Sistema de aquecimento de um tubo Leningradka: esquemas e princípio de organização

Para aquecer um pequeno espaço residencial ou uma casa particular de dois andares, não é necessário usar tecnologias complexas e caras. Conhecida desde os tempos da União Soviética, o sistema de aquecimento “Leningradka” hoje é utilizado efetivamente para fornecer calor a pequenas construções residenciais.

Ela continua popular devido à simplicidade do design e ao consumo econômico de materiais. Afinal, convenhamos, mais caro e mais complexo – nem sempre significa melhor.

É possível instalar o sistema monotubo “Leningradka” por conta própria. Nós ajudaremos a entender o princípio de funcionamento do sistema, apresentaremos os principais esquemas tecnológicos e descreveremos passo a passo a tecnologia de instalação do sistema de aquecimento. Material visual em foto e vídeo ajudará a planejar a ordem de execução do projeto.

Princípio de funcionamento do diagrama de aquecimento “Leningradka”

O surgimento de equipamentos modernos de aquecimento e novas tecnologias permitiu aprimorar a “Leningradka”, torná-la controlável e aumentar suas capacidades funcionais.

A clássica “Leningradka” consiste em um sistema de dispositivos de aquecimento (radiadores, convectores, painéis) conectados por uma única tubulação. Por este sistema circula livremente o fluido de transferência de calor – água ou mistura de anticongelante. A caldeira atua como fonte de calor. Os radiadores são instalados ao redor do perímetro da residência ao longo das paredes.

O sistema de aquecimento, dependendo da localização da tubulação, divide-se em dois tipos:

• horizontal;
• vertical.

A tubulação do sistema pode estar localizada na parte inferior ou superior. A localização superior dos tubos é considerada a mais eficiente em termos de transferência de calor, enquanto os tubos inferiores são mais fáceis de instalar.

A conexão inferior dos dispositivos requer obrigatoriamente o uso de uma bomba, o que reduz um pouco as prioridades econômicas do sistema. Na opção superior, é necessário um cálculo preciso durante o projeto e a instalação de um trecho de aceleração, o que aumenta o comprimento da tubulação e os custos de sua construção.

Na conexão inferior dos dispositivos de aquecimento à linha principal de aquecimento, é necessário prever um estreitamento dos tubos no trecho, necessário para direcionar o fluido térmico para o radiador.

A circulação do fluido térmico pode ocorrer de forma forçada (com bomba de circulação) ou natural. O sistema também pode ser do tipo fechado ou aberto. Falaremos sobre as características de cada tipo de sistema na próxima seção.

Denominada “Leningradka”, o sistema de aquecimento de tubo único é adequado para edifícios residenciais de um ou dois andares de pequena área, o número ideal de radiadores é de até 5 unidades.

Ao usar 6-7 baterias, é necessário realizar cálculos minuciosos da estrutura. Com 8 ou mais radiadores, o sistema pode ser insuficientemente eficiente, e sua instalação e ajuste podem ser injustificadamente caros.

A opção de conexão diagonal em um esquema de tubo único, embora permita aumentar a transferência de calor do sistema em 10 – 12%, não elimina o “desequilíbrio” no regime de temperatura entre os primeiros radiadores próximos à caldeira e os últimos.

Visão geral dos principais esquemas tecnológicos

Cada um dos esquemas de aquecimento Leningradka tem suas próprias características de implementação prática, vantagens e desvantagens, que veremos a seguir.

Características dos esquemas horizontais

Em casas particulares de um andar ou em ambientes de pequena área, geralmente se instala a 'Leningradka' em esquema horizontal. Ao implementar esquemas horizontais na prática, deve-se considerar que todos os elementos de aquecimento (radiadores) estão no mesmo nível, e sua instalação ocorre ao longo das paredes ao redor do perímetro do ambiente.

Vamos considerar o esquema clássico horizontal mais simples de tipo aberto com circulação forçada.

No esquema horizontal da 'Leningradka': 1 — caldeira; 2 — tubulação de derivação; 3 — tanque; 4 — bomba de circulação; 5 — válvula de esfera de drenagem; 6 — coletor de aceleração; 7 — válvula de Mayevsky; 8 — radiadores; 9 — tubulação de saída; 10 — esgoto; 11 — válvula de esfera; 12 — filtro; 14 — tubulação de alimentação. As setas indicam a direção do movimento do fluido térmico.

Pelo esquema, vê-se que o sistema consiste em:

1. Caldeira de aquecimento, que está conectada ao sistema de abastecimento de água e às redes de esgoto;
2. Tanque de expansão com tubulação de derivação – graças à presença deste tanque, o sistema é chamado de aberto. A ele está conectado um tubo de derivação, pelo qual saem o excesso de água ao encher o circuito e o ar que pode aparecer quando o líquido ferve na caldeira;
3. Bomba de circulação, que está instalada na tubulação de retorno. Ela garante a circulação da água pelo circuito;
4. Tubulação de alimentação de água quente e tubulação de saída do fluido térmico resfriado;
5. Radiadores com válvulas de Mayevsky instaladas, pelas quais ocorre a liberação de ar;
6. Filtro, pelo qual a água passa antes de entrar na caldeira;
7. Duas válvulas de esfera – ao abrir uma delas, o sistema começa a ser preenchido com fluido térmico (água) até o tubo de derivação. A segunda é secreta, permitindo o escoamento da água do sistema diretamente para o esgoto.

Os radiadores no esquema estão conectados por tubulação inferior, mas é possível organizar uma conexão diagonal, que é considerada mais eficiente em termos de transferência de calor.

Este esquema ilustra o princípio da conexão diagonal. O fluido térmico entra pela parte superior, através da tubulação conectada à parte superior do radiador, e sai pelo lado oposto do dispositivo na parte inferior.

O esquema acima apresenta desvantagens significativas. Por exemplo, se for necessário reparar ou substituir o radiador, será necessário desligar completamente o sistema de aquecimento e drenar a água, o que é extremamente indesejável durante a estação de aquecimento.

Além disso, o esquema não permite regular a transferência de calor das baterias, diminuir ou aumentar a temperatura nos ambientes. O esquema aprimorado, mostrado abaixo, resolve esses problemas.

A principal diferença deste esquema para o anterior é que foram colocadas válvulas esfera em ambos os lados das tubulações (destacadas em azul), e na tubulação inferior foram inseridos by-passes com válvulas agulha (destacadas em verde).

As válvulas esfera instaladas em ambos os lados da bateria foram inseridas para permitir interromper o fornecimento de água ao radiador. Para desmontar a bateria para reparo ou substituição sem drenar a água do sistema, pode-se fechar as válvulas esfera.

Graças à presença de by-passes, a remoção da bateria pode ocorrer sem desligar o sistema – a água passará pelo circuito através da tubulação inferior.

Os by-passes também permitem regular a vazão do fluido de aquecimento. Se a válvula agulha estiver completamente fechada, o radiador recebe e libera a quantidade máxima de calor.

Se a válvula agulha for ligeiramente aberta, parte do fluido passará pelo by-pass e a outra parte passará pela válvula esfera. Nesse caso, o volume de fluido que entra no radiador diminuirá.

Assim, ajustando o nível da válvula agulha, é possível controlar a temperatura em cada ambiente.

Vamos considerar o esquema horizontal fechado de aquecimento com circulação forçada.

Na figura é mostrada a implementação do esquema fechado “Leningradka” com circulação forçada. O fornecimento do fluido aquecido é feito por um tubo coletor, que recolhe a água resfriada e a encaminha para a caldeira para processamento posterior.

Ao contrário do esquema aberto, o sistema de tipo fechado está sob pressão devido à presença de um tanque de expansão fechado. Também há um painel de controle e gerenciamento no sistema.

Ele consiste em um corpo, no qual são instalados:

1. Válvula de segurança. Ela é escolhida com base nos parâmetros técnicos da caldeira, especificamente – pela pressão máxima admissível. Se ocorrer uma falha no termostato, o excesso de água sairá pela válvula, diminuindo assim a pressão no sistema.
2. Purga de ar. O dispositivo remove o excesso de ar do sistema. Se o sistema de termorregulação falhar, quando o líquido ferver na caldeira, surgirá excesso de ar, que sairá automaticamente pela purga de ar;
3. Manômetro. Instrumento que permite controlar e alterar a pressão no sistema. Normalmente, a pressão ideal é de 1,5 atmosferas, mas o indicador pode ser diferente – geralmente depende dos parâmetros da caldeira.

O sistema fechado é considerado a solução mais moderna devido à automação de alguns processos.

Aplicação de esquemas verticais

Esquemas verticais de instalação da «Leningradka» são utilizados em casas de dois andares de pequena área. Por analogia, podem ser do tipo aberto ou fechado, representados por circuitos com circulação forçada e por gravidade.

Apresentamos acima os sistemas com bomba de circulação. Vamos considerar um esquema vertical com circulação natural do tipo fechado.

No esquema, a tubulação é disposta verticalmente, e o fornecimento de água ocorre de cima para baixo através de um tanque de expansão.

Implementar um esquema com circulação natural é bastante complexo. Aqui, a tubulação é montada na parte superior da parede em um determinado ângulo na direção do movimento da água. O fluido térmico passa da caldeira para o tanque de expansão, de onde se move sob pressão através dos tubos e radiadores.

Para o funcionamento eficiente do sistema, a caldeira deve estar localizada abaixo do nível de instalação dos radiadores.

O esquema também pode prever a possibilidade de remoção das baterias dos radiadores sem interromper o sistema de aquecimento, através da instalação de bypass com válvulas de agulha e válvulas esféricas na tubulação.

Comparação entre sistemas por gravidade e com bomba

Há uma opinião de que a organização de um sistema de aquecimento por gravidade permite economizar na bomba de circulação.

Para organizar o movimento natural do fluido térmico pelo circuito, é necessário calcular corretamente os ângulos de inclinação, o diâmetro e o comprimento dos tubos, o que não é simples. Além disso, o sistema por gravidade pode funcionar ininterruptamente e de forma eficiente apenas em pequenos cômodos térreos; em outras casas, sua operação pode causar vários problemas.

Outra desvantagem do sistema por gravidade é que ele exige tubos com diâmetro maior do que na construção de circuitos de aquecimento forçado. Eles custam mais caro e prejudicam o interior.

O diagrama mostra a implementação do fluxo por gravidade para a distribuição horizontal. Aqui, a caldeira está localizada abaixo do nível dos radiadores, o fluido térmico sobe por um tubo estritamente vertical, entra no tanque de expansão e, a partir daí, através do coletor de aceleração, chega aos radiadores.

O ambiente deve ter um porão para a caldeira, pois a fonte de calor precisa estar abaixo do nível dos radiadores. Além disso, para organizar o fluxo por gravidade, será necessário um sótão bem equipado e isolado, onde será instalado o tanque de expansão.

O problema de qualquer sistema por gravidade em uma casa de dois andares é que, no segundo andar, os radiadores aquecem mais do que no primeiro. A instalação de válvulas de balanceamento e desvios pode ajudar a resolver parcialmente esse problema, mas não significativamente.

Além disso, a introdução de equipamentos adicionais leva ao encarecimento do sistema, e seu funcionamento pode permanecer instável.

A solução mais racional para a diferença de temperatura do fluido térmico que sai da caldeira e atinge os dispositivos distantes no primeiro andar é instalar radiadores com número maior de seções.

Aumentar a área de transferência de calor dessa maneira permite praticamente equalizar as características de aquecimento nos diferentes níveis do sistema.

O sistema por gravidade 'Leningradka' não é adequado para casas do tipo mansarda, pois é possível posicionar o tubo reto apenas em casas com telhado completo. Além disso, o sistema não pode ser implementado se as pessoas não vivem na casa permanentemente.

Especificidades da instalação do sistema de aquecimento

O sistema monotubo 'Leningradka' é complexo em cálculos e execução. Para sua implementação em uma casa como um sistema de aquecimento eficiente, é necessário realizar cálculos profissionais minuciosos com antecedência.

Elementos principais do sistema 'Leningradka':

• caldeira de aquecimento;
• tubulação metálica ou de polipropileno (mas não de metal-plástico);
• seções de radiadores;
• vaso de expansão (para sistema fechado) ou vaso com válvula (para sistema aberto);
• tês.

Também pode ser necessário uma bomba de circulação (para sistemas com movimento forçado do fluido térmico).

Para melhorar as capacidades do sistema, utiliza-se:

• válvulas esféricas (para cada radiador são necessárias 2 válvulas esféricas);
• bypasses com válvula agulha.

Vale ressaltar que a tubulação principal do sistema pode ser embutida no plano da parede ou estar localizada sobre esse plano. Se o tubo estiver na parede, no teto ou no piso, é importante garantir seu isolamento térmico com qualquer material. Dessa forma, melhora-se a transferência de calor dos tubos, e a queda de temperatura nos últimos radiadores será mínima.

É possível instalar a tubulação sobre a parede, evitando rasgos, mas neste caso o interior do ambiente é prejudicado

Se a tubulação for instalada no plano do piso, a montagem do próprio revestimento do piso é feita sobre o tubo. Se a tubulação for colocada sobre o piso, isso permitirá futuras alterações na construção do sistema.

O tubo de alimentação e a tubulação de retorno dos sistemas com movimento natural do fluido térmico geralmente são instalados com inclinação de 2 a 3 mm por metro linear no sentido do movimento da água ou outro fluido térmico no sistema. Já os elementos de aquecimento são instalados no mesmo nível. Em sistemas com circulação forçada, não há necessidade de inclinação.

Trabalhos preparatórios do ambiente

Se a tubulação for escondida em estruturas de construção, antes da montagem do sistema são feitos rasgos no perímetro nos locais onde os tubos serão posicionados.

Ao fazer rasgos na parede, formam-se microtrincas, canais passantes aparecem tanto por fora quanto por dentro. Isso acarreta a entrada de ar frio externo e a formação de condensação indesejada no tubo. Como resultado – aumentam as perdas de calor dos radiadores e o consumo excessivo de gás.

Portanto, durante a instalação da tubulação na parede, piso ou sob o teto, é importante isolar termicamente o tubo com qualquer material isolante.

Escolha de radiadores e tubos

Os tubos de polipropileno se destacam pela facilidade de instalação, mas não são adequados para casas localizadas em regiões do Norte. O polipropileno derrete a partir de +95°C, portanto aumenta a probabilidade de ruptura do tubo na máxima transferência de calor da caldeira.

É aconselhável usar exclusivamente tubos metálicos, embora sua instalação apresente dificuldades.

A tubulação metálica é considerada a mais confiável. Ela suporta altas temperaturas do fluido de aquecimento, mas sua instalação requer trabalhos de soldagem.

Ao escolher o diâmetro do tubo, é necessário considerar a quantidade de radiadores. Para 4-5 radiadores, é adequada uma linha principal de 25 mm de diâmetro e um bypass de 20 mm. Para um sistema de 6-8 radiadores, utiliza-se uma linha principal de 32 mm e um bypass de 25 mm.

Se o sistema for por gravidade, é necessário escolher uma linha principal de 40 mm ou mais. Quanto mais radiadores estão envolvidos no sistema, maior deve ser o diâmetro dos tubos, caso contrário, será difícil fazer o balanceamento posteriormente.

É importante calcular corretamente o número de seções dos radiadores. O fluido de aquecimento, ao entrar no primeiro radiador, possui a maior eficiência. Nele ocorre um resfriamento da água de pelo menos 20 graus. Como resultado, na saída, a água a 50 graus se mistura com o fluido a +70 graus.

Como resultado, o segundo radiador receberá um fluido de aquecimento com temperatura mais baixa. Ao passar por cada radiador, a temperatura do fluido cairá cada vez mais.

Para compensar as perdas de calor e garantir a dissipação de calor necessária de cada radiador, é necessário aumentar o número de seções. No primeiro radiador, deve-se considerar 100% da potência, no segundo – 110%, no terceiro – 120% e assim por diante.

Conexão dos elementos de aquecimento e tubos

O bypass é inserido na linha principal existente, fabricado separadamente com as derivações. A distância entre as derivações é considerada com uma tolerância de 2 mm, para que durante a soldagem das válvulas de canto com a conexão de união o radiador caiba.

A folga permitida no aperto da conexão de união geralmente é de 1-2 mm. Se essa distância for ultrapassada, ela pode se desalinhar e vazar. Para obter as dimensões exatas, é necessário desapertar as válvulas de canto no radiador e medir a distância entre os centros das luvas.

Às derivações, são soldados ou conectados os tês, uma abertura é destinada ao bypass. O segundo tê é ajustado conforme a medição – mede-se a distância entre os eixos centrais das derivações, considerando a dimensão de encaixe do bypass no tê.

Realização de trabalhos de soldagem

Ao soldar, se os tubos forem metálicos, é importante evitar o acúmulo interno. Se metade do diâmetro do tubo estiver bloqueada, o fluido de aquecimento sob pressão preferirá passar pela linha principal mais espaçosa. Como resultado, os radiadores podem não receber calor suficiente.

Se durante a soldagem dos elementos houver formação de acúmulo, é necessário refazer imediatamente o trabalho, soldando os elementos novamente.

Ao soldar o bypass e o tubo principal, é necessário determinar previamente qual extremidade deve ser soldada primeiro, pois existem situações em que, ao soldar uma borda, do segundo lado entre o tubo e o T não é possível inserir o ferro de soldar.

Após a prontidão de todos os elementos, os radiadores são pendurados usando válvulas angulares e engates combinados, coloca-se o bypass com derivações no rasgo, mede-se o comprimento das derivações, corta-se o excesso, removem-se os engates combinados e soldam-se às derivações.

Etapas finais dos trabalhos

Antes de iniciar o sistema, é necessário eliminar o ar dos tubos e radiadores usando as válvulas de Mayevsky.

Além disso, após a inicialização e verificação de todos os nós e conexões, é importante realizar o balanceamento do sistema – equalizar a temperatura em todos os radiadores, ajustando a válvula agulha.

Em esquemas verticais, a água é fornecida por cima através dos tubos ascendentes. O vaso de expansão deve estar localizado acima do nível dos radiadores, e a tubulação geralmente é montada na parede. Também é importante incorporar um dispositivo de circulação forçada no sistema.

Vantagens e desvantagens do sistema

As principais vantagens do sistema “Leningradka” – simplicidade de instalação, alta eficiência, economia em materiais consumíveis e na instalação (o rasgo é feito para um tubo ou não é feito se o tipo de instalação aberta for selecionado).

Graças à implementação de bypasses, válvulas esfera e painel de controle, tornou-se possível regular a temperatura nos cômodos sem reduzir o nível de calor em outros ambientes; realizar a substituição e reparo de radiadores sem parar o sistema.

A principal desvantagem do sistema é a complexidade dos cálculos, a necessidade de balanceamento, que muitas vezes resulta em custos adicionais – instalação de equipamentos adicionais, trabalhos de reparo, etc.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Vídeo informativo sobre os esquemas de implementação do sistema “Leningradka”:

Chamado de sistema de aquecimento “Leningradka”, é uma solução econômica e eficiente para aquecer casas de pequena área.

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