1. Categorias de carga de calor
Os sistemas de refrigeração são afetados por várias fontes de ganho de calor:
Transmissão de calor através do envelope de construção- Condução através de paredes, teto, piso.
Radiação solar- através de telhados e janelas (se aplicável).
Infiltração e ventilação aérea- Ar quente e úmido entrando através de portas ou vazamentos.
Carga do produto- O calor removido das mercadorias sendo resfriadas ou congeladas.
Iluminação e equipamento elétrico- O calor liberado dentro do espaço refrigerado.
Carga de ocupação- calor sensato dos trabalhadores dentro da sala.
Processo e equipamento auxiliar- Motores, transportadores, bombas, etc.
Subsídios adicionais- Desconverse, aberturas frequentes das portas e margem de segurança.
2. Fórmulas comuns
Condução (através de paredes/telhado/piso):
Qcond=u⋅a⋅Δtq_ {cond}=u \\ cdot a \\ cdot \\ delta tqcond=u⋅ainalΔt
UUU: coeficiente geral de transferência de calor (w/m² · k)
AAA: área de superfície (m²)
Δt \\ delta tΔt: diferença de temperatura (k)
Infiltração / ventilação aérea:
m˙=ACH⋅V/3600⋅ρ\\dot m=ACH \\cdot V / 3600 \\cdot \\rhom˙=ACH⋅V/3600⋅ρ Qinf=m˙⋅cp⋅ΔTQ_{inf}=\\dot m \\cdot c_p \\ cdot \\ delta tqinf=m˙⋅cp ⋅Δt
Achachach: taxa de mudança de ar (1/h)
VVV: volume da sala (m³)
ρ \\ rhoρ: densidade do ar (kg/m³, aprox . 1.2)
CPC_PCP: Calor específico do ar (≈1,005 kJ/kg · k)
Carga de resfriamento do produto:
Qprod=m⋅cpprodole
MMM: Massa do produto (kg)
CPPRODC_P^{Prod} CPPROD: Calor específico do produto (KJ/kg · k)
Δt \\ delta tΔt: queda de temperatura (k)
Iluminação e equipamento:
Basta adicionar a potência nominal em KW.
Ocupação (pessoas):
Calor sensato por pessoa ≈ 70-100 W.
Carga total com margem de segurança:
Qtotal=∑qiq_ {total}=\\ sum q_iqtotal=∑qi qdesign=qtotal Ad ({6}}} q_=} qtotal .. ({6}}}) q_ {design} {design (1 + \\ text {margin}) qdesign=qtotal ⋅ (1+ margem)
Margem normalmente de 5 a 15%.
3. Etapa - por - Exemplo de etapa
Condições de design (exemplo):
Dimensões da sala: 6,0 × 4,0 × 3,0 m → volume=72 m³
Inside Temp: 2 graus
Temp externa: 30 graus
U - valores: paredes 0.5, teto 0,3, piso 0,4 w/m²k
Alterações de ar: 0,5 ACH
Produto: 200 kg, resfriado de 20 a 2 graus, cp =3.5 c_p=3.5 cp =3.5 kj/kg · k
Iluminação: 200 W, Equipamento: 500 W
Ocupação: 2 pessoas × 70 W
Margem de segurança: 10%
Cálculos:
Áreas:
Paredes: 2 (l+w) h =60 m22 (l+w) h=60 \\ m²2 (l+w) h =60 m2
Telhado=piso=6 × 4=24 m26 × 4=24 \\ m²6 × 4=24 m2
ΔT:
Δt =30 - 2=28 k \\ delta t=30 - 2=28 \\ kΔt =30 - 2=28 k
Cargas de condução:
Paredes: 0,5 × 60 × 28=840 w =0.840 kw0.5 × 60 × 28=840 w=0.840 kw0.5 × 60 × 28=840 w =0.840 kw
Telhado: 0,3 × 24 × 28=201.6 w =0.202 kw0.3 × 24 × 28=201.6 w=0.202 kw0.3 × 24 × 28=201.6 W=0.202} kw
Piso: 0,4 × 24 × 28=268.8 w =0.269 kw0.4 × 24 × 28=268.8 w=0.269 kw0.4 × 24 × 28=268.8 W=0.269} kw
Infiltração:
m˙=0.5×72/3600×1.2=0.012 kg/s\\dot m=0.5 × 72/3600 × 1.2=0.012\\ kg/sm˙=0.5×72/3600×1.2=0.012 kg/s
Qinf =0.012 × 1,005 × 28≈0.338 kwq_ {inf}=0.012 × 1,005 × 28 ≈ 0,338 \\ kwqinf =0.012 × 1,005 × 28≈0.338 kw
Carga do produto:
Qprod =200 × 3,5 × 183600=3.5 kwq_ {prod}=\\ frac {200 × 3,5 × 18} {3600}=3.5 \\ kwqprod {}}} za
Iluminação e equipamento:
Iluminação: 0,200 kW
Equipamento: 0,500 kW
Ocupação:
2 × 70w =0.140 kw2 × 70 w=0.140 kw2 × 70w =0.140 kw
Total antes da margem:
Qtotal =0.840+0.202+0.269+0.338+3.5+0.200+0.500+0.140=5.989 kwq_ {total}=0.840 + 0.202 + 0.269 + 0.338 + 3.5 + 0.200 + 0.500 + 0.140=5.989 \\ kwqtotal =0.840+0.202+0.269+0.338+3.5+0.200+0.500+0.140=5.989 kw
Com margem (10%):
Qdesign =5.989 × 1.10=6.59 kwq_ {design}=5.989 × 1.10=6.59 \\ kwqdesign =5.989 × 1.10=6.59 kw kw
Resultado:Capacidade de resfriamento necessária ≈6.6 KW.
4. Dicas práticas
Sempre use unidades SI consistentes e converta W em KW para relatórios.
Selecione valores realistas u - dos materiais de construção.
Considere o produto - capacidades de calor específicas (frutas, carne, frutos do mar diferem).
Adicione permissões para aberturas de portas, descongelamento e operação de pico.
Use ferramentas de software para projetos grandes - ou multi - projetos de salas.
Verifique com medições de campo após o comissionamento e ajuste, se necessário.
Conclusão
O cálculo da carga de calor é a pedra angular do design da refrigeração. Ao considerar sistematicamente a condução, a infiltração, o resfriamento do produto, as cargas internas e adicionando uma margem de segurança adequada, os engenheiros podem dimensionar o equipamento de refrigeração com precisão. Uma carga calculada - bem garante eficiência energética e desempenho confiável para salas frias, supermercados, processamento de alimentos e aplicações de refrigeração industrial.
