Aquecimento de água faça você mesmo: tudo sobre sistemas de aquecimento de água
Se uma casa de campo é utilizada ativamente não só durante o verão, mas também durante a estação fria, a criação de um sistema de aquecimento de alta qualidade é uma necessidade urgente.
Diferentes refrigerantes podem ser usados nas linhas de fornecimento de calor: ar aquecido a 60°C, vapor de água a 130°C e água a uma temperatura de 95°C. O aquecimento de água é o mais utilizado.
Uma das principais vantagens deste refrigerante é a capacidade de instalar vários sistemas de aquecimento de água dependendo das características de design da casa, preferências pessoais e outros fatores.
No artigo descrevemos uma classificação detalhada dos esquemas de fornecimento de calor de água, delineamos as características de cada opção e também fornecemos recomendações para a escolha dos principais componentes do sistema. As informações apresentadas irão ajudá-lo a projetar o aquecimento de uma casa particular.
O conteúdo do artigo:
- Classificação de sistemas de aquecimento de água
- Requisitos para o funcionamento do sistema de aquecimento
- Cálculos de potência do equipamento
- Sistemas de aquecimento de água
- Métodos para instalação de sistemas de aquecimento de água
- Sistemas de aquecimento abertos e fechados
- Elementos do sistema de aquecimento
- Sistema de água "Piso Quente"
- Sistema de aquecimento de rodapé
- Conclusões e vídeo útil sobre o tema
Classificação de sistemas de aquecimento de água
Dependendo da localização do local onde o calor é gerado, os sistemas de aquecimento de água são divididos em centralizados e locais. De forma centralizada, o calor é fornecido, por exemplo, a prédios de apartamentos, todos os tipos de instituições, empresas e outras instalações.
Neste caso, o calor é gerado em centrais de cogeração (centrais combinadas de calor e energia) ou caldeiras e depois entregue aos consumidores através de gasodutos.
Os sistemas locais (autônomos) fornecem calor, por exemplo, para residências particulares. É produzido diretamente nas próprias instalações de fornecimento de calor. Para tanto, são utilizados fornos ou unidades especiais que funcionam com eletricidade, gás natural, materiais combustíveis líquidos ou sólidos.
Dependendo do método pelo qual é garantido o movimento das massas de água, o aquecimento pode ser com movimento forçado (bombeamento) ou natural (gravitacional) do refrigerante. Os sistemas com circulação forçada podem ser com circuitos em anel e com circuitos em anel primário-secundário.
De acordo com a direção do movimento da água nas linhas de abastecimento e retorno, o fornecimento de calor pode ocorrer com movimento associado ou sem saída do refrigerante. No primeiro caso, a água se move na rede em uma direção e, no segundo, em direções diferentes.
Os tubos de aquecimento podem ser conectados a dispositivos de aquecimento em diferentes padrões. Se os dispositivos de aquecimento estiverem conectados em série, esse circuito é chamado de tubo único, se estiver em paralelo - de dois tubos.
Existe também um esquema bifilar, em que todas as primeiras metades dos dispositivos são primeiro conectadas em série e, em seguida, para garantir o escoamento reverso da água, suas segundas metades são conectadas.
A localização dos tubos que conectam os dispositivos de aquecimento dá nome à fiação: existem variedades horizontais e verticais. De acordo com o método de montagem, distinguem-se tubulações coletoras, T e mistas.
Nos edifícios residenciais onde não existem caves, mas sim sótão, são utilizados sistemas de aquecimento com cablagem aérea. Neles, a linha de alimentação está localizada acima dos dispositivos de aquecimento.
Para edifícios com cave técnica e cobertura plana, utiliza-se o aquecimento com cablagem inferior, em que as linhas de abastecimento de água e drenagem se situam por baixo dos dispositivos de aquecimento.
Há também uma fiação com circulação de refrigerante “invertida”. Neste caso, a linha de retorno do aquecimento está localizada abaixo dos dispositivos.
Requisitos para o funcionamento do sistema de aquecimento
Com toda a variedade de sistemas de aquecimento de água, existem vários requisitos gerais para o seu funcionamento.
Eles tem que:
- aquecer uniformemente todo o ar dos quartos;
- ser reparável;
- não crie dificuldades durante a operação;
- estar ligado a sistemas de ventilação;
- ser regulamentado.
O princípio de funcionamento do próprio sistema de aquecimento também é comum: a água é aquecida, depois circula pela tubulação e libera o calor resultante, aquecendo os ambientes.
Cálculos de potência do equipamento
A temperatura interna depende dos seguintes fatores:
- temperatura do ar fora do prédio;
- espessura da parede da casa e a qualidade dos seus elementos individuais;
- capacidade térmica dos materiais, a partir do qual a casa é construída.
Ao calcular as necessidades de aquecimento da sua casa, é necessário levar em consideração todos os fatores, incluindo a perda de calor através de janelas e portas, paredes e pisos com teto. Normas especiais exigidas no processo de cálculo devem ser aplicadas levando em consideração as condições climáticas da área onde o imóvel residencial está localizado e o grau de isolamento térmico existente.
A maior perda de calor ocorre pelas paredes externas da casa. À medida que a diferença de temperatura entre o interior e o exterior do edifício aumenta, a perda de calor também aumenta.
Se levarmos em conta o material com que foram construídas as paredes externas e a espessura dessas paredes, então para uma temperatura do ar externo de – 30°C, a perda de calor será diferente e será de:
- tijolo com reboco interno - 89 W/m² (2,5 tijolos), 104 W/m² (2 tijolos);
- picado com forro interno (250 mm) – 70 W/m²;
- em madeira com forro interno - 89 W/m² (180 mm), 101 W/m² (100 mm);
- moldura com argila expandida no interior (200 mm) – 71 W/m²;
- concreto espumoso com reboco interno (200 mm) – 105 W/m².
No entanto, a perda de calor ocorre não apenas através das paredes externas, mas também através de outras estruturas envolventes.
Ao mesmo tempo – 30°С serão para:
- piso de sótão em madeira - 35 W/m²;
- cave em madeira – 26 W/m²;
- portas duplas de madeira sem isolamento – 234 W/m²;
- janelas com caixilharia dupla em madeira – 135 W/m².
Para calcular a perda total de calor de um edifício, é necessário calcular a área de todas as estruturas envolventes em metros quadrados, multiplicar pela perda de calor padrão por tipo de estrutura, tendo em conta os materiais de que são feitas, e resumir os resultados.
O cálculo deve ser feito com base na temperatura mínima sazonal de uma determinada área. As perdas de calor através das paredes são calculadas separadamente, porque é necessário levar em consideração a área dos vidros e vãos das portas.
As perdas através de pisos sem escotilhas para o sótão ou subsolo são calculadas para toda a área como para elementos estruturais individuais.
A caldeira de aquecimento é escolhida tendo em conta que a sua potência deve ser suficiente para compensar a perda de calor com uma margem de 20-30 por cento.
O procedimento de cálculo da potência térmica do equipamento que será utilizado para instalação do sistema de aquecimento é apresentado no videoclipe ao final do artigo.
No nosso site existe um bloco de artigos dedicados ao cálculo do aquecimento de água, recomendamos que leia:
- Cálculo hidráulico de um sistema de aquecimento usando um exemplo específico
- Cálculo de aquecimento de água: fórmulas, regras, exemplos de implementação
- Cálculo térmico de um sistema de aquecimento: como calcular corretamente a carga do sistema
Sistemas de aquecimento de água
Apesar de todas as diferenças externas e diferentes esquemas de conexão, o princípio básico de funcionamento dos sistemas de aquecimento de água é o mesmo. O refrigerante aquecido na caldeira é transportado através de uma tubulação até os dispositivos de aquecimento.
À medida que a água esfria, ela transfere calor para o ambiente e depois retorna ao local onde será aquecida. Este ciclo se repete continuamente.
Circulação natural e forçada
Os seguintes tipos de sistemas de aquecimento são usados em residências particulares:
- com circulação natural;
- com circulação forçada.
Circulação natural. Seu desempenho é baseado na diferença de densidade entre quente e frio. As posições superiores de tal sistema são ocupadas por água quente e as posições inferiores por água fria. Quando a água quente esfria, ela desce e, quando aquece, sobe.
O segundo fator que garante a circulação natural das massas de água é a inclinação em que as tubulações estão instaladas.
Vantagem esquemas de circulação natural é a sua total independência da fonte de alimentação.
Tem muito mais desvantagens:
- pequeno alcancei, não ultrapassando 30 m na dimensão horizontal;
- duração do aquecimento — um longo período para atingir temperaturas operacionais em todos os pontos do sistema na inicialização após uma longa pausa;
- risco de paralisação do trabalho devido à formação de gelo no tanque de expansão aberto.
O diâmetro da tubulação deve ser grande o suficiente devido à baixa pressão de circulação no circuito. Este fator também influencia a escolha das baterias, pois os radiadores modernos possuem uma seção transversal muito estreita, o que cria uma resistência adicional que neutraliza a circulação por gravidade.
Para estimular ainda mais a movimentação do refrigerante, a tubulação é construída com uma inclinação de forma que haja em média 3 mm por 1 metro linear. A instalação correta de tubos no ângulo reto não é uma tarefa fácil, mas sem resolvê-la o sistema funcionará de forma muito mais lenta e eficiente.
O refrigerante flui para os radiadores distantes dos sistemas de gravidade quando já esfriou significativamente. Para manter a temperatura de aquecimento, devem ser utilizados radiadores de ferro fundido. Para equilibrar a diferença de temperatura, as baterias mais distantes devem ter mais secções do que as mais próximas da caldeira.
Circulação forçada fornece a bomba. O circuito pode conter uma ou várias bombas. É preferível utilizar várias bombas: o desligamento de emergência de uma delas não danificará todo o sistema de aquecimento.
O refrigerante se move ciclicamente ao longo de um circuito fechado, que inclui um tanque de expansão, que elimina a evaporação da água.
Vantagens sistemas de circulação forçada:
- para a instalação de aquecimento serão necessários mais tubos, mas de diâmetro menor;
- você pode usar diferentes tipos de radiadores e tubos de calor com pequenos diâmetros;
- a temperatura dos dispositivos de aquecimento é mais fácil de regular;
- o alcance de ação foi significativamente ampliado devido à estimulação artificial do movimento do refrigerante;
- a possibilidade de utilizar unidades de aquecimento com características de refrigeração aumentadas.
A desvantagem dos sistemas forçados é a sua dependência do fornecimento de energia. Para evitar incidentes com inatividade total de aquecimento, é recomendável estocar gerador a diesel ou gasolina.
Além disso, as desvantagens incluem:
- a necessidade de cálculo preciso diâmetro da tubulação, porque canais muito estreitos aumentarão drasticamente a resistência hidráulica e, ao circular por tubos excessivamente largos, o refrigerante fará “ruído”;
- custo considerável de construção devido ao comprimento quase duplo do gasoduto, a inclusão de um ou dois bombas de circulação, se necessário, uma bomba auxiliar;
- uso obrigatório de reguladores caros fluxo do refrigerante, sua temperatura e pressão no sistema.
A escolha correta do tipo de circulação depende das características individuais e da localização do edifício onde será instalado o aquecimento de água. No entanto, recentemente começaram a recorrer cada vez menos a esquemas com movimento natural, utilizando-os principalmente em edifícios para residência temporária.
Na maioria das vezes, as residências particulares são equipadas com sistemas com movimento forçado artificialmente do refrigerante devido às capacidades significativamente maiores.
Sistemas de circulação combinados
O sistema combinado pode operar nos modos natural e forçado. Isto significa que na sua instalação é necessário, como no caso da utilização de circulação natural, prever uma inclinação da tubulação de 3 a 5 mm por metro linear, bem como instalar uma bomba, como para circulação forçada.
Normalmente, esse esquema de aquecimento inclui uma caldeira de combustível sólido.
A vantagem de usar um sistema combinado é que ele continuará a operar mesmo em caso de queda de energia. Mas uma interrupção repentina do aquecimento no inverno não ameaça apenas uma diminuição da temperatura ambiente.
Os elementos do sistema de aquecimento podem simplesmente falhar porque a água, ao expandir-se durante o congelamento, irá quebrar a sua estanqueidade.
Métodos para instalação de sistemas de aquecimento de água
Consideremos dois esquemas principais de instalação de sistemas de aquecimento.
Sistema de aquecimento de tubo único
O projeto da tubulação na versão monotubo é caracterizado por uma sequência direta de fornecimento de refrigerante aos radiadores. O refrigerante enche e aquece a primeira bateria, depois a próxima e assim por diante.
Dois tubos são conectados de um tubo a cada radiador: o primeiro é necessário para fornecer refrigerante e o segundo para drenar a água parcialmente resfriada.
A peculiaridade deste esquema é o aquecimento relativamente baixo da última bateria em relação à primeira, uma vez que a água “chega” a ela, já tendo cedido parte do seu calor.
Outra desvantagem opção de aquecimento de tubo único Acredita-se que seja impossível interromper o fornecimento de refrigerante a um radiador específico em caso de avaria. Você terá que desligar todo o sistema.
Sistema de dois tubos e suas variedades
Em um esquema de aquecimento de dois tubos, como já fica claro pelo nome, não um, mas dois tubos estão envolvidos. Neste caso, cada uma das baterias é conectada por um tubo à linha principal por onde é fornecido o refrigerante e pelo segundo ao tubo de retorno. Acontece que tubos separados são fornecidos para refrigerante quente e resfriado.
Graças a este projeto de aquecimento, a água em todos os radiadores tem quase a mesma temperatura. A operação de tal sistema é mais fácil de controlar, ajustar e automatizar.
O sistema de dois tubos, por sua vez, é dividido em dois tipos:
- com a junta superior do tubo de alimentação, ou seja, com fiação superior;
- com a junta inferior da tubulação de abastecimento, ou seja, com fiação inferior.
Os sistemas com fiação aérea são construídos principalmente em edifícios de vários andares com sótão. Os esquemas com encaminhamento inferior são uma prioridade na construção privada de edifícios baixos, porque permitem ocultar ao máximo a colocação da conduta e eliminar ou reduzir o número de risers.
Características comparativas de tubo único e sistema de aquecimento de dois tubos é fornecido no material de vídeo, localizado no final do nosso artigo.
Sistemas de aquecimento abertos e fechados
Além dos tipos de sistemas de aquecimento de água que já discutimos, existe uma divisão em estruturas abertas e fechadas.
Sistema de aquecimento aberto consiste em uma caldeira (é usada qualquer tipo, exceto elétrica), tubulações, radiadores de aquecimento e um tanque de expansão para o qual flui o excesso de água à medida que se expande durante o processo de aquecimento.
O tanque não é vedado, a água do sistema pode evaporar, por isso seu nível deve ser monitorado e completado se necessário.
Bombear sistema de aquecimento aberto não se aplica. A caldeira de aquecimento está localizada no ponto mais baixo e o tanque de expansão está localizado no ponto mais alto.
O design fechado é hermético. Inclui todos os mesmos elementos do aberto. Mas como o movimento do refrigerante nele é forçado, a lista obrigatória de elementos é complementada por uma bomba de circulação.
O tanque de expansão, que faz parte de uma estrutura fechada, é composto por duas partes laminadas, separadas por um diafragma. Quando ocorre excesso de líquido expandido no sistema, ele entra em uma das câmaras do tanque, empurrando o diafragma para a segunda câmara cheia de nitrogênio ou ar.
À medida que o refrigerante se expande, a pressão no sistema aumenta e a parte do tanque cheia de água tende a deslocar e comprimir a mistura gasosa. Quando o limite de pressão no tanque é excedido, uma válvula de segurança é acionada, liberando o excesso de líquido refrigerante.
Cada sistema de aquecimento tem as suas vantagens e desvantagens. Eles diferem em várias características e são adequados para vários objetos. Se você precisar aquecer uma pequena casa ou chalé particular, use uma estrutura aberta simples e confiável.
Mais difícil de instalar e operar sistema de aquecimento fechado mais frequentemente usado em casas sólidas e edifícios de vários andares.
Elementos do sistema de aquecimento
Como vamos instalar o aquecimento de água na casa com as próprias mãos, precisamos de ter uma ideia dos componentes do projeto proposto.
Determinando a caldeira certa
A caldeira é o coração do sistema de aquecimento.É muito importante escolhê-lo corretamente, pois disso depende em grande parte a confiabilidade do fornecimento de calor.
Dependendo do combustível utilizado na caldeira, distinguem-se os seguintes tipos destes dispositivos:
- Gás. Esta caldeira é mais popular entre os consumidores. É fácil de instalar e funciona sem ruídos desnecessários. O gás é relativamente barato e produz muito calor quando queimado. Mas para utilizá-lo é necessário obter autorização, solicitar a instalação de uma linha de abastecimento e organizar a ventilação exaustora na sala das caldeiras.
- Elétrico. Estas caldeiras são as mais seguras. O seu local de instalação não requer nenhum equipamento adicional. Seu funcionamento não produz chamas abertas ou produtos de combustão que possam causar intoxicações. Mas a eficiência deste dispositivo é relativamente baixa, a eletricidade é cara e a caldeira que consome muita energia requer uma rede elétrica confiável.
- Combustível líquido. Ao contrário das caldeiras a gás, estas caldeiras estão equipadas com um tipo especial de queimador. Este equipamento requer uma sala de caldeira especial. O combustível líquido polui rapidamente a caldeira.
- Combustível sólido. Esses dispositivos queimam briquetes de carvão e outros tipos de combustível sólido. Se você estiver pronto para preparar lenha ou carvão para toda a estação fria, poderá usar esta opção.
As caldeiras combinadas são consideradas as mais confiáveis, nas quais podem ser utilizados diferentes tipos de combustível. Há apenas uma desvantagem nesse equipamento - essas caldeiras são caras.
O que são radiadores de aquecimento?
Para não ficar desapontado com os resultados do trabalho realizado, é necessário ter uma abordagem responsável na escolha dos radiadores. Neste caso, você deve focar não tanto nas qualidades estéticas, mas nas características técnicas das baterias. E as propriedades técnicas dependem em grande parte do material utilizado na fabricação desses produtos.
Os radiadores são:
- Aço. Esses produtos baratos são muito suscetíveis à corrosão. Se no verão, quando não é utilizado aquecimento, a água é drenada do sistema, a vida útil dos radiadores de aço pode ser significativamente reduzida.
- Alumínio. Esses radiadores de aparência atraente aquecem rapidamente. Apenas quedas de pressão significativas têm um efeito negativo sobre eles. Nas casas particulares, este perigo não as ameaça.
- Bimetálico. Essas baterias são resistentes à corrosão do alumínio e à alta dissipação de calor do aço.
- Ferro fundido. Esses produtos são caros, mas duram muito tempo. Eles demoram muito para aquecer, mas também demoram muito para esfriar. O peso significativo dos produtos de ferro fundido não atrapalha sua operação, mas pode retardar o processo de instalação.
Existem novos modelos de radiadores, em cuja superfície interna é aplicada uma camada protetora. Essas baterias são um pouco mais caras, mas o dinheiro gasto com elas vale a pena.
Como não cometer erros com canos
A instalação de um sistema de aquecimento exigirá muitos tubos.
Qual você prefere:
- Metal. A vida útil desses tubos não é muito longa. Com o tempo, os produtos metálicos podem enferrujar. Eles são montados usando conexões roscadas.
- Polímero. Este é um material barato, mas bastante confiável, resistente à corrosão. Mesmo um não profissional pode instalar esses tubos. Um gasoduto feito de tubos de polímero durará muito tempo.
- Metal-plástico. Esses tubos contêm alumínio e plástico. O pipeline deles é montado usando conexões roscadas ou prensadas. Como subproduto do alto coeficiente de expansão térmica desses tubos, eles podem rachar se a temperatura da água mudar repentinamente.
Se os proprietários não tiverem restrições orçamentárias, faz sentido instalar sistemas de aquecimento com tubos de cobre.É um material muito caro, mas os custos valem a pena. Esses tubos são confiáveis e duráveis.
Eles toleram bem aumentos de temperatura e pressão. Para sua instalação, é utilizada solda - solda de alta temperatura contendo prata.
Tudo o que dissemos acima diz respeito ao abastecimento de água do radiador. Mas a água também pode ser usada como refrigerante em outros sistemas de aquecimento.
Leia mais sobre as características e seleção de tubos de aquecimento em Este artigo.
Sistema de água "Piso Quente"
O “piso quente” pode complementar com sucesso o aquecimento da água do radiador ou tornar-se a única fonte de aquecimento dos quartos se estivermos falando de um edifício baixo. Uma grande vantagem da “Casa Quente” é que este sistema proporciona condições que cumprem integralmente as normas sanitárias e higiénicas das instalações.
O ar é aquecido de forma desigual ao longo da altura da sala: na parte superior das salas é mais frio e na parte inferior é mais quente.
A temperatura do sistema é de apenas 55°C, o que atende aos padrões de projeto. Implementação instalação de piso aquecido realizado em toda a área de cada cômodo. Este é um trabalho bastante complexo que só pode ser realizado com eficiência na fase de construção de uma casa. A operação do sistema também apresenta uma série de dificuldades.
Sistema de aquecimento de rodapé
Se a instalação de uma “Casa Quente” for difícil e os radiadores estragarem o interior da sala, você pode usar um sistema de aquecimento de rodapé.
Com este tipo de aquecimento, os tubos são instalados atrás do rodapé, ou seja, ligeiramente acima do nível do chão. Neste caso, a sala, como no caso do “Piso Quente”, aquece na sequência correta.
Ao mesmo tempo, o piso é aquecido, o que cria condições favoráveis em qualquer época do ano. O aquecimento sob o rodapé está se tornando cada vez mais popular e gradualmente se tornando moda.
Conclusões e vídeo útil sobre o tema
Comparação de sistemas de aquecimento de dois tubos e de um tubo:
A casa onde você pretende morar o ano todo precisa de aquecimento durante a estação fria. Para tornar as suas condições de vida confortáveis, é necessário escolher um sistema de aquecimento de água mais adequado às suas condições individuais.
Esperamos que as informações contidas neste artigo o ajudem a fazer a escolha certa. Afinal, aquecimento de alta qualidade não é apenas conforto e aconchego. Este também é um pré-requisito para manter sua saúde.
Tem algo a acrescentar ou tem dúvidas sobre sistemas de aquecimento de água? Você pode deixar comentários na publicação e participar de discussões. O formulário de contato está localizado no bloco inferior.
O sistema de “piso quente” e o sistema de aquecimento de rodapé são formas verdadeiramente maravilhosas, convenientes, práticas e estéticas de aquecer a sua casa. Isto é inegável.Mas tudo isso é ótimo apenas sob uma condição - design competente e instalação de QUALIDADE. Bem como materiais de alta qualidade para tais sistemas. E isto é, existem pessoas tão espertas que fazem “pisos de água quente” não em casas de campo, mas em apartamentos comuns em arranha-céus. Naturalmente, ao mesmo tempo que procura ofertas mais baratas e tenta poupar o máximo possível. E então os vizinhos abaixo começam a pingar do teto, e o teto não foi projetado para suportar o peso de tal sistema. Essa é a alegria das pessoas - exames e tribunais.
A instalação do aquecimento é realmente simples para quem sabe soldar tubos de plástico. Fiz isso de forma extremamente eficiente - uma caldeira de baixa potência (chinesa Solly18h) foi instalada por encanadores, e eu mesmo instalei a fiação com radiadores e, como a operação mostrou, foi muito bem-sucedida. Usei como base um vídeo de treinamento - quase idêntico a esta informação. Fiz tudo durante três dias (apartamento de 3 quartos). Economizei muito dinheiro e ganhei experiência útil.