Como instalar aquecimento a ar em casa de campo: regras e esquemas de construção

Tradicionalmente, a água é usada como fluido de transferência de calor em sistemas de aquecimento. Este método comum de aquecimento tem vantagens e desvantagens. Ao construir sua própria casa, as possibilidades de experimentação do proprietário são quase ilimitadas.

Faz sentido considerar alternativas. A mais interessante delas – é o aquecimento a ar para casa de campo. Vamos nos aprofundar neste artigo.

Como aquecer a casa com ar?

O ar – é um fluido de transferência de calor bastante eficaz, muito mais conveniente que a água. A opção mais simples desse aquecimento – é um aquecedor a ar comum. Este dispositivo, composto por um ventilador e uma serpentina de aquecimento, pode aquecer uma pequena sala em questão de minutos. Claro, para uma casa particular será necessário um equipamento mais sério.

Como fonte de calor, pode-se usar uma caldeira a gás ou de combustível sólido. Um aquecedor elétrico também serve, mas essa opção não é considerada muito vantajosa, pois os custos de eletricidade aumentam significativamente.

Uma opção de aquecimento interessante e ecológica é o uso de painéis solares ou coletor solar. Esses sistemas são instalados no telhado. Eles transferem imediatamente a energia térmica do sol para o trocador de calor ou a convertem em energia elétrica de baixo custo. No último caso, também é possível alimentar o ventilador a partir da bateria.

O ar é aquecido no trocador de calor e entra nos cômodos individuais através de dutos de ar. São estruturas bastante volumosas, feitas de metal resistente. A seção transversal dos dutos de ar é significativamente maior que o diâmetro do tubo de aquecimento de água.

Para aquecimento a ar, são adequadas caldeiras a gás e outros tipos de equipamentos de aquecimento. A eficiência desses sistemas chega a 90%, sendo utilizados não apenas em residências, mas também em oficinas e armazéns.

No entanto, radiadores para aquecimento a ar não são necessários. O ar quente simplesmente preenche os cômodos através de grades especiais. Como se sabe, o gás quente tende a subir. O ar frio, por sua vez, será deslocado para baixo.

A partir daí, as correntes de ar frio se movem de volta para o trocador de calor, aquecem-se, entram nos cômodos e assim por diante.

Este diagrama demonstra claramente a configuração do aquecimento a ar do tipo recirculação com captação parcial de ar externo, além de ar condicionado, ionizador e purificador ultravioleta.

Quase todos os sistemas de aquecimento a ar preveem a instalação de um ventilador que impulsiona o ar quente e o faz circular pelo sistema de aquecimento. A presença desse dispositivo torna o sistema dependente de energia elétrica.

Também é possível criar um sistema onde o ar quente se mova naturalmente, sem nenhum ventilador. No entanto, a eficiência de tais sistemas geralmente deixa a desejar, pois os cômodos neste caso aquecem muito lentamente.

Um argumento convincente a favor da organização de um sistema de aquecimento a ar é a eliminação de vazamentos acidentais e inundações que danificariam a propriedade. Além disso, em caso de danos aos dutos de ar, a automação interromperá o funcionamento do sistema.

Características do aquecimento a ar

Em comparação com o aquecimento a água tradicional, os sistemas a ar têm muitas vantagens. Por exemplo, observa-se uma alta eficiência desse sistema, que pode chegar a 90%. A eficiência do aquecimento a água raramente atinge 65%.

Se o aquecimento a ar estiver instalado corretamente, o ar aquece os cômodos extremamente rápido, literalmente em poucos minutos. A temperatura nos ambientes é regulada por equipamento automático, que liga e desliga o aquecedor conforme necessário.

Como resultado, a casa está sempre aquecida e os custos de aquecimento são reduzidos. É mais fácil usar o sistema de aquecimento a ar. Os dutos de ar não entopem com tanta frequência quanto os tubos de aquecimento a água e, portanto, precisam de limpeza com menos frequência.

Por razões óbvias, os proprietários de sistemas de aquecimento a ar não têm problemas com vazamentos, nem com o risco de congelamento dos tubos, se a caldeira parar de funcionar por algum motivo durante a estação fria.

Ao conhecer as vantagens do aquecimento a ar, é preciso também avaliar as suas desvantagens. Para começar, instalar esse sistema numa casa já construída é muito difícil e nem sempre possível. Não se pode simplesmente desmontar os tubos e radiadores do aquecimento a água e instalar dutos de ar e grelhas no lugar, pois são utilizados princípios completamente diferentes.

Os dutos de ar volumosos ocuparão muito mais espaço e não serão muito estéticos ao longo das paredes. Geralmente, são colocados atrás de tetos falsos, painéis falsos, etc. Na prática, para essa reorganização do aquecimento, será necessária uma grande reforma em toda a casa.

Os dutos de ar – são estruturas bastante volumosas, que é melhor esconder atrás do teto suspenso e no espaço sob o piso.

Antes de começar a quebrar paredes, será necessário realizar cálculos de engenharia sérios. É por isso que se recomenda instalar o aquecimento a ar na casa durante a fase de construção. E todos os cálculos necessários são realizados ainda durante o projeto do edifício. Neste caso, é possível obter um sistema de aquecimento conveniente, confiável e altamente eficiente.

Outro problema – a dependência do funcionamento do aquecimento a ar de uma casa particular da disponibilidade de eletricidade. O ventilador não gira, o ar quente não se move, os quartos esfriam tão rapidamente quanto aqueceram. Será necessário gastar com alguma fonte alternativa de eletricidade, por exemplo, um gerador.

Princípios de projeto do sistema

Ao projetar sistemas de aquecimento a ar, muitos fatores importantes são considerados. Em primeiro lugar, a necessidade de calor de cada ambiente individual, bem como as perdas de calor para cada cômodo. Portas, janelas, aberturas de ventilação e outros objetos contribuem para que os preciosos quilojoules de energia térmica escapem para o exterior.

Forno Bulerian – uma opção econômica de aquecedor que pode ser usada para organizar o aquecimento a ar. Um fogão a lenha de longa duração também pode ser uma excelente solução.

O ponto mais importante – a presença de um isolamento de qualidade do edifício. Se a casa tiver janelas de plástico, boas portas, e sua fachada for bem isolada, as perdas de calor serão menores e os custos de aquecimento poderão ser significativamente reduzidos. Se se trata de uma reforma do edifício, deve-se começar exatamente com o projeto de isolamento.

Depois de relacionar a necessidade de energia térmica e seus custos, calcula-se a potência do equipamento de aquecimento e escolhe-se seu tipo. Em seguida, calculam-se os parâmetros do fluxo de ar quente. Realizam-se cálculos aerodinâmicos especiais para determinar os tamanhos necessários dos dutos de ar.

Na saída do duto de ar, instala-se uma grade difusora. Seu tamanho e configuração podem afetar a velocidade do fluxo de ar.

É possível calcular preliminarmente a potência do equipamento com base nos seguintes números: para aquecer cada 10 metros quadrados de ambiente, serão necessários cerca de 0,7-0,8 kW de calor. Isso na condição de que a casa seja bem isolada, caso contrário, será necessário um equipamento mais potente. Mas o projeto completo e os cálculos detalhados é melhor deixar para um engenheiro experiente.

Cálculos incorretos podem afetar o estado do sistema final de forma muito lamentável. Para um sistema de aquecimento de ar projetado de forma não profissional, são características problemas como falhas frequentes de equipamentos, superaquecimento do ar nos ambientes, superaquecimento de equipamentos, correntes de ar e nível elevado de ruído.

Ao mesmo tempo em que se projeta o sistema de aquecimento de ar, faz sentido pensar também na disposição dos móveis fixos na casa. As grades de insuflação e exaustão devem estar localizadas em locais afastados da presença constante de pessoas.

Elas também não devem estar escondidas sob armários, cômodas ou outros objetos que dificultem a livre circulação das massas de ar.

Em uma casa particular de vários andares, recomenda-se posicionar as grades de exaustão de forma que, nos andares superiores, o ar resfriado seja captado pelo sistema por cima, e nos andares inferiores, – por baixo. Isso garantirá uma distribuição mais uniforme do calor por todos os ambientes. Leia mais sobre como calcular corretamente o aquecimento de ar neste material.

Variedades de sistemas de aquecimento a ar

Entre os sistemas de aquecimento conhecidos pela ciência, podem-se destacar três variedades:

• de fluxo direto;
• de recirculação (também chamada gravitacional);
• de recirculação com captação parcial de ar externo.

Os sistemas de fluxo direto – são os mais antigos e simples em construção. Eles foram usados ainda na Roma Antiga e foram amplamente difundidos em Londres até o início da revolução industrial-técnica.

Neste esquema é mostrada a instalação de um sistema de aquecimento de ar de fluxo direto, que se caracteriza por baixa eficiência. Os sistemas modernos são mais complexos, mas possuem um rendimento significativamente maior.

No sistema de fluxo direto, o aparelho de aquecimento, ou seja, um fogão a lenha ou lareira, ficava localizado na parte inferior da casa, idealmente – no porão. O calor do ar aquecido pelo fogão subia, era transmitido para as paredes e tetos.

Para melhorar a circulação do ar quente e a eficiência do aquecimento, eram feitos furos especiais no piso.

O ar frio saía do ambiente pelas aberturas no telhado, enquanto o fogão (lareira) aquecia as novas massas de ar vindas do exterior, já que o isolamento térmico sério dos edifícios ainda não era desenvolvido naquela época.

A baixa eficiência dos sistemas de fluxo direto é evidente. Requer a queima de uma grande quantidade de combustível, mas uma parte significativa do calor é absorvida pelo material das paredes, pisos e lajes.

Além disso, os ambientes aquecem de forma desigual: embaixo faz muito calor, enquanto os cômodos superiores não conseguem aquecer a tempo. Parte do calor deixava a casa pelo telhado junto com o ar.

Um sistema de recirculação mais moderno surgiu graças ao desenvolvimento do aquecimento a gás. Este tipo de equipamento de aquecimento permite aquecer não a casa inteira, mas apenas massas de ar específicas. A partir delas, formam-se fluxos de ar que são direcionados de baixo para cima para cômodos específicos.

As massas de ar quente, por sua vez, deslocam o ar frio, que sai através das grades instaladas no piso do cômodo. O ar frio passa pelos dutos de ar até o aquecedor e retorna ao sistema como um fluxo quente. O ciclo de recirculação se repete continuamente.

Os gastos de energia térmica no sistema de aquecimento por recirculação são várias vezes menores do que no uso do sistema de fluxo direto. Mas esta opção também tem desvantagens. O sistema fechado impede a renovação do ar, o que piora a qualidade de vida na casa.

Em um sistema fechado de aquecimento de ar por recirculação, os fluxos de ar circulam constantemente entre os cômodos e o aparelho de aquecimento, liberando e absorvendo calor.

O problema pode ser parcialmente resolvido usando recursos como filtros, ionizadores, umidificadores, etc. Mas bons aparelhos deste tipo são bastante caros e sua manutenção exigirá esforços adicionais, além de sistemas de automação.

O problema de renovação dos fluxos de ar pode ser resolvido de forma mais eficiente com um sistema de aquecimento por recirculação com captação parcial de ar externo.

Ao configurar esse esquema, prevê-se a saída parcial de uma pequena quantidade de ar para o exterior e a entrada do volume correspondente de massas de ar da rua. Como resultado, a composição do ar dentro do edifício é renovada regularmente.

Os sistemas de recirculação funcionam com base no princípio gravitacional: os fluxos quentes sobem e os frios descem. Infelizmente, nem todo edifício permite que essa circulação seja suficientemente eficaz. Nesse caso, um ventilador é incluído no sistema para forçar o processo de recirculação.

Características da instalação do sistema

Se os cálculos forem realizados em alto nível profissional e o projeto do sistema de aquecimento de ar da casa estiver pronto, a instalação pode ser feita por conta própria.

Para isso, será necessário:

• aparelho de aquecimento;
• dutos de ar;
• ventilador;
• grades;
• fixadores;
• ferramenta para trabalhar com dutos de ar, etc.

Normalmente, utiliza-se um gerador a gás como aquecedor, por ser a opção mais economicamente vantajosa. Os dutos de ar podem ter seção retangular, quadrada, redonda ou oval.

Geralmente, as estruturas adequadas podem ser encomendadas em uma empresa que fabrica sistemas de ventilação.

O esquema apresenta os elementos do sistema de aquecimento a ar que permitirão realizar a instalação dos dutos de ar em exata conformidade com a documentação do projeto.

Normalmente, os dutos de ar são feitos de aço galvanizado; eles são leves o suficiente para não sobrecarregar as estruturas de suporte da casa e também possuem maior resistência ao desgaste e à corrosão. Para dutos rígidos, serão necessários elementos especiais que proporcionem uma inclinação de 45 ou 90 graus. Já para os dutos flexíveis, esses elementos não são necessários.

Os dutos de ar também são fabricados em aço comum, cobre, plástico e outros materiais. Existem até estruturas têxteis deste tipo. Em locais com alta umidade, recomenda-se o uso de elementos de cobre, por serem mais resistentes para essas condições.

As estruturas de plástico são relativamente baratas e podem ser usadas longe de potenciais focos de incêndio.

Os dutos de ar são fixados sob o teto e o piso, bem como dentro das paredes. Se for necessário passar o duto não por dentro, mas ao longo da parede, ele é coberto com um painel falso. No teto e no piso, nas extremidades dos dutos, são instaladas grelhas de ventilação.

Os dutos rígidos de aço galvanizado são muito confiáveis e duráveis. Para sua instalação bem-sucedida, serão necessários cotovelos com ângulo de 45 e 90 graus.

As massas de ar, ao se moverem dentro da estrutura, podem emitir certo ruído. Para reduzir esse efeito negativo, recomenda-se esconder os dutos sob uma camada de isolamento acústico.

Geralmente, esse material também possui propriedades de isolamento térmico, o que só aumenta a eficiência do sistema.

Para que as estruturas de aquecimento a ar emitam o mínimo de ruído durante a operação, recomenda-se cobri-las com uma camada de material isolante.

Vale a pena considerar a opção de adquirir dutos que já possuam essa camada isolante aplicada. Isso permitirá simplificar e acelerar os trabalhos de instalação.

Se houver necessidade de instalar um ventilador, ou vários desses aparelhos, ele geralmente é incluído no sistema próximo ao aquecedor. O ventilador é conectado à alimentação elétrica, e também é fornecido uma fonte de energia de reserva.

O sistema também inclui um ou mais filtros. Podem ser filtros de limpeza mecânica, que impedem a propagação de partículas de poeira. Juntamente com esses dispositivos, recomenda-se instalar um filtro de carvão, que absorve diversos odores. Naturalmente, os filtros precisam de limpeza e/ou substituição periódicas.

Parte do duto de ar é levada para fora, para garantir a entrada de ar fresco. Esse trecho é conectado ao sistema de filtros e, em seguida, o ar é enviado para o trocador de calor do aquecedor. Se os trabalhos de instalação forem realizados durante a construção da casa, geralmente não causam grandes dificuldades. O principal é um bom projeto.

Para melhorar o microclima da casa, são incorporados ao sistema de aquecimento de ar elementos úteis como umidificador de ar, ionizador, esterilizador ultravioleta, etc. Esses elementos não são obrigatórios, mas se os recursos permitirem, não vale a pena abrir mão deles.

Outro dispositivo útil é o condicionador de ar de duto. Ele também é incorporado ao sistema de dutos. Isso permite usar o sistema durante a estação quente para resfriar o ar do ambiente.

Os sistemas de controle automático melhoram significativamente o funcionamento do sistema de aquecimento de ar e permitem reduzir os custos de aquecimento, além de simplificar a operação dos equipamentos.

A etapa final é a conexão do sistema de controle automático. Serão necessários sensores de temperatura do ar nos ambientes e um painel de controle com processador, que processará os dados recebidos e regulará o funcionamento do equipamento de aquecimento.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Informações interessantes sobre cálculos e projeto de aquecimento de ar são mostradas aqui:

Neste vídeo, você pode ver duas opções de instalação relativamente baratas de sistemas de aquecimento de ar usando equipamentos e materiais de fabricação russa:

O aquecimento de ar é uma opção digna e vantajosa para aquecer uma casa particular. Ele se destaca por sua maior eficiência em comparação com os sistemas tradicionais de água e permite melhorar significativamente a qualidade de vida na casa. Mas para garantir a implementação bem-sucedida dessa ideia, o sistema deve ser corretamente calculado e profissionalmente projetado.

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