Esquemas de instalação de aquecimento a vapor + exemplo de cálculo de sistema a vapor

Os proprietários de casas particulares certamente enfrentam a questão do aquecimento de suas residências. Cada um tenta escolher uma opção que permita aquecer o ambiente de forma eficiente, consumindo o mínimo de combustível.

Muitos proprietários de imóveis rurais e casas de campo são atraídos pelo esquema de aquecimento a vapor, no qual o vapor pode aquecer o ambiente em questão de minutos. Antes de decidir instalar tal sistema, é necessário estudar as características de seu funcionamento, pesando todos os prós e contras.

Nós ajudaremos a entender essas questões. Também descreveremos diferentes esquemas de aquecimento a vapor, apresentaremos a metodologia de cálculo e as regras para a instalação do sistema.

Aquecimento a vapor: esquemas e características de instalação

Sem um sistema de aquecimento, a vida em uma casa de campo nos meses de outono, primavera e, principalmente, inverno é impossível. Frequentemente, para dachas e chalés visitados periodicamente pelos proprietários, escolhe-se a opção de aquecimento a vapor.

Ele é capaz de proporcionar um aquecimento muito rápido de toda a casa, o que agradará ao proprietário e seus convidados que decidirem passar o fim de semana na dacha.

Características fundamentais do aquecimento a vapor

O aquecimento a vapor é conveniente de instalar em casas raramente visitadas pelos proprietários. Isso se deve às características do fluido térmico que circula nas tubulações. Trata-se do vapor, que surge apenas quando a caldeira de aquecimento está em funcionamento.

Afinal, quando não há ninguém na casa de campo e a temperatura externa é de -15°C ou mais, não é preciso se preocupar com o rompimento das tubulações, como no caso do fluido térmico à base de água.

As casas residenciais perdem uma certa quantidade de calor. Além disso, para compensá-la, será necessária uma quantidade diferente de energia. Esse indicador depende da região de residência (+).

O aquecimento a vapor tem suas vantagens:

• grande quantidade de calor liberada durante a condensação;
• será necessária uma área menor de emissores de calor no ambiente;
• rápida inicialização e parada do sistema;
• economia de recursos no aquecimento;
• resistência ao congelamento.

Quanto à quantidade de calor liberada no processo de condensação do vapor, ela é muitas vezes superior ao calor cedido pela água aquecida que circula no sistema de aquecimento.

1 kg de vapor a 130°C, ao condensar, libera uma energia equivalente a 2300 kJ/kg. Quanto ao volume, o condensado ocupa de 400 a 1500 vezes menos espaço do que a mesma massa de vapor.

Para o aquecimento a vapor, podem ser usados tubos de cobre, se o orçamento familiar puder arcar com seu alto custo

Essa característica permite o uso de tubos de menor diâmetro. Em cômodos pequenos, é possível dispensar os radiadores – o calor irradiado pelo tubo será suficiente para aquecê-los.

Outra característica é o aquecimento rápido do ambiente. É conveniente quando, ao sair para o campo por algumas horas, não é preciso se preocupar muito com o aquecimento. O tempo economizado pode ser usado para tarefas mais agradáveis, como grelhar um churrasco e conversar mais tempo com os amigos.

Devido às especificidades do fluido térmico, é possível utilizar tubos de construção especial – com aletas ou aletados.

Ao sair da casa de campo na estação fria, não é necessário perder tempo com a conservação do sistema de aquecimento, drenagem da água e outras medidas destinadas a evitar que o sistema falhe.

Na ausência de combustível na caldeira a vapor, o vapor não entra na tubulação de vapor. Consequentemente, não há água no tubo de condensado. Portanto, não haverá problemas de congelamento do sistema.

Tubos aletados podem ser feitos em forma de registro, que é usado no lugar de radiadores

Desvantagens do sistema de aquecimento a vapor

O aquecimento a vapor, além de suas vantagens, também tem desvantagens.

Em primeiro lugar, alto grau de perigo. Isso se deve à especificidade do fluido térmico.

Quando o vapor sob pressão passa pelo tubo, então:

• em caso de ruptura da tubulação de vapor, pode ferir gravemente uma pessoa;
• ao tocar acidentalmente na superfície do tubo ou do radiador, é fácil sofrer queimaduras;
• com a operação inadequada de equipamentos de alta potência, eles podem explodir.

Em segundo lugar, a queima de poeira que atinge a superfície da tubulação de vapor. Sob a influência da alta temperatura, as partículas de poeira se decompõem. Os produtos da decomposição afetam negativamente os moradores da casa, especialmente se houver alérgicos entre eles.

Para a tubulação de vapor, é conveniente usar tubos de cobre. Mas trabalhar com eles é difícil – serão necessárias habilidades de soldagem ou um especialista na área.

Em terceiro lugar, ar muito seco, que todos os moradores da casa são forçados a respirar. Para melhorar o microclima do ambiente, será necessário escolher um umidificador. Este é um custo adicional que deve ser previsto ainda na fase de projeto do sistema de aquecimento.

Em quarto lugar, a temperatura do fluido térmico simplesmente não pode ser regulada e reduzida à vontade. Esse inconveniente cria muitas dificuldades ao usar o sistema de aquecimento a vapor em casas com residência permanente.

A solução para esta situação é a instalação de vários ramais da tubulação de vapor, com posterior ativação conforme necessário.

Tocar nos tubos de aquecimento a vapor é perigoso – você pode facilmente sofrer queimaduras

Em quinto lugar, é necessário usar válvulas especiais para vapor, projetadas para trabalhar com vapor. O mesmo se aplica ao material dos tubos e radiadores de aquecimento.

É preciso considerar que a vida útil do tubo de condensado será significativamente menor em comparação com o aquecimento a água, onde são instalados tubos de retorno do mesmo material. Isso se aplica especialmente aos tubos de condensado seco.

Em sexto lugar, deve-se cuidar do revestimento adequado das paredes. Afinal, o papel de parede não tem o nível necessário de resistência ao calor. Aqui, o reboco de cimento pintado com tinta adequada é adequado.

Um dos materiais resistentes ao calor é a folha de amianto. Pode-se revestir as paredes com ela para proteger o material combustível da alta temperatura da tubulação de vapor.

Outra opção interessante é a decoração em estilo loft. Para isso, a superfície interna da parede por onde passará a tubulação de vapor pode ser revestida com tijolo refratário. Isso não só criará uma atmosfera única, mas também protegerá os moradores quando o tubo quente entrar em contato com o material da parede.

O estilo loft envolve o uso de atributos industriais juntamente com itens de mobiliário luxuosos

Em sétimo lugar, a necessidade de equipar um cômodo para a caldeira. Não é permitido instalar a caldeira a vapor em um cômodo residencial. Isso é muito perigoso. O local da caldeira deve ser equipado com materiais resistentes ao calor e bem ventilado.

Entre os materiais resistentes ao calor, os fabricantes oferecem uma grande variedade de tijolos. É possível escolher a cor e o tom desejados, que se encaixam perfeitamente no interior.

Esquemas de aquecimento a vapor

A opção de aquecimento que utiliza vapor como fluido de transferência de calor possui vários esquemas diferentes.

Podem ser classificados de acordo com os seguintes parâmetros:

• pressão no sistema;
• forma de comunicação com a atmosfera;
• esquema de conexão dos tubos;
• forma de retorno do condensado.

A pressão em um sistema de aquecimento a vapor (AV) em funcionamento pode ser alta ou mais baixa.

Dependendo do seu valor absoluto, destacam-se os sistemas:

• baixa pressão – menos de 0,7 kgf/cm²;
• alta pressão – mais de 0,7 kgf/cm²;
• vácuo-vapor – menos de 1 kgf/cm².

A primeira opção é recomendada para uso doméstico. Caldeiras especiais projetadas para aquecimento a vapor permitem implementar um sistema de baixa pressão em uma casa particular ou na datcha. Elas podem funcionar com vários tipos de combustível – carvão, lenha, gás, óleo combustível.

Para a casa de caldeiras a vapor, é importante equipar um cômodo separado para proteger todos os membros da família de possíveis perigos.

A segunda opção é perigosa para uso doméstico. Para trabalhar com sistemas de alta pressão, são necessários conhecimentos e especialização adequados. Se um artesão não preparado decidir montar um aquecimento a vapor de alta pressão em sua datcha, ele corre o risco de ficar, na melhor das hipóteses, sem a datcha.

A caldeira que opera com alta pressão se destaca por seu grande tamanho e custo muito elevado. Esta variante é utilizada na indústria. No entanto, muitos artesãos caseiros tentam, experimentalmente, construir uma instalação similar por conta própria. É extremamente perigoso usar tal variante em um sistema de aquecimento.

Para residências e chalés, são utilizadas caldeiras domésticas que produzem vapor. São unidades de baixa pressão (+)

O sistema de vácuo a vapor se diferencia dos dois primeiros pela presença de um coletor de ar e um dispositivo adicional que realiza o vácuo em todo o espaço interno.

Dependendo da forma de conexão com a atmosfera, distinguem-se esquemas abertos e fechados de aquecimento a vapor. No primeiro caso, o sistema tem ligação com a atmosfera – está aberto. No segundo, está completamente isolado da influência da pressão atmosférica e da entrada de ar do ambiente externo.

O esquema monotubo para aquecimento a vapor não difere do sistema de água, exceto pelo diâmetro das tubulações de vapor e condensado

Quanto ao método de roteamento das tubulações, os esquemas de aquecimento a vapor podem ser:

• horizontais monotubo;
• verticais bitubo.

Os primeiros são geralmente usados em casas e edifícios de um ou dois andares com pé-direito até 2,7 m e área até 80 m², onde não é necessário regular a temperatura. Os segundos são mais adequados para implementar sistemas de aquecimento a vapor em edifícios com três ou mais andares.

O esquema bitubo é eficaz em casas com muitos andares e grande área aquecida

Além disso, os sistemas de aquecimento a vapor podem ser instalados:

• com distribuição superior, média ou inferior;
• com tubulação molhada ou seca para movimento do condensado;
• com movimento de extremidade morta ou de fluxo paralelo tanto para vapor quanto para condensado.

O método de retorno do condensado permite distinguir esquemas fechados e abertos. No primeiro caso, a água formada durante a condensação é direcionada por gravidade para a caldeira. Nesse caso, é obrigatório manter a inclinação recomendada das tubulações de vapor e condensado – de 1,0 a 0,5 cm de inclinação por metro linear.

Além disso, a inclinação deve ser feita no sentido do movimento do vapor para a tubulação de vapor e no sentido do movimento do condensado para o tubo de retorno. A própria caldeira, nesse esquema, deve obrigatoriamente estar localizada abaixo do nível da tubulação de retorno.

O esquema de uma caldeira a vapor em redes abertas implica o uso de reposição de água com bombas. Explicações: 1 – bomba de rede, 2 – bomba de reposição, 3 – tanque de água, 4 – regulador de contrapressão, 5 – bomba de água bruta, 6 – resfriador, 7 – aquecedor de água, 8 – filtro, 9 – tanque de condensado, 10- bomba de condensado, 11 – aquecedor de água tratada, 12 – desaerador, 13 – separador de vapor, 14 – bomba de alimentação, 15 – caldeira a vapor, 16 – unidade redutora de pressão e resfriamento, 17 – aquecedor de água de rede, 18 – resfriador de condensado dos aquecedores de água de rede (+)

No esquema do sistema de aquecimento a vapor aberto, há um tanque especial para coleta de condensado. Dele, com o auxílio de uma bomba, o líquido pode ser direcionado para a caldeira ou removido do sistema de aquecimento. No segundo caso, deve ser implementada uma reposição constante de água fresca na caldeira para a geração ininterrupta de vapor.

Para uma casa de campo, é preferível escolher um esquema de aquecimento a vapor fechado com distribuição superior e linha de condensado úmida, ou seja, preenchida com água em todo o volume do canal. Para esquemas abertos, utiliza-se uma tubulação seca para o movimento do condensado, preenchida parcialmente com condensado.

Os diâmetros da tubulação para coleta e movimentação de condensado podem ser selecionados usando informações de referência para projetistas (+)

Como calcular corretamente o sistema a vapor

Ao optar por um sistema a vapor, será necessário elaborar um projeto de sua localização no edifício e realizar cálculos preliminares.

Existem duas opções:

• realizar o cálculo dos principais componentes do aquecimento a vapor por conta própria;
• recorrer à ajuda de um profissional – projetista.

A segunda maneira de resolver essa questão é a mais preferível. Afinal, apenas um especialista, com mais de um projeto bem-sucedido de instalação de sistema de aquecimento, é capaz de considerar todos os desejos do proprietário, sem esquecer os requisitos normativos.

Se não houver possibilidade ou desejo de consultar um projetista, pode-se iniciar o cálculo independente do sistema de aquecimento a vapor. Podem ser usados padrões e recomendações úteis de literatura especializada, por exemplo, do manual do projetista.

Para o cálculo, será necessário pegar a planta baixa da sua casa e calcular a área que precisa ser aquecida. Em seguida, indicar os locais dos radiadores de aquecimento.

No aquecimento a vapor, frequentemente se utilizam serpentinas feitas de tubos galvanizados ou aletados em vez de radiadores. Elas podem ter um design decorativo.

Os radiadores são selecionados de acordo com a potência necessária. Além disso, é importante considerar as características técnicas do aparelho escolhido – ele deve suportar a carga ao trabalhar com vapor.

É melhor não usar radiadores de ferro fundido em sistemas de aquecimento a vapor em uma casa de campo pouco frequentada. Depois de ficarem frios por muito tempo, eles podem não suportar o aquecimento repentino e rachar.

É melhor calcular o comprimento da tubulação de vapor e de condensado estando dentro do próprio ambiente. Assim, é mais fácil planejar a altura da instalação e os locais dos radiadores, se forem necessários.

Para aquecimento a vapor, podem ser usados tubos metálicos de aço galvanizado ou cobre

Ao calcular a quantidade necessária de metros lineares de tubo, não se deve esquecer das válvulas de vapor, tês e, se necessário, purgadores de condensado e bomba.

Para determinar a potência da caldeira a vapor, é necessário calcular o volume de todos os ambientes aquecidos e multiplicar esse número pelo indicador da quantidade de energia necessária para aquecer 1 m³. Esse indicador depende da região de residência. Por exemplo, para a parte europeia, o indicador é de 40 W.

Pode-se calcular a potência da caldeira para uma casa de 3 quartos com pé direito de 2,6 m.

Primeiro, é necessário calcular a área de cada ambiente:

• 1º quarto: 5*2,95=14,75 m²;
• 2º quarto: 3*2,45=7,35 m²;
• 3º quarto: 2*5,4=10,8 m².

Em seguida, calcula-se o volume total da casa: 14,75*2,6+7,35*2,6+10,8*2,6 = 38,09+19,11+28,08 = 57,02 m³.

Agora, o volume obtido deve ser multiplicado pela necessidade de calor: 57,02*40 W = 2288 W. Ao valor obtido, deve-se adicionar uma margem de potência de pelo menos 20%: 2288*1,2 = 2745,6 W ou cerca de 3 kW.

A segunda opção para determinar a potência é pela área. Considera-se que para aquecer cada 10 m² é necessário 1 kW de potência da caldeira + 30% de margem, se o pé direito não ultrapassar o nível permitido de 2,7 m.

Além disso, é necessário comprar um equipamento que exceda em 20-30% a potência calculada. Na prática, os especialistas recomendam adquirir uma caldeira com pelo menos 30% a mais de potência, para que não trabalhe no limite.

Para aquecimento a vapor, só se pode usar um equipamento certificado. Usar uma caldeira caseira é muito perigoso – pode-se ferir gravemente em caso de explosão.

Deve-se escolher uma caldeira a vapor de um fabricante confiável. O aparelho deve ter certificado de qualidade e garantia da fábrica que o produziu. A caldeira a vapor é obrigatoriamente equipada com válvula de segurança. Além disso, serão necessários instrumentos de controle de temperatura e pressão e um redutor para normalizar a pressão, se necessário.

Erros na instalação de aquecimento a vapor

Ao instalar o aquecimento individual, é necessário conhecer cuidadosamente as opções existentes.

Para a sua residência, deve-se escolher a opção mais adequada para obter no futuro:

• consumo econômico de combustível;
• aquecimento eficiente;
• facilidade de manutenção do sistema;
• longa vida útil do equipamento.

Ao optar pelo aquecimento a vapor entre todas as opções, é importante tentar evitar os erros cometidos na sua instalação.

Em primeiro lugar, na maioria das vezes os proprietários acham que o fluido de transferência de calor no sistema é a água. Não é assim. No aquecimento a vapor, o que circulará pelos tubos e radiadores é exatamente o vapor.

Com base nisso, deve-se escolher corretamente o material das peças que entrarão em contato com o vapor e a água obtida na condensação.

Para evitar queimaduras ao usar o aquecimento a vapor, é melhor prever proteção nos radiadores

Em segundo lugar, ainda na fase de projeto do sistema de aquecimento, esquecem de prever proteção nos radiadores e tubos. O vapor que se move pela tubulação de vapor tem temperatura a partir de 100°C. Ele aquece todos os elementos da estrutura fortemente, o que representa perigo para os moradores da casa/chalé.

Em terceiro lugar, ao instalar a tubulação de vapor e a tubulação de condensado, os mestres iniciantes esquecem de prever uma inclinação na direção do movimento do vapor e da água, respectivamente.

Em quarto lugar, alguns entusiastas caseiros escolhem incorretamente a potência da caldeira. Como resultado, em vez da temperatura desejada no ambiente, obtêm +13-15°C. Para uma vida diária confortável, esse regime de temperatura é claramente insuficiente.

Em quinto lugar, soldadores inexperientes podem cometer falhas ao soldar a tubulação de vapor. Como resultado, a qualquer momento o tubo pode romper e o fluxo de vapor, movendo-se sob pressão, se dirigirá diretamente a uma pessoa próxima. Esta é uma situação extremamente perigosa, cuja possibilidade não deve ser esquecida.

Ao desenvolver o layout do sistema de aquecimento, não se deve esquecer do desvio correto dos vãos das portas (+)

Todos esses erros são prováveis ao instalar o sistema de aquecimento por conta própria. Querendo economizar e escolhendo a opção a vapor, os proprietários decidem resolver por conta própria, optando por não recorrer a um projetista profissional, soldador e outros especialistas.

A falta de experiência prática pessoal e uma atitude leviana em relação ao processo podem atrapalhar a instalação correta do aquecimento a vapor. Alguns dos erros cometidos durante a montagem podem não apenas perturbar o modo de vida habitual, mas também prejudicar seriamente a saúde dos moradores da casa.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Material de vídeo sobre o funcionamento da caldeira a vapor:

Vídeo sobre como soldar tubos:

Vídeo explicativo sobre as particularidades da instalação e soldagem de tubos de cobre:

Vídeo sobre aquecimento a vapor:

Vídeo detalhado sobre o funcionamento da caldeira a vapor:

Ao conhecer os aspectos positivos e negativos do aquecimento a vapor, é possível decidir se essa opção é adequada para atender às necessidades de uma residência específica.

Se for decidido usar aquecimento a vapor, será necessário escolher o esquema mais adequado para a sua casa. Para o cálculo do sistema de aquecimento, o melhor é consultar especialistas para proteger a si mesmo e aos familiares.

Se você tem experiência em aquecer uma casa com um sistema de aquecimento a vapor, por favor, compartilhe informações com nossos leitores. Deixe comentários no artigo e faça perguntas no formulário abaixo.