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Uma **serpentina de aquecimento AHU**, também conhecida como serpentina de aquecimento de unidade de tratamento de ar, é um componente de um sistema de ventilação/recuperação de energia que adiciona calor ao ar de ventilação. Quatro tipos principais de serpentinas de aquecimento são comumente usados: serpentinas de água quente/vapor, serpentinas de aquecimento elétrico, serpentinas de água gelada e tubos de calor.
Serpentinas de água quente/vapor
As serpentinas de água quente/vapor utilizam água quente ou vapor de uma caldeira central como fonte de calor. Elas consistem em tubos pelos quais a água aquecida ou o vapor circulam. As serpentinas transferem calor para o ar que passa sobre elas, aquecendo o ar. As serpentinas de água quente/vapor são comumente usadas em ambientes comerciais e industriais onde um sistema de caldeira central fornece água quente ou vapor para aquecimento de espaços e outras aplicações. Elas são tipicamente feitas de materiais duráveis, como cobre ou aço galvanizado, para suportar as altas temperaturas e pressões associadas à água quente e ao vapor.
Serpentinas de aquecimento elétrico
As serpentinas de aquecimento elétrico, também conhecidas como serpentinas de resistência elétrica ou aquecedores de rodapé elétricos, são dispositivos que geram calor através do processo de resistência elétrica. Quando uma corrente elétrica passa pela serpentina, ela encontra resistência, o que produz calor. O calor gerado é então usado para várias aplicações, como aquecimento de espaços ou manutenção de temperatura de processos e equipamentos. As serpentinas de aquecimento elétrico podem ser unidades autônomas ou integradas em unidades de tratamento de ar.
Serpentinas de água gelada
As serpentinas de água gelada, também conhecidas como serpentinas de refrigeração ou sistemas de reticulação de água gelada, são elementos de refrigeração que usam água gelada para remover calor do ar ou fluido que passa sobre elas. A água gelada é circulada através das serpentinas, absorvendo calor e resfriando o ar circundante. O processo é comumente usado para refrigeração em sistemas de ar condicionado, unidades de refrigeração e aplicações de refrigeração industrial.
Tubos de calor
Os tubos de calor são dispositivos compactos e passivos de transferência de calor de duas fases que transferem grandes quantidades de calor com diferenças mínimas de temperatura ao longo do comprimento do tubo de calor. Os tubos de calor podem ser integrados em sistemas de refrigeração, como unidades de ar condicionado, refrigeradores ou soluções de refrigeração de dispositivos eletrônicos. Eles também podem ser usados em sistemas termossolares, trocadores de calor e sistemas de gerenciamento térmico de espaçonaves.
As especificações da serpentina de aquecimento AHU dependerão do modelo específico e de como ela se destina a ser usada. Alguns fatores importantes que serão relevantes ao considerar serpentinas de aquecimento para uma unidade de tratamento de ar são os seguintes.
Largura/Sem aletas
As serpentinas de aquecimento AHU circulares variam em largura, dependendo do tamanho geral da serpentina. Também haverá diferentes opções de espaçamento de aletas, como entre 10 e 30 aletas em um comprimento de 1 metro. Quanto mais aletas houver, maior será a área de superfície disponível para transferir calor para o fluido que passa.
Comprimento/Altura
A altura e o comprimento de uma serpentina de aquecimento são geralmente maiores para serpentinas verticais do que para serpentinas horizontais. Dimensões típicas para serpentinas horizontais são alturas entre 6" e 24" e comprimentos entre 24” e 72". As dimensões para serpentinas verticais são semelhantes, mas diferem inversamente quando a posição horizontal é assumida.
Número de linhas e tubos
As serpentinas de aquecimento AHU podem ser personalizadas para ter uma quantidade específica de linhas e tubos. Em geral, mais linhas e tubos levarão a maior transmissão de calor, maior capacidade e altos níveis de eficiência.
Material
Tipicamente, os tubos em uma serpentina de aquecimento serão feitos de cobre, embora outras opções estejam disponíveis, como cuproníquel, aço inoxidável e aço carbono. O cabeçote da serpentina pode ser feito dos mesmos materiais, mas geralmente o aço carbono é usado porque ele lida mais eficientemente com a tarefa de transportar o fluido.
Conexão
O tipo de conexão em uma serpentina de aquecimento refere-se a como a serpentina é conectada a uma fonte de calor. Normalmente, existem três tipos de conexão: aquecimento central de água quente, sistema de aquecimento hidráulico ou aquecimento por resistência elétrica.
A manutenção regular da serpentina de aquecimento AHU garante desempenho ideal, longevidade e uso eficiente de energia. Notavelmente, a manutenção da serpentina de aquecimento evitará qualquer acúmulo de sujeira ou detritos que possam se acumular ao longo do tempo. Em particular, a sujeira pode isolar a superfície de transferência de calor da serpentina, o que, por sua vez, reduzirá sua capacidade de aquecer efetivamente o ar.
Um cronograma de manutenção típico com algumas práticas sugeridas é o seguinte:
Inspecione toda a serpentina de aquecimento da unidade de tratamento de ar para verificar se há sinais visíveis de danos ou áreas de preocupação. Monitore regularmente as leituras de água e certifique-se de que elas estão dentro dos limites aceitáveis. Os níveis de pH da água devem estar entre 6,5 e 8,5 para evitar quaisquer problemas corrosivos.
Limpe todos os filtros no sistema AHU.
Inspecione a serpentina para verificar se há acúmulo de sujeira ou detritos. Se necessário, agende uma limpeza profissional.
Verifique se todas as correias do ventilador estão seguras e não estão soltas.
Limpeza profunda de todos os componentes AHU, incluindo a serpentina de aquecimento AHU.
Aplicação de produtos químicos resistentes à corrosão para fornecer proteção à serpentina.
Inspeção profissional do material de isolamento e reparos, se necessário.
As serpentinas de aquecimento AHU são usadas em várias aplicações em ambientes residenciais, comerciais e industriais.
Sistemas HVAC centralizados
Nesse cenário, a unidade de tratamento de ar é frequentemente empregada em lugares enormes, como edifícios comerciais, escolas, shoppings e estabelecimentos comerciais onde é necessário aquecimento em massa. Geralmente, as serpentinas de água são usadas para aquecimento centralizado devido à eficiência e custo-efetividade de utilizar um fornecimento central de água quente.
Sistemas HVAC descentralizados/híbridos
Em alguns cenários em que um sistema de aquecimento centralizado não é prático ou é necessário aquecimento suplementar, unidades de tratamento de ar autônomas com serpentinas de aquecimento podem ser usadas. Esse é frequentemente o caso em edifícios menores, áreas isoladas dentro de complexos maiores ou zonas que exigem controle de temperatura independente.
Unidades de fan-coil
Em casas multifamiliares, as unidades de fan-coil com serpentinas de aquecimento AHU são comuns. Elas geralmente são colocadas perto das paredes externas e janelas. No cenário residencial, as serpentinas de água ou elétricas são aplicadas dependendo da disponibilidade da infraestrutura e da preferência do proprietário.
Processos industriais
Os aquecedores de serpentina também são aplicáveis em ambientes industriais onde é necessário controle preciso de temperatura para processar materiais, plásticos, produtos alimentícios e farmacêuticos, entre outros. Nesses cenários, a serpentina deve ser compatível com o processo específico em questão, e isso incluirá fatores como o tipo de material empregado, classificação de tensão, potência, tamanho, etc.
Laboratórios e salas limpas
Os elementos de aquecimento de serpentina são úteis em laboratórios e salas limpas onde um fornecimento estável e consistente de ar quente é necessário para experimentos, equipamentos ou processos de trabalho.
Instalações de armazenamento
Armazéns, especialmente aqueles que lidam com bens perecíveis, se beneficiam muito das serpentinas de aquecimento integradas em suas unidades de tratamento de ar. Essas unidades garantem que produtos sensíveis sejam armazenados em condições adequadas, mantendo os níveis de temperatura e umidade necessários.
Vários fatores precisam ser considerados ao comprar serpentinas de aquecimento para uma unidade de tratamento de ar.
Capacidade de transferência de calor
A função principal de uma serpentina de aquecimento é transferir calor para o ar que passa por ela. Isso geralmente é indicado pela capacidade de transferência de calor ou a quantidade de calor que ela pode transferir efetivamente para o ar. Ao escolher uma serpentina de aquecimento para uma unidade de tratamento de ar, é crucial considerar sua capacidade de transferência de calor.
Fonte de calor
Como descrito anteriormente, as serpentinas de aquecimento podem ser serpentinas de água quente, serpentinas de aquecimento elétrico ou serpentinas de aquecimento a vapor. Cada fonte de aquecimento vem com suas vantagens e desafios. Por exemplo, enquanto as serpentinas de aquecimento elétrico podem ser mais fáceis de instalar, elas podem levar a custos operacionais mais altos em comparação com as serpentinas de água quente ou a vapor. Considere as fontes de calor e suas implicações na complexidade da instalação, custos e requisitos de equipamentos.
Material da serpentina
O material de uma serpentina de aquecimento influencia significativamente sua durabilidade, eficiência de transferência de calor e resistência à corrosão. O cobre, geralmente apreciado por sua capacidade superior de transferência de calor, é uma escolha popular para o material da serpentina de aquecimento. No entanto, devido aos preços flutuantes, alguns fabricantes optam por usar alumínio, que também oferece propriedades de transferência de calor louváveis, embora não no nível do cobre. O alumínio é conhecido por ser prontamente disponível e mais acessível que o cobre. No entanto, independentemente do material escolhido, é essencial garantir que a serpentina seja construída para resistir ao teste do tempo.
Tamanho e dimensões
O tamanho e as dimensões da serpentina de aquecimento também impactam as dimensões gerais da unidade de tratamento de ar. Isso pode afetar o desempenho de todo o sistema. Ao selecionar a serpentina de aquecimento, é crucial prestar atenção às suas dimensões e garantir que ela se encaixe perfeitamente na unidade de tratamento de ar. Um bom ajuste levará à transferência eficiente de calor e garantirá que não haja desafios de instalação no futuro.
Compatibilidade de controle
Muitas empresas são específicas sobre como desejam operar e controlar suas unidades de tratamento de ar. Não é incomum que um cliente queira modular a saída da serpentina de aquecimento com base nas demandas variáveis de aquecimento de espaços ao longo do dia. Isso pode exigir um tipo específico de serpentina de aquecimento com controles de alto desempenho. Algumas empresas também podem desejar uma serpentina de aquecimento que se integre perfeitamente a uma unidade de tratamento de ar e outras peças de equipamentos HVAC. Nesses casos, é crucial garantir que haja uma correspondência de compatibilidade.
P1: Como funcionam as serpentinas de aquecimento AHU?
A1: As serpentinas de aquecimento AHU funcionam irradiando calor para o ar que passa por elas. Quando um fluido passa pelas serpentinas, o aquecedor pode difundir o calor para o ar que está circulando no prédio.
P2: Qual a diferença entre AHU e HVAC?
A2: Uma unidade de tratamento de ar (AHU) é um componente de um sistema de aquecimento, ventilação e ar condicionado (HVAC). Enquanto o AHU é responsável por mover e processar o ar, o sistema HVAC lida com os controles de clima interno e conforto.
P3: Qual tipo de serpentina de aquecimento é comumente usado em AHUs?
A3: A serpentina de aquecimento AHU de água quente é o tipo mais comumente usado em configurações HVAC. Os sistemas hidráulicos são frequentemente utilizados porque podem aquecer eficientemente grandes quantidades de ar.
P4: As serpentinas de aquecimento podem ser retrofitadas em AHUs existentes?
A4: É possível instalar serpentinas de aquecimento em uma unidade de tratamento de ar existente. Esse método seria menos caro do que construir uma nova serpentina.
