Caldeira de aquecimento indireto: dispositivo, princípio de funcionamento e diagramas de conexão

Em residências particulares, chalés, complexos esportivos e hotéis, costuma-se utilizar uma caldeira de aquecimento indireto - o esquentador funciona sem estar conectado a um abastecimento de água centralizado. Este equipamento suporta o aquecimento de grandes volumes de água, mantém facilmente a temperatura desejada e garante um fornecimento ininterrupto de fluxo quente.

Em suma, se você está procurando um aquecedor de água econômico para combinar com uma caldeira de circuito único, considere instalar um BKN em sua casa. E para simplificar a tarefa de escolha, sugerimos que se familiarize com os critérios de aquisição de uma caldeira, o princípio do seu funcionamento e os diagramas de ligação.

Características de design e princípio de operação do BKN

Uma caldeira de aquecimento indireto só pode funcionar com recursos de fonte externa, mas para atender o sistema na estação quente, você pode conectar um elemento de aquecimento.

Para garantir o abastecimento ininterrupto, o sistema inclui um circuito de recirculação - a água circula constantemente pelas tubulações e, ao abrir a torneira, um jato quente fluirá nos pontos de coleta de água conectados ao circuito.

Uma caldeira de aquecimento indireto é normalmente instalada junto a uma caldeira de aquecimento, e este “dueto” ocupa uma área bastante grande, especialmente se ambos os dispositivos forem de chão.

Assim, o dispositivo permite economizar significativamente em recursos energéticos, mas ao mesmo tempo não receber menos conforto do que quando se utiliza um sistema centralizado de abastecimento de água quente.

Como funciona uma caldeira de aquecimento indireto?

Dispositivo que aquece água por princípio indireto. - Trata-se de um tanque de armazenamento isolado, dentro do qual está instalado um elemento de aquecimento, alimentado por um refrigerante externo.

O tanque propriamente dito pode ter a forma de um retângulo ou de um cilindro, e suas paredes possuem tubulações para a circulação da água quente do sistema de aquecimento e para a entrada/saída das tubulações de abastecimento de água.

A base do projeto é um recipiente de metal ou plástico com capacidade de dez a vários milhares de litros. O interior do tanque pode ser revestido com vidro esmaltado, cerâmico ou porcelanato, o que ajuda a manter a qualidade adequada da água e evitar corrosão.

A caixa é protegida da perda de calor por uma camada isolante de poliuretano, espuma de borracha ou lã mineral.

A serpentina de refrigeração pode ser posicionada uniformemente em todo o recipiente ou colocada firmemente no fundo para aquecer rapidamente a água fria que entra nele (+)

Para evitar incrustações, é instalado um ânodo de magnésio ou titânio na parte superior do recipiente, que suaviza a água, protege o metal da corrosão galvânica e aumenta a “vida útil” do dispositivo.

O aparelho também está equipado com um termostato que controla o aquecimento até uma determinada temperatura, e válvulas de segurançaincluído no grupo de proteção.

Prós e contras do BKN

A principal vantagem de uma caldeira de aquecimento indireto é a economia de energia. Para operá-lo, não é necessário conectar um queimador de gás ou usar eletricidade, como exige um dispositivo de aquecimento direto.

O sistema de aquecimento fornece todos os recursos necessários, pelo que a água quente é um “bónus” quase gratuito que irá ajudar a poupar significativamente o orçamento familiar durante a estação fria.

A maioria das caldeiras de aquecimento indireto são equipadas adicionalmente com elementos de aquecimento com termostato, para que o aparelho possa ser utilizado durante o período quente, quando o aquecimento está desligado

Outras vantagens do BKN:

• Alta performance – um tanque com volume de 100 litros é capaz de fornecer cerca de 400 litros de água quente por hora (desde que a caldeira tenha potência suficiente).
• Longa vida útil — o líquido refrigerante não entra em contato com água corrente, como em dispositivos de aquecimento direto semelhantes.
• Não sobrecarrega a rede elétrica — funciona a partir de uma fonte de energia externa.
• Fornecimento instantâneo de água quente – não há necessidade de esperar que um fluxo frio flua, como ao usar gêiseres, ou que um tanque gasto aqueça, como acontece com caldeira elétrica.
• Preço acessível – se desejar, o sistema pode ser montado com suas próprias mãos.
• Possibilidade de ligação a múltiplas fontes de energia, por exemplo, para um coletor solar a vácuo, caldeira, bomba de calor geotérmica.

Claro, também existem algumas desvantagens aqui. Apesar de todas as vantagens, a velocidade de aquecimento da água no aparelho deixa muito a desejar - mesmo equipamentos modernos gastam pelo menos 15 a 20 minutos para processar 100 litros, enquanto sistemas caseiros podem não aguentar nem em uma hora.

Além disso, as caldeiras de aquecimento indireto são bastante volumosas, por isso ocupam uma quantidade impressionante de espaço livre. Tanques grandes podem exigir uma sala separada.

Uma caldeira de aquecimento indireto também pode ser feita a partir de materiais improvisados, usando um tubo de cobre dobrado para a bobina, um barril espaçoso com tampa ou um cilindro de gás para o tanque:

Outra versão de uma caldeira de aquecimento indireto caseira é feita a partir de uma carcaça de um termoacumulador convencional:

Além disso, este dispositivo será verdadeiramente econômico apenas durante a estação de aquecimento, e na estação quente você terá que ligar a caldeira ou fornecer fontes alternativas de calor - painéis solares, elemento de aquecimento. E o preço de um aquecedor “indireto” de alta qualidade é mais alto do que os análogos com aquecimento direto.

Tipos e variedades de modelos de equipamentos

O tipo de dispositivo mais comum é um tanque de armazenamento, dentro do qual são colocados tubos de aço ou latão (bobina) com refrigerante circulante.

A taxa de aquecimento da água depende do número de voltas em sua espiral. O princípio de funcionamento deste projeto de caldeira de aquecimento indireto é extremamente simples: a água fria entra no tanque e o refrigerante, movendo-se ao longo da serpentina, aquece-o até a temperatura desejada.

Mas também existem dispositivos projetados de acordo com o esquema “tank-in-tank”, onde em vez de uma tubulação em espiral, são utilizados dois contêineres de diâmetros diferentes.

O sistema funciona assim: a água fria entra em um tanque menor, que é aquecido pelo refrigerante quente que circula entre as paredes dos tanques.

Nesses dispositivos, a água aquece em questão de minutos - uma grande área de aquecimento permite que o equipamento funcione de forma eficaz em modo fluxo, garantindo um fornecimento ininterrupto de fluxo quente.

As caldeiras que operam em sistema “tanque em tanque” não apenas aquecem rapidamente a água até 90⁰C, mas também possuem uma função de autolimpeza (+)

Um BKN combinado para aquecimento de água pode utilizar energia de várias fontes ao mesmo tempo ou ser equipado com um elemento de aquecimento embutido.

Tipos de caldeira KN

Por localização:

• Parede – normalmente, trata-se de um aparelho pequeno com cilindrada de até 200 litros. Ele é fixado com suportes especiais em qualquer superfície vertical que seja forte o suficiente para suportar o peso de um tanque totalmente cheio (divisórias de gesso definitivamente não são adequadas). Pode estar localizado suficientemente alto e não ocupar a área útil da sala.
• Chão – uma caldeira espaçosa projetada para um grande número de consumidores. Porém, para um aparelho com capacidade superior a 1000 litros, recomenda-se alocar uma sala separada - organizar uma sala de caldeira. Mas esse sistema geralmente é instalado para atender grandes chalés, empreendimentos, hotéis e outras instituições, para uso familiar você pode conviver com um aparelho de 250-300 litros.

De acordo com o formato do tanque:

• Horizontal – ocupa muito espaço, mas é mais fácil manter de forma independente o nível de água necessário, sem recorrer a bombas de ligação.
• Vertical – economiza espaço livre, mas tem capacidade muito limitada.

Dependendo das nuances de uso, características de layout e disponibilidade de espaço livre, você pode escolher o modelo BKN ideal que se encaixe organicamente no design do ambiente e forneça à sua casa um abastecimento ininterrupto de água quente.

O que procurar ao escolher BKN

Um dos principais parâmetros que deve ser o argumento decisivo na compra de uma caldeira é a sua capacidade. Para saber a capacidade necessária do tanque, aconselhamos que você se concentre na quantidade de pessoas da sua família.

Recomendações para deslocamento:

• 80-100 litros — 2 consumidores;
• 100-120 litros - 3 pessoas;
• 120-150 litros — 4 usuários;
• 150-200 litros — 5 consumidores.

É importante separar os conceitos de “capacidade total do tanque” e “capacidade de trabalho”, pois o tubo espiral localizado no interior da caldeira ocupa uma área significativa. Portanto, não deixe de verificar na hora de comprar quanta água realmente cabe no aparelho. Esta nuance deve ser indicada nas especificações técnicas.

Além disso, além do recálculo “universal” dos potenciais consumidores, é necessário levar em consideração tanto a frequência quanto os volumes de uso da água. Por exemplo, se sua família gosta de tomar um banho quente em vez de tomar um banho rápido, a capacidade de trabalho do tanque deve ser adequada - pelo menos 120 litros.

É benéfico usar BKN em conjunto com uma caldeira a combustível sólido ou a gás de circuito único, mas se a vazão de água for inferior a 1 l/min, uma caldeira de circuito duplo será mais barata, o que ocupará muito menos espaço do que um sistema com aquecimento indireto

Outros parâmetros importantes:

1. Poder – quanto maior o consumo de água, maior deverá ser a vida útil do aparelho. Mas, ao mesmo tempo, é importante que a potência do “indireto” não exceda as capacidades do sistema de aquecimento (ou outra fonte de energia externa). Por exemplo, se o volume do tanque de armazenamento varia entre 120-150 litros, a potência da caldeira deve ser de pelo menos 23 kW, e para 160-200 litros serão necessários 31-39 kW.
2. Tempo de aquecimento – um parâmetro que depende do volume do tanque e do número de voltas da bobina (recipientes grandes ou combinados podem ser equipados com várias espirais).
3. Material do tanque – para uso a longo prazo, as caldeiras de aço inoxidável ou aço médico são as mais adequadas.
4. Isolamento térmico – modelos baratos usam espuma de borracha, que se desgasta rapidamente e permite a passagem do calor, por isso é melhor comprar um aparelho mais caro que use poliuretano.
5. Ao controle – o aparelho poderá funcionar em modo automático, desligando e iniciando o fluxo de água conforme necessário, e controlar o aquecimento por meio de um sensor de temperatura.

Na escolha da forma e dimensão do tanque é também necessário ter em consideração que embora teoricamente a caldeira possa ser instalada em qualquer divisão onde haja acesso à rede de aquecimento, a sua localização ideal é junto à caldeira. É assim que a transferência de calor é mais eficiente.

Você mesmo pode fazer uma caldeira de aquecimento indireto. As instruções para fabricação da unidade estão descritas em Este artigo.

Nuances e diagramas de conexão da caldeira

Conforme já mencionado, a BKN utiliza energia de fonte externa para aquecer água. Portanto, antes de conectar ao refrigerante, é importante selecionar um diagrama adequado para instalação do dispositivo. Vejamos as opções mais comuns.

Princípios gerais para instalação do dispositivo

A caldeira deve ser montada sobre uma superfície plana e preparada, próxima da caldeira. Os modelos suspensos são montados numa parede de betão ou tijolo, ao mesmo nível ou ligeiramente acima da caldeira de aquecimento.

Para um dispositivo de piso, a área destinada à colocação do tanque deve ser nivelada (se o piso for criticamente irregular, pode-se fazer um suporte em forma de pódio).

Ela mesma Cinta BKN projetado para conectar o dispositivo a dois sistemas - abastecimento de água e aquecimento. Para isso, existem tubos especiais no corpo.

O grupo de segurança da caldeira de aquecimento indireto inclui válvulas de retenção e alívio que protegem o sistema contra alta pressão e vazamento de água quente

Princípios de união:

1. A água fria do sistema de drenagem deve fluir para a parte inferior do tanque e a água quente deve sair pela parte superior.
2. Na entrada de água fria é necessário instalar válvula de retenção, o que evitará o vazamento do fluxo quente da caldeira em caso de diminuição da pressão no sistema.
3. Um ponto para fornecimento de recirculação pode estar localizado no meio do dispositivo.
4. Quando o circuito de aquecimento é ligado, o refrigerante deve mover-se de cima para baixo. Ou seja, o cano com água quente entra no cano superior e o cano com água resfriada sai por baixo.
5. Todas as tubulações devem estar equipadas com torneiras com porcas de capa para garantir o desligamento da caldeira, por exemplo, em caso de substituição do aparelho ou reparos.

Graças a este esquema, consegue-se a máxima eficiência do dispositivo, pois o refrigerante que circula na serpentina aquece a água da parte superior do tanque, transfere o calor restante para as camadas de baixa temperatura e entra na caldeira para novo aquecimento.

Esquemas para conectar o BKN à fonte

Para escolher o esquema de ligação correto da caldeira ao sistema de aquecimento, é necessário ter em consideração as capacidades da cablagem existente e o local de instalação do dispositivo de aquecimento. Existem várias soluções.

Opção 1. O esquema mais comum para uso constante de água quente é a conexão através de válvula de três vias. Pressupõe a presença de dois circuitos de aquecimento - o principal e outro separado para o BKN.

Para fazer isso, corte o abastecimento de água quente Bomba de circulação, e em seguida é instalada uma válvula de três vias, que é controlada pelo termostato da caldeira.

O esquema funciona assim: quando a temperatura da água na caldeira desce abaixo de um set point, a partir de um sinal do termostato, a válvula passa o sistema para aquecimento do acumulador e, após atingir o valor desejado, envia a vazão para circular pelo circuito geral da casa.

Para o correto funcionamento do circuito de três vias é importante ajustar os dados do termóstato para que a temperatura programada para a caldeira não seja inferior à do termóstato da caldeira (+)

opção 2. Instalações de sistema de duas bombas - é aconselhável utilizar o esquema caso não haja necessidade de volumes constantes e grandes de água quente. Por exemplo, uma caldeira é instalada em uma casa de campo e usada apenas nos finais de semana.

Neste caso, o BKN e a caldeira de aquecimento são conectados em paralelo e os fluxos do refrigerante se moverão ao longo de duas linhas. Para forçar o movimento da água, são instaladas duas bombas: no circuito de aquecimento e na tubulação de alimentação da caldeira.

O aquecimento é realizado por meio de um termostato, que desliga temporariamente o aquecimento do radiador, direcionando todo o recurso do sistema para a caldeira.

De acordo com o esquema de dois tubos, o circuito de aquecimento será desligado enquanto a caldeira estiver funcionando, mas durante os 30-60 minutos necessários para aquecer o tanque “do zero”, os radiadores não terão tempo para esfriar criticamente (+)

Opção 3. Para salas onde é utilizado um sistema de aquecimento multicircuito, por exemplo, além de radiadores, piso quente, é utilizado um distribuidor hidráulico.

As setas hidráulicas redistribuem a pressão em seções individuais do circuito e garantem o movimento ininterrupto do refrigerante mesmo sem o auxílio de bombas de circulação.

Sem experiência em engenharia, é improvável que você mesmo consiga fazer um circuito tão complexo - para fornecer muitas nuances e garantir o bom funcionamento do sistema, é melhor recorrer a designers profissionais (+)

Sem um coletor hidráulico em um sistema multicircuito, o equipamento de bombeamento pode falhar e até mesmo choque térmico pode ocorrer com danos aos radiadores.

Sistema de circulação de retorno

Se a caldeira possuir uma terceira entrada, pode-se conectar a ela um sistema de recirculação. Para fazer isso, um circuito em loop é inserido no ponto de recirculação no corpo do dispositivo.

O fluxo de água está em constante movimento graças ao funcionamento da bomba de circulação, pois fornece instantaneamente água quente ao ponto de consumo (+)

Para implementar o esquema, você precisará montar um circuito adicional e instalar os seguintes elementos:

1. Válvula de retenção na entrada do aquecedor.
2. Ventilação de ar automática, protegendo a bomba da penetração de ar antes de iniciar.
3. Válvula de segurança, que protegerá contra mudanças de pressão.
4. Tanque de expansão de diafragma, para o qual o excesso de água fluirá quando a pressão no sistema aumentar. Observe que a capacidade do tanque reserva deve ser de pelo menos 1/10 do volume do próprio BKN.

Se a caldeira de aquecimento indireto não possuir tubulação para o circuito de recirculação, pode-se inserir a linha de retorno na tubulação de água fria e instalar uma bomba. Em seguida, a conexão é feita conforme diagrama abaixo.

A escolha de um esquema de tubagem com ou sem possibilidade de recirculação deverá ser baseada na concepção do BKN e do sistema de aquecimento, bem como na potência do equipamento (+)

A conexão via circuito de retorno garante o fornecimento ininterrupto de água quente - ou seja, não há necessidade de esperar até que o refrigerante aqueça a água do tanque.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Antes de decidir adquirir e instalar um novo esquentador em sua casa, sugerimos que você estude materiais de vídeo que demonstrem claramente as vantagens do “indireto” e as nuances de sua conexão.

Neste vídeo você poderá descobrir como funcionam as caldeiras de aquecimento indireto com refrigerante localizado no interior da serpentina:

Todas as nuances da estrutura interna e princípios de funcionamento de vários tipos de caldeiras de aquecimento indireto em um programa educacional de vídeo detalhado de um mestre praticante:

Visão geral e conexão de um dispositivo de 300 litros que funciona com dois refrigerantes - uma caldeira e painéis solares:

Análise detalhada do dispositivo BKN e seus diagramas de conexão. Conselhos práticos e dicas do mestre:

Quanto à manutenção, uma caldeira de aquecimento indireto é um equipamento bastante despretensioso. Com a instalação adequada e o bom funcionamento do sistema, talvez seja necessário substituir o ânodo de magnésio a cada 6 a 12 meses e fazer a lavagem preventiva do tanque.

A frequência da manutenção depende da qualidade da água da torneira e da intensidade de utilização. Mas se você tiver instalado um dispositivo que utilize tecnologia “tank-in-tank” e tenha função de autolimpeza, não será necessário trocar os consumíveis.

No entanto, você sempre pode combinar a manutenção regular do equipamento com especialistas especializados na instalação e reparo de sistemas de abastecimento de água.

Alguma pergunta? Ou gostaria de partilhar a sua experiência pessoal na escolha, ligação e utilização de uma caldeira de aquecimento indireto? Por favor, deixe comentários sobre este artigo.