Sistema de aquecimento por coletores: esquemas de distribuição para casas e apartamentos

O principal problema do sistema de aquecimento clássico de um e dois tubos em casas particulares é o rápido resfriamento do fluido de aquecimento. Concorde que é bom ter um sistema que não tenha essa desvantagem.

Você deseja implementar em sua casa um aquecimento onde o fluido de aquecimento permaneça quente pelo maior tempo possível? Nós o ajudaremos a resolver esse problema – neste artigo, analisamos o sistema de aquecimento coletor, que tem se tornado amplamente popular nos últimos anos. É ele que consegue manter a temperatura necessária dentro do circuito por um longo período.

Também neste material, analisamos quais princípios fundamentam o sistema e qual esquema de distribuição é mais conveniente em termos de instalação. O artigo inclui esquemas e fotos temáticas, dicas úteis e vídeos sobre as características do sistema coletor e os detalhes da instalação de radiadores.

Estrutura do sistema coletor

A base do esquema de aquecimento coletor e o principal elemento de trabalho é o nó de distribuição, popularmente chamado de pente do sistema.

É um tipo especial de acessório de encanamento, destinado a distribuir o fluido de aquecimento por anéis e circuitos independentes.

O grupo coletor também inclui: tanque de expansão, bomba de circulação e dispositivos do grupo de segurança.

O conjunto do coletor para um sistema de aquecimento de dois tubos consiste em duas partes constituintes:

• De entrada – ele se conecta à unidade de aquecimento através do tubo de alimentação, recebe e distribui o fluido térmico aquecido até a temperatura necessária pelo circuito.
• De saída – ele está conectado aos tubos de retorno dos circuitos independentes, é responsável por recolher a água resfriada de retorno e redirecioná-la para a caldeira de aquecimento.

A principal diferença da distribuição de aquecimento por coletor em relação à conexão sequencial tradicional de dispositivos é que cada aparelho de aquecimento na casa tem uma alimentação independente.

Essa solução construtiva permite controlar a temperatura de cada radiador na casa e, se necessário, desligá-lo completamente.

Frequentemente, no projeto de aquecimento, utiliza-se um tipo misto de distribuição, onde vários circuitos são conectados ao conjunto, cada um sendo controlado independentemente. Mas dentro do circuito, os aparelhos de aquecimento são conectados em série.

O pente consiste em um segmento de tubo grosso, equipado com uma entrada e várias saídas, cujo número é determinado pela quantidade de circuitos conectados

Vantagens e desvantagens do sistema coletor-radial

Entre as vantagens indiscutíveis da instalação do sistema de coletor, podemos destacar:

1. Facilidade de operação. Graças ao fato de que cada elemento é controlado independentemente, o consumidor tem a possibilidade de definir a temperatura em qualquer ponto da casa. E conforme a necessidade, pode desligar facilmente um ou um grupo de aparelhos de aquecimento em um cômodo. Enquanto isso, a temperatura nos outros ambientes permanecerá a mesma.
2. Possibilidade de utilizar tubos de pequeno diâmetro. Como cada ramificação que parte do coletor alimenta apenas um aparelho, para sua instalação podem ser usados tubos de pequeno diâmetro, que são fáceis de esconder na argamassa.
3. Facilidade de manutenção. Em caso de detecção de problemas, será fácil desligar qualquer trecho da tubulação sem interromper o funcionamento de todo o sistema.

Para formar vários circuitos com parâmetros diferentes, por exemplo: diferenças de pressão ou temperatura diferente do fluido, são utilizados pentes distribuidores com função de compensador hidráulico.

A seta hidráulica consiste em um tubo espaçoso, em cujas saídas estão conectados vários circuitos com circulação independente.

A água aquecida pela caldeira entra dentro da seta hidráulica. Circulando dentro do dispositivo, a água a diferentes distâncias das conexões é captada e redistribuída pelos circuitos.

Nos pontos de inserção de cada circuito após o separador hidráulico, serão definidos seus próprios valores de diferencial de pressão e temperatura do fluido.

Devido ao fato de que o fluido térmico aquecido transporta calor para os radiadores com menos perdas, a eficiência do sistema aumenta. Isso permite reduzir a potência da caldeira e economizar combustível.

O sistema de aquecimento, cujo elemento principal é o coletor, não está isento de desvantagens.

Entre elas, podemos destacar:

• Consumo de tubulação. Comparando com a conexão em série, o consumo de tubulação na instalação de um sistema de coletores é duas a três vezes maior. A diferença de custos é determinada pelo tamanho da área utilizada.
• Necessidade de utilizar bombas de circulação. A instalação de circuitos independentes não dispensa a montagem de bombas de circulação. Isso acarreta custos adicionais.

O ponto fraco do sistema de coletores é sua dependência de energia. Assim, mesmo com a caldeira funcionando, em caso de queda de energia, os tubos permanecerão frios. Por esse motivo, não é recomendado aplicar tais sistemas em áreas onde as interrupções no fornecimento de energia são frequentes.

A bomba de circulação garante o movimento forçado do fluido térmico em um sistema feito de tubos de pequeno diâmetro, no qual a resistência hidráulica total possui um alto valor.

Ao embutir os circuitos na contrapiso, deve-se considerar que qualquer conexão é um potencial local de vazamento. E em caso de defeito, para corrigi-lo, será necessário quebrar o concreto monolítico. Isso já é uma tarefa bastante trabalhosa e cara.

Portanto, as conexões das redes do sistema de coletores são dispostas exclusivamente acima do nível do piso. Na maioria das vezes, elas são alocadas no armário do coletor.

Princípios para elaboração de esquemas de distribuição

Não existem padrões uniformes de layout ao elaborar esquemas de distribuição do sistema de coletores. O equipamento é selecionado para tarefas específicas.

Mas os especialistas concordam em uma opinião autorizada de que tal sistema não é adequado para aquecimento de apartamentos. Isso se deve à complexidade de implementação do projeto, pois em uma residência geralmente há dois ou mais montantes.

E uma das condições obrigatórias para a implementação do esquema é a necessidade de conectar todos os radiadores a um único montante.

Você também pode achar útil as informações sobre como conectar um radiador de aquecimento.

Para implementar o esquema de distribuição por coletor no apartamento, será necessário manter apenas um canal de calor, fechando os outros – ele assumirá toda a carga.

Se, no entanto, você fechar todos os outros canais de abastecimento de água para que um único riser assuma toda a carga, forma-se um circuito hidráulico fechado dentro de um único apartamento. Todos os dispositivos de aquecimento localizados acima no riser serão isolados do sistema e não receberão o calor desejado.

Os moradores que vivem acima, mais cedo ou mais tarde, descobrirão a causa desse fenômeno, e o esquema terá que ser refeito novamente de forma obrigatória, gastando uma quantia considerável.

A distribuição por coletor de aquecimento é permitida em edifícios residenciais novos, desde que, ainda na fase de construção, tenham sido instaladas válvulas adicionais para conectar circuitos de várias configurações.

Ao configurar um sistema coletor, você deve considerar uma série de pontos-chave que também são comuns a outros tipos de sistemas.

O sistema coletor é ideal para casas particulares.

O principal é seguir as recomendações básicas dos profissionais ao projetar a distribuição:

1. Presença de purgador de ar. A válvula automatizada é colocada diretamente nos coletores de alimentação e retorno.
2. Presença de vaso de expansão. Seu volume deve ser de pelo menos 3% do volume total do fluido de aquecimento. No entanto, também é permitido usar dispositivos com volume maior.
3. Local de instalação do vaso de expansão. Ele é instalado no retorno, posicionado antes da bomba de circulação no sentido do fluxo da água. Mais detalhes sobre sua instalação são fornecidos em nosso outro artigo.
4. Instalação de bombas de circulação em cada circuito. Sua localização não é fundamental, mas a máxima eficiência, devido à baixa temperatura de trabalho, é obtida no retorno.

Se for necessário utilizar um coletor equipado com compensador hidráulico, o vaso de expansão é instalado antes da bomba principal, que tem a função de garantir a circulação da água no circuito pequeno.

Graças à colocação do vaso de expansão antes da bomba, é possível reduzir significativamente o risco de danos ao dispositivo devido à turbulência da água.

A bomba de circulação é fixada de forma que o eixo fique estritamente horizontal. Caso contrário, a primeira bolha de ar deixará o equipamento sem lubrificação e resfriamento.

Mais detalhes sobre a escolha da bomba de circulação podem ser lidos neste artigo.

Se houver nós de distribuição adicionais no sistema de aquecimento, eles não devem estar interligados.

Seleção de componentes do sistema

Ao projetar o aquecimento, é melhor adquirir unidades de distribuição fabricadas em fábrica.

Graças à diversidade do sortimento, não será difícil escolher um coletor para parâmetros específicos de aquecimento, garantindo assim a precisão e a confiabilidade do sistema.

À venda, é possível encontrar blocos coletores prontos, que combinam os módulos de alimentação e retorno, além de válvulas termostáticas e purgadores de ar automáticos.

Os principais parâmetros ao escolher tubos para circuitos de aquecimento são resistência à corrosão, resistência térmica e alta resistência à ruptura. Além disso, os tubos devem ter a flexibilidade necessária para que possam ser instalados em qualquer ângulo.

Na escolha dos produtos, deve-se dar preferência a tubos fornecidos em rolos. O uso de peças inteiras evita juntas na distribuição, o que é especialmente relevante na instalação embutida na contrapiso.

Tubos para sistemas de casas particulares

Ao projetar o aquecimento em casas particulares, deve-se considerar que a pressão no sistema é de cerca de 1,5 atmosferas, e a temperatura do fluido de aquecimento pode atingir:

• para radiadores – 50-70 graus;
• para pisos aquecidos – 30-40 graus.

Para sistemas de aquecimento autônomos com seus parâmetros previsíveis, não é necessário adquirir tubos corrugados de aço inoxidável. Muitos proprietários se limitam à compra de tubos de polietileno reticulado com a marcação 'PEX'.

Tubos de polietileno para circuitos de aquecimento são vendidos em rolos de 200 metros; eles suportam pressão de até 10 kgf/cm² e trabalham em temperaturas de até 95 °C.

Esses tubos são unidos com conectores de aperto, permitindo obter conexões contínuas.

Além dos altos parâmetros de desempenho, a principal vantagem do polietileno reticulado é a memória mecânica do material. Portanto, se esticar a extremidade do tubo com força e inserir um conector na abertura formada, ele envolverá firmemente, garantindo uma conexão forte.

Ao usar tubos de metal-plástico, a conexão é feita por meio de conectores de rosca com porcas de aperto. E isso já resulta em uma conexão destacável, que, de acordo com o SNiP, não pode ser embutida em concreto.

Você também pode encontrar informações sobre quais tubos escolher para aquecimento, analisadas aqui.

Tubos para edifícios de apartamentos

Se o sistema coletor for instalado em um edifício de apartamentos, deve-se considerar que a pressão de trabalho é de 10 a 15 atmosferas, e a temperatura do fluido de aquecimento pode atingir cerca de 100 a 120 °C. Lembre-se de que a instalação do aquecimento coletor só é possível no primeiro andar.

A opção ideal para instalar o sistema em um edifício residencial multifamiliar é o uso de tubos corrugados de aço inoxidável.

Um exemplo claro disso é a produção da empresa coreana Kofulso. Os tubos desta marca são capazes de operar com pressão de trabalho de 15 atmosferas e suportar temperaturas de cerca de 110 °C. A pressão de ruptura dos tubos Kofulso chega a 210 kgf/cm².

Devido à excelente flexibilidade do tubo, onde o raio de curvatura é igual ao seu diâmetro, os produtos são convenientes para uso na instalação de 'piso aquecido'

A montagem das conexões da tubulação com o uso desses elementos não é difícil. O tubo é simplesmente inserido no encaixe e fixado apertando a porca, que comprime a superfície corrugada de metal com um selo de silicone elástico.

Características da instalação do sistema

A instalação do sistema de aquecimento coletor em uma casa particular deve ser feita ainda na fase de construção. Afinal, após a colocação ou concretagem do piso final, a instalação desse sistema se torna economicamente inviável. A única opção para resolver o problema neste caso será o método de instalação aberta da tubulação.

Instalação do pente distribuidor

Nos andares de casas com distribuição horizontal de aquecimento, para acomodar o coletor, a bomba de circulação e o equipamento de regulagem, será necessário instalar uma caixa fechada – o armário coletor.

A caixa fechada protegerá o equipamento e as válvulas de fechamento contra impactos mecânicos externos e dará ao ambiente uma aparência mais estética

O armário coletor é instalado em nichos individuais de ambientes protegidos da umidade. Na maioria das vezes, reserva-se um espaço no corredor, vestiário ou despensa.

Ao projetar o aquecimento de um edifício de dois andares, será necessário instalar dois grupos coletores: no primeiro e no segundo níveis. Os nós de distribuição adicionais permitirão garantir aproximadamente o mesmo comprimento do circuito.

Como alternativa, pode-se adotar o esquema em que o primeiro grupo será responsável pela distribuição de calor para circuitos individuais, e o segundo atuará como componente chave na instalação do piso 'aquecido'.

O fluido térmico aquecido da sala da caldeira flui pelas linhas principais até os coletores instalados por andar

O número de entradas e saídas do coletor é sempre igual ao número de elementos de aquecimento localizados no andar: radiadores ou anéis de pisos aquecidos. Para cada cômodo, é instalado um ramal separado que, ao conectar vários aparelhos de aquecimento, implementará um esquema de fluxo paralelo ou de extremidade.

Para reduzir os custos de conexão dos radiadores, utiliza-se o esquema de 'passagem'.

No esquema de 'passagem', a válvula termostática é instalada apenas no primeiro circuito do radiador; assim, o fluxo de água é regulado em todos os dispositivos conectados em série após ele.

No sistema de 'passagem', vários dispositivos conectados em série serão percebidos como um único elemento.

Opções de disposição da tubulação

Na distribuição por coletor, o método mais comum é o assentamento dos tubos em contrapiso de concreto. Sua espessura varia entre 50-80 mm, o que é suficiente para o 'monolitamento' da distribuição interna do sistema de aquecimento.

Mas, de acordo com o SNiP, apenas conexões contínuas (sem emendas) são permitidas para assentamento em concreto.

A conexão de qualquer radiador ou convector ao coletor é feita através de dois tubos: 'alimentação' e 'retorno'. Por isso, os tubos são dispostos em pares no contrapiso.

Para isso, frequentemente são usados tubos metaloplásticos com diâmetro de 16 mm. Devido à sua facilidade de curvatura, a tubulação pode ser convenientemente instalada sob o piso.

Ao planejar, após o teste de pressão do sistema, cobrir os tubos metaloplásticos com contrapiso de concreto, é necessário envolvê-los previamente com isolamento térmico.

Essa camada permitirá minimizar o risco de danos aos tubos devido à expansão térmica, pois, nesse caso, eles 'atritarão' não contra o concreto, mas contra o isolamento.

Ao assentamento dos tubos no contrapiso, as conexões, de acordo com os requisitos do SNiP, devem ser deixadas acessíveis, posicionando-as acima do nível do piso.

Sobre o contrapiso, coloca-se uma camada de compensado, que é coberta pelo revestimento final do piso: linóleo ou parquete.

Os tubos também podem ser conduzidos aos radiadores lateralmente ou por cima, por exemplo: no espaço do teto falso.

Alguns profissionais preferem instalar os tubos de forma aparente, colocando-os ao longo das paredes e escondendo-os atrás de rodapés decorativos. No entanto, esse método de montagem inevitavelmente aumenta a extensão da tubulação.

Não é recomendado passar a tubulação por vãos de portas. Isso pode fazer com que, ao instalar o batente da porta interna, o tubo seja danificado durante a perfuração.

Caso a tubulação precise ser passada através de uma parede, para evitar danos devido ao recalque do edifício, o orifício na parede deve ser equipado com uma luva (bucha).

Em cada circuito hidráulico que sai do pente de distribuição, é instalada uma válvula de fechamento independente.

Para ter a possibilidade de purgar o ar acumulado no sistema, são instalados:

• no nó de distribuição – válvulas de purga de ar;
• nos radiadores (acumula-se nos pontos mais altos)– torneiras de Maevsky.

Devido ao fato de que cada circuito hidráulico após os coletores é um sistema independente, é conveniente usá-lo na criação de 'pisos aquecidos'.

A principal vantagem do sistema de coletor de piso é que os fluxos de calor são distribuídos uniformemente pelo piso.

A circulação de ar na instalação da versão de piso ocorre naturalmente.

Ao implementar esse sistema, tubos de metal-plástico são colocados sobre uma base de isolamento térmico, formando um padrão em forma de cobra ou espiral. O diâmetro dos tubos e o espaçamento de instalação são determinados de acordo com os cálculos. Uma condição: o comprimento de um circuito não deve exceder 90 metros.

Os circuitos instalados são conectados ao nó de distribuição e, após verificar a vedação das conexões, são preenchidos com argamassa de concreto. A altura da betonilha é de 70-90 mm.

Pelo mesmo princípio, é montado tanto o sistema de coletor de uma casa de dois andares quanto de um edifício residencial com muitos andares.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Princípio de projeto do sistema:

Como realizar a instalação corretamente:

Ao instalar um sistema de aquecimento por coletor em sua casa, você terá a possibilidade de ajustar individualmente os modos de funcionamento dos aparelhos.

E os custos adicionais com o aumento do comprimento dos tubos são compensados pela redução do diâmetro e pela simplificação da instalação do sistema.

Você tem um sistema de aquecimento por coletor em casa? Ou você está apenas planejando instalá-lo e ainda está pesquisando? Talvez você tenha uma dúvida sobre a elaboração do esquema de distribuição do sistema de coletor? Faça suas perguntas, compartilhe sua experiência pessoal na instalação de aquecimento em casa, deixando comentários abaixo deste artigo.