Caldeira de aquecimento indireto para caldeira a gás: especificidades de operação e conexão

Uma caldeira a gás potente instalada numa casa de campo pode facilmente resolver o problema de aquecimento e abastecimento de água quente. Mas a quantidade de líquido aquecido para necessidades higiénicas e domésticas é limitada e nem sempre satisfaz os proprietários. Para compensar esta falta, instala-se um BKN – uma caldeira de aquecimento indireto para caldeira a gás.

Vamos considerar as características e capacidades funcionais do acumulador, e também descobrir como melhor usá-lo em par com uma caldeira a gás para obter o resultado mais eficaz.

Características distintivas da caldeira de aquecimento indireto

A caldeira é um grande tanque cuja função principal é o armazenamento. Pode ter diferentes volumes e formas, mas a sua finalidade não muda com isso. Sem a caldeira, pode surgir um problema ao usar, por exemplo, dois chuveiros simultaneamente ou um chuveiro e uma torneira de cozinha.

Se uma caldeira doméstica de circuito duplo com potência de 24-28 kW fornece apenas 12-13 l/min em fluxo contínuo, e um único chuveiro requer 15-17 l/min, ao ligar qualquer torneira adicional surgirá um défice de abastecimento de água. A caldeira simplesmente não terá capacidade de trabalho suficiente para fornecer água quente a vários pontos.

Se na casa estiver instalado um grande reservatório de armazenamento, mesmo com vários pontos de consumo de água ligados simultaneamente, todos serão abastecidos com água quente

Todas as caldeiras de acumulação podem ser divididas em 2 grandes categorias:

• de aquecimento direto, que criam uma reserva de água quente através de um elemento de aquecimento – por exemplo, uma resistência elétrica;
• de aquecimento indireto, que aquecem a água já com o fluido térmico quente.

Existem outros tipos de caldeiras – por exemplo, aquecedores de água de acumulação comuns. Mas apenas os acumuladores de volume podem receber energia indiretamente e aquecer água.

O BKN, ao contrário de equipamentos dependentes de energia que funcionam com eletricidade, gás ou combustível sólido, utiliza o calor gerado pela caldeira. Simplificando, não necessita de energia adicional para o seu funcionamento.

Construção do BKN. Dentro do reservatório encontra-se uma serpentina – um trocador de calor tubular de aço, latão ou cobre, que funciona como elemento de aquecimento. O calor dentro do tanque é mantido pelo princípio de um termo.

O acumulador se encaixa facilmente no sistema de água quente, sem causar problemas durante a operação.

Os usuários veem muitas vantagens no uso do BKN:

• o equipamento não requer energia elétrica e é vantajoso do ponto de vista econômico;
• a água quente está sempre 'pronta', não é necessário deixar a água fria escorrer e esperar que aqueça;
• vários pontos de consumo podem funcionar livremente;
• temperatura da água estável, que não cai durante o consumo.

Também existem desvantagens: o alto custo do equipamento e o espaço adicional necessário na sala da caldeira.

O volume do reservatório de armazenamento é escolhido com base no número de pessoas que residem permanentemente na casa. Os menores aquecedores são projetados para 2 consumidores, portanto, ao escolher, pode-se partir de um volume de 50 litros.

Por todas as características, o BKN é adequado para ser usado em conjunto com uma caldeira a gás. Além disso, é uma das melhores soluções para equipar um sistema de preparação de água quente para uma casa particular com muitos moradores.

Mas as caldeiras são diferentes, portanto, consideraremos tanto as opções aceitáveis quanto aquelas onde podem surgir problemas.

Equipamento de aquecimento a gás + BKN

Na casa de campo para descanso de verão, não é necessário instalar um sistema complexo de comunicações, enquanto para uma casa de campo de residência permanente é simplesmente indispensável. Aqui não vale a pena ponderar se é necessário um aquecedor adicional para a caldeira a gás – certamente será uma aquisição muito útil, aumentando significativamente o conforto da vida na casa.

Faremos uma revisão dos principais esquemas de conexão do BKN para prevenir erros possíveis durante a instalação independente do equipamento.

Esquema de ligação a uma caldeira de circuito único

Os equipamentos de circuito único desempenham uma das funções declaradas pelo fabricante: ou aquecem água para o sistema de água quente, ou aquecem a casa – sendo que a segunda opção é muito mais comum no uso doméstico.

A solução combinada – caldeira a gás de circuito único + BKN – é uma das melhores para uma pequena casa de campo.

Esquema de conexão do BKN à caldeira a gás. O aquecimento da água para aquecimento e para água quente sanitária ocorre de forma síncrona, após o que é distribuído por dois ramos – para os radiadores de aquecimento e para o aquecedor.

O processo de aquecimento ocorre de acordo com o seguinte esquema:

• a água fria entra na caldeira, onde é aquecida até a temperatura desejada (por exemplo, +80°C) pelo queimador a gás;
• o fluido de aquecimento aquecido entra no circuito de aquecimento – para os radiadores – e no trocador de calor do aquecedor de água de armazenamento, ou seja, do aquecedor;
• devido ao aumento da temperatura do trocador de calor, a água no boiler é aquecida e, ao abrir as torneiras de consumo, chega ao usuário.

Ao implementar este esquema de caldeira a gás de 1 circuito com boiler indireto, os dados técnicos – potência e velocidade de fornecimento do fluido térmico – são de suma importância.

Em média, a água no boiler, se não estava em funcionamento anteriormente, aquece do zero até uma temperatura aceitável em 5-15 minutos, ou seja, a espera não será longa. Normalmente, o equipamento está em operação, portanto o acesso à água aquecida está sempre disponível.

Vamos analisar as particularidades da ligação dos dispositivos em questão.

Para começar, é necessário escolher o local de instalação mais conveniente – geralmente é a sala da caldeira, um cômodo separado não residencial. É melhor colocar os equipamentos próximos um do outro – assim o processo de aquecimento é mais rápido e também se utiliza menos materiais.

A instalação no piso pressupõe uma configuração em que a distância até os obstáculos ou dispositivos mais próximos seja de pelo menos 0,5 m – isso será necessário para manutenção ou inspeção do equipamento.

A ligação é feita de dois lados: de carregamento e de abastecimento de água.

Na saída do boiler, recomenda-se instalar um tanque de expansão de membrana, que compensa a expansão térmica e estabiliza o funcionamento do sistema. Todos os circuitos devem ser equipados com válvulas esféricas e válvulas de retenção, que regulam a direção dos fluxos do fluido térmico.

Também não será supérfluo instalar filtros – a água fornecida ao sistema é variada e, durante uma emergência, pode entrar areia ou outros detritos, capazes de contaminar o fluido térmico e danificar o equipamento.

Elemento obrigatório – a bomba de circulação, que garante o fornecimento de água sob a pressão necessária. Ela é instalada no tubo entre a caldeira e o boiler, e é controlada de uma das seguintes formas: pelo termostato do acumulador ou pelo termossensor na caldeira.

Em ambos os lados da bomba, são instaladas válvulas de bloqueio. A mesma válvula – na entrada de água fria na caldeira.

No bocal do boiler, instala-se um T com válvula de drenagem, e em ambos os tubos – válvulas de bloqueio, para que o equipamento possa sempre ser isolado da caldeira para limpeza ou outra manutenção. Na alimentação, antes da válvula de bloqueio, deve-se colocar um purgador de ar.

A opção ideal é a conexão por meio de uma válvula termostática de três vias, que organiza a saída do fluido térmico da caldeira e o divide em dois fluxos – para o boiler e para o setor de aquecimento. Com ela, é possível regular a temperatura: se para radiadores o aquecimento de até +80-90°C é adequado, para pisos aquecidos é melhor limitar a +45°C.

Se não houver válvula de três vias, instalam-se duas bombas de circulação, uma das quais atende o BKN, e a outra é destinada ao ramal de aquecimento.

Esquema de ligação da caldeira ao sistema solar. A interação com o coletor solar requer a instalação de um circuito fechado separado com trocador de calor e sensores de temperatura.

Às vezes, são utilizados circuitos com recirculação do fluido térmico – por exemplo, para manter constantemente o toalheiro aquecido em funcionamento. A água aquecida circula em um circuito fechado, impedindo que o tubo esfrie. Um elemento obrigatório é a bomba de circulação, e a válvula de retenção não é necessária. A desvantagem desse sistema no verão é o consumo excessivo de energia.

Com a mudança do funcionamento da caldeira a gás para o 'modo verão', o circuito de aquecimento é simplesmente cortado – o queimador a gás aquece o fluido térmico para o boiler. Mas há outra saída – simplesmente desligar a caldeira a gás e usar apenas o boiler. Isso é possível se o acumulador estiver equipado adicionalmente com uma fonte autônoma de aquecimento – uma resistência elétrica.

Duas opções de aplicação com caldeira de circuito duplo

Os proprietários de equipamentos de aquecimento a gás também se perguntam como funciona o boiler de aquecimento indireto com uma caldeira a gás de dois circuitos. Os especialistas consideram que a interação dos equipamentos é possível, mas o resultado depende do esquema de ligação: com um deles, eles simplesmente não são projetados para trabalhar juntos.

Inserção do boiler no circuito de água quente sanitária (AQS)

Primeiro, considere a opção em que o boiler é inserido no circuito de AQS. Do ponto de vista hidráulico, tudo parece correto. Um termostato mecânico de três contatos, colocado no corpo do boiler, fecha o circuito de alimentação da bomba quando a temperatura diminui.

Esta, por sua vez, começa a bombear água, que circula pelo circuito entre dois trocadores de calor: aquece no queimador a gás e depois se desloca para a serpentina do BKN.

Simplificando, ambos os aparelhos executam suas funções: a caldeira para de aquecer e começa a aquecer água para AQS, e o boiler tenta, por meio da temperatura elevada da água quente, aquecer o conteúdo do seu 'reservatório'.

O problema surge justamente devido à incompatibilidade dos parâmetros de temperatura. Suponha que inicialmente a temperatura de enchimento do boiler seja +15°C, e a temperatura recomendada de aquecimento da água na caldeira seja +60°C – o limitador automático não permite mais.

A diferença entre os dois parâmetros definidos de 45° é significativa, portanto a troca de calor no boiler ocorre de forma bastante intensa. Mas a temperatura começa a subir, e quando atinge +40°C, a diferença já é muito menor – apenas 20°. Consequentemente, a troca de calor também desacelera.

Não se esqueça de que a água continua circulando entre os dois dispositivos. Ao queimador a gás da caldeira começa a chegar não o fluido térmico a 15°C do sistema de água fria (AFS), como recomendado pelo fabricante, mas sim o líquido aquecido a 40°C e depois a 50°C vindo do boiler.

Como resultado, a temperatura do líquido dispara instantaneamente para +60 °C, o sensor é ativado, o queimador desliga, pois está programado para parâmetros seguros para os consumidores.

No boiler, a água começa a esfriar – o sensor liga novamente e o processo de circulação é retomado. E assim constantemente. Isso faz com que a água no boiler não atinja a temperatura desejada, permanecendo insuficientemente quente, o que não é adequado para uso doméstico de água quente sanitária (AQS).

O processo de interação entre as duas unidades poderia ocorrer se o queimador da caldeira aquecesse o fluido de aquecimento até +80 °C, mas isso é proibido pelas instruções para proteger os usuários contra queimaduras.

Outra razão para não usar o BKN e o circuito de AQS da caldeira a gás em conjunto reside na impossibilidade de aquecer a água no boiler a uma temperatura superior a +60 °C. Isso está relacionado às normas sanitárias.

Aproximadamente uma vez por semana, o aparelho é enchido com água quente a cerca de 70-75 °C para evitar a proliferação da bactéria Legionella, cujas colônias se assemelham a muco. Uma grande quantidade de bactérias na água leva ao desenvolvimento de alergias e outras doenças.

Pode-se concluir que, devido a apenas duas razões, mas significativas, o esquema de combinação da caldeira a gás e do BKN através do circuito de AQS é considerado ineficaz e inseguro. Se você já possui uma caldeira de circuito duplo, simplesmente use-a para a finalidade pretendida: use um circuito para o sistema de aquecimento e o outro para AQS.

Interação do BKN com o circuito de aquecimento.

A segunda opção é a interação do BKN com o circuito de aquecimento. A solução técnica funciona muito bem se a capacidade da caldeira a gás for insuficiente, e esta é a única maneira eficaz de conectar o BKN a uma caldeira de dois circuitos.

Não tocamos no circuito de AQS, apenas usamos o ramal responsável pelo aquecimento – ou seja, o que vai para os radiadores e o sistema de 'piso aquecido'. O tubo que leva ao boiler deve ser conectado logo abaixo da caldeira, após a torneira.

No controle eletrônico, é necessário configurar a caldeira para aquecer a água a +70 °C – é esse fluido de aquecimento que entrará no boiler, onde ocorrerá o ajuste adicional da temperatura. O termostato localizado no boiler, quando a temperatura cair, irá ligar a bomba e, ao atingir o valor necessário, desligá-la.

No controle mecânico da caldeira a gás, tudo acontece de forma diferente. Um segundo termostato – do boiler – é conectado ao termostato da caldeira, e então o primeiro dispositivo pode ser controlado pelo segundo. Por exemplo, se no segundo for definida uma temperatura de +80 °C, o primeiro, o de trabalho, também exigirá aquecimento da água até +80 °C, independentemente da temperatura que esteja configurada nele.

Quando a água no boiler aquece até a temperatura desejada, o segundo termostato interrompe o circuito, e o primeiro, localizado na caldeira, torna-se novamente o 'principal'. Se nesse momento estiver configurada uma temperatura de +40 °C, ela cairá para 40.

Como fazer a ligação sem erros?

Para que ambos os equipamentos – a caldeira a gás e o BKN – funcionem sem falhas e durante toda a vida útil, é importante realizar corretamente a conexão, ou seja, instalar o grupo de segurança e outros elementos.

Ao instalar os filtros de limpeza grossa, verifique obrigatoriamente sua orientação – no corpo há uma seta indicando a direção do fluxo da água.

Não se pode instalar esse filtro na vertical, pois as partículas grossas se acumulam no tubo, e não no próprio filtro. A limpeza só poderá ser feita com lavagem sob pressão – assim você pode sujar toda a sala da caldeira.

O tanque de expansão deve ser instalado não separadamente, mas entre o boiler e a válvula de retenção, caso contrário, ele será inútil e não desempenhará suas funções.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Como fazer a conexão de uma caldeira de um circuito com o BKN:

Sobre as nuances da conexão do boiler de aquecimento indireto:

Conexão da caldeira a gás ao BKN na prática:

Para a instalação e conexão do boiler, recomendamos contratar profissionais, para que no futuro não se enfrente problemas de aquecimento ou AQS apenas devido a uma conexão incorreta ou à falta de elementos importantes no sistema. Não se esqueça também das instruções do fabricante, nas quais frequentemente são indicadas as nuances de funcionamento do equipamento com determinado dispositivo.