Como instalar aquecimento em uma casa particular com as próprias mãos: esquemas de organização de um sistema de aquecimento autônomo

Os proprietários de casas particulares sabem que um sistema de aquecimento autônomo é muito mais econômico e eficiente do que um centralizado. Muitos proprietários confiam a solução da questão do aquecimento doméstico a especialistas que realizam cálculos, projetam e supervisionam a instalação do fornecimento de calor.

No entanto, existem também aqueles artesãos que decidem instalar o aquecimento residencial por conta própria para não pagar a mais pelos serviços de profissionais. E isso não é uma pequena economia no orçamento familiar, concorda?

Antes de iniciar os cálculos e o projeto, é necessário decidir sobre a opção ideal do sistema e seus componentes. Nós ajudaremos você a resolver essas questões.

O artigo fornece uma visão geral detalhada das possíveis soluções de engenharia para uma casa particular, destacando os prós e contras de cada esquema, seus princípios de funcionamento e nuances de instalação.

Sistema de aquecimento: quais existem?

Existem muitas soluções de engenharia para aquecimento residencial. Destacamos três tipos principais de sistemas de aquecimento.

Sistema de aquecimento com líquido refrigerante

A forma mais comum de aquecimento residencial no nosso país. Pressupõe a existência de um circuito fechado no qual circula líquido refrigerante.

Como este, geralmente é usada água, mas também podem ser vários anticongelantes, que se diferenciam vantajosamente pela baixa temperatura de congelamento. Para aquecer o refrigerante, uma caldeira de qualquer tipo adequado é instalada no sistema.

O refrigerante aquecido é fornecido através dos tubos para os cômodos, onde entra nos radiadores. Esses dispositivos são projetados para transferir calor para o ar. Nas baterias, o refrigerante esfria e depois retorna pelos tubos para a caldeira, onde é aquecido novamente.

Esse ciclo se repete várias vezes. Para regular o sistema, podem ser usados termostatos, que permitem manter automaticamente a temperatura desejada, ou torneiras. Neste caso, o ajuste é manual.

O aquecimento com uso de fluido térmico refere-se a sistemas bastante simples de projetar e executar. Se necessário, pode ser montado por conta própria. Mas, certamente, é aconselhável mostrar o projeto a especialistas para evitar erros que possam reduzir significativamente a eficiência do sistema.

Sistemas de aquecimento com fluido térmico líquido são sempre construídos em forma de circuito fechado, dentro do qual circula o líquido aquecido.

Entre as vantagens, pode-se citar a longa vida útil da estrutura, desde que tenha sido feita uma instalação adequada e não haja violações na operação.

O sistema funciona silenciosamente, é extremamente simples de reparar e manter. É importante que, com um projeto bem executado, seja possível manter a temperatura desejada em todos os ambientes aquecidos.

O sistema é eficiente e permite economizar recursos energéticos. A capacidade energética do fluido térmico é cerca de 4000 vezes maior que a do ar. Isso permite aquecer o ar nos ambientes até uma temperatura confortável relativamente rápido.

O sistema de aquecimento desse tipo consiste em vários elementos, sendo os principais a tubulação, a caldeira e os radiadores (+).

Entre as desvantagens, vale notar que tal aquecimento só pode ser instalado durante a construção ou reforma geral da casa. Se a água for usada como fluido térmico, deve-se considerar que sua temperatura de congelamento é bastante alta. Isso pode causar danos aos tubos caso o sistema congele.

Além disso, a presença de ar nos tubos com água provoca corrosão rápida dos elementos da estrutura.

Aquecimento do tipo ar

O fluido térmico neste caso é o ar aquecido. Ele é aquecido por um aquecedor a água ou vapor instalado no edifício, ou por um aquecedor de ar elétrico ou a fogo. Após o tratamento térmico, o meio gasoso preparado entra no ambiente.

De acordo com o princípio de funcionamento, os esquemas de aquecimento a ar dividem-se em dois tipos:

• combinados com ventilação;
• de recirculação.

A primeira opção envolve a mistura parcial de uma porção de ar fresco capturado da rua e a liberação de igual volume de massa de gás e ar residual.

Na segunda variante, todo o fluxo de ar que circula pelo cômodo é capturado e direcionado ao aquecedor de ar para tratamento. Em seguida, retorna integralmente. É claro que, do ponto de vista sanitário e higiênico, o primeiro esquema é preferível.

É possível aquecer a casa sem o usual fluido de aquecimento líquido. O aquecimento a ar pressupõe o aquecimento das massas de ar e seu fornecimento direto aos ambientes aquecidos (+)

O ar aquecido a 55-60°C entra nos dutos de ar, pelos quais é conduzido aos cômodos. Aqui ele se distribui da forma mais uniforme possível. Após esfriar, as massas de ar descem, passam por aberturas fechadas com grelhas para dentro do duto de retorno, pelo qual retornam ao aquecedor. O ciclo se repete várias vezes.

Esse sistema de aquecimento é regulado apenas por automação, o que torna a temperatura nos ambientes extremamente confortável.

O aquecimento a ar é extremamente seguro, pois a automação monitora todos os parâmetros do sistema e, em caso de problemas, bloqueia seus elementos. Além disso, não há tubos cheios de líquido quente na estrutura, que, em circunstâncias desfavoráveis, poderiam romper ou vazar.

Nos esquemas de aquecimento a ar, não há os radiadores tradicionais que as pessoas comuns conhecem, o que, juntamente com a ausência de tubos, impacta significativamente o custo de construção do sistema. Não há as válvulas de bloqueio típicas dos sistemas de aquecimento a vapor e a água.

Ao instalar um circuito combinado com ventilação, a questão da renovação da composição do ar também é resolvida de forma inteligente.

A vida útil, desde que haja uma instalação competente do aquecimento a ar, é de aproximadamente 20 anos. Entre as vantagens, também podemos incluir a atratividade externa do aquecimento a ar. As emaranhadas tubulações necessárias para sistemas com fluido de aquecimento líquido estão ausentes neste caso.

O aquecedor de ar pode funcionar a gás ou outro tipo de combustível. O tipo de queimador do aparelho pode ser atmosférico ou com ventilador (+)

Dentre as desvantagens, vale destacar possíveis problemas com a composição do ar. O sistema puxa do exterior massas de ar poluídas, o que exige a instalação de filtros. Eles precisam ser trocados com bastante frequência.

Além disso, é recomendável usar umidificadores de ar, pois as massas aquecidas frequentemente são muito secas. Se alguma substância tóxica, como monóxido de carbono, entra no sistema, ela se espalha muito rapidamente por toda a casa.

Sistemas de aquecimento elétrico

Para a instalação de aquecimento autônomo em uma casa particular, sistemas que funcionam com eletricidade são usados com bastante frequência. Existem vários tipos; veremos dois dos mais procurados.

Os convectores elétricos são aparelhos de aquecimento compactos que podem ser instalados dentro do cômodo aquecido. Dependendo da potência do dispositivo, pode ser um ou vários.

O princípio de funcionamento dos diferentes tipos de convectores elétricos é semelhante. O ar frio entra no aparelho através de uma grade, onde é aquecido por meio de uma resistência elétrica.

Graças à convecção natural ou à ação do ventilador, as massas de ar aquecidas sobem, misturam-se com o ar ambiente e o aquecem. A temperatura do ambiente aumenta. O ar resfriado desce, reentra no aparelho e o ciclo se repete.

O uso de convectores elétricos – é a forma mais simples de aquecer ambientes residenciais. Porém, considerando o custo da eletricidade, é bastante oneroso.

O aquecimento elétrico pode ser implementado por meio de radiação infravermelha. Uma fina película flexível de IV é instalada no teto ou no piso e funciona como um dispositivo de aquecimento que aquece o ar do ambiente até uma temperatura confortável.

O sistema funciona da seguinte forma. Quando a corrente elétrica é aplicada à película, os elementos de carbono aquecem e começam a emitir ondas infravermelhas em uma faixa segura para os seres humanos.

Essas ondas começam a se mover até o primeiro objeto grande que encontram. Pode ser o chão, um móvel ou algo similar. Os objetos acumulam as ondas IV, aquecem e liberam calor para o ar. O aquecimento ocorre muito rapidamente.

Além disso, a distribuição de calor é extremamente favorável para o ser humano: na parte inferior do ambiente está o ar mais quente, na parte superior, um pouco mais frio.

Os médicos confirmam que o aquecimento infravermelho é semelhante aos raios solares e é considerado extremamente favorável para o ser humano. Apesar da diferença significativa no princípio de funcionamento, ambos os tipos de sistemas possuem vantagens semelhantes. Principalmente, são os custos mínimos de construção.

As tarifas pouco atraentes das empresas de fornecimento de energia não desencorajam aqueles que desejam ter aquecimento elétrico. Para controlar o equipamento, utiliza-se automação, o que permite configurar o sistema para um modo de máxima eficiência energética.

A película de aquecimento infravermelho pode ser instalada no piso ou no teto. Em qualquer caso, ela aquecerá o ambiente de forma eficiente e segura (+)

A eletricidade é muito conveniente de usar. Não há necessidade de utilizar qualquer combustível, o que elimina o problema de armazenamento e compra.

Além disso, as caldeiras a combustível sólido, por exemplo, são consideradas muito «sujas», pois durante seu funcionamento produzem fuligem e cinzas. O equipamento elétrico não tem esses problemas. É totalmente seguro, silencioso e não produz emissões tóxicas.

Os sistemas que funcionam com eletricidade geralmente são muito compactos. Os aparelhos utilizados neles podem ter designs variados. Esses sistemas são duráveis e requerem apenas manutenção regular.

Sua principal desvantagem é a operação dispendiosa, devido ao alto custo da eletricidade. Apesar da eficiência dos sistemas, as contas de eletricidade geralmente são altas.

Variedades do sistema com líquido refrigerante

Como mostra a prática, na maioria das vezes para a instalação de um sistema de aquecimento autônomo, escolhe-se um sistema com líquido refrigerante, então vamos falar sobre suas variedades. Esse sistema é implementado em uma das duas possíveis configurações.

Esquema mais simples – tubo único

Representa um circuito fechado em forma de anel, dentro do qual os radiadores de aquecimento são instalados em série. O refrigerante entra no primeiro, depois no seguinte e assim por diante, até retornar à caldeira. Esta é uma configuração extremamente simples, porém, não a mais eficiente.

A principal desvantagem do sistema de aquecimento de um tubo reside no resfriamento do refrigerante nas “proximidades” das baterias mais distantes da caldeira.

O esquema de distribuição de um tubo pressupõe a disposição sequencial das baterias. O sistema é muito simples, mas tem limitações de aplicação (+)

O líquido sai do trocador de calor da caldeira a uma temperatura de cerca de 75°C. Ele entra no primeiro radiador com a mesma temperatura, no segundo está um pouco mais frio e assim por diante. Se o comprimento da tubulação for pequeno e houver poucos radiadores, isso não é problema.

Mas se houver muitas baterias, nas últimas o refrigerante estará aquecido a 45-50°C. O que não é suficiente para um aquecimento normal do ambiente.

Podem haver duas maneiras de corrigir a situação. A primeira – aumentar a temperatura do refrigerante ou adicionar seções aos últimos radiadores da cadeia para aumentar sua transferência de calor. Ambas as opções exigirão investimentos adicionais, mas não garantem resultado.

Outra maneira de lidar com o problema é a instalação de uma bomba de circulação. Isso realmente aumentará a eficiência do sistema de um tubo, mas também o tornará dependente de energia e mais caro para operar.

Esquema aprimorado – dois tubos

A principal diferença em relação ao primeiro esquema é que o refrigerante é fornecido a cada um dos radiadores praticamente ao mesmo tempo. Para fornecê-lo aos aparelhos, utiliza-se um tubo de alimentação; para coleta e retorno, utiliza-se um tubo chamado de retorno.

O fluido térmico para os radiadores pode ser fornecido através de um esquema coletor ou em T. No primeiro caso, cada dispositivo recebe seu próprio fluxo de alimentação e retorno. Os tubos são instalados a partir do coletor em forma de “raios”, daí o segundo nome “radial”.

Na variante em T, os dispositivos são conectados sequencialmente à alimentação e ao retorno, a montagem é feita com conectores de três saídas – tês.

O esquema de dois tubos para a instalação do sistema de aquecimento pressupõe que para cada radiador será instalada uma tubulação de alimentação do fluido térmico e um tubo de retorno, o retorno (+)

O coletor pressupõe a instalação de válvulas de corte em cada derivação para o radiador, permitindo desligá-lo se necessário. O funcionamento do esquema de aquecimento radial é baseado na circulação forçada do líquido, porque para o movimento natural do fluido térmico existem muitos obstáculos hidráulicos nos numerosos anéis.

As variantes em T podem funcionar tanto por gravidade natural quanto com a inclusão de uma bomba de circulação no sistema. Ela bombeia o fluido térmico, portanto, ao montar os anéis de aquecimento, não é necessário manter a inclinação, nem instalar o tubo de alimentação abaixo dos dispositivos de aquecimento.

A principal vantagem do esquema de dois tubos é garantir o aquecimento uniforme de todos os radiadores no edifício, independentemente de quantos sejam. Mas, para sua instalação, serão necessários muito mais tubos e outros elementos, portanto, será mais cara. Esta é a principal desvantagem do sistema de dois tubos.

Sistema com circulação por gravidade

O fluido térmico dentro do circuito de aquecimento deve se mover. Isso pode ocorrer por circulação natural. Ela surge devido à diferença de densidade existente entre o fluido frio e o aquecido.

O líquido aquecido tem menor densidade, portanto começa a subir espontaneamente da caldeira pela coluna, de onde segue para as tubulações de derivação e depois para os radiadores. O fluido em resfriamento aumenta sua densidade, tornando-se mais pesado.

A eficiência do funcionamento do sistema com circulação natural do fluido refrigerante depende da diferença de temperatura, da altura de elevação do refrigerante e do ângulo de instalação da tubulação adequadamente escolhido (+)

Por esta razão, ele desce, se acumula na tubulação de retorno, através da qual chega à caldeira. Assim, enquanto o equipamento estiver funcionando, a circulação do refrigerante do tipo gravitacional será realizada. No entanto, sua velocidade é relativamente baixa e pode variar.

Ela depende principalmente de dois fatores:

1. Localização dos elementos do sistema. Os radiadores devem ser colocados significativamente acima da caldeira ou elevados até o teto, ou melhor ainda, no sótão, o riser principal de onde sairão as derivações para os radiadores.
2. Diferença de temperatura entre o refrigerante resfriado e aquecido. Quanto maior, maior a velocidade do fluido. Por esta razão, o riser principal pode ser isolado com material especial para evitar perdas de calor, enquanto o retorno, ao contrário, não é coberto por nada.

Entre as vantagens do esquema de sistema de aquecimento residencial com circulação natural estão seu baixo custo e simplicidade de projeto, instalação e manutenção. Durante a operação, é totalmente silencioso, sem qualquer vibração.

O esquema com circulação natural tem várias desvantagens. Ele inicia lentamente, o que é explicado pela baixa velocidade de avanço do refrigerante com pequena diferença de temperatura.

Um sistema bem projetado com circulação natural de refrigerante líquido pode ser bastante complexo e abranger não apenas um, mas vários andares (+)

Além disso, para a circulação normal do fluido no circuito, é necessária uma tubulação montada com tubos de diâmetro relativamente grande. Esses sistemas são limitados em tamanho devido à baixa pressão natural na tubulação principal. O comprimento dessa construção não pode exceder 30 m na horizontal.

Esquema com circulação forçada

No sistema é incluída uma bomba de circulação, que faz o fluido térmico se mover a uma velocidade determinada. A bomba é instalada em qualquer lugar da linha de aquecimento.

Mas para instalação na alimentação, a bomba deve ser comprada apenas de fabricantes confiáveis, pois ela terá que trabalhar em condições desfavoráveis, embora todos os modelos de circulação atualmente fabricados sejam projetados para tal operação.

A potência da bomba é selecionada dependendo da extensão da tubulação e pode variar. Graças à circulação forçada, o circuito pode ter diferentes comprimentos, até muito extenso. A velocidade de movimento do fluido térmico não depende da diferença de temperatura, o que permite implementar vários esquemas de engenharia.

Além disso, surge a possibilidade de usar tubos de pequeno diâmetro, o que tem um efeito positivo na aparência de tal sistema de aquecimento.

A inclusão de uma bomba de circulação no esquema permite implementar soluções de engenharia mais complexas e torna o sistema mais eficiente (+)

Dentre as desvantagens do aquecimento com circulação por bomba, vale destacar a dependência de energia. Isso significa que, na ausência de fornecimento de eletricidade, o aquecimento não funcionará. Para locais onde as quedas de energia são frequentes, esta é uma desvantagem muito séria.

Além disso, a instalação da bomba exigirá custos adicionais para sua compra, montagem e operação subsequente.

Elementos principais do sistema de aquecimento

O conjunto de elementos incluídos no sistema de aquecimento com fluido térmico líquido pode ser muito variado. Tudo depende do tipo de esquema escolhido. No entanto, alguns elementos básicos estão sempre presentes. Primeiramente, a caldeira. O equipamento gera calor, que é transferido para o fluido térmico.

Quanto ao tipo de combustível utilizado, todas as caldeiras são divididas em:

1. Sólidos. Para o funcionamento, utilizam-se todos os tipos de combustíveis sólidos: lenha, carvão, turfa, etc. No mercado podem-se encontrar variedades desses dispositivos, como aparelhos a pellets e de pirólise.
2. A gás. Funcionam com gás natural canalizado ou gás liquefeito.
3. Elétricas. Produzem calor convertendo energia elétrica.
4. A óleo combustível. Utilizam diesel, gasolina e materiais similares como combustível.
5. Combinadas. Os dispositivos são equipados com vários queimadores diferentes e podem funcionar com vários tipos de combustível.

As mais práticas são consideradas as caldeiras combinadas. Elas ajudam a não ficar sem aquecimento em condições com interrupções no fornecimento do tipo principal de combustível. No entanto, o custo desses modelos é muito superior ao dos padrões.

Radiador de painel – um dos aparelhos de aquecimento mais confiáveis e simples

Outro elemento obrigatório do sistema de aquecimento são os aparelhos acumuladores de calor. Eles também podem ser diferentes.

Distinguem-se os seguintes tipos de radiadores:

• De painel, que representam um painel integral de aço de vários tamanhos.
• De placas, compostos por várias placas, cuja espessura pode variar significativamente.
• Tubulares. São feitos na forma de um coletor inferior e superior, conectados por segmentos de tubos.
• Seccionais. São montados a partir de seções de aquecimento, cuja quantidade pode ser qualquer.

E o último elemento obrigatório de um sistema de aquecimento desse tipo é a tubulação.

Para sua montagem, são utilizados tubos metálicos ou plásticos. Os primeiros são muito resistentes, mas estão sujeitos à corrosão e são difíceis de instalar. Os segundos são muito fáceis de montar, não enferrujam, mas a resistência de diferentes marcas de plásticos pode variar significativamente. Portanto, é muito importante não errar na escolha do material para a tubulação plástica.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Qual método de aquecimento de uma casa particular é mais vantajoso:

Tudo sobre o esquema de aquecimento monotubo:

Princípio de funcionamento do aquecimento a ar:

O aquecimento autônomo pode ser instalado de várias maneiras. A escolha da solução será, sem dúvida, influenciada pelas características climáticas da região onde a casa está localizada.

Dificilmente é aconselhável instalar um sistema caro com líquido refrigerante onde o inverno dura um ou dois meses e a temperatura raramente cai abaixo de zero. Também é importante considerar as características do edifício e as possibilidades financeiras. Se a decisão correta for tomada, a casa estará sempre aquecida.

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