Esquema de ligação do boiler de aquecimento indireto + regras de instalação e conexão

Para fornecer à casa a quantidade necessária de água quente, é utilizado um dispositivo adicional – o boiler de aquecimento indireto (BKN). Seu uso pode ser considerado um dos mais racionais e economicamente justificados.

Tentaremos descobrir qual esquema de ligação do boiler de aquecimento indireto é mais eficaz e como conectar o equipamento para evitar erros comuns.

Escolha do boiler de aquecimento indireto

Antes de comprar e conectar o tanque de armazenamento tampão (como também é chamado o BKN), é necessário entender as características estruturais dos tipos mais populares. O fato é que existem muitos tipos de equipamentos, incluindo modelos combinados, que funcionam a partir de sistemas de aquecimento e fontes alternativas de energia simultaneamente.

Consideraremos os boilers tradicionais com serpentina, que utilizam água quente como aquecedor.

Características da construção e princípio de funcionamento

O que significa aquecimento indireto? Dispositivos com aquecimento direto funcionam conectando-se à eletricidade ou a um queimador a gás; o BKN tem uma fonte de calor diferente. A água é aquecida pela conexão ao AQS (Água Quente Sanitária), ou seja, a fonte é o fluido térmico – água quente (ou seu substituto).

Externamente, o BKN se assemelha a um aquecedor de água padrão – ou seja, possui formato de barril, embora os modelos modernos sejam mais ergonômicos. Para facilitar o uso e a instalação, recebem uma configuração retangular.

Se observarmos os novos modelos de marcas conhecidas, podemos notar que as caldeiras a gás e os boilers de aquecimento indireto geralmente têm o mesmo design. Eles são instalados lado a lado ou um embaixo do outro – assim é possível economizar espaço.

O elemento principal que realiza a função de aquecimento – é um trocador de calor (serpentina) de aço ou latão com grande área de superfície, localizado dentro de um tanque metálico revestido com uma camada protetora de esmalte. Para que o resfriamento da água não ocorra muito rapidamente, o exterior do corpo é circundado por uma camada de isolamento térmico, e alguns modelos – também por uma cobertura.

Se você deseja que a água no boiler aqueça rapidamente, escolha um modelo com vários trocadores de calor; para que esfrie lentamente, escolha um com isolamento térmico de qualidade.

Um componente importante com o qual a maioria dos aquecedores atualmente é equipada é o ânodo de magnésio. A haste fixada na parte superior do dispositivo protege as peças metálicas contra corrosão, fazendo com que o aquecedor de água dure muito mais.

As barreiras contra a alta pressão são a válvula de segurança e o termostato embutido. Se o tanque não estiver equipado com um grupo de segurança, ele é instalado separadamente, durante a montagem do sistema.

Frequentemente, a água que circula no sistema de aquecimento não ultrapassa 65-70 °C. Muitos duvidam de sua eficácia quando atua como fonte de calor para o aquecimento no BKI (boiler de aquecimento indireto). Na verdade, essa temperatura é suficiente, pois a velocidade e a quantidade de transferência de calor dependem em grande parte da área (bastante grande) de contato da serpentina com a água.

Como ocorre o processo de aquecimento? A água fria destinada ao aquecimento entra por uma abertura separada e enche todo o recipiente. Da caldeira para o trocador de calor também entra água, mas já aquecida. As paredes quentes da serpentina transferem calor para a água fria, que na saída já possui temperatura adequada para tomar banho ou lavar louça.

Vantagens do equipamento com controle

A possibilidade de controle é uma característica que influencia a montagem de todo o sistema de aquecimento de água. Existem dois tipos de BKI: simples (mais baratos) e com função de controle integrada.

O controle do processo de aquecimento é obrigatório se o dispositivo de aquecimento principal – por exemplo, uma caldeira a gás ou a combustível sólido – não possui unidade de controle.

Uma característica distintiva dos modelos controlados é o equipamento adicional com sensor de temperatura e a capacidade de fornecer/interromper o fornecimento de água ao trocador de calor. Esse equipamento opera em modo automático.

Para ligar, é necessário conectar:

• entrada/saída para água quente do sistema de água quente sanitária (AQS);
• alimentação de água fria no tanque;
• coletor para distribuição do líquido aquecido na saída.

Depois disso, pode-se ligar o aquecedor – a água começará a aquecer.

Se a caldeira funciona em modo automático, não há necessidade de controlar o aquecedor. Mas ainda assim é melhor equipá-lo com um sensor de temperatura, para isso há um local previsto no corpo.

O processo de conexão e montagem do aquecedor de aquecimento indireto ocorre de uma das formas (descrição – abaixo).

Como o controle pode influenciar a temperatura da água? Praticamente de forma alguma. O valor máximo que a temperatura de saída pode atingir não excede os parâmetros do fluido de aquecimento no sistema de AQS. Provavelmente, será 1-2 °C inferior.

Se for necessário um aquecimento mais intenso (isso pode ocorrer se a caldeira normalmente funciona em regime de baixa temperatura), então é melhor escolher um modelo com resistência elétrica embutida.

Esse equipamento é recomendável comprar junto com caldeiras que funcionam com combustível sólido (a água permanece quente mesmo após o resfriamento da caldeira).

Variedades de dispositivos com funções adicionais

Tanques com construção simples são apenas uma parte da oferta apresentada no mercado de equipamentos de aquecimento de água. Existem muitos modelos de aquecedores cujas funções são muito úteis para integração no sistema de AQS.

Por exemplo, uma das finalidades dos modelos mais caros é a acumulação de calor. Se houver possibilidade de interrupções de energia elétrica ou as tarifas diárias de consumo forem muito altas, o modo de acumulação será muito útil. As características construtivas desses modelos são: isolamento térmico reforçado e volume aumentado do reservatório (300 litros ou mais).

Outra opção que proporciona o fornecimento mais rápido de água quente aos pontos de consumo – é o aquecedor com recirculação. Ao contrário da construção comum, esta é equipada com três tubulações de conexão com o sistema de água quente sanitária. Por duas é fornecida água quente, por uma – água fria. O fornecimento de água é feito por meio de uma bomba.

Ao usar um modelo com recirculação, é possível montar um circuito adicional útil, por exemplo, para instalação de um toalheiro aquecido.

Menos frequentemente do que os dispositivos com serpentinas, encontram-se modelos do tipo «tanque em tanque». O recipiente com água a ser aquecida está no interior, o circuito de aquecimento – no exterior.

A água nesse tanque aquece mais rápido do que em unidades com trocador de calor, mas o custo também é maior.

Tamanho do tanque e sua importância

Tanques cilíndricos e cúbicos diferem em seus tamanhos. O volume é indicado em litros: existem modelos pequenos de 80 a 100 L, mas também há modelos volumosos que comportam até 1400-1500 L. O tamanho é escolhido com base na necessidade de água quente da família.

As dimensões são importantes na instalação. Para montagem na parede, apenas modelos leves são adequados – até 200 L, todos os outros são de chão. Tanto os dispositivos de parede horizontais quanto os verticais vêm com suportes especiais; os de chão são equipados com pés ou um pequeno pedestal.

Os tubos necessários para a conexão de água e fluido térmico geralmente são direcionados para trás e para cima, para facilitar a conexão do tanque aos tubos. O painel frontal de alguns modelos é equipado com um sensor de temperatura (relé) e uma abertura técnica.

Os aparelhos retangulares ocupam um pouco menos de espaço do que os cilíndricos, devido ao encaixe firme contra os tubos.

Nuances do sistema de tubulação

É mais fácil fazer a distribuição e a tubulação se o boiler indireto for instalado junto com a caldeira, bombas e outros equipamentos envolvidos na montagem do sistema de água quente sanitária (AQS). Inserir um dispositivo adicional em uma rede existente é muito mais difícil.

Em qualquer caso, para o funcionamento adequado dos equipamentos, será necessário seguir uma série de regras:

• escolher corretamente o local de instalação – o mais próximo possível da caldeira;
• garantir uma superfície nivelada para a montagem do boiler;
• para proteção contra expansão térmica, instalar um acumulador hidráulico de membrana (na saída de água aquecida), cujo volume não seja inferior a 1/10 do volume do BKN;
• equipar cada circuito com uma válvula esférica – para manutenção conveniente e segura dos equipamentos (por exemplo, da válvula de três vias, da bomba ou do próprio boiler);
• para proteção contra fluxo reverso, instalar válvulas de retenção nos tubos de alimentação de água;
• melhorar a qualidade da água instalando filtros;
• posicionar corretamente a bomba (ou várias bombas) – o eixo do motor deve estar na posição horizontal.

Por segurança, não se deve tentar fixar dispositivos pesados em divisórias de drywall ou madeira fina. As paredes de concreto e tijolo são adequadas. Os suportes ou outros tipos de fixadores são presos com grampos, âncoras e buchas.

Independentemente do tipo de dispositivo – de chão ou de parede – quando possível, ele é montado acima do nível em que a caldeira está instalada, ou no mesmo nível. Para o de chão, pode-se fazer um pedestal ou um suporte resistente de até 1 m de altura

Durante a instalação, os tubos são direcionados para o lado da caldeira (mesmo que estejam ocultos na parte traseira ou atrás de uma parede falsa). Não se deve usar equipamentos não confiáveis, como mangueiras corrugadas, que não suportam a pressão e a vazão da água.

Para o funcionamento normal do aquecedor de água de armazenamento indireto, os seguintes dispositivos funcionais devem ser incluídos no sistema de tubulação:

Princípio de conexão com prioridade

Antes de instalar um aquecedor indireto no sistema de AQS, é necessário escolher o princípio de sua conexão: com prioridade ou sem. No primeiro caso, quando há necessidade de obter rapidamente uma grande quantidade de água quente, todo o volume de refrigerante é bombeado através da serpentina do BKN, fazendo com que a água aqueça muito mais rapidamente.

Após a temperatura da água atingir o nível desejado (medido pelo termostato), existe uma maneira de redirecionar o fluxo para os radiadores.

A conexão sem prioridade não permite a passagem de todo o volume de refrigerante, e o aquecedor atende apenas parte do fluxo total. Ao equipar esse esquema, a água demora mais para aquecer.

Esquema de conexão do BKN sem prioridade: um circuito separado é conectado ao aquecedor, portanto não há possibilidade de desligar os radiadores (ou outros dispositivos de aquecimento).

O esquema prioritário é mais eficiente, pois permite aquecer rapidamente a quantidade necessária de água sem prejudicar o aquecimento. Se os aparelhos de aquecimento forem desligados por 30-50 minutos, a temperatura nos cômodos dificilmente diminuirá nesse curto período, e a água aquecida será suficiente.

A única condição para equipar o esquema com prioridade é uma caldeira potente.

Esquemas e regras de conexão do BKN

O esquema de conexão e as características de instalação do aquecedor indireto dependem da classe do aparelho e do sistema de aquecimento da casa. É necessário escolher corretamente o local de instalação, considerando a localização da caldeira, a inserção das bombas e a tubulação existente. Vamos tentar entender o que é necessário considerar ao instalar o equipamento de aquecimento.

Opção #1 – tubulação com válvula de três vias

Este é um dos esquemas mais populares, pois sua aplicação permite a conexão paralela do sistema de aquecimento e do BKN, equipado com válvulas de fechamento. O aquecedor deve ser instalado próximo à caldeira, inserir uma bomba de circulação na alimentação e, em seguida, uma válvula de três vias.

Este esquema é aplicado com sucesso se vários aparelhos de aquecimento são usados, por exemplo, duas caldeiras diferentes.

A válvula de três vias é uma espécie de interruptor controlado por um termostato. Quando a temperatura diminui, a automação é acionada e o fluxo do fluido de aquecimento do circuito de aquecimento é redirecionado para o BKN.

Em essência, é um sistema com prioridade que garante o rápido aquecimento da água no aquecedor com o desligamento total dos radiadores por um tempo. Assim que a temperatura atinge o valor definido, a válvula de três vias é acionada novamente e retorna o fluido de aquecimento ao seu curso anterior – para o sistema de aquecimento. Este método de ligação será útil para quem usa o aquecedor em modo contínuo.

Opção #2 – esquema com duas bombas de circulação

Se o aquecedor for usado raramente (por exemplo, sazonalmente ou nos fins de semana) ou houver necessidade de água com temperatura inferior à do sistema de aquecimento, aplica-se o esquema com duas bombas de circulação. O sistema de aquecimento de água com circulação forçada: esquemas, opções de implementação, detalhes técnicos. A primeira bomba é instalada no tubo de alimentação, diretamente antes do BKN, a segunda no circuito de aquecimento.

A bomba de circulação é alimentada por um termostato, portanto, só começa a funcionar quando a temperatura cai abaixo da exigida. A aceleração do aquecimento ocorre juntamente com o acionamento da circulação forçada.

Neste esquema, não há válvula de três vias; a tubulação é equipada com tês de conexão simples.

Opção #3 – tubulação com separador hidráulico

Esta conexão é utilizada para caldeiras de grande volume (200 L ou mais) e sistemas de aquecimento ramificados com múltiplos circuitos adicionais. Um exemplo é o sistema de aquecimento em uma casa de dois andares, onde, além da rede de radiadores multicircuito, utiliza-se piso aquecido.

O distribuidor hidráulico (separador hidráulico) é necessário para simplificar o esquema do sistema de aquecimento e evitar a instalação de bombas de recirculação em cada ramal de aquecimento.

O equipamento do separador hidráulico evita o choque térmico, pois a pressão da água em cada circuito será a mesma. Fazer a tubulação por conta própria de acordo com este esquema é bastante difícil, por isso é melhor consultar instaladores profissionais.

Opção #4 – uso de recirculação do fluido térmico

A recirculação é útil quando há um circuito que necessita de fornecimento constante de água quente – por exemplo, um toalheiro aquecido. Se ele for conectado ao sistema de aquecimento, o fluido de aquecimento circulará constantemente, e o toalheiro funcionará e também servirá como aquecedor.

O uso da recirculação tem uma grande vantagem – não é necessário esperar a água aquecer até a temperatura desejada, ela estará sempre quente.

Mas este esquema também tem desvantagens. A principal é o aumento dos custos de combustível, pois é necessário aquecer constantemente a água resfriada no circuito. A segunda desvantagem é a mistura da água na caldeira. Normalmente, a água quente fica na parte superior e de lá vai para os pontos de consumo, mas aqui ela se mistura com a fria, resultando em uma temperatura ligeiramente mais baixa na saída.

Existem modelos de caldeiras com recirculação embutida, ou seja, com conexões prontas para o toalheiro aquecido. Mas é mais barato adquirir um tanque comum, usando tês para a conexão.

Opção #5 – sistema com caldeira independente de energia

A característica distintiva deste esquema é a instalação da caldeira em um nível mais alto do que a caldeira e os aquecedores. A preferência é por modelos de parede, que podem ser pendurados a 1 m de altura do chão.

Os modelos de chão, especificamente no âmbito deste esquema, são inferiores aos de parede em velocidade e qualidade de aquecimento. A temperatura da água é significativamente mais baixa (aproximadamente como na tubulação de retorno), consequentemente, o reservatório de água quente também é menor.

O tipo de aquecimento não volátil baseia-se na aplicação das leis da gravidade, portanto, o fluido térmico circulará mesmo quando a eletricidade for desligada. No modo normal, podem-se conectar bombas de circulação.

Processo de conexão do boiler de aquecimento indireto

Após escolher o esquema, fica claro qual equipamento será necessário. Além dos dispositivos principais, podem ser necessárias válvulas, torneiras esféricas, pentes de distribuição, válvulas (de três vias ou de retenção).

Procedimento:

• preparar o local de instalação (no chão ou na parede);
• fazer a distribuição, marcando em vermelho/azul as saídas de água quente/fria;
• instalar o T e a válvula de alívio de pressão, fixando as conexões com selante;
• aparafusar as torneiras de água quente (em cima) e fria (em baixo);
• conectar à fonte de energia elétrica, instalar o termóstato e a automação;
• selecionar o modo de aquecimento;
• testar a conexão.

Estas são recomendações gerais necessárias para ter uma noção do volume de trabalho. Ao conectar um modelo específico, é necessário seguir as instruções fornecidas no kit.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Os seguintes vídeos ajudarão a decidir sobre o esquema de conexão e instalar corretamente o equipamento.

Informações gerais sobre esquemas de conexão:

Dicas práticas para conectar o equipamento:

Como fazer corretamente a montagem do boiler de aquecimento indireto pode ser aprendido no seguinte vídeo:

Análise profissional de um boiler de 80 litros:

Além da instalação e conexão do BKN, será necessária manutenção regular. Ela consiste na lavagem do interior do tanque, remoção de depósitos e incrustações, substituição do ânodo de magnésio. A manutenção do equipamento não requer muito esforço. Se a montagem foi feita corretamente, não será necessário reparo imediato, mas se surgirem problemas com o equipamento, recomendamos consultar especialistas.

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