O aerotermă este un echipament destinat încălzirii rapide și eficiente a aerului dintr-un spațiu. Această soluție este folosită frecvent în hale industriale, depozite, ateliere, spații comerciale, garaje și alte clădiri cu destinație utilitară. În locuințe sau apartamente acest tip de încălzire este întâlnit mult mai rar - încălzirea cu aer cald este, desigur, cunoscută și acolo, însă este vorba, de regulă, despre o soluție ușor diferită, mai degrabă industrială, întrucât aerotermele pe apă sunt gândite în special pentru aplicații industriale. În funcție de construcție și de sursa de energie, distingem aeroterme pe apă, electrice, pe gaz și pe motorină.
O soluție deosebit de interesantă o reprezintă aerotermele pe apă, care pot fi conectate la instalații de încălzire centrală, cazane, boilere-tampon și - dacă sistemul este proiectat corect - chiar și la pompe de căldură. Cum funcționează, de fapt, o aerotermă și când merită aleasă această metodă de încălzire?
Principiul de funcționare al unei aeroterme este relativ simplu. Echipamentul aspiră aerul mai rece din încăpere, îl încălzește și apoi, cu ajutorul unui ventilator, îl trimite înapoi în interiorul clădirii. Întrebarea reală nu este însă dacă echipamentul încălzește, ci cu ce anume încălzește aerul.
La o aerotermă pe apă, transferul de căldură este asigurat de un schimbător de căldură prin care circulă apă fierbinte sau caldă din instalația de încălzire. Un ventilator forțează trecerea aerului prin schimbător, ceea ce determină un schimb de căldură intens între apa fierbinte și aer. Este vorba despre așa-numitul schimbător apă-aer, care nu trebuie confundat cu alte tipuri de schimbătoare de căldură. Practic, aeroterma în sine este un fel de schimbător de căldură, în care căldura este transferată de la apa fierbinte (sau, după caz, ulei ori glicol) către aer, cu ajutorul unui ventilator.
Schematic, acest lucru poate fi reprezentat astfel:
Spre deosebire de radiatoarele tradiționale, o aerotermă nu depinde în primul rând de convecția naturală. Circulația forțată a aerului face ca energia termică să se distribuie mult mai rapid în încăpere.
O aerotermă pe apă tipică este alcătuită în principal dintr-un schimbător de căldură, un ventilator, o carcasă și elemente care pot direcționa fluxul de aer cald în direcția dorită.
Schimbătorul este realizat de obicei din țevi de cupru prevăzute cu lamele din aluminiu. Această construcție permite obținerea unei suprafețe mari de schimb termic la dimensiuni relativ reduse ale echipamentului.
Ventilatorul, la rândul său, este responsabil de circulația aerului. Cu cât capacitatea acestuia este mai mare, cu atât mai mult aer poate trece prin aerotermă într-un interval de timp dat - și, prin urmare, cu atât mai mare este volumul de clădire pe care echipamentul îl poate încălzi. La fel ca la majoritatea echipamentelor de încălzire, capacitatea aerotermelor pe apă este exprimată de obicei în kW (kilowați).
În practică, performanța echipamentului depinde nu doar de temperatura apei, ci și de debitul de apă prin schimbător, de temperatura aerului din încăpere și de capacitatea ventilatorului.
Disponibil
Disponibil
Aerotermele funcționează deosebit de bine în spații mari, unde utilizarea radiatoarelor clasice ar fi nepractică sau ar necesita o suprafață foarte mare de instalare. Ne gândim imediat la hale de producție și spații industriale.
Aplicațiile tipice includ, în special:
Un mare avantaj este posibilitatea de a crește temperatura relativ rapid. Acest lucru este deosebit de important în spațiile utilizate periodic, care nu trebuie încălzite pe tot parcursul zilei. Dezavantajul constă însă în răcirea mai rapidă a încăperilor după oprirea aerotermei, comparativ cu radiatoarele clasice sau încălzirea în pardoseală.
Una dintre alegerile fundamentale este tipul sursei de energie. O aerotermă electrică este ușor de instalat, deoarece, practic, este nevoie doar de o alimentare electrică adecvată. Nu trebuie adusă o conductă de apă până la echipament - acesta este principalul avantaj. Există însă și un revers.
La puteri mai mari, încălzirea electrică de acest tip poate genera costuri de exploatare semnificative și poate necesita o instalație electrică de capacitate corespunzătoare. Pur și simplu este nevoie de mult consum de energie. De aceea, poate fi o soluție bună pentru spații în care ne aflăm doar ocazional, de exemplu garaje sau ateliere (atâta timp cât nu este vorba despre ateliere în care se desfășoară permanent activități comerciale).
O aerotermă pe apă folosește, în schimb, căldura produsă de o sursă externă, de exemplu un cazan de încălzire (dar poate fi și o pompă de căldură sau un șemineu cu manta de apă). În clădirile care dispun deja de o instalație de încălzire centrală pe apă, aceasta este, de regulă, soluția mai firească - însă necesită aducerea conductelor de apă până la aerotermă. Instalarea este, așadar, mai costisitoare, însă exploatarea ulterioară este mult mai ieftină.
Nu se poate spune, totuși, în mod categoric, că un tip de aerotermă este întotdeauna mai bun decât celălalt. Alegerea depinde în primul rând de dimensiunea clădirii, de puterea necesară, de modul de utilizare a acesteia și de sursa de energie disponibilă.
O aerotermă pe glicol este folosită frecvent în locurile expuse la temperaturi scăzute, de exemplu în hale, depozite, garaje sau clădiri agricole - în locuri care nu sunt utilizate pe tot parcursul anului sau în care există riscul ca instalația de încălzire să înghețe. Folosirea unei soluții de glicol în locul apei pure protejează instalația împotriva înghețului, mai ales atunci când clădirea nu este încălzită tot sezonul.
Problema apare însă atunci când instalația principală (adică cea la care este racordat cazanul sau pompa de căldură) funcționează pe apă - și acesta este, de regulă, cazul. Introducerea glicolului în întreaga instalație nu este avantajoasă: crește costurile, înrăutățește proprietățile termice ale agentului și poate mări rezistențele hidraulice din instalație. De aceea, se folosește adesea un schimbător de căldură cu plăci, care permite separarea celor două circuite. Pe o parte a schimbătorului circulă apa provenită de la cazan, pompa de căldură sau o altă sursă de căldură, iar pe cealaltă parte - soluția de glicol care alimentează aeroterma. Cele două lichide nu se amestecă - între ele se transferă doar energia termică.
Datorită acestei soluții, utilizarea glicolului poate fi limitată doar la partea din instalație unde este cu adevărat necesară (adică partea expusă efectiv riscului de îngheț). Acest lucru este important mai ales atunci când aeroterma se află într-un spațiu care poate îngheța sau atunci când conductele trec prin zone neîncălzite. Schimbătorul de căldură cu plăci asigură atunci separarea hidraulică și permite realizarea unui circuit separat de glicol, prevăzut cu propria pompă de circulație.
Este important de reținut că, la alegerea unui schimbător pentru o aerotermă pe glicol, trebuie luată în calcul nu doar puterea exprimată în kW (adesea indicată pentru alți parametri decât cei folosiți efectiv), ci și concentrația și tipul de glicol, temperaturile de pe ambele părți ale schimbătorului și debitul. Glicolul are proprietăți fizice diferite de cele ale apei, motiv pentru care transferul de căldură este mai puțin favorabil, iar rezistențele la curgere pot fi mai mari. Din acest motiv, schimbătorul pentru o aerotermă pe glicol trebuie ales în funcție de parametrii reali de funcționare, nu doar în funcție de puterea nominală a aerotermei.
Disponibil
Disponibil
Un subiect interesant este colaborarea dintre o aerotermă și o pompă de căldură. Acest lucru este posibil, dar necesită alegerea corespunzătoare a echipamentelor.
Aerotermele tradiționale pe apă ating adesea puterea declarată de producător abia la o temperatură a apei destul de ridicată, de exemplu 60°C sau 70°C. Pompele de căldură, în schimb, funcționează cel mai eficient ca surse de temperatură joasă, caz în care funcționarea lor este relativ economică, iar pompa în sine este expusă la un risc minim de defectare a compresorului sau a altor componente.
Atunci când aeroterma primește, în loc de apă la 70°C, apă la, să spunem, 35-45°C, puterea reală de încălzire poate fi semnificativ mai mică decât valoarea indicată în catalog pentru parametri ridicați - iar capacitatea resimțită poate fi pur și simplu insuficientă. De aceea, mulți instalatori consideră că funcționarea împreună cu un cazan este mai avantajoasă, deși în practică multe depind de caracteristicile specifice ale spațiului. Dacă clădirea este bine izolată, ferestrele și ușile se închid etanș, iar pardoseala este bine izolată, confortul se va resimți deja la o temperatură ceva mai mică. De asemenea, halele de depozitare sau atelierele nu trebuie de obicei să atingă aceeași temperatură a aerului ca locuințele. De aceea, pompele de căldură funcționează bine și împreună cu aerotermele.
Din acest motiv, este recomandat ca, pentru colaborarea cu o pompă de căldură, să fie alese aeroterme adaptate la temperaturi de tur mai scăzute, sau ca acestea să fie supradimensionate în mod corespunzător.
Puterea aerotermelor indicată în cataloage nu trebuie considerată o valoare constantă, atinsă în orice condiții. Puterea termică reală a unei aeroterme depinde de condițiile de funcționare și de temperatura de tur.
Sunt esențiale temperatura apei la intrare și la ieșire, temperatura aerului care pătrunde în echipament, debitul de apă și cantitatea de aer care trece prin schimbătorul de căldură.
O aerotermă de, să spunem, 30 kW nu trebuie neapărat să atingă această putere atunci când este conectată la o instalație oarecare. Dacă producătorul a stabilit această putere pentru apă la 70°C, puterea va fi semnificativ mai mică la o temperatură de tur de 40-50°C.
De aceea, la compararea aerotermelor, nu trebuie analizat doar numărul de kilowați, ci și parametrii pentru care producătorul a stabilit această valoare. Uneori producătorii indică și o suprafață maximă recomandată a încăperii, însă și în acest caz este necesară prudență.
Alegerea unei aeroterme exclusiv în funcție de suprafața clădirii este o simplificare și poate duce uneori la o alegere greșită. Două spații de 300 m² pot avea necesități energetice complet diferite, mai ales din cauza nivelului de izolație al clădirii.
Importantă este și înălțimea încăperii. Într-o hală de 6 metri înălțime, volumul de aer care trebuie încălzit este de două ori mai mare decât într-o clădire cu aceeași suprafață, dar cu o înălțime de 3 metri. Cu alte cuvinte, contează volumul cubic.
Trebuie luate în calcul, de asemenea, izolația pereților și a acoperișului, suprafața ferestrelor și a ușilor, temperatura exterioară de calcul, temperatura interioară dorită, ventilația și frecvența deschiderii ușilor.
Cea mai bună bază pentru alegere este, prin urmare, necesarul de căldură calculat al clădirii, nu doar suprafața la sol. Ca regulă orientativă, este necesară o putere de minimum 10-15 kW de aerotermă la 100 m².
Trebuie avut însă în vedere - și acest lucru este foarte important - că, pentru a putea alimenta efectiv puterea totală a aerotermelor alese, este necesară o sursă de căldură adecvată. Dacă ați ales aeroterme cu o putere totală de 50 kW, dar aveți la dispoziție ca sursă de căldură doar un cazan de 30 kW, din păcate nu veți putea folosi întreaga capacitate.
Disponibil
Disponibil
În clădirile mai mari, utilizarea unei singure aeroterme foarte mari nu este, de obicei, cea mai bună soluție. De cele mai multe ori este mai avantajos să fie amplasate mai multe aeroterme, mai mici, în diferite zone ale halei. Astfel, aerul cald poate fi distribuit mai uniform, iar zonele cu diferențe evidente de temperatură pot fi limitate. Angajații vor resimți mai mult confort, iar încălzirea va fi, în plus, mai ușor de reglat.
Contează, de asemenea, direcția fluxului de aer. Aerul cald urcă în mod natural, așa că, în hale înalte, un flux de aer direcționat greșit poate face ca mari cantități de căldură să se acumuleze sub tavan.
În clădirile înalte pot fi folosite, suplimentar, ventilatoare de destratificare, al căror rol este de a readuce aerul mai cald din partea superioară a halei în zona de utilizare. Numărul de aeroterme necesare pentru o hală depinde, desigur, și de dimensiunea acesteia.
BLOG:
Subdimensionarea schimbătorului de căldură – ce înseamnă în practică?
Supra-dimensionarea schimbătorului de căldură – la ce folosește?
Izolația termică a schimbătorului de căldură cu plăci – este necesară? Schimbă cu adevărat ceva?
Ce schimbător de căldură pentru piscină?
Cum să alegi un schimbător de căldură pentru un cazan pe gaz?
Conectarea schimbătorului de căldură Nordic Tec. Se pot inversa direcțiile de curgere indicate pe plăcuța de identificare?
