Como fazer aquecimento a vapor com as próprias mãos: dispositivo, regras e requisitos

Toda casa deve ser aquecida, caso contrário será muito desconfortável morar nela, mesmo que seja muito espaçosa e bonita.Os proprietários resolvem o problema do aquecimento de diferentes maneiras, com base nas suas próprias capacidades e condições climáticas.

Algumas pessoas instalam aquecimento a vapor em suas casas: montar esse sistema com as próprias mãos é bastante simples. Como fazer isso? Vamos tentar descobrir.

Princípio de funcionamento do aquecimento a vapor

Muitas pessoas confundem sistemas de aquecimento a vapor e água. Na verdade, na aparência eles são muito semelhantes. Em ambos os casos, deve haver caldeira, tubulações e radiadores. Mas para um sistema de vapor o refrigerante é vapor, para um sistema de água é água.

Esta é a diferença fundamental entre os dois sistemas. A caldeira não aquece, mas evapora a água, o vapor resultante passa pelas tubulações até os radiadores.

O resfriamento e a condensação do vapor ocorrem dentro deles. Durante o processo de condensação, um quilograma de vapor libera mais de 2.000 kJ de calor, enquanto o resfriamento da água a 50 °C produzirá apenas 120 kJ.

É claro que a transferência de calor do vapor é muitas vezes maior, o que explica a alta eficiência deste tipo de aquecimento. O condensado formado no interior dos radiadores flui para a parte inferior das peças e se desloca por gravidade em direção à caldeira.

De acordo com o método de retorno do refrigerante que se transformou em condensado, todos os tipos de sistemas de aquecimento a vapor são divididos em dois tipos:

• Fechado. Neste caso, não há interrupções no circuito e o condensado flui através de tubos colocados em um determinado ângulo diretamente na caldeira para posterior aquecimento.
• Abrir. O sistema se diferencia pela presença de um tanque de armazenamento, que recebe o condensado dos radiadores. Deste tanque é bombeado de volta para a caldeira por meio de uma bomba.

Com base nos métodos de montagem e roteamento dos tubos, os circuitos de aquecimento a vapor são divididos em tipos absolutamente semelhantes aos sistemas de água.

O princípio de funcionamento de um sistema de aquecimento a vapor é muito simples: o vapor produzido em um gerador de vapor é utilizado como refrigerante

De acordo com os parâmetros de pressão absoluta, os sistemas de aquecimento a vapor são divididos em tipos de alta pressão com valor de excesso >0,07 MPa; baixa pressão com excesso de pressão na faixa de 0,005-0,07 MPa; vácuo com pressão absoluta <0,1 MPa.

Caso existam áreas ou dispositivos em circuitos de baixa pressão que se comuniquem com a atmosfera, eles são classificados como abertos; caso contrário, são classificados como fechados.

Os circuitos de aquecimento a vapor são construídos de acordo com o princípio dos sistemas de água. O vapor sobe pelo riser e se move ao longo das linhas até os dispositivos de aquecimento. Somente em vez do fluxo de retorno é coletado o condensado formado durante a transferência da energia térmica do vapor para o consumidor

Por que escolher o aquecimento a vapor?

Deve-se admitir que os sistemas de aquecimento a vapor não podem ser considerados muito populares. Esse aquecimento é bastante raro. Vamos dar uma olhada em suas vantagens e desvantagens.

Entre os primeiros, sem dúvida, estão:

• Eficiência do sistema de aquecimento. É tão alto que um pequeno número de radiadores será suficiente para aquecer o ambiente e, em alguns casos, você pode passar sem eles: haverá canos suficientes.
• Baixa inércia do sistema, devido à qual o circuito de aquecimento aquece muito rapidamente. Literalmente alguns minutos depois de ligar a caldeira, os quartos começam a ficar quentes.
• Praticamente não há perda de calor no sistema, o que o torna muito econômico em comparação com outros.
• Possibilidade de uso raro, pois devido à pequena quantidade de água nas tubulações o sistema não descongela. Alternativamente, pode ser instalado em casas de campo onde as pessoas vêm de vez em quando.

A principal vantagem do aquecimento a vapor é considerada a sua eficiência. Os custos iniciais de seu arranjo são bastante modestos, durante a operação requer investimentos relativamente pequenos.

Porém, mesmo com tantas vantagens, as desvantagens do sistema são muito significativas. Eles estão associados principalmente ao fato de que o vapor de água, cuja temperatura é muito alta, é usado como refrigerante.

O vapor de água condensa dentro do radiador de aquecimento a vapor. Este processo libera grande quantidade de energia térmica, o que explica a alta eficiência do sistema

Graças a isso, todos os elementos do sistema aquecem até 100 °C e até mais. É claro que qualquer toque acidental neles causará queimaduras. Portanto, todos os radiadores, tubulações e demais peças estruturais devem ser fechados. Principalmente se houver crianças em casa.

A alta temperatura dos radiadores e tubulações provoca uma circulação ativa de ar no ambiente, o que é bastante incômodo e às vezes perigoso, por exemplo, no caso de uma reação alérgica ao pó.

Ao usar o aquecimento a vapor, o ar dos ambientes fica muito seco. Canos quentes e radiadores secam.Requer uso adicional umidificadores.

Nem todos os materiais de acabamento utilizados para decorar ambientes aquecidos desta forma suportam a proximidade de radiadores e tubos quentes. Portanto, a sua escolha é muito limitada.

A opção mais aceitável neste caso é o gesso de cimento pintado com tinta resistente ao calor. Todo o resto é questionável. O aquecimento a vapor tem outro inconveniente que prejudica o conforto de quem mora na casa: o ruído produzido pelo vapor que passa pelas tubulações.

Desvantagens mais significativas incluem a fraca ajustabilidade do sistema. A transferência de calor da estrutura não pode ser controlada, o que leva ao superaquecimento das instalações.

O aquecimento a vapor é um sistema potencialmente perigoso, por isso a escolha do equipamento deve ser feita com muita responsabilidade. Os tubos para o sistema devem ser apenas de metal

Existem soluções possíveis. A primeira é a instalação de automação, que ligará a caldeira quando os ambientes esfriarem. Nesse caso, quem mora na casa ficará bastante desconfortável com as constantes oscilações de temperatura.

Um método mais “suave”, mas trabalhoso, é organizar várias filiais paralelas que precisarão ser colocadas em operação conforme necessário.

A principal desvantagem do aquecimento a vapor, pelo qual é pouco utilizado, é o aumento do perigo de emergência. Você precisa entender que, se ocorrer uma explosão, o vapor quente sairá de um tubo ou radiador sob pressão, o que é extremamente perigoso.

É por isso que tais sistemas são hoje proibidos em prédios de apartamentos e são menos utilizados na produção. Nas residências particulares, podem ser equipados sob responsabilidade pessoal do proprietário.

Elementos básicos de um sistema de vapor

O sistema de vapor inclui vários elementos essenciais. Vejamos cada um deles com mais detalhes.

A caldeira a vapor é o coração do sistema

A principal função do dispositivo de aquecimento é converter água em vapor, que posteriormente entra na tubulação. Os principais elementos estruturais do dispositivo são os coletores, tambores e tubulações.

Além disso, existe um recipiente com água, que é chamado de espaço d’água. Um espaço de vapor é formado acima dele durante a operação do dispositivo. Eles são separados pelo chamado espelho de evaporação.

A figura mostra esquematicamente um dos tipos de caldeira a vapor doméstica

Equipamentos adicionais projetados para separação de vapor podem ser instalados dentro do espaço de vapor. O funcionamento da caldeira baseia-se no princípio da troca de calor entre gases de combustão, água e vapor.

Existem dois tipos de dispositivos de aquecimento a vapor: tubo de fogo e tubo de água. No primeiro caso, os gases aquecidos se movem dentro de uma tubulação colocada dentro de um recipiente com água.

Eles liberam calor para o líquido, que atinge o ponto de ebulição. As variedades de tubos de água funcionam de maneira um pouco diferente. Aqui, a água se move através de tubos colocados dentro da câmara com gases de combustão. Aquece e ferve.

A água e o vapor dentro da caldeira podem mover-se com força ou naturalmente. No primeiro caso, uma bomba é incluída no projeto, no segundo, é utilizada a diferença nas densidades da água e do vapor.

Todos os tipos de caldeiras a vapor usam aproximadamente o mesmo princípio de conversão de água em vapor:

1. O líquido preparado é fornecido a um reservatório localizado na parte superior da caldeira.
2. A partir daqui, a água flui através de tubos para o coletor.
3. O líquido do coletor sobe para o tambor superior, passando pela zona de aquecimento.
4. Dentro do tubo com água, como resultado do aquecimento, forma-se vapor, que sobe.
5. O vapor, se necessário, passa por um separador, onde é separado da água. Depois disso, entra na linha de vapor.

Uma caldeira a vapor pode usar uma grande variedade de combustíveis. Dependendo disso, certas alterações são feitas em seu design. Eles tocam a câmara de combustão. Para combustíveis sólidos, é instalada uma grelha sobre a qual são colocados carvão, lenha, etc.

Queimadores especiais são usados ​​para combustíveis líquidos e gasosos. Existem também opções práticas de combinação.

Entre os artesãos domésticos, a instalação de aquecimento a vapor com fogão é especialmente popular. A foto mostra uma das opções possíveis para reforma do fogão

Dependendo da área aquecida, a potência da caldeira é selecionada.

Isso pode ser feito com base em valores médios:

• 25 kW para edifícios até 200 m2. m;
• 30 kW para casas com área de 200 a 300 m2. m;
• 35-60 kW para edifícios de 300 a 600 m². m.

Se forem necessários dados mais precisos, use o método de cálculo padrão, onde para cada 10 m². metros é responsável por 1 kW de potência do equipamento. Não devemos esquecer que a fórmula é utilizada para casas com pé-direito igual ou inferior a 2,7 m.

Para edifícios mais altos, é necessário consumir mais energia. Na escolha de uma caldeira, atenção especial deve ser dada à sua certificação. Qualquer sistema de aquecimento a vapor é potencialmente perigoso, por isso é obrigatório testar o equipamento.

Tubos de aquecimento e radiadores

A temperatura do líquido refrigerante em sistemas a vapor varia de 100 a 130 °C, que é muito mais alta do que em sistemas líquidos, onde varia de 70 a 90 °C. Portanto, não é altamente recomendável usar equipamentos semelhantes para organizar sistemas.

Em primeiro lugar, isto se aplica a tubos de metal-plástico e polipropileno. As temperaturas máximas de funcionamento destes materiais variam entre 90-100 °C, pelo que a sua utilização é estritamente proibida.

Uma opção ideal para instalar um sistema de aquecimento a vapor são os tubos de cobre. Não estão sujeitos à corrosão, suportam altas temperaturas, mas são muito caros

Para tubulações principais de sistemas de vapor, geralmente são usados ​​​​três tipos de tubos. A opção mais barata é o aço. Eles suportam facilmente temperaturas de 130 °C, o que é mais que suficiente, e são bastante duráveis.

Porém, a condensação formada no interior das peças destrói rapidamente as tubulações, pois o aço é suscetível à corrosão, e o ambiente agressivo formado pelo vapor só potencializa essa desvantagem.

Outra desvantagem dos elementos de aço é a necessidade de conexão por soldagem, o que exige muito esforço e tempo. Os tubos de aço galvanizado são muito mais resistentes à corrosão. Eles também suportam bem altas temperaturas.

O método encadeado geralmente é usado para conectá-los, o que simplifica bastante o processo. A principal desvantagem dos tubos galvanizados é o seu alto custo.

A opção ideal é considerada Tubos de cobre. O material resiste a altas temperaturas, é bastante plástico e ao mesmo tempo durável, além de não estar sujeito à corrosão. A soldagem é usada para conectar peças de cobre.

Os dutos de cobre são muito duráveis ​​e resistentes, mas seu custo é muito alto. Assim, a opção mais aceitável em termos de qualidade e preço são os tubos de aço com revestimento anticorrosivo ou galvanizados.

A melhor escolha para aquecimento a vapor são os radiadores de ferro fundido. Serão capazes de suportar cargas severas causadas pela presença de vapor quente no interior das baterias

Os radiadores para sistemas de vapor são selecionados com base na resistência. É importante que suportem altas temperaturas e sejam resistentes à corrosão. Com base nisso, a melhor opção pode ser considerada massiva baterias de ferro fundido, o pior - painel de aço.

Dada a alta eficiência do sistema, em alguns casos é bastante aceitável o uso de tubos de aço com aletas.

Unidade de instrumentação

O sistema de aquecimento a vapor é caracterizado por um maior risco de emergência, pelo que a presença de dispositivos de monitorização é obrigatória. A pressão no sistema é monitorada e, se necessário, normalizada. Para esses fins, geralmente é usada uma caixa de câmbio.

O aparelho está equipado com uma válvula através da qual o excesso de vapor é retirado do sistema. Para instalações potentes, não uma, mas várias destas válvulas podem ser necessárias.

Tipos de sistema de aquecimento

Na prática, você pode encontrar um número bastante grande de variações de aquecimento a vapor. Com base no número de tubos, os tipos de sistemas de vapor de um e dois tubos são diferenciados. No primeiro caso, o vapor se move continuamente pelo tubo.

Na primeira parte de sua jornada, ele libera calor para as baterias e gradualmente se transforma em estado líquido. Então ele se move como condensado. Para evitar obstáculos no caminho do refrigerante, o diâmetro do tubo deve ser grande o suficiente.

Acontece que o vapor não condensa parcialmente e entra na linha de condensado. Para evitar a sua penetração no ramal destinado à drenagem de condensado, recomenda-se a instalação de drenos de condensado após cada radiador ou grupo de dispositivos de aquecimento

Uma desvantagem significativa de um sistema de tubo único é a diferença no aquecimento dos radiadores. Os localizados mais próximos da caldeira aquecem mais. Os que estão mais distantes são menores. Mas esta diferença será perceptível apenas em grandes edifícios. EM sistemas de dois tubos o vapor se move por um tubo, o condensado sai por outro. Desta forma é possível igualar a temperatura em todos os radiadores.

Mas, ao mesmo tempo, o consumo de tubos aumenta significativamente. Assim como a água, o aquecimento a vapor pode ser de circuito simples ou duplo. No primeiro caso, o sistema é utilizado apenas para aquecimento ambiente, no segundo - também para aquecimento de água para uso doméstico. O layout do aquecimento também difere.

Três opções são praticadas:

• Com fiação superior. A linha principal de vapor é colocada acima dos dispositivos de aquecimento e os tubos vão dela para os radiadores. Ainda mais abaixo, perto do chão, é colocada uma tubulação de condensado. O sistema é o mais estável e fácil de implementar.
• Com fiação inferior. A linha principal está localizada abaixo dos dispositivos de aquecimento a vapor. Como resultado, o vapor se move através do mesmo tubo, que deve ter um diâmetro um pouco maior que o normal, em uma direção, e o condensado na direção oposta. Isso provoca golpe de aríete e despressurização da estrutura.
• Com fiação mista. O tubo de vapor é montado ligeiramente acima do nível dos radiadores. Todo o resto é igual a um sistema com cablagem superior, graças ao qual é possível manter todas as suas vantagens.A principal desvantagem é o alto risco de lesões devido ao fácil acesso às tubulações quentes.

Ao organizar um esquema com compulsão natural, é preciso lembrar que a tubulação de vapor é instalada com uma ligeira inclinação na direção do movimento do vapor, e a tubulação de condensado - condensado.

A inclinação deve ser 0,01 - 0,005, ou seja, Para cada metro linear de ramo horizontal deve haver de 1,0 a 0,5 cm de declive. A posição inclinada das tubulações de vapor e condensado eliminará o ruído do vapor que passa pelas tubulações e garantirá a drenagem livre do condensado.

Os sistemas de aquecimento a vapor são construídos de acordo com esquemas de tubo único e dois tubos. Entre os monotubo predominam as opções com conexões horizontais a dispositivos de aquecimento. No caso de construção de um circuito com conexão vertical de dispositivos, é melhor escolher uma opção de dois tubos

Com base no nível de pressão interna do sistema, existem dois tipos principais:

• Vácuo. O sistema é considerado totalmente vedado, dentro do qual é instalada uma bomba especial para criar vácuo. Como resultado, o vapor condensa a temperaturas mais baixas, o que torna esse sistema relativamente seguro.
• Atmosférico. A pressão dentro do circuito excede a pressão atmosférica várias vezes. Em caso de acidente, isso é extremamente perigoso. Além disso, os radiadores que operam em tal sistema aquecem a temperaturas muito altas.

As opções de aquecimento a vapor são muitas, para que cada um possa escolher a melhor opção para a sua casa, tendo em conta todas as características do edifício.

A figura mostra um diagrama de um sistema de aquecimento a vapor em circuito aberto

Como equipar uma sala de caldeira?

Uma caldeira a vapor que funcione com qualquer combustível deve ser instalada apenas em ambiente especialmente equipado para esse fim.

Os padrões desenvolvidos para aparelhos a vapor padrão com pressão de até 0,07 MPa, produzindo vapor a uma temperatura de 120-130 °C, fornecem uma série de requisitos para tais caldeiras:

• a distância das paredes ao dispositivo de aquecimento não pode ser inferior a 100 cm;
• a altura da sala deve ser de no mínimo 220 cm;
• o nível mínimo de resistência ao fogo das portas é de 30 minutos, paredes – 75 minutos;
• disponibilidade de ventilação de alta qualidade;
• a presença de portas e janelas voltadas para a rua.

A sala da caldeira está melhor equipada em quarto separado, mas também é permitido particionar uma sala adequada. O interior deve ser acabado com materiais incombustíveis. As telhas cerâmicas são mais adequadas para esses fins.

As paredes da sala das caldeiras devem ser decoradas com materiais incombustíveis, por exemplo, ladrilhos cerâmicos

Preparando-se para instalar um sistema de vapor

Para fazer o aquecimento a vapor corretamente, é preciso começar preparando o projeto. Seu desenvolvimento é uma tarefa complexa, que é melhor resolvida por especialistas. Há muitas coisas que precisam ser levadas em consideração no projeto finalizado.

Em primeiro lugar, são calculadas as cargas térmicas em cada uma das instalações e no edifício como um todo. A fonte de vapor é selecionada e o mecanismo e o grau de automação do sistema são determinados.

Além disso, deve-se determinar o consumo de vapor, a partir dele selecionar o equipamento e o esquema para sua utilização. Assim que o projeto estiver pronto, você poderá começar a traçar um plano de instalação.

Para completá-lo, você precisará de uma planta de construção na qual estão marcadas as localizações dos equipamentos. Geralmente começam com a caldeira. Sua localização está determinada. Se o sistema tiver circulação natural, a caldeira deve estar abaixo do nível das baterias.

Nesse caso, geralmente é baixado para o porão ou subsolo, para que a condensação possa escoar por conta própria para o dispositivo. Em seguida, o layout de todo o sistema de aquecimento é aplicado à planta da casa. Além disso, todos os equipamentos necessários estão anotados.

Os especialistas aconselham realizar esta operação diretamente “no local”, estando na sala onde ficará o equipamento. Só assim você poderá perceber e levar em consideração todas as saliências e obstáculos que terá que contornar.

Antes de iniciar a instalação, certifique-se de fazer um diagrama do futuro sistema, que marca todos os equipamentos e locais de montagem dos radiadores

Todas as transições e ângulos devem ser marcados no diagrama. Após a conclusão, pode-se proceder ao cálculo da quantidade de material necessária para sua implantação. Mais uma vez, vale atentar para a importância de escolher o equipamento certo.

O sistema de vapor é potencialmente perigoso, portanto não economize em materiais e equipamentos. Tudo deve ser de alta qualidade e certificado, caso contrário problemas graves não poderão ser evitados.

Tecnologia de instalação de aquecimento a vapor

As obras começam com a instalação de uma caldeira de aquecimento. É montado em sala pré-preparada sobre base de concreto. Em alguns casos, uma pequena fundação separada é preparada para o equipamento.

O dispositivo é instalado na base estritamente horizontalmente, a exatidão é verificada pelo nível do edifício. Quaisquer erros detectados são imediatamente corrigidos.

A caldeira colocada na base está ligada ao sistema de evacuação dos gases de escape. A conexão deve ser forte e completamente vedada.

A próxima etapa é pendurar os radiadores.Para isso, nos locais indicados no diagrama de instalação, são cravados na parede ganchos especiais, nos quais são fixadas as baterias. Se se pretende utilizar tubos com aletas, eles são fixos.

Tubos aletados podem ser usados ​​em sistemas de aquecimento a vapor em vez de radiadores. Os parâmetros de alta transferência de calor do sistema serão significativamente melhorados devido ao aumento da área superficial condutora de calor

A resistência dos emissores de calor é verificada. Em seguida, você pode começar a organizar o tanque de expansão. É fixado no ponto mais alto a uma curta distância da caldeira de aquecimento, é melhor que esta distância seja a mínima possível.

Agora você pode instalar um grupo de dispositivos de controle. São instalados na saída da caldeira. No mínimo, um manômetro e uma válvula de alívio devem estar localizados aqui.

Todos os equipamentos instalados são conectados entre si por tubos. O método de conexão depende do material de que são feitos. Em qualquer caso, deve-se verificar cuidadosamente a exatidão e confiabilidade das conexões realizadas.

Para sistemas abertos, um tanque de coleta de condensado é instalado no final da linha e uma bomba é montada. O tubo que vai dele até o aquecedor deve ter um diâmetro menor que os demais tubos.

A caldeira a vapor está ligada ao circuito de aquecimento. Neste caso, devem ser instaladas todas as válvulas de corte e filtros necessários, que reterão grandes partículas de sujeira que possam estar contidas na água.

Se o equipamento funcionar a gás, a linha de combustível está conectada. Neste caso, é proibido o uso de mangueiras flexíveis - somente mangueiras rígidas.

Todas as conexões são feitas exatamente de acordo com as normas para evitar posteriormente uma situação de emergência.

Em seguida, você pode realizar um teste. Para isso, é despejada água no circuito, após o qual o equipamento é colocado em funcionamento. Primeiro na temperatura mínima de operação, depois aumente-a gradativamente, monitorando o correto funcionamento e integridade do sistema.

Se forem identificados os menores defeitos, o equipamento é parado e todas as avarias no seu funcionamento são eliminadas.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Como converter uma fornalha em caldeira a vapor:

Princípio de funcionamento de uma caldeira a vapor:

Aquecimento a vapor caseiro:

O aquecimento a vapor é uma forma muito simples e económica de aquecer uma casa. Muitos são atraídos pela mínima perda de calor, alta eficiência e baixos custos operacionais.

No entanto, deve ser lembrado que o aquecimento a vapor é potencialmente perigoso e uma emergência neste caso pode causar ferimentos graves. Portanto, seu cálculo e disposição devem ser levados a sério.

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