Aquecimento a água faça você mesmo: tudo sobre os sistemas de aquecimento a água
Se uma casa de campo é ativamente usada não apenas durante o período de férias, mas também na estação fria, criar um sistema de aquecimento de qualidade nela é uma necessidade urgente.
Nas tubulações de fornecimento de calor podem ser utilizados diferentes fluidos térmicos: ar aquecido a 60°C, vapor de água a 130°C e água a 95°C. Na maioria das vezes, utiliza-se aquecimento a água.
Uma das principais vantagens deste fluido térmico – é a possibilidade de configurar diferentes sistemas de aquecimento a água, dependendo das características estruturais da casa, preferências pessoais e outros fatores.
No artigo, descrevemos uma classificação detalhada dos esquemas de fornecimento de calor a água, destacamos as características de cada opção e também fornecemos recomendações para a escolha dos principais componentes do sistema. As informações apresentadas ajudarão a projetar o aquecimento de uma casa particular.
Conteúdo do artigo:
- Classificação dos sistemas de aquecimento a água
- Requisitos para o funcionamento do sistema de fornecimento de calor
- Cálculos de potência do equipamento
- Sistemas de aquecimento a água
- Métodos de montagem de sistemas de aquecimento a água
- Sistemas de aquecimento abertos e fechados
- Elementos do sistema de aquecimento
- Sistema de aquecimento a água «Piso Aquecido»
- Sistema de aquecimento de rodapé
- Conclusões e vídeo útil sobre o tema
Classificação dos sistemas de aquecimento a água
Dependendo da localização do local de produção de calor, os sistemas de aquecimento a água são divididos em centralizados e locais. De forma centralizada, o calor é fornecido, por exemplo, a edifícios de apartamentos, várias instituições, empresas e outros objetos.
Neste caso, o calor é gerado em CHP (centrais de cogeração) ou caldeiras, e depois é entregue aos consumidores através de tubulações.
Os sistemas locais (autônomos) fornecem calor, por exemplo, para casas particulares. Ele é gerado diretamente nas próprias instalações de fornecimento de calor. Para isso, são utilizados fornos ou unidades especiais que funcionam com eletricidade, gás natural, combustíveis líquidos ou sólidos.
Dependendo do método utilizado para mover as massas de água, o aquecimento pode ser com circulação forçada (por bomba) ou natural (por gravidade) do refrigerante. Sistemas com circulação forçada podem ter esquemas de anel ou esquemas de anéis primário-secundário.

De acordo com a direção do movimento da água nas tubulações de alimentação e retorno, o fornecimento de calor pode ser com movimento de fluxo paralelo (concorrente) ou sem saída (contracorrente) do refrigerante. No primeiro caso, a água se move nas tubulações na mesma direção, e no segundo, em direções diferentes.

Os tubos de aquecimento podem ser conectados aos dispositivos de aquecimento em diferentes esquemas. Se os dispositivos de aquecimento são conectados em série, esse esquema é chamado de monotubo; se em paralelo, de dois tubos.
Existe também um esquema bifilar, no qual primeiro todas as primeiras metades dos dispositivos são conectadas em série e, em seguida, para garantir o refluxo da água, suas segundas metades.
A disposição dos tubos que conectam os dispositivos de aquecimento deu nome à distribuição: distinguem-se suas variedades horizontal e vertical. Quanto ao método de montagem, destacam-se tubulações coletoras, em T e mistas.

Nos edifícios residenciais que não possuem porões, mas possuem sótão, são utilizados sistemas de aquecimento com distribuição superior. Neles, a tubulação de alimentação está localizada acima dos dispositivos de aquecimento.
Para construções com porão técnico e telhado plano, utiliza-se aquecimento com distribuição inferior, na qual as tubulações de alimentação e retorno de água estão localizadas abaixo dos dispositivos de aquecimento.
Há também a distribuição com circulação «invertida» do fluido térmico. Nesse caso, a tubulação de retorno do aquecimento está localizada abaixo dos dispositivos.

Requisitos para o funcionamento do sistema de fornecimento de calor
Apesar de toda a diversidade de sistemas de aquecimento de água, uma série de requisitos gerais são exigidos para seu funcionamento.
Eles devem:
- aquecer uniformemente todo o ar nos ambientes;
- ser reparáveis;
- não criar dificuldades durante a operação;
- ter integração com os sistemas de ventilação;
- ser reguláveis.
O princípio de funcionamento do sistema de aquecimento também é comum: a água é aquecida, depois circula pela tubulação e libera o calor obtido, aquecendo os ambientes.

Cálculos de potência do equipamento
A temperatura interna dos ambientes depende dos seguintes fatores:
- temperatura do ar externa ao edifício;
- espessura das paredes da casa e da qualidade de seus elementos individuais;
- capacidade térmica dos materiais com os quais a casa foi construída.
Ao calcular a necessidade de calor da sua casa, é necessário considerar todos os fatores, incluindo as perdas de calor através de janelas e portas, paredes, piso e teto. As normas especiais necessárias no processo de cálculo devem ser aplicadas levando em consideração as condições climáticas da região onde o imóvel residencial está localizado e o grau de isolamento térmico existente.

As maiores perdas de calor ocorrem através das paredes externas da casa. Com o aumento da diferença de temperatura dentro e fora do edifício, as perdas de calor também aumentam.
Se considerarmos o material das paredes externas e a espessura dessas paredes, para uma temperatura externa do ar de – 30°C, as perdas de calor serão diferentes e serão:
- Tijolos com reboco interno – 89 W/m² (em 2,5 tijolos), 104 W/m² (em 2 tijolos);
- Toras com revestimento interno (250 mm) – 70 W/m²;
- De madeira com revestimento interno – 89 W/m² (180 mm), 101 W/m² (100 mm);
- Estruturais com argila expandida no interior (200 mm) – 71 W/m²;
- Paredes de concreto celular com reboco interno (200 mm) – 105 W/m².
No entanto, as perdas de calor não ocorrem apenas através das paredes externas, mas também através de outras estruturas de fechamento.
Sob as mesmas condições de – 30°C, as perdas serão para:
- Lajes de madeira do sótão – 35 W/m²;
- Lajes de madeira do porão – 26 W/m²;
- Portas duplas de madeira sem isolamento – 234 W/m²;
- Janelas com caixilho duplo de madeira – 135 W/m².
Para calcular as perdas totais de calor de um edifício, é necessário calcular a área de todas as estruturas de fechamento em metros quadrados, multiplicar pela taxa de perda de calor de cada tipo de estrutura, considerando os materiais com que são feitas, e somar os resultados obtidos.
O cálculo deve ser feito com base na temperatura mínima sazonal da localidade específica. As perdas de calor através das paredes são calculadas separadamente, pois é necessário considerar a área de envidraçamento e as aberturas de portas.
As perdas através das lajes sem aberturas para o sótão ou para o subsolo são calculadas para toda a área como elementos estruturais únicos.
A caldeira de aquecimento é escolhida considerando que sua potência deve ser suficiente para compensar as perdas de calor com uma margem de 20-30 por cento.
O procedimento para calcular a potência térmica do equipamento que será usado para a instalação do sistema de aquecimento é apresentado no vídeo na parte final do artigo.
Em nosso site há um bloco de artigos dedicados ao cálculo do aquecimento a água, recomendamos que você confira:
- Cálculo hidráulico do sistema de aquecimento em um exemplo específico
- Cálculo de aquecimento de água: fórmulas, regras, exemplos de execução
- Cálculo térmico do sistema de aquecimento: como calcular corretamente a carga no sistema
Sistemas de aquecimento a água
Apesar de todas as diferenças externas e dos diversos esquemas de conexão, o princípio básico de funcionamento dos sistemas de aquecimento a água é o mesmo. O fluido térmico aquecido na caldeira é transportado por tubulações até os dispositivos de aquecimento.
Ao esfriar, a água transfere calor para o ambiente, e depois retorna ao local onde será aquecida. Esse ciclo se repete continuamente.
Circulação natural e forçada
Em casas particulares, são utilizados os seguintes tipos de sistemas de aquecimento:
- com circulação natural;
- com circulação forçada.
Circulação natural. Seu funcionamento baseia-se na diferença de densidade entre água quente e fria. As posições superiores desse sistema são ocupadas pela água quente, e as inferiores, pela fria. Ao esfriar, a água quente desce, e ao aquecer, sobe.
O segundo fator que garante a circulação natural das massas de água é a inclinação sob a qual os tubos são instalados.

A vantagem do sistema com circulação natural é sua total independência do fornecimento de energia.
No entanto, suas desvantagens são muito maiores:
- Pequeno raio de ação, não superior a 30 m na horizontal;
- Tempo de aquecimento prolongado – longo período para atingir as temperaturas de operação em todos os pontos do sistema ao iniciar após uma longa pausa;
- Risco de parada de funcionamento devido à formação de gelo no tanque de expansão aberto.
O diâmetro da tubulação deve ser suficientemente grande devido à baixa pressão de circulação no circuito. Esse fator também influencia a escolha dos radiadores, porque os radiadores modernos têm uma seção muito estreita, o que cria resistência adicional, dificultando a circulação por gravidade.
Para estimular ainda mais o movimento do fluido de aquecimento, a tubulação é construída com uma inclinação de modo que, em média, haja 3 mm por metro linear. A instalação correta dos tubos no ângulo adequado é uma tarefa difícil, mas sem sua solução, o sistema funcionará de forma muito mais lenta e mais eficiente.

Para os radiadores mais distantes dos sistemas gravitacionais, o fluido de aquecimento já chega consideravelmente resfriado. Para manter a temperatura de aquecimento, devem ser usados radiadores de ferro fundido. Para equilibrar a diferença de temperatura, as baterias mais distantes devem ter mais seções do que as mais próximas da caldeira.
A circulação forçada é fornecida por uma bomba. O esquema pode ter uma ou várias bombas. O uso de várias bombas é preferível: a parada de emergência de uma delas não desativará todo o aquecimento.
O fluido de aquecimento se move ciclicamente em um circuito fechado, que inclui um tanque de expansão, o que elimina a evaporação da água.

Vantagens do sistema com circulação forçada:
- Para a instalação do aquecimento, serão necessários mais tubos, mas de menor diâmetro;
- Podem ser usados radiadores de diferentes tipos e tubulações com pequenos diâmetros;
- É mais fácil regular a temperatura dos dispositivos de aquecimento;
- O raio de ação é significativamente ampliado graças à estimulação artificial do movimento do refrigerante;
- Possibilidade de uso de unidades de aquecimento com características superiores do refrigerante.
A desvantagem dos sistemas forçados reside na dependência do fornecimento de energia. Para evitar contratempos com a inatividade total do aquecimento, recomenda-se ter um gerador a diesel ou a gasolina.
Além disso, entre as desvantagens estão:
- Necessidade de cálculo preciso do diâmetro da tubulação, pois canais muito estreitos aumentarão drasticamente a resistência hidráulica, e ao circular por tubos excessivamente largos, o refrigerante “faz barulho”;
- Custo considerável da construção devido à extensão praticamente dupla da tubulação, inclusão no esquema de uma ou duas bombas de circulação, e, se necessário, uma bomba de reforço;
- Obrigatória aplicação de reguladores caros do fluxo do refrigerante, sua temperatura e pressão no sistema.
A escolha correta do tipo de circulação depende das características individuais e da localização do edifício onde será instalado o aquecimento de água. No entanto, os esquemas com circulação natural têm sido cada vez menos utilizados recentemente, sendo empregados principalmente em construções para residência temporária.
Na maioria das vezes, as casas particulares são equipadas com sistemas com circulação forçada do refrigerante devido às suas capacidades significativamente maiores.
Sistemas com circulação combinada
O sistema combinado pode funcionar tanto no modo natural quanto no modo forçado. Isso significa que, na sua instalação, é necessário, assim como no caso de uso de circulação natural, prever uma inclinação dos tubos de 3 a 5 mm por metro linear, além da instalação de uma bomba, como para circulação forçada.
Geralmente, nesse esquema de aquecimento está presente uma caldeira de combustível sólido.

O significado de usar um sistema combinado é que ele continuará funcionando mesmo em caso de queda de energia. E a interrupção repentina do aquecimento no inverno ameaça não apenas a queda da temperatura no ambiente.
Os elementos do sistema de aquecimento podem simplesmente falhar, pois a água, ao expandir ao congelar, comprometerá sua vedação.
Métodos de montagem de sistemas de aquecimento a água
Consideraremos dois esquemas principais de instalação de sistemas de aquecimento.
Sistema de aquecimento monotubo
A construção do tubo no sistema de tubo único é caracterizada por uma sequência direta de fornecimento do fluido térmico aos radiadores. O fluido térmico enche e aquece primeiro a primeira bateria, depois a seguinte e assim por diante.
De um tubo, dois dutos são conectados a cada radiador: o primeiro é para fornecer o fluido térmico e o segundo para drenar a água parcialmente resfriada.

A peculiaridade desse esquema é o aquecimento relativamente baixo da última bateria em comparação com a primeira, pois a água chega até ela já tendo cedido parte de seu calor.
Outra desvantagem do sistema de aquecimento de tubo único é que não é possível interromper o fornecimento de fluido térmico para um radiador específico, no caso de sua avaria. Será necessário desligar todo o sistema.
Sistema de dois tubos e suas variantes
No esquema de aquecimento de dois tubos, como já é claro pelo nome, há dois tubos, não um. Cada bateria é conectada por um duto à tubulação principal por onde o fluido térmico é fornecido, e pelo segundo ao tubo de retorno. Assim, são previstos tubos separados para o fluido térmico quente e resfriado.

Graças a esse projeto de aquecimento, a água em todos os radiadores tem praticamente a mesma temperatura. O funcionamento desse sistema é mais fácil de controlar, ajustar e automatizar.
O sistema de dois tubos, por sua vez, se divide em dois tipos:
- com tubo de alimentação superior, ou seja, com distribuição superior;
- com tubo de alimentação inferior, ou seja, com distribuição inferior.
Sistemas com distribuição superior são construídos principalmente em edifícios de vários andares com sótão. Esquemas com distribuição inferior são prioritários na construção privada de poucos andares, pois permitem ocultar ao máximo a tubulação e eliminar ou reduzir o número de colunas.

A comparação entre o sistema de aquecimento de um tubo e o sistema de aquecimento de dois tubos é apresentada no vídeo localizado na parte inferior do nosso artigo.
Sistemas de aquecimento abertos e fechados
Além dos tipos de sistemas de aquecimento a água que já analisamos, existe uma divisão entre construção aberta e fechada.
O sistema de aquecimento aberto consiste em uma caldeira (pode-se usar qualquer uma, exceto elétrica), tubulações, radiadores de aquecimento e um reservatório de expansão, para onde vão o excesso de água quando ela se expande durante o aquecimento.
O reservatório não é vedado, a água do sistema pode evaporar, por isso seu nível deve ser monitorado e reabastecido quando necessário.

A bomba não é usada em um sistema de aquecimento aberto. A caldeira de aquecimento é colocada no ponto mais baixo, e o reservatório de expansão, no ponto mais alto.
A construção fechada é vedada. Ela contém todos os mesmos elementos que a aberta. Mas como o movimento do fluido térmico nela é forçado, a lista obrigatória de elementos é complementada com uma bomba de circulação.
O reservatório de expansão que faz parte da construção fechada consiste em duas partes laminadas separadas por uma membrana. Quando há excesso de líquido expandido no sistema, ele entra em uma das câmaras do reservatório, empurrando a membrana para a segunda câmara, preenchida com nitrogênio ou ar.
Quando o fluido térmico se expande, a pressão no sistema aumenta, a parte do reservatório cheia de água tende a deslocar e comprimir a mistura gasosa. Quando a pressão ultrapassa o valor limite no reservatório, a válvula de segurança atua, liberando o excesso de fluido térmico.

Cada um dos sistemas de aquecimento tem suas próprias vantagens e desvantagens. Eles diferem em várias características e são adequados para diferentes objetos. Se for necessário aquecer uma pequena casa particular ou um chalé, utiliza-se a construção aberta simples e confiável.
Mais complexa de instalar e operar, a sistema de aquecimento fechado é mais frequentemente utilizada em casas de campo de alto padrão e em edifícios de vários andares.
Elementos do sistema de aquecimento
Já que você vai instalar o aquecimento a água em casa com as próprias mãos, é necessário ter uma ideia dos elementos que compõem a estrutura prevista.
Determinação da caldeira adequada
A caldeira é o coração do sistema de aquecimento. É muito importante escolhê-la corretamente, pois dela depende em grande parte a confiabilidade do fornecimento de calor.

Dependendo do combustível usado na caldeira, distinguem-se os seguintes tipos desses dispositivos:
- A gás. Esta caldeira é a mais popular entre os consumidores. Ela é fácil de instalar, funciona sem ruídos excessivos. O gás tem um custo relativamente baixo e produz muito calor durante a combustão. Mas para usá-la, é necessário obter autorização, solicitar a instalação da tubulação de abastecimento e organizar a ventilação de exaustão na sala da caldeira.
- Elétricas. Estas caldeiras são as mais seguras. O local de instalação não precisa de equipamentos adicionais. Durante o funcionamento, não há chama aberta nem produtos de combustão que possam causar intoxicação. Mas o coeficiente de eficiência deste dispositivo é relativamente baixo, a eletricidade é cara e a caldeira de alto consumo energético requer uma rede elétrica confiável.
- A combustível líquido. Ao contrário das caldeiras a gás, estas são equipadas com queimadores de tipo especial. Este equipamento requer uma sala de caldeira especial. O combustível líquido suja rapidamente a caldeira.
- A combustível sólido. Nestes dispositivos, queimam-se briquetes de carvão e outros tipos de combustível sólido. Se você está disposto a preparar lenha ou carvão para toda a estação fria, pode usar esta opção também.
As caldeiras combinadas, nas quais podem ser usados diferentes tipos de combustível, são consideradas as mais confiáveis. Há apenas uma desvantagem nesse equipamento: essas caldeiras são caras.
Como são os radiadores de aquecimento
Para não se decepcionar com o resultado do trabalho realizado, é preciso abordar a escolha dos radiadores com responsabilidade. Ao fazer isso, deve-se orientar não tanto pelas qualidades estéticas, mas pelas características técnicas dos radiadores. E as propriedades técnicas dependem em grande parte do material de fabricação desses produtos.

Os radiadores podem ser:
- De aço. Estes produtos baratos são muito suscetíveis à corrosão. Se no verão, quando o aquecimento não está em uso, a água for drenada do sistema, a vida útil dos radiadores de aço pode ser significativamente reduzida.
- De alumínio. Esses radiadores de aparência atraente aquecem rapidamente. Apenas variações significativas de pressão os afetam negativamente. Em casas particulares, esse perigo não os ameaça.
- Bimetálicos. Essas baterias herdam do alumínio a resistência à corrosão e do aço a alta transferência de calor.
- De ferro fundido. Esses produtos são caros, mas duram muito tempo. Aquecem lentamente, mas também esfriam por um longo período. O peso significativo dos produtos de ferro fundido não é um obstáculo durante a operação, mas pode retardar o processo de instalação.
Existem novos modelos de radiadores com revestimento protetor na superfície interna. Essas baterias custam um pouco mais, mas o dinheiro gasto nelas é amplamente recompensado.
Como não errar na escolha dos tubos
Para a instalação do sistema de aquecimento, serão necessários muitos tubos.
Qual deles preferir:
- Metálicos. A vida útil desses tubos não é muito longa. Com o tempo, os produtos metálicos podem enferrujar. Eles são instalados com conexões roscadas.
- Poliméricos. Este é um material barato, mas confiável, resistente à corrosão. Esses tubos podem ser instalados até mesmo por um não profissional. A tubulação de tubos poliméricos durará muito tempo.
- Metaloplásticos. Esses tubos contêm alumínio e plástico. A tubulação é montada com conexões roscadas ou de pressão. Como resultado do alto coeficiente de expansão térmica desses tubos, eles podem rachar com mudanças bruscas na temperatura da água.
Se os proprietários da casa não tiverem restrições financeiras, faz sentido instalar a distribuição de aquecimento com tubos de cobre. Este é um material muito caro, mas os custos valem a pena. Esses tubos são confiáveis e duráveis.
Eles suportam bem aumentos de temperatura e pressão. Para sua instalação, utiliza-se soldagem – uma solda de alta temperatura contendo prata.
Tudo o que dissemos a você acima se referia ao aquecimento a água com radiadores. Mas a água como fluido térmico também pode ser usada em outros sistemas de aquecimento.

Mais detalhes sobre características e escolha de tubos para aquecimento, leia neste artigo.
Sistema de aquecimento a água «Piso Aquecido»
O piso aquecido pode tanto complementar com sucesso o aquecimento a água com radiadores, quanto se tornar a única fonte de aquecimento dos ambientes, tratando-se de uma casa térrea. Uma enorme vantagem do 'piso aquecido' é que este sistema proporciona condições que atendem plenamente às normas sanitárias e higiênicas do ambiente.
O ar no ambiente é aquecido de forma desigual: na parte superior dos cômodos ele é mais frio, e na parte inferior, mais quente.

A temperatura do sistema é de apenas 55°C, o que atende às normas de projeto. A realização da instalação do piso aquecido é feita em toda a área de cada cômodo. É um trabalho bastante complexo que só pode ser executado com qualidade na fase de construção da casa. A operação do sistema também apresenta uma série de desafios.
Sistema de aquecimento de rodapé
Se a instalação do 'piso aquecido' for difícil e os radiadores estragarem o interior do ambiente, pode-se usar o sistema de aquecimento de rodapé.
Neste tipo de aquecimento, a instalação dos tubos é feita atrás do rodapé, ou seja, logo acima do nível do piso. Com isso, o ambiente, assim como no caso do piso aquecido, é aquecido na sequência correta.

Ao mesmo tempo, o piso é aquecido, criando condições favoráveis em qualquer época do ano. O aquecimento sob o rodapé está se tornando cada vez mais popular e gradualmente entrando na moda.
Conclusões e vídeo útil sobre o tema
Comparação entre sistemas de aquecimento de dois tubos e de um tubo:
A casa onde você pretende morar o ano inteiro precisa de aquecimento no período frio. Para que as condições de moradia sejam confortáveis, é necessário escolher o sistema de aquecimento a água mais adequado para suas condições individuais.
Esperamos que as informações contidas neste artigo ajudem você a fazer a escolha certa. Afinal, aquecimento de qualidade não é apenas conforto e aconchego. É também uma condição essencial para preservar sua saúde.
Tem algo a acrescentar ou surgiram dúvidas sobre sistemas de aquecimento a água? Você pode deixar comentários na publicação e participar das discussões. O formulário de contato está no bloco inferior.

O sistema de “piso aquecido” e o sistema de aquecimento de rodapé – são realmente maneiras maravilhosas, convenientes, práticas e estéticas de aquecer sua casa. Isso é indiscutível. Mas tudo isso é maravilhoso apenas sob uma condição – projeto competente e instalação de QUALIDADE. Além de materiais de qualidade para tais sistemas. Mas existem alguns 'espertinhos' que fazem “piso aquecido a água” não em casas de campo, mas em apartamentos comuns de prédios altos. Naturalmente, procurando as ofertas mais baratas e tentando economizar em tudo que podem. E depois os vizinhos de baixo começam a ter goteiras no teto, e o piso não é projetado para suportar o peso desse sistema. Que alegria para as pessoas – perícias e tribunais.
A instalação do aquecimento é realmente simples para quem sabe soldar tubos de plástico. Eu fiz de forma extremamente eficiente – a caldeira de baixa potência (Solly18h chinês) foi instalada por encanadores, e eu mesmo montei a distribuição com radiadores, e como mostrou a operação, muito bem-sucedida. Usei um vídeo tutorial como base – praticamente idêntico a esta informação. Fiz tudo em três dias (apartamento de 3 quartos). Economizei muito dinheiro e adquiri uma experiência útil.