Isolamento de tubulações de água no solo: regras para isolamento térmico de ramais externos
A parte externa de um sistema estacionário de abastecimento de água para uma casa particular geralmente é colocada no solo. Desta forma não ocupa espaço no local e fica protegido de influências mecânicas.No entanto, também deve ser protegido de baixas temperaturas durante os períodos de geada. O que pode ser feito para evitar a formação de bloqueios na tubulação no inverno?
Para o abastecimento ininterrupto de água no inverno, é necessário isolar o sistema de abastecimento de água no solo. Diremos a você como proteger contra o congelamento os tubos colocados no solo. O artigo apresentado para revisão descreve detalhadamente as soluções práticas testadas para este problema.
O conteúdo do artigo:
Regras para a construção de abastecimento de água subterrâneo
O congelamento do abastecimento de água subterrâneo ocorre devido à temperatura do solo atingir valores negativos. Uma forma de evitar que o problema ocorra é instalar tubos em profundidades onde temperaturas abaixo de zero são inatingíveis.
Caso este requisito não seja atendido, outras medidas deverão ser tomadas para resolver o problema do abastecimento ininterrupto de água.
Disposições básicas de documentos regulamentares
De acordo com a cláusula 11.40 do conjunto de normas SP 31.13330.2012, a profundidade das tubulações assentadas, contando até o fundo, deve ser 0,5 metros maior que a profundidade calculada de penetração no solo em temperatura zero.Isso é necessário para evitar a formação de tampões de gelo na tubulação e rompimento de tubulações em locais onde a água cristaliza, aumentando de volume à medida que congela.
A profundidade calculada, conforme cláusula 11.41 das mesmas regras, deverá ser estabelecida por meio de observações de campo da isolinha de congelamento do solo, e também ser orientada pela experiência de operação de dutos na área determinada.
Essas informações podem ser propriedade de um centro hidrometeorológico ou de organizações envolvidas no abastecimento de água. Na ausência de dados de campo, é necessário determinar a profundidade por meio de cálculos termotécnicos.
De acordo com a cláusula 5.5.3 do conjunto de normas SP 22.13330.2011, a profundidade padrão de congelamento sazonal do solo na ausência de dados de observação de longo prazo deve ser determinada com base nos cálculos de engenharia térmica apresentados na figura abaixo.
Os valores da temperatura média mensal do ar para áreas povoadas das entidades constituintes da Federação Russa devem ser retirados da Tabela 5.1 do conjunto de regras SP 131.13330.2012.
Se o valor obtido ultrapassar 2,5 metros, bem como para áreas montanhosas com mudanças bruscas de terreno, condições climáticas ou geológicas de engenharia, é necessário determinar a profundidade padrão de congelamento do solo de acordo com as fórmulas do Apêndice “D” de o conjunto de normas SP 25.13330.2012.
A profundidade de congelamento calculada de acordo com a cláusula 5.5.4 do conjunto de normas SP 22.13330.2011 para áreas com valores de temperatura média anual não negativos é determinada multiplicando o valor padrão por um fator de 1,1.Para territórios com valores negativos, esse valor é calculado conforme SP 25.13330.2012.
Proteção de baixa temperatura
Nem sempre é possível colocar total ou parcialmente o sistema de abastecimento de água abaixo da isoterma zero. Às vezes, isso não pode ser feito por razões técnicas, por exemplo, quando a saída da tubulação de água do poço está acima do limite da zona de congelamento do solo.
A marca de profundidade do nível de congelamento é determinada de acordo com as especificidades climáticas da região onde está sendo construído o sistema de abastecimento de água.
Para a zona intermediária esse valor é de 1,0 - 1,3 m, dependendo do tipo de solo; em áreas com invernos rigorosos, a profundidade de colocação dos tubos, segundo as normas, será superior a 2,0 - 2,5 metros, o que é muito caro durante o assentamento e em caso de necessidade de reparos.
Caso seja impossível ou dispendioso instalar um sistema de abastecimento de água em grandes profundidades, outras medidas são utilizadas para garantir o seu funcionamento ininterrupto. Eles podem ser divididos em duas categorias:
- Isolamento. Projetado para reduzir a perda de calor de um objeto por unidade de tempo. É realizado com materiais de baixa condutividade térmica.
- Aquecimento. Projetado para aumentar a temperatura de um objeto. Para realizar este procedimento é necessária uma fonte externa de energia térmica.
Escolha opção de isolamento ou aquecimento de um ramal externo de abastecimento de água depende das condições de funcionamento, condições de temperatura, geometria do sistema, simplicidade do trabalho executado, bem como da eficiência, custo e confiabilidade do método de resolução do problema.
Métodos para isolar o abastecimento externo de água
Há muitas maneiras de isolar um sistema de abastecimento de água localizado no solo. Se for fornecida apenas água fria, devido à pequena diferença de temperatura, a condutividade térmica dos materiais utilizados não é tão importante quanto a sua durabilidade, resistência ou preço.
Aplicação de técnicas simples
Se as tubulações estiverem localizadas quase no limite da zona de congelamento, então para eliminar a possibilidade de interrupção do abastecimento de água, pode-se realizar ações simples que não exigem grandes investimentos e trabalho qualificado.
Para a região sul, onde o abastecimento de água é raso, basta desenterrar os canos no outono, cobri-los com material isolante ecológico e enterrar novamente a vala.
Para isolamento, pode-se usar folhas, palha, aparas ou serragem. Possuem baixa condutividade térmica, mas no próximo inverno terão tempo de apodrecer no solo, por isso esse procedimento deve ser repetido anualmente.
Se, pelos cálculos, as tubulações estiverem localizadas um pouco acima do nível que garante que o sistema não congele, então, em vez de aprofundar o abastecimento de água, pode-se resolver o problema aumentando a isoterma zero.
Isso pode ser feito de duas maneiras:
- aumentar a espessura da camada de solo despejando-a por cima;
- use neve caída para isolamento.
Em ambos os casos, o centro da faixa de terra ou neve está localizado ao longo da tubulação de água e sua largura deve ser pelo menos o dobro da profundidade dos tubos.
O preenchimento com terra mudará a paisagem do local, e o isolamento com auxílio de resíduos vegetais e de madeira ou neve deve ser realizado constantemente. Portanto, para uma solução confiável e de longo prazo para o problema de isolamento de tubulações de água, são utilizados materiais especialmente desenvolvidos.
Uma tubulação de água colocada abaixo do nível de congelamento sazonal do solo na região é isolada apenas na área que passa pela espessura das rochas que congelam no inverno. O isolamento térmico é instalado a partir do nível especificado antes que o tubo entre na casa.
Se abastecimento de água é trazido para dentro de casa através de um porão não aquecido localizado abaixo da profundidade de congelamento, o isolamento é realizado dentro do porão. Em seguida, uma caixa de madeira é colocada ao redor da seção de abastecimento de água e o espaço entre ela e o tubo é preenchido com serragem ou lã basáltica.
Tipos e formas de materiais
Para isolar tubulações de água, são utilizados materiais que se apresentam em forma de conchas - formatos que acompanham os contornos das tubulações e componentes do sistema. Eles são feitos de lã basáltica, lã de vidro, espuma de poliestireno, espuma de poliestireno extrudado, espuma de poliuretano, espuma de vidro.
No caso de utilização de lã mineral e lã de vidro, um pré-requisito para a instalação subterrânea é a presença de uma bainha metálica. Evita que o isolamento se molhe, o que praticamente destrói as propriedades isolantes do material. A casca pode ser substituída enrolando um tubo com isolamento de basalto com feltro.
Devido à capacidade de absorver facilmente a umidade, o isolamento de algodão em forma de esteiras cortadas em lajes ou enroladas em fardos sem impermeabilização e proteção externa não é utilizado na construção de redes subterrâneas.
Uma exceção pode ser ao colocar a tubulação em bandejas de concreto e preencher o espaço livre entre a bandeja e a tubulação com argila expandida ou material semelhante.
As conchas isolantes térmicas são peças cilíndricas prontas, cujo diâmetro interno coincide com o diâmetro externo dos tubos. Os produtos com comprimento de 60 cm a 2 metros consistem em um único tubo com costura de construção, se o material isolante for elástico, ou em várias (geralmente duas) seções. A principal vantagem do material isolante seccional é a facilidade de instalação do produto.
A conexão das metades de um invólucro relativamente fino ocorre com a borda do elemento sobreposta ao próximo elemento para evitar a formação de seções desprotegidas da tubulação. O deslocamento dos segmentos do medidor é geralmente de 15 a 20 cm.
Se você precisar usar um isolamento mais espesso, é melhor escolher uma concha com um chanfro de montagem ao longo da borda final. A segunda opção para garantir conexões firmes é deslocar ligeiramente as partes da carcaça umas em relação às outras.
Ao fixar partes da carcaça, use fita adesiva. A junção de curvas de tubos, curvas e outros componentes do sistema é protegida por meio de formas especiais.
Pintura isolante térmica e pulverização de espuma de poliuretano
Uma das soluções adicionais para evitar o congelamento da linha externa de abastecimento de água localizada no solo é o isolamento térmico líquido ou pulverizado.Este método permite proteger de forma confiável, sem costuras ou pontes frias, áreas com geometria complexa, para as quais é difícil usar materiais padrão para isolamento.
A espuma de poliuretano tem consistência líquida e é aplicada em objetos isolados por pulverização. Possuindo um dos melhores indicadores de condutividade térmica, além de uma série de outras propriedades positivas, este material apresenta uma desvantagem significativa: para sua aplicação é necessário equipamento especial.
Não é difícil encontrar empresas que se dedicam ao isolamento com espuma de poliuretano, uma vez que esta é ativamente utilizada em diversas instalações. No entanto, todos os prestadores de serviços têm restrições quanto à área mínima de pulverização, por isso é improvável que seja possível encontrar uma opção acessível apenas para 10 ou 20 metros de tubulação.
Tinta isolante térmica especial para isolamento de tubos, semelhante à espuma de poliuretano, pode ser aplicada por pulverização. É vendido em latas, então esse procedimento é fácil de fazer você mesmo. Existe também a opção na forma líquida, que permite pintar os elementos do encanamento com um pincel comum.
A tinta isolante térmica contém aditivos na forma de microesferas cerâmicas, espuma de vidro ou perlita. A condutividade térmica deste material é bastante baixa, porém, devido à fina camada de aplicação, por si só pode não ser suficiente para resolver o problema de isolamento de um trecho de uma tubulação de água que atravessa a espessura de solos congelados.
Devido ao alto custo, a aplicação de uma camada espessa de tinta isolante é cara. Portanto, seu uso para isolamento justifica-se apenas em áreas com geometria complexa ou em locais onde possam ocorrer pontes frias.
Porém, no caso de utilização de tubos de aço, a utilização de tinta em todo o comprimento juntamente com outro isolamento pode ser aconselhável por outro motivo. A presença de material poroso na composição leva a uma alta taxa de adesão, eliminando a possibilidade de corrosão externa, importante para estruturas metálicas localizadas no solo.
Soluções integradas prontas
O problema do congelamento de um ramal de abastecimento de água pública é muito relevante. A procura cria oferta e, por isso, existe no mercado um grande número de soluções integradas prontas sob a forma de tubos e elementos de ligação com isolamento térmico.São tubulações cercadas por isolamento, que é encerrado em um invólucro rígido ou flexível.
Existem opções de tubo único e tubo duplo para uma solução pronta para isolar instalações de tubos externos. Para o abastecimento regular de água fria, a melhor opção são estruturas contendo tubos plásticos. Eles são mais baratos que seus equivalentes de metal e são caracterizados por alta velocidade de instalação.
Os tubos isolados de PEAD são fornecidos em bobinas de até 200 metros de comprimento. A instalação de sistemas de abastecimento de água baseados neles pode ser feita com um número mínimo de juntas.
Se for utilizado material corrugado como revestimento externo, é possível colocar a tubulação sem o uso de juntas de canto. Isso é possível devido à facilidade de fazer curvas de pequenos raios em todas as peças do kit.
Proteção do isolamento contra fatores negativos
A proteção contra o congelamento de um sistema de abastecimento de água localizado no solo tem especificidades próprias. O material não deve perder total ou parcialmente suas propriedades de isolamento térmico sob a influência de fatores externos.
O novo isolamento ou reparação das camadas exteriores requer trabalhos de escavação dispendiosos e demorados, pelo que deve ser tomado cuidado imediato para manter a integridade da estrutura de protecção.
Efeitos destrutivos da terra e da água
O sistema de abastecimento de água subterrâneo sofre pressão do solo, de modo que o material utilizado para isolamento pode ser esmagado. Isso pode aumentar significativamente sua condutividade térmica. Para evitar tais desenvolvimentos, é necessário criar um revestimento externo rígido usando tubos de maior diâmetro ou bandejas especiais.
No caso de utilização de materiais higroscópicos como isolamento térmico de dutos, é necessário evitar a possibilidade de influência das águas subterrâneas, que estão sempre presentes no solo, independente do grau de saturação hídrica do solo.
Para proteger a lã mineral e de vidro, são utilizados meios de proteção adicionais - tubos de plástico maiores que os canos de água, o que ao mesmo tempo resolve o problema de colapso do isolamento.
Você também pode usar os seguintes materiais para criar uma concha impermeabilizante:
- folha de alumínio enrolada;
- fita reforçada (encanamento);
- feltro;
- filme de polietileno de alta densidade.
Isopor, espuma de poliestireno extrudado Eles absorvem mal a umidade, mas com o tempo também se tornam inutilizáveis com o descongelamento constante.Espuma de vidro, espuma de poliuretano e tinta com isolamento térmico não são afetadas por rugas e umidade.
Resolvendo o problema de insetos e roedores
Outra causa de danos ao isolamento do sistema de abastecimento de água podem ser roedores e insetos. As formigas roem inúmeras passagens no isolamento térmico que lhes é atraente, e os ratos o usam para construir um ninho. Essas ações expõem partes das tubulações, o que prejudica a qualidade do isolamento.
Nem os insetos nem os ratos podem estragar a espuma de poliuretano ou a espuma de vidro, mas fazem um excelente trabalho com lã de basalto. Ele e materiais semelhantes para isolamento externo de tubulações de abastecimento de água devem ser protegidos de roedores se estiverem localizados a uma profundidade inferior a 2 metros. As formigas terrestres não penetram abaixo de 1 metro, enquanto as formigas florestais constroem um grande formigueiro, cuja parte aérea é impossível de não notar.
Para proteger contra roedores, você pode envolver o isolamento com uma malha metálica de malha fina. Para evitar o acesso não só de ratos, mas também de formigas, é necessário embrulhar o material com papel alumínio, fita reforçada ou utilizar tubos plásticos ou bandejas de qualquer formato como casca externa.
Aquecimento de sistemas externos de abastecimento de água
Se considerarmos qualquer sistema, então o isolamento é apenas uma forma de aumentar o tempo para que sua temperatura diminua até um valor correspondente ao ambiente.Portanto, às vezes é necessário recorrer a outra opção para evitar o congelamento dos canos de água - o aquecimento.
Acontecendo aquecimento do abastecimento de água devido a fontes externas de energia e existem diversas maneiras de organizar esse processo.
Organização da circulação de água
A fonte mais simples de energia térmica adicional é a água, cuja temperatura é mais elevada do que na seção isolada do sistema de abastecimento de água. Se a água mais quente substituir constantemente a água mais fria, o sistema não congela. Por isso funciona o método da “torneira semiaberta”, quando se organiza um movimento lento mas constante do líquido pelas tubulações.
Para o abastecimento de água fria em habitações individuais, é possível substituir periodicamente a água do ramal externo por uma mais quente. No caso de abastecimento pela rede de abastecimento de água, é necessário drenar frequentemente em pequenas porções para garantir a reposição do líquido.
Para o efeito, é racional utilizar um recipiente especial localizado na casa, que também desempenha as funções de reservatório, de onde posteriormente se retira água para as suas necessidades.
Se o abastecimento for organizado a partir de poços onde a temperatura da água costuma ficar entre 7 e 10 graus Celsius, é necessário ligar a bomba com mais frequência. Você também pode usar um tanque de armazenamento normal ou um tanque hidráulico para armazenar água.
Você pode usar um segundo tubo e uma válvula de três vias para organizar a circulação do líquido e drená-lo de volta ao poço. De uma só vez, basta bombear 1,5 - 2 volumes de um trecho de abastecimento de água localizado no solo entre a cabeceira do poço e a entrada da casa.
Quando tirando água de um poço Também existe a opção de drená-lo por gravidade após desligar a bomba. Este método não é aconselhável no caso de elementos metálicos do sistema de abastecimento de água. A mudança constante de líquido e ar leva à corrosão intensa da superfície interna dos tubos e à deterioração da qualidade da água.
Em sistemas autônomos de abastecimento de água baseados em poços, é necessário isolamento da fonte de água bem como o isolamento térmico da própria tubulação. Recomendamos que você leia o artigo sobre métodos de isolamento térmico de poços de água.
Se houver a possibilidade de água ociosa por um longo período e, como resultado, seu congelamento, apesar do isolamento, é necessário usar outros métodos de aquecimento.
Usando o cabo elétrico
Na maioria das vezes, como fonte adicional de calor para um abastecimento de água individual localizado no solo, é usado cabos elétricos. Podem ser colocados tanto no interior da tubulação de abastecimento de água quanto em sua superfície externa. O princípio do aquecimento é converter energia elétrica em energia térmica.
Os cabos localizados dentro do sistema apresentam maior eficiência que os externos devido ao aquecimento direto do líquido.
As desvantagens deste arranjo de cabos incluem:
- preço mais elevado por metro linear devido ao cumprimento de requisitos ambientais;
- a dificuldade, e por vezes a impossibilidade, de passar por trechos curvos do sistema de abastecimento de água;
- os especialistas recomendam fortemente que a conexão seja feita através de um RCD, apesar dos certificados de conformidade com requisitos aumentados de proteção elétrica.
A instalação de ambas as opções é aproximadamente igual em complexidade. O cabo que passa dentro do tubo é vendido completo com um acoplamento de terminação especial. Sua conexão é feita através de um tee padrão. O cabo externo é preso com fita de alumínio e uma bainha isolante deve ser colocada em cima para que a energia não vá para o solo.
Completo com um cabo resistivo que produz uma quantidade constante de calor, para economizar energia é melhor usar um termostato para ligar e desligar automaticamente o aquecimento. Ao utilizar a opção de cabo autorregulável, é necessário selecionar corretamente seus parâmetros, não havendo necessidade de utilizar dispositivo regulador de temperatura.
São soluções complexas prontas que, além de cano de água, isolamento e carcaça rígida à prova d'água, possuem cabo de aquecimento embutido.Esses kits reduzem significativamente o tempo de instalação do sistema, mas será muito mais barato comprar todos os elementos separadamente.
O cabo de aquecimento pode ser usado para aquecer tanto parte do sistema quanto toda a seção externa da tubulação, tornando desnecessário colocar a tubulação abaixo da marca de congelamento sazonal do solo.
Aplicação de ar quente
Outra maneira eficaz de proteger do congelamento um cano de água colocado no solo é aquecê-lo com ar quente de casa. Existem duas opções - com circulação de ar natural e forçada, e ambas requerem a instalação de uma bandeja fechada adicional ou tubo de maior diâmetro.
No caso de circulação natural de ar, é colocada uma tubulação na rede de abastecimento de água e isolada do exterior. Tem acesso a uma sala quente e, portanto, há uma circulação lenta de ar que envolve o sistema de abastecimento de água com transferência de calor da cave ou primeiro andar da casa.
No segundo caso, dois canais (perfis em forma de U) são fixados ao longo de todo o comprimento da tubulação de água, por onde passa o ar. São envoltos em isolamento e cobertos por um tubo externo para evitar que o isolamento e os perfis sejam comprimidos pela terra.
No final da secção aquecida, estes perfis são ligados, obtendo-se assim um sistema fechado com entrada e saída no interior. O fornecimento de ar é forçado por meio de um secador de cabelo.
Conclusões e vídeo útil sobre o tema
Vídeo nº 1. Colocar uma tubulação no solo do poço até a casa com seu isolamento e a nuance de congelamento próximo à fundação:
Vídeo nº 2. Isolamento de um sistema de abastecimento de água implementado com base em um tubo de plástico e um método de isolamento de um cotovelo usando um cilindro de maior diâmetro:
Vídeo nº 3. Instruções detalhadas para fixação de cabo de aquecimento externo, levando em consideração o desvio correto de fixadores e torneiras:
O isolamento ou aquecimento de alta qualidade do sistema de abastecimento de água localizado no subsolo garantirá seu abastecimento ininterrupto no inverno. Se as regras de instalação e proteção contra o frio forem negligenciadas, poderá ocorrer um procedimento complexo de descongelamento e reparos caros no abastecimento de água.
Gostaria de falar sobre sua própria experiência na instalação de isolamento térmico para tubulações de água em uma área suburbana? Você gostaria de compartilhar informações úteis conosco e com os visitantes do site? Por favor, escreva comentários no bloco abaixo, tire dúvidas, poste fotos sobre o tema.
Esta é atualmente uma grande seleção de materiais de construção. E antes só havia lã de vidro. A propósito, mesmo nas regiões de Kolyma ninguém cavou o gasoduto a uma profundidade de dois metros. Lá eles simplesmente construíram uma rede de aquecimento externa ou ligeiramente embutida, que consistia em uma caixa de concreto ou madeira com tubos envoltos em lã de vidro e feltro.
É estranho, eu nem sabia que existiam casos de congelamento de canos. Achei que se os canos fossem subterrâneos, estariam completamente protegidos do frio.Embora nunca tenha tido esse problema, se isso acontecer já saberei o que e como fazer. Não vou desenterrar canos e isolá-los agora, veremos o que acontece no inverno, espero que exploda. E a informação é bastante interessante e útil, vou levar isso em consideração.
Nosso abastecimento de água fica a uma profundidade de 2,7 metros. E agora entra em casa vindo do subsolo (apenas água fria). E o abastecimento fica pendurado no ar no subsolo, no primeiro ano não congelou, mas nos anos restantes tem que ligá-lo para que a água flua aos poucos, senão tanto o abastecimento quanto o escoamento para a fossa séptica congelar. Como isolar esse meio metro do solo para dentro de casa? e como isolar um ralo em uma fossa séptica e está em um ângulo de 15 graus.E tem três metros no cano de esgoto, e a inclinação é insignificante, porque Não havia outra maneira.
Li sobre o isolamento Energoflex, todos elogiam. Publicidade ou algo que realmente valha a pena? Alguém os encontrou?
Olá. Faz sentido buscar avaliações reais se o representante oficial emitiu a seguinte mensagem no site da Energoflex:
«Um indicador importante para tomar a decisão certa é a profundidade do congelamento do solo em sua área. Deve-se levar em consideração que este valor não é uma constante, ou seja, pode variar de inverno para inverno em uma faixa bastante ampla. Em média, a profundidade de congelamento do solo na região de Moscou varia de 60 cm a 180 cm e depende tanto da localização geográfica quanto do terreno. Primeiro, você precisa entender que se você colocar tubos a uma profundidade acima do ponto de congelamento do solo, existe o risco de os serviços públicos congelarem e falharem.Para evitar esta situação, recomendamos a utilização de um cabo de aquecimento elétrico autorregulável em combinação com o isolamento térmico Energoflex.«.
Diga-me quais materiais de isolamento podem ser combinados? por exemplo, eu gostaria de colocar um cabo de aquecimento de 25 mm ao longo de um tubo HDPE usando o método longitudinal e isolá-lo com borracha de espuma sintética da empresa K-Flex, e por cima com outra camada de stenoflex mais barato, mas depois de ler seu artigo, principalmente o ponto sobre roedores e insetos, decidi que seria melhor para a camada externa usar algo feito de espuma de poliuretano.
Diga-me, esse projeto é aconselhável ou não podemos nos preocupar e usar apenas uma camada de espuma de poliuretano em cima do cabo de aquecimento?
Não vou cavar mais que um metro de profundidade, porque... fechar o nível das águas subterrâneas. No inverno, polvilhe generosamente a área de postura com neve. Peguei um cabo de aquecimento autorregulável, mas quero pegar um termostato para ele e conectar um sensor de temperatura ao tubo para regular a temperatura de aquecimento do cabo de aquecimento em função das flutuações da temperatura atmosférica. Desta forma, quero alcançar a máxima poupança de energia.
Não vejo problemas com roedores se você usar isolamento com revestimento de folha metálica, por exemplo. Nesse caso, os roedores não vão assustar, você pode usar vários materiais:
— fibra de basalto;
- Merilon;
— poliisol;
- Isopor;
- lã mineral;
- espuma de poliuretano;
- espuma de borracha.
Tudo depende do seu orçamento. A opção mais barata é o poliizol. Eu também recomendaria considerar um material como o “Teploizol” laminado. Barato, prático e os roedores não danificam o isolamento.