Încălzitoarele de aersunt utilizate pe scară largă în ventilația industrială, sistemele de uscare, echipamentele HVAC, instalațiile de producție și alte aplicații în care este necesară o alimentare controlată de aer încălzit. Deși încălzitoarele electrice moderne de aer pot obține deja o eficiență de încălzire relativ ridicată, performanța energetică generală a unui sistem depinde de mult mai mult decât încălzitorul în sine.

Fluxul de aer, creșterea temperaturii, căderea presiunii, izolarea, metodele de control și designul sistemului afectează cantitatea de energie consumată în timpul funcționării.

Pentru companiile care folosesc încălzitoare de aer în mod continuu sau pentru perioade prelungite, chiar și mici îmbunătățiri ale eficienței sistemului pot duce la reduceri semnificative ale consumului de energie electrică și ale costurilor de operare.

Deci, cum poate un sistem de încălzire cu aer să fie mai eficient din punct de vedere energetic-și mai ecologic?

Unul dintre cei mai importanți factori în eficiența încălzitorului de aer este selectarea capacității de încălzire corecte pentru aplicație.

Puterea necesară a încălzitorului este în general determinată de factori precum:

 

• Debitul de aer
• Creșterea necesară a temperaturii
• Temperatura aerului de admisie
• Temperatura țintă la ieșire
• Condiții de funcționare

 

Un încălzitor care este semnificativ supradimensionat poate consuma mai multă energie electrică decât este necesar, în timp ce un încălzitor subdimensionat poate avea dificultăți să atingă temperatura de ieșire necesară și să funcționeze ineficient.

Din acest motiv, capacitatea încălzitorului ar trebui să fie selectată în funcție de cerințele reale de funcționare, mai degrabă decât pur și simplu alegerea celui mai mare model disponibil.

De exemplu, dacă o aplicație necesită doar o creștere moderată a temperaturii aerului, există puține beneficii în instalarea unui încălzitor conceput pentru o creștere mult mai mare a temperaturii. Capacitatea în exces poate crește investiția inițială, precum și consumul inutil de energie.

Un sistem proiectat corespunzător ar trebui să ofere performanța de încălzire necesară fără a crea o capacitate termică excesivă.

De ce contează fluxul de aer

Fluxul de aer și creșterea temperaturii sunt strâns legate. Creșterea fluxului de aer necesită, în general, mai multă capacitate de încălzire dacă trebuie menținută aceeași creștere a temperaturii.

Aceasta înseamnă că inginerii trebuie să găsească un echilibru practic între fluxul de aer și creșterea temperaturii în loc să maximizeze ambii parametri.

Un design bun începe cu cerințele reale ale procesului și apoi determină puterea adecvată a încălzitorului, debitul de aer și temperatura de funcționare.

Eficiența încălzirii este doar o parte a ecuației energetice.

Când aerul trece printr-un încălzitor electric, structura internă a încălzitorului creează rezistență la fluxul de aer. Această rezistență este exprimată în mod obișnuit ca pierdere de presiune sau cădere de presiune.

Dacă scăderea de presiune este prea mare, ventilatorul sau ventilatorul trebuie să lucreze mai mult pentru a menține fluxul de aer necesar. Ca urmare, sistemul consumă energie electrică suplimentară, chiar dacă energia suplimentară nu este utilizată direct pentru încălzire.

Aceasta este o sursă de consum de energie-deseori trecută cu vederea.

Cum poate fi redusă pierderea de presiune?

Designul intern al unui încălzitor de aer poate avea o influență semnificativă asupra rezistenței la fluxul de aer. Factori precum aranjarea elementelor de încălzire, pasajele fluxului de aer, distanța și geometria generală a încălzitorului trebuie luați în considerare în timpul dezvoltării.

Un încălzitor bine proiectat-ar trebui să permită aerului să treacă fără probleme prin secțiunea de încălzire, menținând în același timp o performanță suficientă de transfer de căldură-.

Scopul nu este pur și simplu de a maximiza suprafața de încălzire. Este de a realiza un echilibru eficient între:

Reducerea pierderilor inutile de presiune poate reduce sarcina de lucru a ventilatorului și poate îmbunătăți eficiența energetică a întregului sistem-de tratare a aerului.

Pierderea de căldură este un alt factor important care nu trebuie ignorat.

Chiar și atunci când un încălzitor electric de aer transformă energia electrică în căldură în mod eficient, o parte din această căldură poate fi pierdută în mediul înconjurător înainte ca aerul încălzit să ajungă la destinația dorită.

Acest lucru devine deosebit de important în sistemele cu ore lungi de funcționare, temperaturi ridicate la ieșire sau secțiuni lungi de conducte.

Adăugarea de izolație termică adecvată în jurul carcasei încălzitorului și al conductei de aer încălzit-poate ajuta la reducerea transferului de căldură inutil către mediul înconjurător.

În loc să permită căldurii să scape din sistem, izolația ajută la reținerea energiei termice în cadrul traseului de aer destinat.

Izolația nu ar trebui să se limiteze la conducta de evacuare

În unele instalații, izolația se aplică numai conductei de aer din aval, în timp ce carcasa încălzitorului rămâne expusă.

Acest lucru poate reduce eficacitatea globală a strategiei de izolare.

În funcție de designul echipamentului și de temperatura de funcționare, izolarea adecvată în jurul suprafețelor exterioare ale sistemului de încălzire poate ajuta la minimizarea pierderilor de căldură.

Pentru echipamentele care funcționează continuu, chiar și o reducere relativ mică a pierderilor de căldură se poate acumula în economii substanțiale de energie în timp.

Unele aplicații de inginerie raportează economii de energie în intervalul de câteva puncte procentuale după îmbunătățirea izolației, deși rezultatul real depinde în mare măsură de temperatura încălzitorului, condițiile ambientale, materialul izolator, suprafața și orele de funcționare.

Prin urmare, performanța izolației ar trebui evaluată pe baza întregului sistem, mai degrabă decât pe baza unui procent fix din economiile așteptate.

O altă modalitate eficientă de reducere a consumului de energie este de a evita funcționarea încălzitorului la capacitate maximă tot timpul.

Sistemele moderne de încălzire cu aer pot utiliza senzori de temperatură, controlere, termostate sau alte tehnologii de control pentru a regla puterea de încălzire în funcție de cererea reală.

De exemplu, odată ce a fost atinsă temperatura dorită-aerului de ieșire, sistemul de control poate reduce puterea de încălzire în loc să funcționeze continuu la putere maximă.

Această abordare ajută la prevenirea:

Controlul variabil al puterii poate fi deosebit de util în procesele în care sarcina de încălzire necesară se modifică pe parcursul zilei.

În loc să trateze încălzitorul ca pe un simplu dispozitiv pornit/oprit, controlul inteligent permite sistemului de încălzire să răspundă la condițiile reale de funcționare.

Aerotermele electrice pot utiliza diferite configurații ale elementelor de încălzire, în funcție de aplicație.

Modelele obișnuite includ elemente de încălzire cu tuburi-netede și cu aripioare-. Configurația adecvată depinde de factori precum transferul de căldură necesar, debitul de aer, temperatura, spațiul de instalare și mediul de operare.

Elementele de încălzire cu aripioare sau cu nervuri pot crește suprafața efectivă de transfer de căldură-, permițând transferului căldurii către aerul în mișcare mai eficient în aplicațiile în care designul este adecvat.

Cu toate acestea, o suprafață mai mare nu înseamnă automat o eficiență generală mai bună.

Elementul de încălzire, calea fluxului de aer, capacitatea ventilatorului și sistemul de control trebuie luate în considerare împreună. Un design care oferă un transfer excelent de căldură, dar care creează rezistență excesivă la fluxul de aer poate crește consumul total de energie al sistemului.

Prin urmare, cea mai eficientă soluție este cea care echilibrează performanța-transferului de căldură cu cerințele privind fluxul de aer.

Un încălzitor eficient de aer poate risipi în continuare energie dacă sistemul de distribuție-aerului din aval este prost proiectat.

După ce aerul părăsește încălzitorul, acesta poate trece prin conducte, camere, orificii de ventilație sau alte echipamente înainte de a ajunge la locația țintă. În timpul acestui proces, căldura poate fi pierdută prin pereții conductelor.

Conductele prost izolate sau inutil de lungi pot, prin urmare, să crească cantitatea de energie necesară pentru a menține temperatura dorită a aerului.

Pentru a îmbunătăți eficiența generală a sistemului:

Aceste îmbunătățiri pot completa îmbunătățirile de eficiență aduse încălzitorului în sine.

O greșeală comună atunci când se evaluează eficiența energetică este să se concentreze doar pe puterea nominală a încălzitorului de aer.

De exemplu, două sisteme de încălzire pot folosi încălzitoare cu aceeași putere electrică, dar au costuri totale de operare diferite, deoarece ventilatoarele, conductele, izolația, comenzile și performanța de transfer de căldură-diferă.

O abordare mai utilă este evaluarea întregului sistem.

O evaluare tipică a-eficienței energetice ar trebui să ia în considerare:

Încălzire electrică → Debit de aer → Pierdere de presiune → Energia ventilatorului → Transfer de căldură → Izolație → Controlul temperaturii → Căldură furnizată procesului

Această abordare-la nivel de sistem facilitează identificarea unde se pierde efectiv energia.

În multe cazuri, îmbunătățirea unei componente poate produce doar beneficii limitate. Combinarea mai multor îmbunătățiri relativ mici poate produce o reducere mult mai vizibilă a consumului de energie.

Întreținerea joacă, de asemenea, un rol important în-eficiența energetică pe termen lung.

Praful, murdăria, coroziunea, izolația deteriorată, conexiunile electrice slăbite sau fluxul de aer restricționat pot reduce treptat performanța echipamentului.

Un încălzitor care funcționează eficient atunci când este nou poate consuma mai multă energie sau poate furniza mai puțină căldură utilă dacă nu este întreținut corespunzător.

Menținerea căii de aer curată și neobstrucționată este deosebit de importantă, deoarece restricțiile pot crește pierderea de presiune și consumul de energie al ventilatorului.

Întreținerea preventivă poate ajuta, de asemenea, la identificarea problemelor înainte ca acestea să ducă la un timp neașteptat sau la defecțiunea componentelor.

În mod ideal, eficiența energetică ar trebui luată în considerare înainte de instalarea încălzitorului de aer.

Inginerii și cumpărătorii de echipamente ar trebui să evalueze aplicația prevăzută cu atenție și să determine sarcina reală de încălzire, mai degrabă decât să selecteze echipamentul pe baza exclusivă a capacității nominale maxime.

Un proces practic de proiectare poate include:

1. Determinați debitul de aer necesar.
2. Stabiliți creșterea necesară a temperaturii.
3. Calculați capacitatea de încălzire adecvată.
4. Evaluați căderea de presiune a încălzitorului.
5. Selectați o configurație eficientă a fluxului de aer.
6. Proiectați o izolație termică adecvată.
7. Adăugați controale adecvate de temperatură și putere.
8. Optimizați conductele.
9. Stabiliți un program regulat de întreținere.

Această abordare ajută la prevenirea supraproiectării și asigură utilizarea energiei acolo unde creează o putere de încălzire utilă.

Dezvoltarea tehnologiei de încălzire a aerului se deplasează dincolo de simpla creștere a puterii încălzitorului.

Îmbunătățirile viitoare se vor concentra probabil mai mult pe integrarea sistemului, controale inteligente, structuri îmbunătățite de transfer de căldură-, rezistență mai scăzută la fluxul de aer, izolație mai bună și o gestionare mai precisă a energiei.

Pentru producători și utilizatorii industriali, eficiența energetică devine din ce în ce mai importantă deoarece costurile cu electricitatea și cerințele de mediu afectează direct cheltuielile de exploatare.

Prin urmare, un încălzitor de aer eficient ar trebui evaluat nu numai după cât de repede poate încălzi aerul, ci și după câtă energie este necesară pentru a furniza cantitatea dorită de căldură utilă pe toată durata de viață.

A face un încălzitor de aer mai ecologic nu necesită neapărat o tehnologie de încălzire complet nouă. În multe cazuri, îmbunătățirile semnificative pot veni din optimizarea modului în care este proiectat și operat sistemul existent.

Domeniile cheie includdimensionare corectă a încălzitorului, pierderi mai mici de presiune, izolație eficientă, control inteligent al temperaturii, elemente de încălzire eficiente, conducte optimizate și întreținere regulată.

Cel mai important principiu este să priviți dincolo de încălzitorul în sine. Eficiența energetică este o problemă la nivel-sistemului, iar interacțiunea dintre capacitatea de încălzire, fluxul de aer, puterea ventilatorului, izolație și comenzi determină în cele din urmă cantitatea de energie electrică consumată.

Pentru producători precumDonjelion, dezvoltarea de soluții eficiente de-încălzire și de management termic-aerului înseamnă să acordați atenție nu numai performanței de încălzire, ci și întregului mediu de operare. Pe măsură ce industriile continuă să caute costuri de operare mai mici și consum redus de energie, încălzitoarele de aer proiectate în funcție de cerințele de eficiență, fiabilitate și aplicații practice vor deveni din ce în ce mai valoroase.