Como funciona o sistema de aquecimento radiante: esquemas e opções de distribuição

Ao decidir como aquecer sua própria casa, o proprietário pode escolher entre diversas tecnologias de aquecimento. O que elas têm em comum é um conjunto semelhante de elementos construtivos, que inclui a caldeira, o sistema de tubulações e os dispositivos de aquecimento que aquecem diretamente o ambiente.

Existem diferenças nos esquemas de conexão das tubulações; uma de suas variantes é o sistema de aquecimento com distribuição radial, cujas características e regras de construção serão discutidas neste artigo. Descrevemos detalhadamente a especificidade da distribuição por coletor, apresentamos suas variantes de instalação e indicamos os critérios para escolha do equipamento para construção dos circuitos.

Para uma compreensão visual da informação apresentada, o texto é complementado por seleções de fotos, esquemas úteis e vídeos.

Vantagens significativas da distribuição radial

A principal função do sistema de aquecimento é compensar o calor que o edifício perde devido às diferenças entre as temperaturas interna e externa do ar, bem como devido aos diferentes graus de condutividade térmica das paredes externas. Sua solução depende em grande parte de um esquema de distribuição de tubos bem escolhido, que transporta o fluido térmico para os dispositivos.

Na prática, é possível conectar todos os dispositivos de aquecimento em um único sistema pelos seguintes métodos:

• conexão em T;
• conexão radial (por coletor), na qual para cada dispositivo de aquecimento é conduzido, através do coletor, um par separado de tubos para alimentação direta e retorno do fluido térmico.

O tipo de conexão de tubos em T ou perimetral é mais barato. Porém, devido ao fato de os dispositivos estarem conectados entre si e ligados por tubulação a um único riser, o sistema precisará ser completamente desligado e drenado do fluido térmico para reparar um radiador ou trecho individual. Ou então equipá-lo com bypasses e válvulas de bloqueio, o que aumentará significativamente o custo de organização do aquecimento.

Na distribuição perimetral tradicional, toda a tubulação é geralmente instalada de forma exposta, raramente oculta. Os sistemas de aquecimento radial são predominantemente embutidos nas paredes ou no piso, pois a grande quantidade de tubos colocados sobre as estruturas afeta negativamente o interior.

O sistema de tubos de piso radiante é instalado de forma oculta, o que, de acordo com as especificações técnicas, é feito em esquema radial. A tubulação radial para os dispositivos de aquecimento também é embutida na camada do piso de forma oculta, pois é melhor por razões técnicas e arquitetônicas.

A montagem da tubulação em esquema radial custará significativamente mais caro do que a instalação do sistema pelo método perimetral. No entanto, devido à especificidade dessa distribuição, o fluido de aquecimento é fornecido a todos os pontos simultaneamente.

A grande quantidade de tubos ao usar o método radial pode prejudicar o interior. Portanto, todas as comunicações de aquecimento são colocadas no piso ou nas paredes.

Todas as conexões permanecem na superfície, portanto, o risco de vazamento sob a camada é praticamente inexistente. No sistema em T, isso não pode ser feito, pois com o desgaste das conexões, será necessário quebrar paredes e pisos.

Para reduzir o consumo de tubos, as tubulações montadas em esquema radial são colocadas não ao redor do perímetro, mas pelos caminhos mais curtos – do coletor ao dispositivo.

A principal desvantagem da distribuição por coletores é a alta quantidade de material necessário, que se traduz em uma grande extensão de tubulação. Para o funcionamento normal, são necessários dispositivos técnicos, pois são exclusivamente sistemas forçados. E a principal vantagem é que em cada ambiente é possível ajustar diferentes temperaturas, criando um microclima confortável em qualquer cômodo.

Cada radiador ou convector é conectado de forma independente, o que também é conveniente para realizar serviços de manutenção e substituir elementos desgastados do sistema sem precisar desligar o aquecimento em toda a casa ou apartamento.

A instalação embutida permite melhorar significativamente o aspecto visual de qualquer ambiente, deixando visíveis apenas os radiadores de aquecimento

Princípio da organização do esquema radial

Um dos elementos centrais do sistema radial é o nó coletor. Se você pretende fazer aquecimento em uma casa com vários andares, o coletor deve estar localizado em cada nível.

Durante a instalação, os coletores são colocados em um armário coletor, onde é previsto um sistema conveniente de posicionamento deste elemento para futura manutenção ou ajuste.

O esquema de distribuição radial é aplicado para sistemas de um e dois tubos. A primeira opção pressupõe que o fornecimento e a coleta do fluido térmico são feitos por um único coletor. A segunda opção prevê o uso de dois coletores para alimentação e retorno.

Uma vantagem indiscutível do sistema radial é o número mínimo de conexões, o que afeta positivamente a estabilidade hidráulica de todo o sistema de aquecimento. O órgão central de trabalho é a caldeira.

Para garantir alta eficiência e segurança, o proprietário precisa considerar a potência do equipamento, o consumo de energia térmica pelos aparelhos de aquecimento e as perdas de calor do sistema. Isso deve ser feito independentemente do tipo de combustível utilizado pela caldeira.

O aumento da extensão da tubulação ao criar a distribuição radial pode resultar em um leve aumento das perdas de calor, o que também deve ser considerado para o equilíbrio das potências.

Na distribuição radial de um tubo dos circuitos de aquecimento, o fornecimento do fluido térmico preparado para aquecer os aparelhos é feito pelo mesmo coletor que realiza a coleta do retorno e o envia para a caldeira (+)

Escolhendo a bomba de circulação

A distribuição radial da tubulação é aplicada principalmente em esquemas horizontais com alimentação inferior do fluido térmico. Ela requer a presença de uma bomba de circulação que estimula o movimento da água aquecida através de numerosos ramais.

A circulação controlada do fluido térmico permite reduzir a diferença de temperatura na entrada e na saída do circuito de aquecimento. Como resultado, é possível aumentar a eficiência do aquecimento, tornando o sistema mais compacto e menos intensivo em materiais.

Ao selecionar e instalar uma bomba de circulação, é necessário considerar várias particularidades, que podem ser usadas para alcançar alta eficiência de todo o sistema.

Este equipamento é selecionado com base em vários parâmetros importantes, incluindo:

• vazão, m³/h;
• altura manométrica, m.

Para escolher corretamente a bomba de circulação para esses parâmetros, é necessário considerar o diâmetro dos tubos, seu comprimento e a altura de instalação em relação ao nível da bomba. Ao elaborar o projeto de instalação do sistema de aquecimento, esses parâmetros são calculados antecipadamente.

Regras para instalação da bomba de circulação

Seguindo as recomendações abaixo, é possível obter alta eficiência e segurança do aquecimento:

• bombas de circulação com rotor úmido são instaladas de forma que o eixo fique na posição horizontal;
• o dispositivo com termostato não deve estar próximo de superfícies quentes (radiador ou caldeira) para não distorcer as leituras;
• geralmente, é instalado no trecho de retorno da tubulação devido às temperaturas mais baixas. Modelos modernos podem ser montados também na linha de alimentação, suportando altas temperaturas;
• o circuito de aquecimento deve ser equipado com um mecanismo de purga de ar. Se não houver, a bomba deve ter um purgador de ar;
• deve estar localizado o mais próximo possível do vaso de expansão;
• antes de instalar a bomba, recomenda-se lavar o sistema para remover partículas sólidas;
• antes de ligar a bomba, encha o sistema com água;

Para não ser vítima de ruído excessivo, escolha a bomba de acordo com a capacidade do sistema de aquecimento.

E é possível sem bomba?

Claro, é possível economizar e não comprar a bomba, purgadores de ar para purga de ar, sensores, etc. Mas o sistema radial com circulação natural requer a observância de várias condições não muito convenientes.

Os especialistas recomendam essa opção em casos extremamente raros. Em primeiro lugar, será necessária a instalação de tubos de grande diâmetro. Em segundo lugar, o vaso de expansão deve ser instalado no ponto mais alto do edifício.

Para economizar nos componentes, pode-se prescindir da bomba, mas isso só é possível se várias condições forem atendidas e apenas para edifícios pequenos.

Esta opção é adequada para uma casa de campo ou outro objeto de área modesta, proporcionando calor suficiente. A escolha entre circulação natural e forçada deve ser feita ainda na fase de projeto.

Escolhendo o coletor distribuidor

Este dispositivo também é chamado de pente distribuidor. Serve para fornecer fluido térmico a cada dispositivo de aquecimento (piso aquecido, radiador, convector, etc.). Através do manifold também ocorre o retorno do fluido, que então vai para a caldeira ou é misturado novamente no circuito para ajuste de temperatura.

O manifold pode suportar de 2 a 12 circuitos. Alguns fabricantes oferecem ainda mais ramificações para implementar projetos complexos.

O coletor distribuidor é o terminal principal de transporte, que serve para distribuir o fluido térmico na quantidade necessária para cada ambiente ou dispositivo de aquecimento.

Os pentes são frequentemente equipados com elementos adicionais de fechamento, regulação e termorregulação. Eles permitem ajustar a vazão ideal do fluido térmico em cada ramal de aquecimento. A presença de purgadores de ar garante um funcionamento mais eficiente e seguro do sistema.

Esquema de conexão da distribuição radial

Ao escolher um esquema de aquecimento, na maioria dos casos opta-se pela distribuição radial por andar da tubulação. Todos os tubos ficam ocultos na espessura do piso. O manifold – principal órgão distribuidor é instalado em um nicho na parede, frequentemente em um armário especial, localizado no centro da casa/apartamento.

Na grande maioria dos casos de implementação da distribuição radial, é necessária a presença de uma bomba de circulação, e às vezes várias, instaladas em cada anel ou ramal. Sua necessidade foi descrita acima. A distribuição radial do sistema de aquecimento é mais frequentemente executada com base em montagem de um e dois tubos, substituindo quase completamente o tipo de conexão em T.

Este é um esquema simplificado da distribuição radial, no qual cada radiador é conectado ao conector do manifold para fornecimento direto e retorno do fluido térmico.

Em cada andar, próximo ao riser do sistema bitubular, são montados os manifolds de alimentação e retorno. Sob o piso, os tubos de ambos os manifolds passam na parede ou sob o piso e são conectados a cada radiador dentro do andar.

Cada um dos circuitos deve ter aproximadamente o mesmo comprimento. Se isso não for possível, cada anel deve ser equipado com sua própria bomba de circulação e automação para ajuste de temperatura.

Assim, a mudança do regime de temperatura será completamente independente em cada circuito e não afetará um ao outro. Como a tubulação estará sob a contrapiso, cada radiador deve ser equipado com uma torneira de ar. O purgador de ar também pode ser colocado no manifold.

O que é necessário fazer antes da montagem?

Antes do início dos trabalhos, a tarefa do proprietário é selecionar corretamente todos os componentes e locais de instalação do equipamento, a saber:

• determinar os locais de instalação dos radiadores;
• escolher o tipo de radiadores, com base nos indicadores de pressão e tipo de fluido térmico, e também determinar o número de seções ou área dos painéis (fazer o cálculo das perdas térmicas e calcular a potência térmica necessária para o aquecimento adequado de cada cômodo);
• representar esquematicamente a localização dos radiadores e as rotas de passagem da tubulação, sem esquecer dos demais elementos do sistema de aquecimento (caldeira, coletores, bomba etc.);
• elaborar uma lista em papel de todos os elementos e fazer as compras. Para não errar no cálculo, pode-se contratar um especialista.

Assim, para iniciar a próxima etapa, é necessário considerar as regras de instalação do sistema radial

Regras para instalação da distribuição radial

Se você optou pela colocação dos tubos sob o piso, siga algumas regras que ajudarão a evitar perdas térmicas e congelamento do fluido térmico. Deve haver espaço suficiente entre o contrapiso e o piso acabado (mais sobre isso adiante na descrição).

Ao instalar tubos no piso, é importante considerar vários requisitos, um dos quais é a existência de espaço suficiente entre o piso acabado e o contrapiso

Como contrapiso, pode ser usada uma laje de fundação de concreto. Sobre ela, primeiro coloca-se uma camada de isolante térmico, depois instala-se a tubulação. Se os tubos forem instalados sem uma base termoisolante, a água nessas áreas pode congelar, perdendo muito calor.

Quanto aos tubos, é melhor optar por modelos de polietileno ou metaloplásticos, que possuem alta flexibilidade. A tubulação de polipropileno dobra mal, portanto não é adequada para distribuição radial.

Na maioria dos casos, utiliza-se um tubo com diâmetro de 16 a 20 mm (se a potência do radiador for superior a 1,5 kW, usa-se 20 mm), sobre o qual é colocado um tubo corrugado termoisolante para reduzir perdas térmicas e compensar a dilatação térmica.

A tubulação deve ser fixada à base, para que não flutue durante a aplicação da camada final de argamassa. A fixação pode ser feita com fita de montagem, braçadeiras plásticas ou outros métodos disponíveis.

O tubo sob a argamassa deve ser obrigatoriamente isolado termicamente, para reduzir as perdas térmicas ao mínimo, e no primeiro andar é absolutamente necessário colocar uma camada de isolamento térmico

Em seguida, ao redor da tubulação, colocamos um isolante térmico com espessura de 50 mm de penoplex ou isopor. A isolação também é fixada à base do piso com buchas e pregos. A etapa final é a aplicação de uma camada de argamassa de 5 a 7 cm, que servirá como base para o piso acabado. Sobre essa superfície, já é possível colocar qualquer revestimento de piso.

Se a instalação dos tubos for realizada no segundo andar ou superior, a colocação da camada de isolamento térmico é opcional. Lembre-se de uma regra importante: nos trechos da tubulação localizados sob o piso, não deve haver nenhuma conexão.

Na presença de uma bomba de circulação com potência e capacidade suficientes, o coletor às vezes é colocado um andar abaixo em relação ao nível dos radiadores.

Se o coletor estiver localizado no nível inferior (porão), é necessário considerar várias regras para a correta condução dos tubos do pente até os radiadores que estão no nível seguinte.

Do coletor, os tubos sobem verticalmente até o teto. Em seguida, é feita uma curvatura e a tubulação ao longo do teto é levada até cada radiador com mais uma curvatura de 90 graus. Os tubos devem ser fixados no teto. Assim, o tubo vertical através da laje se conecta a cada dispositivo de aquecimento.

Distribuição radial e piso aquecido

O esquema radial também pode ser aplicado para a instalação do sistema de piso aquecido. Com um projeto bem elaborado, considerando todos os fatores, é possível dispensar os radiadores, tornando o piso aquecido a principal fonte de aquecimento.

Os fluxos térmicos serão distribuídos uniformemente por todo o ambiente, sem criar o efeito de convecção, ao contrário dos radiadores. Como resultado, não há circulação de poeira no ar.

Antes de começar a implementar a ideia de instalar pisos aquecidos a água, é importante considerar as seguintes características:

• sobre a base de concreto ou madeira, é colocado um painel refletor com camada de isolamento térmico;
• acima, são colocados os tubos em um esquema de laço;
• antes da concretagem, é realizado um teste hidráulico do sistema sob pressão durante 24 horas;
• a camada final é a argamassa ou o revestimento.

O coletor de cada circuito deve ser equipado com medidores de vazão e válvulas termostáticas, que permitem o controle preciso do fluxo do fluido térmico e a regulação de sua temperatura.

Na distribuição dos tubos, podem ser usadas cabeças termostáticas e servomotores. Esses dispositivos permitem automatizar o funcionamento do piso aquecido. O sistema reagirá às mudanças na temperatura do ambiente, ajustando um modo confortável para cada cômodo.

A distribuição radial para piso aquecido exige que o coletor seja equipado com vários componentes, que permitem controlar, automatizar e gerenciar o aquecimento do piso para alcançar o máximo conforto e eficiência energética.

Durante a instalação, é extremamente importante fixar corretamente os tubos antes de tudo ser coberto com a argamassa. Para isso, podem ser usados isolantes com ranhuras, tela de reforço ou grampos.

Antes de instalar o tubo, é necessário definir claramente o percurso que o fluido térmico percorrerá para aquecer o piso (evitar cruzamento dos tubos). É melhor cortar o tubo apenas após a instalação completa e a conexão aos coletores de retorno e alimentação.

É importante que, durante a concretagem, o tubo esteja sob pressão. Até que a mistura de concreto esteja completamente endurecida e passem três semanas, não se pode fornecer fluido térmico à temperatura de operação. Só então começamos com 25°C e, após 4 dias, terminamos com a temperatura de projeto.

Opções para casas de madeira

Para instalar o tubo em uma base de madeira, é necessário perfurar furos nas vigas de madeira do piso. Os furos devem ser ligeiramente maiores que o diâmetro dos tubos, para que a viga e toda a estrutura não exerçam pressão sobre o tubo.

Ao instalar a distribuição radial em pisos de madeira, é importante que a estrutura do piso não exerça pressão sobre os tubos, e que estes estejam firmemente fixados.

No nosso exemplo, o contrapiso é de madeira, sobre o qual o sistema de tubos está disposto. Novamente, não deve haver nenhuma conexão na espessura do piso, pois elas devem estar localizadas exclusivamente acima do nível do revestimento do piso.

Análise dos argumentos a favor e contra

Vamos começar pelos contras. Além do consumo de materiais, que impacta o custo do projeto, há a necessidade de instalar um armário do coletor, que exigirá espaço adicional.

Aqui terminam as desvantagens do sistema radial e começa uma série de vantagens:

• projeto e instalação simples, dentro do sistema são usados tubos de um único diâmetro;
• na instalação oculta em paredes e pisos, não há conexões;
• alta velocidade de instalação devido ao número mínimo de conexões;
• expansão da funcionalidade através da instalação de válvulas de fechamento, sensores, purgadores de ar e cabeças termostáticas para automatizar o funcionamento do sistema de aquecimento;
• ajuste de temperatura em cada cômodo individualmente, utilizando elementos mecânicos ou automação;
• possibilidade de isolar qualquer radiador sem interromper o processo de aquecimento;
• aquecimento uniforme de todos os cômodos.

O painel de controle externo permite programar o funcionamento do aquecimento, incluindo ajuste automático dependendo das condições climáticas externas. Graças aos sensores instalados, todos os moradores podem definir quaisquer parâmetros confortáveis para eles, estando em um cômodo específico.

O sistema radial é caro em termos de implementação de materiais, mas supera todas as outras opções em flexibilidade de configuração e garantia de eficiência de todo o aquecimento.

Assim, o esquema de distribuição radial permite alcançar alta controlabilidade do sistema de aquecimento e atingir o consumo ideal de fluido térmico.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

O vídeo ajudará a entender claramente as particularidades da instalação e a compreender como funciona o sistema de aquecimento com distribuição radial:

Um sistema de aquecimento energeticamente eficiente – é uma combinação equilibrada de todos os seus componentes. A distribuição de tubos serve como uma espécie de sistema circulatório para o aquecimento. O método radial de instalação da tubulação permite fornecer exatamente a quantidade de fluido térmico necessária para cada dispositivo de trabalho para seu funcionamento ideal.

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