Caldeira de aquecimento indireto: funcionamento, princípio de operação e esquemas de ligação

Em casas particulares, casas de campo, complexos desportivos e hotéis, é comum usar um esquentador de aquecimento indireto – o aquecedor de água funciona sem estar ligado ao abastecimento centralizado de água. Este equipamento consegue aquecer grandes volumes de água, mantém facilmente a temperatura desejada e garante um fornecimento contínuo de água quente.

Resumindo, se você está procurando um aquecedor de água econômico para combinar com uma caldeira de circuito único – considere a opção de instalar um BKN em casa. E para facilitar a escolha, sugerimos que conheça os critérios de compra do esquentador, o seu princípio de funcionamento e os esquemas de ligação.

Características estruturais e princípio de funcionamento do BKN

O esquentador de aquecimento indireto pode funcionar apenas com recursos de uma fonte externa, mas para manutenção do sistema durante a estação quente, pode-se conectar uma resistência elétrica.

Para garantir um fornecimento contínuo, o sistema inclui um circuito de recirculação – a água estará constantemente em movimento pelos tubos, e ao abrir a torneira nos pontos de consumo ligados ao circuito, fluirá água quente.

O esquentador de aquecimento indireto geralmente é instalado ao lado da caldeira de aquecimento, e este 'dueto' ocupa uma área bastante grande, especialmente se ambos os aparelhos forem do tipo de chão.

Assim, o aparelho permite economizar significativamente em recursos energéticos, ao mesmo tempo que proporciona um conforto não inferior ao do uso de um sistema centralizado de abastecimento de água quente.

Como é construído o esquentador de aquecimento indireto

O aparelho que aquece água pelo princípio indireto é um tanque de armazenamento isolado, dentro do qual está instalado um elemento de aquecimento que opera a partir de um fluido térmico externo.

O próprio tanque pode ser feito em formato retangular ou cilíndrico, e em suas paredes são previstas conexões – para circulação de água quente do sistema de aquecimento e entrada/saída das tubulações de abastecimento de água.

A base da estrutura é um recipiente metálico ou plástico com capacidade de dez a vários milhares de litros. Internamente, o tanque pode ser revestido com esmalte, cerâmica ou porcelana vitrificada, o que ajuda a manter a qualidade adequada da água e evitar a corrosão.

O corpo é protegido contra perda de calor por uma camada isolante de poliuretano, espuma ou lã mineral.

A serpentina com fluido térmico pode ser disposta uniformemente por todo o recipiente, ou firmemente colocada na parte inferior, para aquecer mais rapidamente a água fria que entra (+)

Para prevenir a formação de incrustações, na parte superior do recipiente é instalado um ânodo de magnésio ou titânio, que amacia a água, protege o metal contra a corrosão galvânica e aumenta a vida útil do aparelho.

Além disso, o aparelho é equipado com um termostato que controla o aquecimento até uma determinada temperatura, e válvulas de segurança, que fazem parte do grupo de proteção.

Vantagens e desvantagens do BKN

A principal vantagem do boiler de aquecimento indireto é a economia de energia. Para seu funcionamento, não é necessário conectar um queimador a gás ou utilizar eletricidade, como exige um aquecedor de aquecimento direto.

O sistema de aquecimento fornece todos os recursos necessários, portanto a água quente é praticamente um 'bônus' gratuito, que ajudará a economizar significativamente o orçamento familiar durante a estação fria.

A maioria dos boilers de aquecimento indireto são adicionalmente equipados com resistências com termostato, para que o aparelho possa ser usado também no período quente, quando o aquecimento é desligado.

Outras vantagens do boiler indireto:

• Alta produtividade – um tanque com volume de 100 litros é capaz de fornecer cerca de 400 litros de água quente por hora (desde que a caldeira seja suficientemente potente).
• Longa vida útil – o fluido térmico não entra em contato com a água corrente, como em aparelhos similares de aquecimento direto.
• Não sobrecarrega a rede elétrica – funciona a partir de uma fonte externa de energia.
• Fornecimento instantâneo de água quente – não é necessário esperar que o fluxo frio passe, como ao usar aquecedores a gás, ou que o tanque usado aqueça, como no aquecedor elétrico.
• Custo acessível – se desejar, você pode montar o sistema com as próprias mãos.
• Possibilidade de conexão a várias fontes de energia, por exemplo, a um coletor solar a vácuo, caldeira, bomba de calor geotérmica.

Claro, também há desvantagens. Com todas as vantagens, a velocidade de aquecimento da água no aparelho deixa a desejar – para processar 100 litros, mesmo equipamentos modernos levarão pelo menos 15-20 minutos, e sistemas caseiros podem não conseguir nem em uma hora.

Além disso, os aquecedores de aquecimento indireto são bastante volumosos, portanto ocupam uma quantidade considerável de espaço livre. Para grandes reservatórios, pode ser necessário um cômodo separado.

Um aquecedor de aquecimento indireto também pode ser feito de materiais improvisados, usando um tubo de cobre dobrado para a serpentina, um barril espaçoso com tampa ou um botijão de gás para o tanque:

Outra variação de um aquecedor de aquecimento indireto caseiro é feita usando o corpo de um aquecedor de água de acumulação comum:

Além disso, este dispositivo só será realmente econômico durante o período de aquecimento; na estação quente, será necessário ligar a caldeira ou prever fontes alternativas de calor – painéis solares, resistência elétrica. Além disso, o preço de um 'aquecedor indireto' de qualidade supera os modelos com aquecimento direto.

Tipos e variedades de modelos do equipamento

O tipo mais comum do dispositivo consiste em um tanque de armazenamento, dentro do qual são colocados tubos de aço ou latão (serpentina) com fluido de aquecimento circulante.

A velocidade de aquecimento da água depende do número de voltas na sua espiral. O princípio de funcionamento dessa construção do boiler de aquecimento indireto é extremamente simples: a água fria entra no tanque e o fluido de aquecimento, ao se mover pela serpentina, a aquece até a temperatura desejada.

Mas também existem dispositivos construídos no esquema 'tanque no tanque', onde, em vez de tubulação espiralada, são usados dois recipientes de diâmetros diferentes.

O sistema funciona da seguinte forma: a água fria entra no reservatório menor, que é aquecida pelo fluido de aquecimento quente circulando entre as paredes dos reservatórios.

Nesses dispositivos, a água fica quente em questão de minutos – a grande área de aquecimento permite que o equipamento funcione de forma eficiente no modo de fluxo contínuo, garantindo um fornecimento ininterrupto de água quente.

Boilers que funcionam com o sistema 'tanque no tanque' não apenas aquecem a água rapidamente até 90°C, mas também possuem uma função de autolimpeza (+).

O boiler de aquecimento indireto combinado para aquecimento de água pode usar energia de várias fontes ao mesmo tempo ou ser equipado com uma resistência elétrica embutida.

Variedades do boiler de aquecimento indireto

Quanto ao local de instalação:

• De parede – normalmente, é um dispositivo de pequeno porte com capacidade de até 200 litros. É fixado com suportes especiais em qualquer superfície vertical suficientemente resistente para suportar o peso do tanque completamente cheio (divisórias de drywall definitivamente não servem). Pode ser instalado bem alto e não ocupar área útil do cômodo.
• De chão – um boiler espaçoso, projetado para um grande número de consumidores. No entanto, para um dispositivo com capacidade superior a 1000 litros, é recomendável reservar um cômodo separado – montar uma casa de caldeiras. Mas esse sistema geralmente é instalado para atender grandes casas, empresas, hotéis e outras instituições; para uso familiar, um dispositivo de 250-300 litros é suficiente.

Quanto ao formato do tanque:

• Horizontal – ocupa muito espaço, mas nele é mais fácil manter o nível adequado de água sem precisar conectar bombas.
• Vertical – economiza espaço livre, mas é bastante limitado em capacidade.

Dependendo das nuances de uso, das características do layout e da disponibilidade de espaço, é possível escolher o modelo ideal de boiler de aquecimento indireto, que se integrará harmoniosamente ao design do ambiente e garantirá o fornecimento ininterrupto de água quente para sua casa.

O que considerar ao escolher um BKN

Um dos principais parâmetros que deve se tornar o argumento decisivo na compra de um boiler é sua capacidade. Para saber a capacidade necessária do tanque, recomendamos orientar-se pelo número de pessoas em sua família.

Recomendações sobre litragem:

• 80-100 L – 2 usuários;
• 100-120 L – 3 usuários;
• 120-150 L – 4 usuários;
• 150-200 L – 5 usuários.

É importante distinguir os conceitos de «capacidade total do tanque» e «capacidade útil», pois o tubo espiral localizado dentro do boiler ocupa uma área significativa. Portanto, certifique-se ao comprar de quanta água realmente cabe no aparelho. Nas especificações técnicas, esse detalhe deve estar indicado.

Além disso, além da contagem «por cabeça» dos potenciais usuários, é necessário considerar também a frequência e os volumes de uso da água. Por exemplo, se em sua família gostam de relaxar em um banho quente, em vez de tomar um chuveiro rápido, a capacidade útil do tanque deve ser correspondente – não menos que 120 L.

É vantajoso usar um boiler indireto em conjunto com uma caldeira a combustível sólido ou uma caldeira a gás de circuito único, mas se o consumo de água for menor que 1 L/min, uma caldeira a gás de duplo circuito sairá mais barata, que também ocupará muito menos espaço do que um sistema com aquecimento indireto.

Outros parâmetros importantes:

1. Potência – quanto maior o consumo de água, maior deve ser o recurso do aparelho. Mas é importante que a potência do «aquecedor indireto» não ultrapasse a capacidade do sistema de aquecimento (ou de outra fonte externa de energia). Por exemplo, se o volume do tanque de armazenamento varia entre 120-150 litros, a potência da caldeira deve ser de no mínimo 23 kW, e para 160-200 litros, serão necessários 31-39 kW.
2. Tempo de aquecimento – parâmetro que depende do volume do tanque e do número de voltas no serpentino (tanques grandes ou combinados podem ser equipados com várias espirais).
3. Material do tanque – para uso prolongado, os melhores são os boilers de aço inoxidável ou aço médico.
4. Isolamento térmico – em modelos baratos, usa-se espuma que se desgasta rapidamente e deixa passar calor, por isso é melhor comprar um aparelho mais caro onde foi usado poliuretano.
5. Controle – o dispositivo pode funcionar no modo automático, ligando e desligando o fluxo de água conforme necessário, controlando o aquecimento com um sensor de temperatura.

Ao escolher a forma e o tamanho do tanque, também é necessário considerar que, embora teoricamente o boiler possa ser instalado em qualquer cômodo onde haja acesso à rede de aquecimento, sua localização ideal é ao lado da caldeira. Desta forma, a transferência de calor é mais eficiente.

Um boiler de aquecimento indireto pode ser feito manualmente. As instruções para fabricação do aparelho estão descritas neste artigo.

Nuances e esquemas de ligação do esquentador

Como já mencionado, para aquecer a água, o BKN utiliza energia de uma fonte externa. Portanto, antes de conectar ao fluido de transferência de calor, é importante escolher o esquema adequado para a instalação do aparelho. Vamos considerar as opções mais comuns.

Princípios gerais de instalação do aparelho

O boiler deve ser montado em uma superfície preparada e nivelada, nas proximidades da caldeira. Os modelos suspensos são fixados em parede de concreto ou tijolo, no mesmo nível ou ligeiramente acima da caldeira de aquecimento.

Para o modelo de piso, deve-se nivelar a área destinada ao tanque (se o piso for muito irregular, pode-se fazer um suporte em forma de pedestal).

A própria tubulação do BKN é destinada a conectar o dispositivo a dois sistemas – abastecimento de água e aquecimento. Para isso, existem conexões especiais no corpo.

No grupo de segurança do boiler de aquecimento indireto estão incluídos uma válvula de retenção e uma válvula de alívio, que protegem o sistema contra pressão excessiva e vazamento de água quente.

Princípios de conexão:

1. A água fria do sistema de abastecimento deve entrar na parte inferior do tanque, e a água quente deve sair pela parte superior.
2. Na entrada de água fria, deve-se instalar uma válvula de retenção, que evitará o vazamento de fluxo quente do boiler em caso de queda de pressão no sistema.
3. No meio do aparelho pode haver um ponto para entrada de recirculação.
4. Quando o circuito de aquecimento é ligado, o movimento do fluido de transferência de calor deve ocorrer de cima para baixo. Ou seja, o tubo com água quente é conectado à conexão superior, e o tubo com água resfriada sai por baixo.
5. Todas as conexões devem ser equipadas com válvulas de esfera com porcas de união, para possibilitar o desligamento do boiler, por exemplo, em caso de substituição do aparelho ou trabalhos de reparo.

Graças a este esquema, atinge-se a máxima eficiência do aparelho, pois o fluido de transferência de calor que circula na serpentina aquece a água na parte superior do tanque, cede o restante do calor às camadas de baixa temperatura e segue para novo aquecimento na caldeira.

Esquemas de ligação do BKN à fonte

Para escolher corretamente o esquema de ligação do boiler ao sistema de aquecimento, é necessário considerar as possibilidades da tubulação já existente e o local de instalação do aparelho de aquecimento. Existem várias soluções.

Opção 1. O esquema mais comum para uso constante de água quente – conexão através de uma válvula de três vias. Ele pressupõe a existência de dois circuitos de aquecimento – principal e separado para o BKN.

Para isso, na entrada de água quente é instalada uma bomba de circulação, e após ela é colocada uma válvula de três vias, controlada pelo termostato do boiler.

O esquema funciona assim: quando a temperatura da água no boiler cai abaixo do valor definido, por sinal do termostato, a válvula comuta o sistema para aquecer o tanque de armazenamento e, após atingir o valor desejado, envia o fluxo para circular pelo circuito geral da casa.

Para o funcionamento correto do sistema de três vias, é importante ajustar os dados do termostato para que a temperatura programada para o boiler não seja definida como inferior à do termostato da caldeira (+)

Opção 2. Instalação de sistema de duas bombas – o esquema é adequado se não houver necessidade de volumes constantes e grandes de água quente. Por exemplo, o boiler está instalado em uma casa de campo e é usado apenas nos finais de semana.

Neste caso, o boiler e a caldeira de aquecimento são conectados em paralelo, e os fluxos do fluido térmico se moverão por duas tubulações. Para o movimento forçado da água, são instaladas duas bombas: uma no circuito de aquecimento e outra no tubo de alimentação do boiler.

O aquecimento é feito por meio de um termostato que desliga temporariamente o aquecimento dos radiadores, direcionando todos os recursos do sistema para o boiler.

No esquema de duas bombas, o circuito de aquecimento será desligado durante o funcionamento do boiler, mas nos 30-60 minutos necessários para aquecer o tanque 'do zero', os radiadores não terão tempo de esfriar criticamente (+)

Opção 3. Para ambientes onde é utilizado um sistema de aquecimento multicircuito, por exemplo, além dos radiadores, há um piso aquecido, utiliza-se um distribuidor hidráulico.

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

Sem experiência em engenharia, dificilmente será possível fazer esse esquema complexo sozinho – para prever uma série de nuances e garantir o funcionamento ininterrupto do sistema, é melhor consultar projetistas profissionais (+)

Sem o hidrocoletor em um sistema multicircuito, o equipamento da bomba pode falhar e até mesmo ocorrer um choque térmico com danos aos radiadores.

Sistema de recirculação

Se o boiler tiver uma terceira entrada, pode-se conectar um sistema de recirculação. Para isso, um circuito em anel é inserido no ponto de recirculação no corpo do aparelho.

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

Para implementar o esquema, será necessário montar um circuito adicional e instalar os seguintes elementos:

1. Válvula de retenção na entrada do aquecedor.
2. Ventilador automático, que protege a bomba da entrada de ar antes da inicialização.
3. Válvula de segurança, que protegerá contra variações de pressão.
4. Vaso de expansão de membrana, para onde irá o excesso de água quando a pressão no sistema aumentar. Observe que a capacidade do tanque de reserva deve ser de pelo menos 1/10 do volume do próprio boiler.

Se no dispositivo do boiler de aquecimento indireto não houver um tubo de conexão para o circuito de recirculação, pode-se fazer uma inserção da linha de retorno no tubo de água fria e instalar uma bomba. Então a conexão é feita conforme o esquema abaixo.

A escolha do esquema de conexão com ou sem possibilidade de recirculação deve ser baseada na construção do BKN e do sistema de aquecimento, bem como na potência do equipamento (+)

A conexão pelo esquema de retorno garante o fornecimento ininterrupto de água quente – ou seja, não será necessário esperar que o fluido de aquecimento aqueça a água no tanque.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Antes de decidir comprar e instalar um novo aquecedor de água em casa, sugerimos que estude os vídeos que demonstram claramente as vantagens do aquecedor indireto e os detalhes de sua conexão.

Neste vídeo, você pode aprender como funcionam os boilers de aquecimento indireto com o fluido de aquecimento localizado dentro da serpentina:

Todos os detalhes da estrutura interna e princípios de funcionamento dos diferentes tipos de boilers de aquecimento indireto em uma videoaula detalhada de um profissional experiente:

Visão geral e conexão de um aparelho de 300 litros que funciona com dois fluidos de aquecimento – caldeira e painéis solares:

Análise detalhada da estrutura do BKN e de seus esquemas de conexão. Dicas e sugestões práticas de um profissional:

Quanto à manutenção, o boiler de aquecimento indireto é um equipamento bastante descomplicado. Com uma instalação correta e o sistema funcionando adequadamente, pode ser necessária apenas a substituição do ânodo de magnésio a cada 6-12 meses e uma lavagem preventiva do tanque.

A frequência da manutenção depende da qualidade da água da torneira e da intensidade do uso. Mas se você tiver um aparelho que funciona com a tecnologia 'tanque em tanque', que possui função de autolimpeza, não será necessário trocar a peça de desgaste.

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

Tem dúvidas? Ou deseja compartilhar sua experiência pessoal sobre a escolha, conexão e uso de um boiler de aquecimento indireto? Por favor, deixe comentários neste artigo.