Esquema de aquecimento a partir de caldeira a gás em casa de dois andares: visão geral e comparação dos melhores esquemas de aquecimento

Você está construindo uma casa nova ou reformando uma antiga, e chegou a hora do sistema de aquecimento? Não sabe qual tipo de distribuição escolher? Um esquema de aquecimento bem elaborado a partir de caldeira a gás em casa de dois andares é a garantia não apenas de calor e conforto no inverno, mas também de funcionamento ininterrupto do equipamento.

Um projeto de aquecimento bem elaborado leva em conta muitos fatores – desde o clima e possibilidades financeiras até a necessidade de ajuste pontual e questões estéticas. Neste artigo, analisaremos detalhadamente todos os tipos possíveis de sistemas de aquecimento, apresentaremos e compararemos esquemas prontos com o melhor conjunto de parâmetros para diferentes casos, além de indicar possibilidades de modificação.

Tipos de sistemas de aquecimento a gás residenciais

Existem muitos parâmetros que determinam o tipo de sistema de aquecimento, a escolha da caldeira a gás como gerador de calor principal é apenas o primeiro passo. É possível configurar o circuito de aquecimento conectando todos os aparelhos com um único tubo ou realizando tubulações separadas de alimentação e retorno.

Além disso, a estrutura do sistema depende dos aparelhos de aquecimento utilizados, do tipo de tanque de expansão, do layout e da área da casa. Também é possível dividir o sistema em vários circuitos independentes e prever a possibilidade de circulação natural em caso de falta de energia, entre outras coisas.

Uma casa de caldeiras bem projetada e instalada é a garantia de uma temperatura confortável na casa durante o período de aquecimento e do funcionamento ininterrupto do equipamento

Mais detalhes sobre todas as possibilidades, vantagens e desvantagens de cada tipo de sistema serão vistos a seguir.

Esquemas de ligação monotubo e bitubo

Dentro desses dois tipos, podem-se distinguir 5 esquemas de ligação principais.

Vamos examiná-los em ordem crescente de complexidade de construção e custo:

1. Monotubo simples.
2. Monotubo «Leningradka».
3. Bitubo sem saída.
4. «Loop de Tichelmann».
5. Esquema coletor, ou radial.

O esquema mais simples de tubo único para conectar radiadores implica que o refrigerante atinge o segundo radiador somente depois de passar pelo primeiro, e assim por diante. Também pode ser incluído nesse sistema o piso aquecido – ele é conectado por último, no retorno da bateria mais distante.

Essa opção permite economizar ao máximo em tubos, conexões e válvulas de bloqueio, além de garantir o fluxo do refrigerante por todos os radiadores.

O esquema simples de tubo único pode não apenas ser projetado e calculado, mas também montado por conta própria. Além disso, é fácil equipá-lo com possibilidade de circulação natural.

No entanto, esse sistema tem uma desvantagem grave: a temperatura diminui consideravelmente a cada bateria, e isso não pode ser ajustado de forma alguma. Se a temperatura de alimentação for limitada no primeiro radiador por uma válvula termostática, a temperatura em todos os radiadores cairá proporcionalmente – apenas o aumento do número de seções nos últimos radiadores ajuda parcialmente.

Mas em casas de dois andares, geralmente a área é grande e os sistemas são muito longos para que esse esquema funcione de forma produtiva. Devido à impossibilidade de ajuste, o sistema simples de tubo único praticamente não é utilizado.

O esquema de tubo único aprimorado, o chamado 'Leningradka', prevê bypass em cada radiador. Dessa forma, parte do refrigerante passa pelo radiador, e a próxima mistura mais quente entra.

Instalando válvulas de ajuste e bloqueio na alimentação, no retorno e no bypass de cada bateria, é possível regular a temperatura em ambientes individuais.

Se forem adicionadas torneiras e termostatos ao esquema, obtém-se um sistema intermediário em preço e funcionalidade entre o tubo único simples e o de dois tubos – uma solução bastante popular.

O sistema de dois tubos implica a separação da alimentação e do retorno em dois tubos separados, conectados a cada radiador. Serão necessários muito mais materiais, mas o refrigerante quente não se misturará com o retorno, aquecendo assim de forma eficiente um número muito maior de baterias.

Os ramais sem saída são convenientes para instalar onde não é possível fazer um loop no ambiente com tubos, por exemplo, devido a uma porta de varanda. A direção dos fluxos na alimentação e no retorno se torna oposta, e por isso há a possibilidade de a água seguir o caminho de menor resistência e fechar o circuito de circulação já no primeiro radiador, não entrando nos outros.

O problema é resolvido com o uso de válvulas de balanceamento e tubos de seção menor para a conexão ao radiador do que para as tubulações principais.

Podem-se usar combinações de diferentes esquemas: aqui no térreo foram instalados ramais sem saída, no primeiro andar – o loop de Tichelmann, e no segundo – conexão coletora.

O Loop de Tichelmann é a solução mais bem-sucedida e popular em termos de relação custo-benefício. Sua diferença é que a direção do fluxo na alimentação e no retorno é paralela, portanto, independentemente de qual radiador o fluido térmico passar, o comprimento do circuito de circulação será o mesmo, não existe caminho de menor resistência. Como resultado, todos os radiadores aquecem uniformemente, mas cada um pode ser ajustado individualmente ou completamente desligado sem prejudicar o funcionamento do sistema.

O esquema coletor implica a presença de dois coletores, um para alimentação e outro para retorno, dos quais pares de tubos são distribuídos em forma de raios para cada dispositivo de aquecimento. Para a melhor eficiência, o coletor é posicionado de modo que a distância dele até cada dispositivo de aquecimento seja aproximadamente igual. Normalmente, um coletor separado é instalado em cada andar.

Somente em tal sistema cada radiador receberá fluido térmico da mesma temperatura, e é o mais fácil de controlar, alterando a potência de aquecimento de pontos individuais.

A principal desvantagem do esquema de conexão radial é a necessidade de uma grande quantidade de tubos, o que não só aumenta o custo, mas também complica a instalação. Por outro lado, a tubulação desses sistemas é completamente oculta, o que parece estético.

Outro ponto importante – o sistema coletor, ao contrário de todos os anteriores, não pode ser gravitacional. Isso significa que, mesmo com uma caldeira independente de energia, o aquecimento será desligado assim que a luz for cortada e a bomba parar.

Para configurar o sistema radial, não é necessário se aproximar de cada dispositivo: todas as válvulas estão reunidas no armário coletor, basta marcá-las precisamente durante a conexão.

Frequentemente, em casas de dois andares, são utilizados diferentes esquemas de distribuição de aquecimento para diferentes cômodos, dependendo do layout, área e dos dispositivos de aquecimento utilizados.

Em uma casa de dois andares, projetos de tubo único, com um único tubo de alimentação, praticamente não são utilizados, pois os últimos radiadores no circuito funcionam de forma extremamente ineficiente. Dependendo da área da casa, circuitos individuais correspondem a cada andar, a vários ou até mesmo a cada cômodo.

Também é comum separar o circuito dos radiadores do piso aquecido, devido à necessidade de diferentes pressões e temperaturas de trabalho.

A divisão da alimentação da caldeira em diferentes circuitos pode ser feita através de um separador hidráulico, coletor, ou uma combinação deles. O primeiro garante fluxos de diferentes pressões e temperaturas para diferentes sistemas, enquanto o segundo é eficaz para circuitos com dispositivos do mesmo tipo, por exemplo, a conexão radial de radiadores.

Sistemas abertos e fechados

Este parâmetro indica se há contato do fluido térmico com o ar, e é determinado pelo tipo de tanque de expansão.

O tanque de expansão compensa o aumento do volume do líquido quando aquecido, evitando o aumento da pressão no sistema. O tanque do tipo aberto possui uma abertura na parte superior e funciona simplesmente por meio de uma reserva de volume, enchendo até diferentes níveis. Para que a água não transborde dele pelo princípio dos vasos comunicantes, esse tanque deve ser instalado no ponto mais alto do sistema. Em uma casa de dois andares, geralmente é o topo do riser de alimentação.

As desvantagens desse sistema são muitas. O fluido térmico entra em contato com o ar livre, ou seja, evapora e se enriquece com oxigênio. Consequentemente, é proibido encher esse sistema com anticongelante, a água precisará ser reabastecida regularmente, e o excesso de ar provoca constantemente corrosão e bolsões de ar. Além disso, quando instalado no sótão, o tanque requer um isolamento cuidadoso, e no ambiente do 2º andar, mascará-lo é problemático.

Em caldeiras a gás modernas, o tanque de expansão do tipo fechado já pode estar embutido – isso economiza espaço e facilita a conexão.

O tanque de expansão fechado é hermético, composto por duas câmaras separadas por uma membrana. Ele funciona devido à capacidade de compressão do ar: quando o sistema está aquecido, a água ocupa a maior parte do tanque, a pressão na câmara de ar aumenta. Ao esfriar, é essa pressão que empurra a água de volta para o sistema.

Esse tanque de expansão pode ser instalado em qualquer ponto do sistema, geralmente na linha de retorno, antes da bomba. O sistema com tanque fechado é totalmente hermético, podendo ser preenchido até mesmo com uma solução tóxica de etilenoglicol. Até mesmo a água comum nessas condições se purifica gradualmente de impurezas e gases dissolvidos, tornando-se um fluido térmico praticamente ideal.

Por tipo de aparelhos de aquecimento

Em um único sistema de aquecimento podem ser incluídos diferentes aparelhos: radiadores, piso aquecido, convectores e outros. Eles podem ser combinados até mesmo dentro do esquema mais simples de tubo único, mas com o tipo de circulação por gravidade é melhor usar radiadores comuns.

Todos os aparelhos de aquecimento embutidos no piso são comumente chamados de convectores. Neles, a transferência de calor ocorre devido à circulação de ar nas cavidades do aparelho.

O piso aquecido não é apenas agradável e conveniente, mas também econômico, pois o ar quente preenche a parte inferior, habitável do ambiente, e esfria perto do teto. Essa solução é especialmente indispensável se houver uma criança em casa. Também são frequentemente instalados no banheiro e na cozinha.

Sistemas compostos apenas por pisos aquecidos só podem ser instalados em edifícios bem isolados e em clima temperado, caso contrário, no frio, ou a casa ficará fria, ou será impossível andar sobre o piso superaquecido. Geralmente, em um mesmo esquema, combinam-se pisos aquecidos com um pequeno número de radiadores – isso é bonito, econômico e conveniente.

Os radiadores são tão populares por um bom motivo: eles funcionam tanto pela irradiação de calor da superfície externa, aquecendo o ar e os objetos à sua frente, quanto pelo princípio de convecção, passando fluxos de ar através das aletas.

A eficiência de funcionamento do radiador depende da conexão dos tubos de alimentação e retorno e, consequentemente, da distribuição dos fluxos do fluido térmico nas seções.

A principal desvantagem dos radiadores tradicionais é a dificuldade de instalá-los sem comprometer o design de interiores, pois qualquer tela de camuflagem reduz a eficiência.

Por tipo de circulação do fluido térmico

A água ou anticongelante no sistema geralmente circulam através de uma bomba de circulação: ela cria a pressão necessária, garantindo um aquecimento rápido, eficiente e uniforme. No entanto, a presença da bomba torna qualquer sistema dependente de energia — ou seja, em caso de falta de energia elétrica, o aquecimento também desligará.

Uma alternativa são os sistemas por gravidade. Eles são projetados de modo que o fluido térmico circule devido ao aumento da densidade ao esfriar e também pela força da gravidade — devido à inclinação de todos os tubos do circuito.

As colunas de aquecimento (4) e de retorno (5) devem ter diâmetro menor que as tubulações principais (3 e 6), e o tanque de expansão (7) é instalado no início da alimentação (2) ou antes da caldeira (1).

Esse esquema de aquecimento de uma casa particular de dois andares com caldeira a gás independente de energia funcionará mesmo que a eletricidade não esteja conectada, mas a velocidade de circulação e, portanto, a eficiência, serão significativamente menores. Além disso, o fluxo lento deixa muito mais sedimentos nas paredes do sistema.

Interessante é a capacidade de autoajuste dos sistemas com circulação natural: quanto mais frio na casa, mais rápido o fluido térmico esfria nos radiadores, aumentando a diferença de temperatura entre alimentação e retorno e, consequentemente, a velocidade do fluxo e a eficiência do aquecimento.

Se os cortes de energia frequentes são uma realidade dura e a casa é pequena, a melhor solução é um sistema com tipo de circulação mista. Seu projeto deve ser calculado como para um sistema por gravidade — com inclinações dos tubos, caldeira no ponto mais baixo, etc.

Para a instalação da bomba de circulação, prevê-se um "bolso" especial – um bypass antes da caldeira, a mudança do tipo de circulação é feita através de válvulas.

É possível instalar piso aquecido nesse sistema, mas ele funcionará apenas quando a bomba estiver ligada.

Distribuição horizontal e vertical

Em uma casa de dois andares, não é possível usar apenas tubulações horizontais — pelo menos uma coluna para o segundo andar deve fornecer fluido térmico. Mas isso não altera o tipo de distribuição em geral.

A fiação horizontal pode ser executada dentro de cada andar. Nela, os tubos conectam todos os radiadores de um mesmo nível em uma única cadeia. É a mais versátil e popular, realizável em qualquer planta.

Distingue-se também entre fiação superior e inferior, que se refere à parte vertical da tubulação. Para sistemas com circulação gravitacional, apenas a fiação superior é adequada.

É fácil imaginar uma fiação vertical monotubo usando como exemplo o sistema de aquecimento de edifícios de apartamentos. A planta de cada andar, incluindo a disposição dos radiadores, coincide perfeitamente. Cada radiador é conectado por um riser ao mesmo nos vizinhos de cima e de baixo, e não há tubos horizontais no apartamento.

Se a planta da sua casa permitir posicionar todos os radiadores exatamente um sobre o outro, o esquema vertical será mais eficiente, especialmente em sistemas de circulação gravitacional. Além disso, os risers são mais fáceis de ocultar do que a tubulação horizontal.

No entanto, durante a instalação do sistema, será necessário cruzar as lajes muitas vezes, o que é mais complicado do que passar um tubo através de uma parede.

Equipamento adicional – vantagens e desvantagens

Qualquer esquema de aquecimento pode ser aperfeiçoado adicionando válvulas termorreguladoras para ajustar o funcionamento de cada radiador, termostatos, separador hidráulico, bomba de circulação para cada circuito e outros dispositivos adicionais.

Válvulas de sangria e purgadores de ar no topo de cada riser são obrigatórios em sistemas com tanque de expansão fechado. Cada dispositivo adicional torna o sistema mais eficiente, econômico e permite um ajuste mais fino e conveniente.

Vale lembrar que a complexidade excessiva do sistema não só aumenta seu custo, mas também aumenta significativamente o risco de falha.

Use apenas os componentes necessários, pois quanto menos unidades, menor a probabilidade de uma delas falhar e interromper o sistema.

Melhores esquemas para casa de dois andares

Em cada caso específico, é necessário desenvolver um projeto de aquecimento individual que garanta um funcionamento eficiente e econômico.

Para fazer a escolha correta, considere os seguintes fatores:

• clima e qualidade do isolamento do edifício;
• quantidade e finalidade dos ambientes. É necessário aquecimento constante e uniforme em todos os lugares;
• estabilidade do fornecimento de energia elétrica e a presença de gerador determinam em grande parte o tipo de circulação;
• desejos individuais dos moradores – pisos aquecidos ou paredes em alguns cômodos ou em toda a casa, etc.;
• planta dos ambientes – se a fiação perimetral é realizável;
• exigências de design e estágio da reforma. Em muitos casos, todos os tubos e, às vezes, os dispositivos de aquecimento podem ser ocultados no piso e nas paredes;
• Orçamento – a estimativa para a instalação do aquecimento em um único edifício pode variar várias vezes e até dezenas de vezes.

Respondendo a todas estas perguntas e conhecendo as particularidades dos diferentes esquemas, você terá uma ideia da opção necessária.

Não busque esquemas excessivamente complexos: às vezes os mais simples funcionam de forma mais confiável e não menos eficaz, e não há necessidade de ajustes finos.

Em seguida, sugerimos escolher um dos esquemas eficazes comprovados de conexão dos dispositivos de aquecimento à caldeira e ajustá-lo de acordo com seu layout.

Leningradka monotubo – confiável e barato

Esse esquema de tubo único é um dos mais baratos, simples e antigos, mas ainda relevante e popular até hoje. O uso apenas de radiadores permite prever um tipo misto de circulação em caso de falta de energia. Para isso, a caldeira a gás deve ser independente de energia, e todos os tubos devem ter uma inclinação de 5 a 10 mm por metro linear.

Para facilitar o ajuste, você pode instalar termostatos na alimentação de cada radiador e válvulas de regulação nos by-pass dos radiadores. Uma válvula adicional no riser permitirá desligar o circuito de aquecimento de um andar específico.

O piso aquecido pode ser incluído no sistema como um terceiro circuito separado, ou substituir os radiadores em um andar. No entanto, nesse caso, a divisão dos fluxos deve passar por um termomisturador ou seta hidráulica, para que o piso não aqueça até 70–80 °C em dias frios, como os radiadores.

Lembre-se também de que, com a falta de energia elétrica, apenas os radiadores funcionarão, e no circuito estritamente horizontal do aquecimento do piso, o fluido térmico ficará parado.

Para o funcionamento eficiente do sistema «Leningradka», é necessário usar tubos de diferentes diâmetros: a alimentação da caldeira até a divisão nos circuitos individuais dos andares – a mais grossa, as tubulações principais do andar – médias, e a conexão dos radiadores – o menor diâmetro.

A principal limitação na instalação de tal sistema diz respeito à área aquecida: uma casa com mais de 100 m² não aquece com circulação natural do fluido térmico. Esse sistema só salva do congelamento dos tubos e da ruptura do trocador de calor da caldeira durante uma longa paralisação, mas não do frio.

Além disso, mesmo com circulação forçada, esse circuito de aquecimento é praticamente impossível de ajustar se incluir mais de 5 a 7 radiadores. Ou seja, para facilitar o uso em uma casa grande, é necessário dividir o esquema em um número maior de circuitos.

Mais detalhes sobre a instalação do sistema de aquecimento de tubo único Leningradka podem ser lidos neste material.

Loop de Tichelmann com circulação forçada

Como já mencionamos, este esquema de conexão proporciona o funcionamento mais eficiente e um ajuste conveniente de cada radiador com custos de material relativamente baixos.

O sistema pode abranger toda a casa com um único circuito, dividir-se em 2 circuitos por andar, conforme o esquema, ou ser utilizado apenas para um andar ou parte dele.

O sistema é conveniente para configuração e manutenção; se necessário, parte dos radiadores pode ser desligada ou até mesmo desmontada sem parar a caldeira.

Os sistemas modernos de aquecimento por radiadores são frequentemente planejados dessa forma, se houver possibilidade de ocultar a tubulação. Além disso, em um único circuito podem ser incluídos dispositivos de diferentes tipos: radiadores, convectores, cortinas de ar térmicas.

Ligação coletora e sistemas mistos

O uso de um coletor para separar não apenas os circuitos de aquecimento, mas também para a conexão individual de cada dispositivo é a solução mais moderna e conveniente.

Ele possui uma série de vantagens:

• esteticamente agradável – todos os tubos estão escondidos no piso e nas paredes;
• prático – ajuste de qualquer dispositivo no armário do coletor;
• eficiente – todos os dispositivos recebem o mesmo fluido térmico quente, mas cada um aquece exatamente o necessário para você;
• universal – é possível conectar dispositivos de diferentes tipos a um único coletor, independentemente do layout.

A principal desvantagem dessa solução é o alto custo tanto dos materiais quanto da instalação. Serão necessários muito mais tubos do que em qualquer outro esquema de conexão, e a colocação das tubulações no piso, especialmente se a contrapiso de concreto já estiver concretada, sairá bastante cara.

Também é importante notar que essa conexão exclui completamente a possibilidade de circulação natural.

Para facilidade de conexão e manutenção, às vezes são usados tubos de cores diferentes, vermelho e azul para a alimentação e retorno.

Em casas de dois andares, geralmente é instalado um coletor no centro de cada andar, mas com um grande número de dispositivos de aquecimento pode haver mais coletores. Para sistemas de piso aquecido, são usados coletores separados, com temperatura mais baixa do fluido térmico.

Esquema gravitacional vertical

Além das opções padrão descritas, existem também outras mais exóticas, como o sistema vertical de dois tubos com circulação natural. Talvez seja a melhor solução para uma casa de dois andares onde a eletricidade é frequentemente cortada.

Graças ao fato de que em um sistema vertical a água circula mais facilmente do que em um horizontal, e um grande tanque de expansão sob o telhado atua como coletor, garante-se um aquecimento máximo eficiente e uniforme mesmo sem o uso de bomba.

É muito importante ao configurar esse sistema usar tubos de diâmetros diferentes, dependendo de quantos radiadores eles atendem.

O tubo de alimentação de água quente para o tanque de expansão e a tubulação de retorno devem ser os mais grossos; os risers de alimentação para o 2º andar devem ser um pouco mais finos, sua parte inferior no 1º andar com diâmetro ainda menor, e os tubos de conexão dos radiadores com a menor seção transversal.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Você pode ver neste vídeo como um sistema de dois tubos é implementado na prática em uma casa de dois andares:

Você pode aprender sobre a instalação de um sistema combinado com radiadores e piso aquecido aqui:

E este vídeo será útil para quem planeja instalar um sistema de aquecimento com circulação por gravidade ou mista:

Em resumo, pode-se dizer que não existe um esquema de aquecimento ideal e universal: em cada caso concreto, é necessário considerar muitos fatores e definir prioridades. Nós nos esforçamos para descrever todas as opções disponíveis para tornar a escolha mais fácil e mais correta.

E qual é o esquema de aquecimento na sua casa? O quanto você está satisfeito com ele e o que gostaria de mudar? Junte-se à discussão abaixo.