Potência térmica dos radiadores de aquecimento - tabela comparativa de baterias de ferro fundido, bimetálicas, de alumínio e de aço

A potência térmica de um radiador de aquecimento é um coeficiente que determina a quantidade de calor recebida do dispositivo de aquecimento por unidade de tempo e é medida em W/(m² K).

Este parâmetro técnico é o principal indicador da eficácia de um radiador na criação de um clima interno confortável. O fabricante do equipamento de aquecimento é obrigado a indicar este valor na documentação que acompanha os seus produtos.

A potência dos radiadores de aquecimento é calculada em wattsAlguns fabricantes declaram uma taxa de fluxo de calor para seus produtos, expressa em calorias por hora. Para converter isso em watts, eles usam um padrão, onde 1 W = 859,845 cal/hora.

A transferência de calor de uma única seção ou painel de um sistema de aquecimento hidrônico é calculada levando em consideração fatores primários e secundários. Estes incluem o material de construção, a temperatura do fluido refrigerante, a área de troca de calor, o diagrama de conexão do dispositivo, sua localização e outros fatores. Se o radiador for composto por várias seções ou por um único painel, a potência é calculada e especificada pelo fabricante para a unidade inteira.

Como calcular a potência térmica dos radiadores de aquecimento por metro quadrado

Na documentação que acompanha o produto, o consumidor encontrará a potência térmica de uma única seção ou de um painel inteiro com dimensões específicas. Esses parâmetros são bastante relativos e não devem ser considerados como valores exatos. É necessário realizar ajustes para atingir valores realistas. Para isso, é preciso calcular a condutividade térmica do radiador.

Primeiramente, precisamos desmistificar a crença comum de que as baterias de alumínio possuem a maior emissão de calor devido às propriedades de um metal não ferroso. Vale ressaltar que as baterias não são feitas de alumínio puro, mas sim de sua liga com silício — o silumínio —, que possui uma emissão de calor significativamente menor.

O mesmo pode ser dito, em parte, sobre radiadores de aço, bimetálicos e de ferro fundido. As potências nominais listadas na ficha técnica do aparelho de aquecimento são precisas quando a diferença entre a temperatura média do líquido refrigerante e a temperatura do ar ambiente é de 70°C.⁰ C. Esse fenômeno é chamado de diferença de temperatura e é representado pelo símbolo – Δt. O cálculo é feito usando a fórmula:

Δt = (t_petição + t_{linhas de retorno})/2 – t _ar

Seguindo a lógica do fabricante, o resultado do cálculo deve ser 70 graus. Então, a temperatura média do líquido de arrefecimento pode ser calculada usando a fórmula:

(t_petição + t_{linhas de retorno}) = 2(Δt + t _ar)

Por exemplo, com base na potência térmica declarada pelo fabricante para uma seção bimetálica – 200 W, Δt = 70⁰ C, temperatura ambiente média - 22⁰ C, obtemos o resultado:

(t_petição + t_{linhas de retorno}) = 2(70 + 22) = 184⁰ COM

Levando em consideração a diferença padrão de 20 graus entre a entrada e o retorno, seus valores são determinados separadamente:

t_petição = (184 + 20)/2 = 102⁰ COM

t_{linhas de retorno} = (184 - 20)/2 = 82⁰ COM

Um cálculo real de transferência de calor mostra que uma seção é capaz de produzir 200 W, desde que a água no tubo de alimentação esteja fervendo e o fluido refrigerante saia do tubo de saída a uma temperatura de 82 graus.

Tal fenômeno é simplesmente impossível na prática. O fato é que as caldeiras domésticas para aquecimento de água não conseguem aquecer a água acima de 80 graus. Mesmo nessas condições máximas, o líquido refrigerante entrará no radiador a uma temperatura máxima de cerca de 77 graus.⁰ C, e Δt será aproximadamente 40⁰ C. Disso concluímos que a produção real de calor de uma seção de um radiador bimetálico não será de 200 W, mas apenas de 100 W.

Para simplificar o cálculo, você pode usar uma tabela de transferência de calor com fatores de redução. Para isso, use a fórmula acima, utilizando a temperatura planejada na casa e o fluido refrigerante, para calcular Δt.

Tabela de valores dos fatores de redução

Tabela 1.

Δt	PARA
40	0,48
45	0,56
50	0,65
55	0,73
60	0,82
65	0,91
70	1

O coeficiente correspondente encontra-se na tabela e deve ser multiplicado pela potência térmica nominal de uma secção do radiador bimetálico. Ou seja, neste caso, para aquecer 1 m³.² A sala terá uma produção de calor de 200 W x 0,48 = 96 W.

Para aquecimento de 10 m² A área necessitará de aproximadamente 1 kW de potência de aquecimento, e o número necessário de seções será de 1000/96 = 10,4. Se o cômodo tiver duas janelas, dois radiadores de 10 e 11 seções cada deverão ser instalados sob elas.

Padrões de produção de potência térmica

Ao projetar sistemas de aquecimento para edifícios e estruturas, utiliza-se o documento normativo SP 60.13330.2016. Este conjunto de regras rege, entre outras coisas, o desenvolvimento de sistemas de aquecimento interno em edifícios e estruturas recém-construídos e reformados. O SP foi desenvolvido com base nos requisitos das normas GOST 30494-2011 e GOST 32415-2013. Com base nessas normas, adotou-se um padrão de potência de aquecimento de 1 kW para um cômodo com área de 10 metros quadrados, pé-direito de até 3 metros, uma parede externa e uma janela.

Ao ajustar as condições iniciais de aquecimento de um cômodo em uma direção ou outra (área maior ou menor, número diferente de janelas, etc.), para determinar com precisão a potência térmica nominal, fatores de correção são introduzidos no cálculo:

K1 – estrutura da janela

• quadro duplo – 1,27;
• unidade de vidro duplo – 1.0;
• Unidade de vidro triplo – 0,85.

K2 – isolamento de parede

• baixo – 1,27;
• Alvenaria de 2 tijolos + isolamento térmico – 1,0;
• Alta qualidade – 0,85.

K3 – S_Windows/S_gênero

• 0,5 – 1,2;
• 0,33 – 1,0;
• 0,1 – 0,8.

K4 – temperatura média interna no inverno, em graus.

• 35 — 1,5;
• 20 – 1,1;
• 10 – 0,7.

K5 – número de paredes externas

• 1 – 1,1;
• 2 – 1,2;
• 3 – 1,3;
• 4 – 1,4.

K6 – um quarto acima do quarto

• sótão frio – 1,0;
• sótão – 0,8.

K7 – altura do teto, m

• 2,5 – 1,0;
• 3 – 1,05;
• 3,5 – 1,1.

O resultado final é dividido pela potência térmica de uma seção do radiador. O quociente é arredondado para o número inteiro mais próximo (10,4 – 11 seções).

Tabelas comparativas dos indicadores de transferência de calor de diferentes tipos de radiadores.

Conforme mencionado acima, a transferência de calor é medida em W/m².²Esse valor é considerado uma expressão da eficiência do aparelho de aquecimento. Ao escolher o tipo e o modelo de radiadores de aquecimento para o consumidor, a comparação de suas capacidades de aquecimento desempenha um papel decisivo.

Potência térmica real dos radiadores

Com base nessas especificações, especialistas publicam diversas tabelas online listando a potência térmica de radiadores bimetálicos, de alumínio, de aço e de ferro fundido. Aqui, você encontrará dados sobre a potência térmica de aparelhos de aquecimento.

Tabela comparativa da potência térmica de uma seção de radiadores de aquecimento em função da pressão de operação, volume e peso.

Tabela 2.

Tipo de dispositivos com distância interaxial de 500 mm	Potência térmica, W	atmosferas de pressão de trabalho	Capacidade, litros	Peso, kg
Alumínio	180	20	0,27	1,45
Bimetálico	200	20	0,20	1.2
Aço	120	20	0,20	1.05
Ferro fundido	140	10	1.2	5.4

Características comparativas dependendo do tipo de dispositivo de aquecimento.

Tabela 3.

Características	Alumínio	Bimetálico	Aço	Ferro fundido
Estrutura	Secional	Secional	Painel	Secional
Divórcio	Lado	Lado	Lateral/Vertical	Lado
Resistência à corrosão	Média	Alto	Média	Alto
Tipo de líquido refrigerante	Água	Água/anticongelante	Água/anticongelante	Água

Radiadores de aquecimento com melhor rendimento térmico

Com base em inúmeras avaliações de consumidores, testes de especialistas e comparações de resultados, os radiadores bimetálicos são reconhecidos como os melhores em termos de emissão de calor. Em ordem decrescente, os radiadores de alumínio ocupam o primeiro lugar, seguidos pelos radiadores de aço. Os radiadores de ferro fundido ficam em último lugar nesta categoria.

O material utilizado na fabricação de produtos para aquecimento de ambientes, seu custo e a qualidade do fluido refrigerante desempenham um papel significativo nesta classificação. Apesar das qualidades superiores dos radiadores bimetálicos, eles continuam sendo os mais caros. Optar por radiadores de alumínio é a solução ideal. No entanto, seu uso se limita a sistemas de aquecimento autônomos, onde a qualidade do fluido refrigerante pode ser mantida em um nível elevado.

Pelo mesmo motivo, mas em sentido inverso, são completamente inadequados para instalação em edifícios de vários andares com rede de aquecimento centralizada. Já os aparelhos de aço transferem calor rapidamente, tanto durante o aquecimento quanto no resfriamento.

Por fim, se o consumidor não se preocupa com a estética dos aparelhos de aquecimento e a necessidade de potência térmica é baixa, a solução ideal seria instalar radiadores de ferro fundido MS-140.

Dependência da transferência de calor do radiador na temperatura do líquido refrigerante

A potência térmica nominal de uma seção do radiador é calculada para valores padrão da temperatura do líquido refrigerante na entrada (90⁰ C) e saída (70⁰ C) aparelho de aquecimento. Essas condições se aplicam a redes de aquecimento centralizadas.

Em sistemas de aquecimento autônomos para residências particulares, a diferença de temperatura pode variar. Nesse caso, a potência térmica de uma única seção pode diferir significativamente dos valores declarados pelo fabricante. A potência de aquecimento de um dispositivo de aquecimento é diretamente proporcional à temperatura do fluido refrigerante no tubo de alimentação. Quanto maior a temperatura, maior a potência térmica do radiador. Por outro lado, quanto menor a temperatura do fluido refrigerante, menor a potência de aquecimento do radiador.

Para evitar flutuações inesperadas de temperatura, usar termostatos, que são instaladas na tubulação na entrada do radiador. As válvulas termostáticas estão disponíveis em versões manuais, semiautomáticas e automáticas, controladas online.

Como aumentar o coeficiente de transferência de calor

Com base no exposto, fica claro que a potência térmica real de qualquer aparelho de aquecimento pode diferir significativamente das especificações técnicas declaradas pelo fabricante na documentação do produto. As condições reais de funcionamento dos radiadores de aquecimento podem causar perda de calor cumulativa, reduzindo a eficiência do sistema de aquecimento em uma casa ou apartamento.

Existem duas opções para aumentar o coeficiente de transferência de calor: melhorar as condições de funcionamento do sistema de aquecimento existente e utilizar métodos otimizados para a colocação e ligação dos radiadores de aquecimento, conforme determinado na fase de projeto.

Usando o exemplo na figura abaixo, analisaremos a perda de calor no sistema de aquecimento de um edifício.

1. As perdas de calor pelo telhado são de 25 a 30%.
2. Através das janelas: 10 - 15%.
3. Perda de calor pelo piso: 10 - 15%.
4. Perdas através das paredes: 10 - 15%.
5. Adjacências: 10 - 15%.
6. Através de um tubo (se houver aquecimento por fogão): 20 - 25%.

Sugerimos que o utilize online. Calculadora para calcular a perda de calor em uma casa.

Como melhorar a eficiência de um sistema de aquecimento existente

Para melhorar a eficiência de um sistema de aquecimento existente, os especialistas recomendam as seguintes medidas:

• Isolar as estruturas externas que envolvem a casa (paredes, fundações, porão e sótão);
• Substituir caixilhos de madeira antigos por janelas com vidros duplos;
• Cole películas protetoras de alumínio nas paredes atrás dos radiadores;
• Abra periodicamente as torneiras Mayevsky para liberar o ar acumulado nos radiadores;
• Se as paredes estiverem frias, elas são isoladas internamente com materiais de isolamento térmico.

Após a implementação dessas medidas, os proprietários notarão imediatamente uma melhoria no desempenho térmico de seus aparelhos de aquecimento. Para o isolamento de paredes internas, o mercado de materiais de construção oferece uma ampla variedade de opções, desde placas de cortiça e gesso texturizado até placas de gesso e painéis decorativos de poliuretano, que não apenas isolam os ambientes, mas também melhoram sua aparência.

Comparação do aquecimento de radiadores de aço e de ferro fundido

Como melhorar a eficiência na fase de projeto

Para evitar a transferência inadequada de calor por parte dos dispositivos de aquecimento em edifícios novos, as seguintes regras são seguidas na fase de projeto.

Regra 1Os radiadores são instalados sob as janelas. Podem ser nichos especiais ou suspensos sob os peitoris, com ou sem telas. As telas ocultam a aparência dos radiadores, mas também podem reduzir seu poder de aquecimento. Em alguns casos, as telas são usadas propositalmente para reduzir o fluxo de calor em 10 a 15%, preservando assim o calor para outros cômodos.

Regra 2O método de ligação influencia significativamente a eficiência dos sistemas de aquecimento. Pode ser de ligação simples ou dupla. A ligação dupla ajuda a aproximar o rendimento do radiador da sua capacidade de transferência de calor nominal. A experiência demonstra que, se houver menos de 20 radiadores numa mesma divisão, a ligação simples é preferível.

A foto abaixo mostra a eficiência de seções com conexões de tubulação de dupla face.

A foto mostra a eficiência de seções com conexão unilateral de tubos.

Como calcular a potência térmica de uma seção de um radiador de aquecimento

Sugerimos que utilize a calculadora online. Para determinar quantas seções um radiador bimetálico possui. necessário por 1 m2.

O design seccional das unidades de aquecimento permite variar o número de unidades em cada radiador. Isso possibilita regular a potência de aquecimento, aumentando ou diminuindo a área de superfície de transferência de calor dos radiadores.

Os radiadores seccionais estão disponíveis em bimetálico, alumínio e ferro fundido. Conforme mencionado anteriormente, todas as seções são fornecidas ao mercado de aquecimento com uma potência térmica nominal pré-especificada, calculada para condições operacionais padrão dos aparelhos de aquecimento.

Todo cálculo da potência térmica de um radiador deve levar em consideração as características específicas dos cômodos onde ele está instalado. Para isso, foram desenvolvidos fatores de correção (veja o capítulo anterior, "Padrões de Potência Térmica"). Substituindo esses valores reais no cálculo, obtém-se a potência térmica final da primeira seção do radiador.

Potência térmica dos radiadores de aquecimento por painel

Ao contrário dos sistemas modulares, os painéis de aquecimento em aço não são desmontáveis.

Na documentação que acompanha o produto, o fabricante indica a potência térmica nominal do painel, calculada para Δt = 70.⁰ C a uma temperatura ambiente média de -22⁰ C. A transferência de calor do dispositivo é calculada substituindo o valor real de Δt e inserindo os fatores de correção.

Cálculo de radiadores de aquecimento - Parte 1