Sistema de aquecimento de dois tubos para casa particular: esquemas de instalação + visão geral das vantagens

Garantir o aquecimento da casa é a tarefa mais importante para o seu proprietário. Pode-se resolvê-la de diversas maneiras, no entanto, segundo as estatísticas, a maioria dos edifícios em nosso país são aquecidos por meio de um sistema de aquecimento a água.

É exatamente a opção a água a mais eficaz e prática em nossas condições climáticas bastante severas. O sistema de aquecimento bitubo para residência unifamiliar é considerado uma de suas variantes mais procuradas.

Convidamos você a conhecer as opções e tecnologias de montagem do aquecimento com a tubulação de alimentação e retorno do fluido térmico. As informações baseiam-se em normas e exigências construtivas. Para uma compreensão completa do tema complexo, as informações apresentadas são complementadas com seleções de fotos, esquemas ilustrativos e vídeos.

Características do aquecimento bitubo

Qualquer sistema de aquecimento com fluido térmico líquido inclui um circuito fechado que conecta os radiadores, que aquecem o ambiente, e a caldeira, que aquece o fluido térmico.

Tudo ocorre da seguinte forma: o líquido, ao passar pelo trocador de calor do dispositivo de aquecimento, aquece até uma temperatura elevada, depois entra nos radiadores, cujo número é determinado pelas necessidades do edifício.

Aqui, o líquido transfere calor para o ar e gradualmente esfria. Em seguida, retorna ao trocador de calor do aparelho de aquecimento e o ciclo se repete.

A circulação ocorre de forma mais simples em um sistema de tubo único, onde apenas um tubo chega a cada radiador. No entanto, nesse caso, cada radiador seguinte receberá o fluido térmico que saiu do anterior e, portanto, mais frio.

Característica distintiva do sistema de dois tubos – a presença de um tubo de alimentação e um tubo de retorno que chegam a cada radiador

Para eliminar essa desvantagem significativa, foi desenvolvido um sistema de dois tubos mais complexo.

Nesta variante, dois tubos são conectados a cada radiador:

• O primeiro – de alimentação, pelo qual o fluido térmico entra no radiador.
• O segundo – de retorno ou, como dizem os profissionais, 'retorno', pelo qual o líquido resfriado sai do dispositivo.

Assim, cada radiador possui um fornecimento individual regulável de fluido térmico, o que permite organizar o aquecimento de forma mais eficiente.

Como o fornecimento de fluido térmico aquecido aos aparelhos é feito quase simultaneamente por um tubo, e a coleta de água resfriada por outro, os sistemas de dois tubos se distinguem por um equilíbrio termotécnico ideal – todos os radiadores do sistema e os circuitos conectados a ele funcionam com emissão de calor praticamente igual.

Por que escolher esse sistema?

O aquecimento de água de dois tubos está gradualmente substituindo as construções de tubo único tradicionais, pois suas vantagens são óbvias e muito significativas:

• Cada um dos radiadores incluídos no sistema recebe fluido térmico a uma temperatura específica, sendo a mesma para todos.
• Possibilidade de realizar ajustes para cada radiador. Se desejar, o proprietário pode instalar um termostato em cada um dos aparelhos de aquecimento, o que permitirá obter a temperatura desejada no ambiente. Enquanto isso, a emissão de calor dos demais radiadores no edifício permanecerá a mesma.
• Perdas de pressão relativamente pequenas no sistema. Isso possibilita o uso de uma bomba de circulação econômica de potência relativamente baixa para operar no sistema.
• Em caso de quebra de um ou até mesmo de vários radiadores, o sistema pode continuar funcionando. A presença de válvulas de bloqueio nos tubos de alimentação permite realizar reparos e trabalhos de instalação sem interrompê-lo.
• Possibilidade de instalação em edifícios de qualquer número de pisos e área. Será necessário apenas escolher o tipo de sistema de dois tubos mais adequado.

As desvantagens desses sistemas geralmente incluem a complexidade da instalação e um custo maior em comparação com os sistemas de tubo único. Isso se deve ao dobro de tubos que precisam ser instalados.

No entanto, deve-se considerar que para a instalação de um sistema de dois tubos, são utilizados tubos e componentes de pequeno diâmetro, o que proporciona uma certa economia. No final, o custo do sistema acaba não sendo muito maior do que o de um sistema de tubo único, e as vantagens são muito maiores.

Uma das vantagens significativas do sistema de aquecimento de dois tubos – é a possibilidade de ajustar eficientemente a temperatura do ambiente

Tipos de sistemas com alimentação e retorno

A construção de dois tubos é caracterizada por muitas variedades, que podem ser classificadas de acordo com diferentes critérios. Vamos considerar as principais.

Distribuição aberta de aquecimento

Qualquer sistema de aquecimento hidráulico representa um circuito fechado, que inclui um tanque de expansão. Este elemento é necessário porque o líquido aquecido aumenta de volume.

Para a distribuição aberta, é escolhido um tanque que permite que o líquido se comunique com a atmosfera. Nesse caso, parte dele inevitavelmente evapora, o que leva à necessidade de monitorar constantemente seu nível.

O esquema de aquecimento de dois tubos do tipo aberto – é a opção mais simples e barata de construir o sistema. Sua grande desvantagem é que, durante o período de frio, o fluido térmico, em contato direto com a atmosfera, esfria rapidamente.

Esta é uma nuance muito importante que deve ser levada a sério. O nível insuficiente de líquido no sistema leva à "ebulição" da caldeira e à sua falha. Além disso, o sistema aberto pressupõe o uso apenas de água como fluido térmico.

Mais práticos nesse aspecto, os compostos de glicóis ou anticongelantes, quando evaporam, formam vapores tóxicos, por isso são usados apenas em sistemas fechados.

Sistema de circulação fechado

Difere do sistema aberto por ter um tanque de expansão fechado. Não necessita de monitoramento constante por parte do proprietário. A construção prevê a instalação de um tanque de expansão do tipo membrana, que se destina a compensar quedas ou aumentos repentinos de pressão no sistema. Dessa forma, evita danos ao equipamento devido a sobrecargas abruptas.

No sistema fechado, é instalado um tanque de expansão do tipo membrana, que não se comunica com o ambiente externo, portanto o fluido de aquecimento não evapora do sistema

O tanque de membrana permite manter no sistema a pressão ideal para a bomba e a caldeira. Além disso, a construção fechada permite utilizar como fluido de aquecimento qualquer líquido adequado em seus parâmetros.

Isso possibilita obter um sistema maximamente eficiente e econômico com os parâmetros desejados. Por exemplo, que não tem medo de congelamento, se for utilizado anticongelante.

De acordo com o método de circulação do fluido de aquecimento, os sistemas de aquecimento de dois tubos são divididos em dois grandes grupos.

Configuração com circulação natural

O princípio básico de funcionamento do sistema é o seguinte: a caldeira aquece o fluido de aquecimento, que se expande com o aumento da temperatura. A densidade do líquido diminui nesse processo.

Devido a isso, a água mais fria e, portanto, mais densa, desloca gradualmente o líquido aquecido para cima. Ele sobe até o ponto mais alto do sistema, onde começa a esfriar um pouco e se move por gravidade para os radiadores.

Nas baterias, a água libera o calor acumulado e, esfriando ainda mais e aumentando sua densidade, move-se em direção à caldeira. Obviamente, o fluido de aquecimento percorre todo o ciclo por gravidade, sem uso de equipamento adicional.

Como isso ocorre de forma bastante lenta, o ar deslocado pela água consegue se mover para o ponto mais alto do sistema, o que permite eliminar o excesso de ar.

A figura mostra um esquema simples de um sistema de aquecimento de dois tubos com circulação natural do fluido. Suas características incluem tubulações de grande diâmetro, que reduzem a resistência hidráulica, e uma inclinação obrigatória no sentido do fluxo do fluido de cerca de 2 – 3 mm por metro linear.

Uma vantagem indiscutível da construção de tipo natural é sua longa vida útil. A ausência de elementos móveis e bomba de circulação, bem como o circuito fechado do sistema com uma quantidade limitada de sais minerais e partículas em suspensão, prolonga significativamente seu tempo de operação.

Especialistas afirmam que a vida útil de sistemas com circulação natural, equipados com tubos de polímero e radiadores bimetálicos, pode chegar a cerca de cinquenta anos.

A desvantagem de tais esquemas é a diferença de pressão relativamente baixa. Também é necessário considerar a resistência que os radiadores e tubos oferecem ao movimento do fluido. Portanto, o raio de ação desse sistema será limitado. As normas de construção recomendam o uso de aquecimento com circulação natural em um raio não superior a 30 m.

Além disso, esse sistema tem uma inércia bastante alta, portanto, desde a ignição da caldeira até a estabilização da temperatura no edifício aquecido, passa um período considerável de tempo.

Outro ponto negativo é que todos os tubos devem ser instalados com uma inclinação específica para que o líquido possa fluir na direção correta. O sistema de aquecimento com circulação natural é capaz de autorregulação.

O sistema de dois tubos com circulação natural é capaz de autorregulação: quanto mais baixa a temperatura no ambiente aquecido, maior a velocidade do fluido.

Quanto mais baixa a temperatura ambiente, maior a velocidade de circulação do fluido. Além disso, vários outros fatores influenciam o movimento do líquido pelo circuito de aquecimento: a seção e o material dos tubos de distribuição, o raio e o número de curvas no esquema de aquecimento de dois tubos de uma casa particular, bem como a presença e o tipo de válvulas de fechamento instaladas.

Ao influenciar os fatores mencionados, é possível obter a máxima eficiência do sistema de aquecimento.

Distribuição com circulação forçada do fluido térmico

No esquema descrito acima, inclui-se a bomba de circulação, que movimenta o fluido térmico pelo circuito fechado de aquecimento. Isso traz vantagens significativas. Primeiramente, a velocidade do movimento do líquido aumenta, fazendo com que o edifício aqueça muito mais rapidamente.

Assim, todos os radiadores conectados ao sistema recebem o fluido térmico aproximadamente na mesma temperatura. Isso permite que eles aqueçam de forma mais uniforme.

Ao usar um esquema com circulação natural, isso não é possível, pois a temperatura do líquido que entra no radiador depende da distância em que ele está da caldeira. Quanto mais distante o radiador, mais frio o fluido térmico. A circulação forçada permite ajustar o nível de aquecimento de elementos individuais da rede. Além disso, se necessário, pode-se fechar seções individuais dela.

O uso da bomba de circulação permite incluir no sistema um tanque de expansão de membrana, ou seja, executá-lo em versão fechada. Assim, a quantidade de líquido evaporado diminui significativamente.

Além disso, a instalação da estrutura é significativamente simplificada, pois não há necessidade de colocar os tubos estritamente em um ângulo específico, calcular exatamente seu diâmetro e altura de elevação.

Na figura, é apresentado o esquema de um sistema de aquecimento de dois tubos com circulação forçada. Aqui está presente a bomba que movimenta o líquido pelo circuito.

Outra vantagem da construção com circulação forçada é a possibilidade de fazer alterações necessárias em seu esquema e layout de forma bastante indolor. Para a instalação de tal construção, são usados tubos e componentes de diâmetro menor, o que a torna significativamente mais barata.

Além disso, esses sistemas são mais econômicos devido ao fato de que a diferença de temperatura do fluido térmico na entrada e na saída da caldeira é muito menor do que a de sistemas com circulação natural.

A presença da bomba no esquema impede o aparecimento de bolsas de ar na tubulação de aquecimento. Em geral, as redes com circulação forçada são consideradas mais eficientes, mas também têm desvantagens.

A mais significativa delas é a dependência de energia. A bomba não pode funcionar sem estar conectada a uma fonte de alimentação. Durante cortes de energia, esse sistema de aquecimento para. Em caso de interrupções frequentes, é desejável ter uma fonte de energia ininterrupta.

Entre as desvantagens, geralmente também são incluídos os custos financeiros. Parte deles é o preço da bomba de circulação, bem como o custo das válvulas necessárias para seu funcionamento normal. Isso, no geral, aumenta o custo da instalação do sistema. Além disso, mensalmente será necessário pagar as contas de eletricidade que alimentam a bomba de circulação.

A eficiência do funcionamento do sistema de aquecimento com circulação forçada depende em grande parte da escolha correta da bomba.

O esquema de aquecimento pode ser organizado de duas maneiras diferentes, que determinam a posição das colunas e tubulações no espaço.

Tipo de disposição horizontal e vertical

Envolve conectar os aparelhos de aquecimento a uma tubulação horizontal. É instalado predominantemente em construções térreas de grande área. Neste caso, as colunas são idealmente localizadas em corredores ou áreas de serviço.

A vantagem desse tipo de layout é o menor custo do sistema e de sua instalação. A principal desvantagem é a tendência da estrutura a formar bolsas de ar, portanto é necessária a instalação de válvulas de Mayevsky.

A distribuição horizontal difere da opção vertical porque o número de tubulações verticais é mínimo. A vantagem é que as tubulações de alimentação e retorno podem ser colocadas sob o piso; a desvantagem é que, para a instalação oculta, não é recomendável usar tubos de polímero e é necessário instalar uma bomba de circulação no circuito.

A conexão dos radiadores é feita a colunas verticais. Esta opção é especialmente boa para edifícios com vários andares, pois permite conectar cada andar separadamente à coluna de aquecimento. A principal vantagem do sistema é a ausência de bolsas de ar. Porém, a instalação de um esquema de aquecimento com layout vertical custará mais caro do que sua contraparte horizontal.

O layout vertical do sistema permite conectar cada andar ao aquecimento separadamente, o que é muito conveniente.

Sistema de aquecimento bitubo com distribuição superior

A principal característica distintiva desta construção é a colocação da tubulação de alimentação na parte superior da sala, e o retorno é conduzido pela parte inferior.

Uma vantagem importante deste sistema: alta pressão na tubulação, devido à diferença significativa nos níveis dos tubos de retorno e alimentação. Devido a isso, seu diâmetro pode ser o mesmo mesmo ao configurar um esquema com circulação natural.

No entanto, o tanque de expansão, que fica no ponto mais alto do sistema, geralmente acaba em um sótão não aquecido, o que pode causar problemas. Como alternativa, pode-se considerar a instalação do tanque dentro do piso, onde sua metade inferior permanece em um cômodo aquecido e a parte superior é levada ao sótão e bem isolada.

Se o proprietário não se preocupa muito com a presença de tubos sob o teto do cômodo, é desejável posicionar a linha de alimentação acima do nível das janelas.

Nesse caso, o tanque de expansão pode ser colocado sob o teto, desde que a altura do tubo ascendente seja suficiente para garantir a velocidade normal do fluido térmico. O retorno deve ser montado o mais próximo possível do nível do piso ou até mesmo abaixo dele. No entanto, neste último caso, ao instalar a tubulação, não será possível usar elementos de conexão para evitar vazamentos.

A figura apresenta esquemas de distribuição superior com movimento natural do fluido térmico concorrente e contracorrente. São mostradas opções de distribuição de dois circuitos e um circuito.

A aparência de um cômodo com tubos instalados sob o teto não é esteticamente agradável. Além disso, parte do calor se perde para cima, tornando o sistema de aquecimento com distribuição superior menos eficiente.

Portanto, pode-se tentar montar um esquema com a linha de alimentação passando sob os radiadores, mas isso melhora apenas a aparência do sistema, sem afetar suas desvantagens.

A conexão de uma bomba permite obter facilmente a pressão ideal no sistema, mesmo usando tubos de diâmetro mínimo. O efeito máximo de um sistema de aquecimento com distribuição superior pode ser obtido em uma casa particular de dois andares, pois a circulação natural é estimulada pela grande diferença de altura entre a caldeira, localizada no porão, e as baterias do segundo andar.

Mais uma vez, o fluido térmico aquecido será direcionado ao tanque de expansão, instalado no sótão ou no segundo andar. De lá, através de uma tubulação inclinada, o líquido começará a fluir para os radiadores.

Nesse caso, é possível até combinar o tanque de distribuição, responsável pela água quente, com o tanque de expansão. Se uma caldeira não volátil for instalada na casa, o sistema de aquecimento será totalmente autônomo.

Outra opção muito boa para uma casa de dois andares é um sistema combinado, que une trechos de dois tubos e um tubo. Por exemplo, uma construção de um tubo pode ser instalada no segundo andar como piso aquecido a água, e um sistema de dois tubos no primeiro. A capacidade de regular a temperatura em todos os cômodos é totalmente preservada.

O sistema de aquecimento de dois tubos com distribuição superior não embeleza o ambiente. O tubo de alimentação precisa ser colocado acima da janela, se a construção não tiver um sótão isolado.

A principal vantagem do sistema de aquecimento de dois tubos com distribuição superior é a alta velocidade de circulação do fluido térmico e a ausência de entrada de ar na tubulação.

Por isso, é usado com bastante frequência, ignorando as desvantagens significativas:

• aspecto inestético dos ambientes;
• grande consumo de tubos e acessórios;
• falta de possibilidade de aquecer ambientes de grande área;
• problemas com a colocação do tanque de expansão, que nem sempre pode ser combinado com o distribuidor;
• custos adicionais com decoração para camuflar os tubos.

No geral, o sistema com distribuição superior é bastante viável e, com cálculos bem realizados, também é muito eficiente.

Configuração bitubo com distribuição inferior

O esquema prevê a instalação da alimentação e do retorno por baixo dos radiadores. Ao contrário do sistema com distribuição superior, a direção do movimento do fluido térmico aqui é alterada. Ele começa a se mover de baixo para cima, passa pelos radiadores e é direcionado pelo retorno para a caldeira de aquecimento.

Os sistemas com distribuição inferior podem incluir um ou vários circuitos. Além disso, é possível a instalação de distribuição em beco sem saída e esquema com movimento paralelo do fluido térmico.

Na figura é apresentado um sistema de aquecimento de dois tubos com distribuição inferior. O esquema inferior de instalação da tubulação de alimentação é vantajoso pois não requer um isolamento tão potente da tubulação como quando instalado em um sótão não aquecido. As perdas de calor também são significativamente menores.

A principal desvantagem da estrutura é a entrada de ar. Para se livrar disso, são usadas válvulas de Mayevsky. Além disso, se o sistema for instalado em uma casa de dois ou mais andares, presume-se que essa válvula deve estar em cada radiador. Isso, sem dúvida, não é muito prático, por isso é recomendável a instalação de linhas de ar especiais que são incluídas no sistema.

Esses purgadores de ar coletam o ar da tubulação de aquecimento e o direcionam para o riser central. Em seguida, o ar entra no tanque de expansão, de onde é removido. Os esquemas de aquecimento com distribuição inferior e circulação natural são usados com bastante raridade, pois têm uma série de limitações. Principalmente, o fato de que a maioria dos radiadores incluídos no circuito são terminais.

Por esta razão, eles precisam ser equipados com purgadores. Se no sistema houver um tanque de expansão do tipo aberto, será necessário purgar o ar praticamente todos os dias. A instalação de linhas de ar que interligam os tubos de alimentação permite neutralizar essa desvantagem. No entanto, elas complicam significativamente o esquema e o tornam mais volumoso. Além disso, a 'linha de ar' é instalada na parte superior do ambiente.

Uma vantagem significativa da distribuição inferior, que consiste na ausência de uma tubulação visível, acaba se perdendo. A quantidade de tubos usados para a instalação é bastante comparável ao número de peças necessárias para a distribuição superior. Portanto, para o projeto de um sistema de dois tubos com distribuição inferior, a opção mais usada é a de circulação forçada.

Externamente, os sistemas com distribuição inferior parecem muito mais atraentes. As tubulações são feitas de tubos de pequeno diâmetro, passam sob o radiador e são quase imperceptíveis.

Entre as vantagens significativas desse sistema estão:

• Posicionamento compacto da unidade de controle de todo o sistema. Geralmente, ela é instalada no porão.
• Redução da perda de calor proporcionada pela tubulação na parte inferior do ambiente.
• Possibilidade de conectar e operar o sistema de aquecimento antes da conclusão total das obras ou reformas. Por exemplo, o primeiro andar pode ser aquecido enquanto no segundo andar são realizados os trabalhos necessários.
• Economia significativa de calor graças à possibilidade de distribuí-lo pelos ambientes aquecidos.

Entre as desvantagens da distribuição inferior estão a grande quantidade de tubos e componentes necessários para a instalação, além da baixa pressão do líquido na tubulação de alimentação. Além disso, um ponto negativo é a necessidade de instalação de válvulas Maevsky nos radiadores de aquecimento, bem como a remoção constante de bolsas de ar do sistema.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Vídeo #1. Visão geral e avaliação das vantagens e desvantagens dos sistemas de aquecimento com circulação natural e forçada:

Vídeo #2. Análise detalhada do esquema de aquecimento de dois tubos para uma casa de campo de três andares:

Vídeo #3. Como instalar você mesmo um sistema de aquecimento de dois tubos em uma casa de campo:

O sistema de aquecimento de dois tubos é uma forma amplamente difundida de aquecimento prático e eficiente. Existem muitas modificações desse esquema. É importante escolher corretamente a opção ideal para sua casa e realizar o cálculo adequado de todos os parâmetros do sistema. Só então sua casa estará garantidamente aquecida e aconchegante.

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