Calefacción - cambiadores de calor para los sistemas de calefacción solar Los cambiadores de calor son los dispositivos que transfieren calor a partir de un líquido (líquido o gas) a otro mientras que los mantienen separados. Flujos flúidos calientes en un lado de una partición del metal del cambiador de calor, transfiriendo su calor a fluir flúido de una temperatura más baja en el otro lado. El tamaño de una superficie del cambiador de calor le afecta velocidad y eficacia: una superficie grande transfiere calor más rápidamente y más eficientemente.
Muchas máquinas y aparatos electrodomésticos contienen a cambiadores de calor. Un radiador del coche es un cambiador de calor: transfiere calor del sistema de enfriamiento de motor al aire exterior, evitando que el motor se recaliente. Los refrigeradores y los acondicionadores de aire tienen cambiadores de calor para disipar calor; los hornos tienen cambiadores de calor para calentar el aire fresco que entra en el horno. Las Sistema Solar también utilizan a cambiadores de calor para transferir la energía solar absorbente en colectores solares al líquido o para ventilar que se utiliza para calentar el agua o el espacio.
Los cambiadores de calor pueden ser hechos del acero, del cobre, del bronce, del acero inoxidable, del aluminio, o del arrabio. Los sistemas de calefacción solar utilizan generalmente el cobre, porque es un buen conductor termal y tiene mayor resistencia a la corrosión.
Tipos de cambiadores de calor: Los sistemas de calefacción solar utilizan tres tipos de cambiadores de calor: líquido-a-líquido, líquido-a-aire, y aire/liquido. Muchos sistemas de energía solar líquidos utilizan a líquido-al cambiador de calor líquido, que utiliza un líquido de traspaso térmico que circule a través del colector solar, absorben calor, y después atraviesan a cambiador de calor para transferir su calor al agua en un tanque de almacenamiento. Los líquidos de traspaso térmico, tales como anticongelante, protegen el colector solar contra la congelación en tiempo frío. los cambiadores de calor del Líquido-a-líquido tienen cualquier uno o dos barreras (pared de un sólo recinto o doble) entre el líquido de traspaso térmico y el abastecimiento de agua doméstico.
Un cambiador de calor de un sólo recinto es una pipa o un tubo rodeado por un líquido. El líquido que pasa a través de la tubería o el flúido rodeando la tubería puede ser el líquido de traspaso térmico, mientras que el otro líquido es el agua potable. Los cambiadores de calor Double-wall tienen dos paredes entre los dos líquidos. Son de uso frecuente cuando el líquido de traspaso térmico es tóxico, por ejemplo el glicol de etileno (anticongelante). Los requieren a menudo como medida de seguridad en caso de los escapes, ayudando se aseguran de que el anticongelante no se mezcla con el abastecimiento de agua potable. Un ejemplo de un cambiador de calor double-wall del líquido-a-líquido es el “cambiador de calor envuelto,” en cuál se envuelve alrededor y se enlaza un tubo al exterior de un tanque de agua caliente. El tubo se debe aislar adecuado para reducir pérdidas de calor.
Mientras que los cambiadores de calor double-wall aumentan seguridad, son menos eficientes, porque el calor debe transferir a través de dos superficies algo que una. Para transferir la misma cantidad de calor, un cambiador de calor double-wall debe ser más grande que un cambiador de un sólo recinto.
los cambiadores de calor del Líquido-a-aire transfieren calor de un sistema de calefacción solar líquido al sistema de aire forzado del conducto de un hogar. El tipo más común es el cambiador de calor del aletado-tubo, que es una bobina aletada del agua insertada en el tubo de aire. La fuente del ventilador sopla sobre la bobina y absorbe calor de él. El aire heated entonces se distribuye en la casa.
Los sistemas de calefacción solar con los colectores del calefactor de aire no necesitan generalmente a cambiador de calor entre el colector solar y el sistema de la distribución del aire. Esos sistemas con los colectores del calefactor de aire que cambiadores de calor aire/liquidos del uso del agua del calor. Éstos son similares a los cambiadores de calor del líquido-a-aire.
Diseños del cambiador de calor: Hay muchos diseños del cambiador de calor. Un diseño de uso general en sistemas domésticos solares del calefactor de agua es el diseño del arrollar-en-tanque. El cambiador de calor es una bobina de la tubería en el tanque de almacenamiento. Puede ser un solo tubo (cambiador de calor de un sólo recinto) o dos gruesos del tubo (cambiador de calor double-wall). Una alternativa menos eficiente es colocar la bobina en el exterior del tanque de colector con una tapa del aislamiento.
Otro diseño popular es el cambiador de calor del cáscara-y-tubo. El cambiador de calor está a parte del tanque de almacenamiento. Tiene dos lazos flúidos separados dentro de un caso o de una cáscara. Los líquidos fluyen en direcciones opuestas el uno al otro a través del cambiador de calor, maximizando traspaso térmico. En un lazo, el líquido a-ser-heated (tal como agua potable) circula a través de los tubos interiores. En el segundo lazo, los flujos flúidos del traspaso térmico entre la cáscara y los tubos del agua. Los tubos y la cáscara se deben hacer del mismo material. Cuando el colector o el líquido de traspaso térmico es tóxico, se utilizan los tubos double-wall, y un líquido intermediario no tóxico de la transferencia se coloca entre las paredes externas e internas de los tubos.
Un tipo muy eficiente de cambiador de calor es el diseño del tubo-en-tubo. En este diseño, los tubos del agua y el líquido de traspaso térmico están en contacto termal directo con uno a. El agua y el flujo flúido del traspaso térmico en direcciones opuestas el uno al otro. Este tipo de cambiador de calor tiene dos lazos similares a ésos descritos en el cambiador de calor del cáscara-y-tubo.
Motivos de preocupación: Un cambiador de calor debe ser clasificado correctamente para ser eficaz. Hay muchos factores a considerar para el apresto apropiado. Éstos incluyen: el tipo del cambiador de calor; las características de los líquidos de traspaso térmico (calor específico, viscosidad, y densidad); el flujo; y las temperaturas de la entrada y del enchufe para cada líquido. Generalmente, los fabricantes suministrarán los grados del traspaso térmico para sus cambiadores de calor (en BTU/hora) para las varias temperaturas flúidas y los flujos.
Para el mejor funcionamiento, seguir siempre las recomendaciones de la instalación del fabricante para el cambiador de calor. Estar seguro de elegir un líquido de traspaso térmico que sea compatible con el tipo de cambiador de calor que usted está utilizando. Si usted está construyendo a su propio cambiador de calor, ser consciente que usar diversos metales en la construcción del cambiador de calor puede causar la corrosión. También, porque los metales disímiles tienen diversas características de la extensión termal y de la contracción, los escapes o las rajaduras pueden convertirse. Cualquiera de estas condiciones puede reducir la vida de su cambiador de calor. |
