny moderns són molt interessants i bonics. No obstant això, cuidar-los és difícil.

Acer

S’utilitza més sovint en la disposició de calefacció autònoma, on s’exclou l’alta pressió o el martell d’aigua, ja que l’acer és sensible a ells. La transferència de calor de l’aliatge és més gran, s’escalfa molt més ràpid que el ferro colat. És més fàcil regular la calefacció a causa de la baixa inèrcia tèrmica. Però, per la mateixa raó, les bateries d’acer es refreden immediatament després de la desconnexió.

L’inconvenient és la tendència a la corrosió. S’ha de cuidar l’escalfador, s’ha d’utilitzar aigua neta amb additius per abocar, s’ha de pintar la superfície.

Alumini

El nivell màxim de transferència de calor és superior al 70%. El pes del radiador és reduït, la seva instal·lació és extremadament senzilla, es pot instal·lar fins i tot en una paret de pladur. Un avantatge és una gran superfície de treball: els canals pels quals es mou el refrigerant es col·loquen en seccions d’una àrea molt més gran. Com que l’alumini condueix bé la calor, la secció s’escalfa molt ràpidament i amb força.

L’alumini és propens a la corrosió. Per allargar la vida útil, els radiadors de calefacció, com altres dispositius de calefacció d’alumini, estan recoberts de pintura polimèrica.

Bateries bimetàl·liques

Els canals pels quals circula el refrigerant són d’acer: és més resistent i resistent que l’alumini. La zona de treball de la secció és d'alumini per millorar la transferència de calor a l'aire. El dispositiu bimetàl·lic combina els avantatges de l’acer i l’alumini, però no presenta els seus desavantatges, com ara una vida útil curta o una tendència a la corrosió.

També hi ha limitacions. No s’ha d’afegir anticongelant a l’aigua que s’utilitza a les bateries bimetàl·liques.

El preu dels escalfadors bimetàl·lics és el més alt i només és el segon dels radiadors de coure.

Tipus d’escalfadors elèctrics

Els escalfadors elèctrics funcionen d’una altra manera. El mitjà de calefacció es substitueix per elements de calefacció que funcionen quan es subministra corrent elèctric. Amb poques excepcions, l'element calefactor té una superfície reduïda. Per fer el subministrament de calor més eficient, s’utilitzen 2 solucions:

• passar corrents d'aire pel dispositiu de calefacció: qualsevol tipus de convector;
• creeu una carcassa amb una àmplia zona de treball: escalfadors de panells.

Els escalfadors elèctrics inclouen dispositius que són un element de calefacció. Un aparell de calefacció com la caldera d’Evan no ho és. És una font de calor, però no una estructura de calefacció.

El principal desavantatge dels escalfadors elèctrics és el requisit de la qualitat del corrent elèctric. Si la potència total dels escalfadors supera els 12 kW, caldrà establir una xarxa amb una tensió de 380 V.

Aparells de convecció

Els elements calefactors (elements calefactors) es col·loquen dins d’una caixa plana. La superfície de la caixa s’escalfa i transmet calor a l’aire. Tot i això, aquest mecanisme només proporciona un 20% de la transferència de calor. Hi ha entrades a la part inferior de l’aparell. A través d’ells, l’aire entra a l’interior del dispositiu, s’escalfa i surt pels forats de la part superior. La convecció proporciona un 80% de transferència de calor.

Els convectors escalfen ràpidament l’habitació, però no cremen oxigen tant com els escalfadors. A temperatures mínimes, l’aparell es pot deixar encesa durant la nit. La potència oscil·la entre 0,25 i 2,5 kW. El càlcul de l’indicador es realitza per capacitat cúbica, ja que el convector escalfa l’aire. Desavantatge: una temperatura confortable només es manté a l'habitació mentre el convector funciona.

Dispositius d’oli

L’element calefactor és un element calefactor, però el refrigerant és el petroli, que també hi és present. Una substància viscosa càlida omple les seccions i transfereix calor a la superfície. Com més gran sigui la superfície de treball, major serà l’eficiència del dispositiu. Els dispositius de calefacció elèctrics de petroli tenen una eficiència propera als de radiació.

A més: alta inèrcia tèrmica. El dispositiu s’escalfa lentament, però també desprèn calor durant molt de temps després d’haver estat apagat. Aquest mode de funcionament és més econòmic. Els aparells es fabriquen amb una capacitat de fins a 4,5 kW, però al mateix temps els refrigeradors d’oli consumeixen menys electricitat. L’inconvenient és una gran massa i una molèstia.

Calefacció per infrarojos

L’eficiència de l’escalfador d’infrarojos s’acosta al 100%. La base del dispositiu és una pel·lícula amb conductors de resistències, espirals de carboni i plaques, que generen radiació tèrmica quan passa un corrent elèctric. Al mateix temps, no s’escalfa l’aire, sinó les superfícies, objectes i persones de l’habitació. Fins i tot a una temperatura de l’aire més baixa, la gent de l’habitació ja ho percep com a còmode.

Els escalfadors IR consumeixen un 30% menys d’electricitat. La calefacció és més ràpida que la convecció. L’aire no s’asseca massa i no es perd oxigen.

Calefacció de gas

Un escalfador eficient i econòmic, però difícil de mantenir. Un escalfador de gas o convector funciona segons el principi d’un forn de gas. Es subministra gas al cremador. Els productes de combustió es descarreguen a l’exterior per la xemeneia. L’aire que entra pels forats s’escalfa a l’intercanviador de calor i torna a entrar a l’habitació.

La potència dels escalfadors arriba als 8 kW. Com que el gas és un combustible disponible i barat, els costos de calefacció són mínims. Hi ha molts desavantatges: cal instal·lar una bona ventilació a la casa, equipar una xemeneia, netejar periòdicament els brocs. Si el dispositiu funciona malament, hi ha una alta probabilitat d’intoxicació per diòxid de carboni.

Requisits per a la instal·lació d’escalfadors

La seguretat operativa s’assegura mitjançant una instal·lació competent del sistema. Les recomanacions d’instal·lació depenen del tipus de radiador i del material d’execució:

• Les bateries de qualsevol tipus s’instal·len a una distància mínima de 6 cm del terra, a 5 cm de les taules de l’ampit i a 2,5 cm de la paret. A les habitacions de la categoria A. B, C, la distància a la paret ha de ser com a mínim de 10 cm.
• És millor instal·lar escalfadors sota les obertures de les finestres, on s’hi pot accedir per a la seva inspecció i reparació.
• La temperatura superficial d’un radiador obert no ha de superar els +70 C. En cas contrari, les bateries estan protegides per una graella.
• En connectar canonades, peces i radiadors de diferents metalls s’utilitzen adaptadors roscats de bronze o acer inoxidable.
• Les piles s’han d’omplir en tot moment d’aigua. El líquid només s’escorre en cas d’accidents.
• Els aparells de calefacció estan equipats amb vàlvules de tancament i control amb algunes excepcions. Els accessoris es seleccionen tenint en compte el tipus de sistema: un tub, dos tubs, en forma de ventall.

Els requisits per a la instal·lació d’escalfadors de gas coincideixen amb les recomanacions per a la instal·lació de qualsevol aparell de gas. Construït i gestionat només per serveis dedicats. Els convectors i els refredadors d’oli es col·loquen a la sala, observant els requisits habituals de seguretat contra incendis.