Esquemas típicos e regras para elaboração de projeto de sistema de aquecimento de casa particular térrea

O sistema de aquecimento em uma casa térrea pode ser instalado de acordo com vários esquemas. Ao escolher a melhor opção, são considerados o orçamento do projeto e a disponibilidade dos tipos de combustível.

Assim como as características dos elementos construtivos do edifício residencial privado: área do imóvel, materiais utilizados na construção, existência de depósito para instalação do equipamento da caldeira.

Vamos entender quais regras seguir ao projetar o sistema de aquecimento e quais ações é melhor evitar para evitar problemas com o aquecimento no futuro.

Requisitos para aquecimento individual

O nó térmico deve ser planejado de modo a corresponder ao projeto arquitetônico do edifício. A localização de todos os elementos funcionais deve ser o mais conveniente possível para operação e realização de reparos programados sem violar a integridade estrutural da casa.

Requisitos básicos exigidos para sistemas de aquecimento modernos:

• eficiência energética;
• instalação e manutenção simples;
• altos índices de transferência de calor;
• independência total/parcial da energia elétrica.

Antes de iniciar o projeto do fornecimento de calor, é necessário escolher a fonte de energia térmica mais adequada e econômica — fogão ou lareira, aquecimento a água, vapor, ar ou elétrico.

E ainda é necessário decidir o esquema básico de distribuição de tubos para o aquecimento de uma casa térrea privada, calcular corretamente a potência e avaliar objetivamente a carga no sistema, considerando todas as peculiaridades.

O sistema de aquecimento individual deve criar um microclima confortável dentro de casa durante o inverno, ser econômico e confiável na operação

Uma linha de distribuição de aquecimento corretamente instalada permite organizar o aquecimento uniforme do ar em todos os cômodos da casa particular em um tempo mínimo.

Classificação dos sistemas de fornecimento de calor

Em edifícios térreos, casas e chalés, são instalados sistemas de aquecimento autônomos ou dependentes de fontes externas de energia. Os primeiros funcionam com gás liquefeito, diesel ou combustível sólido. Os segundos precisam de conexão à rede elétrica ou ao gasoduto principal.

Outra diferença entre as opções de fornecimento de calor é a necessidade de intervenção humana na operação do equipamento.

Sistemas com controle automatizado não exigem monitoramento 24 horas ou ajuste manual. A manutenção de uma temperatura confortável dentro do edifício é garantida por termostatos e sensores de temperatura.

Esses dispositivos monitoram regularmente as mudanças nas temperaturas, permitindo que o sistema de aquecimento considere todos os fatores que afetam diretamente a temperatura no ambiente: calor solar, radiação de eletrodomésticos, aquecimento de lâmpadas de iluminação, etc.

O sistema de fornecimento de calor é frequentemente instalado junto com a automação da caldeira. Sua principal tarefa é alcançar a máxima eficiência possível, sem ultrapassar os parâmetros permitidos.

A automação permite alterar o regime de temperatura na casa em diferentes momentos do dia.

Ao classificar sistemas de aquecimento, são considerados os seguintes critérios:

• tipo de portador de calor — ar, água ou vapor, combinados;
• tipo de combustível utilizado — gás, elétrico, turfa, lenha, pellets, carvão;
• método de transporte do fluido de trabalho — com circulação natural e forçada;
• direção do movimento do fluido térmico — fluxo direto e sem saída;
• método de conexão do equipamento da caldeira — configuração de um tubo e dois tubos;
• esquema de distribuição — com disposição vertical ou horizontal da linha de distribuição, superior ou inferior, combinada.

Em edifícios de apartamentos, predomina o esquema vertical de distribuição, enquanto em edifícios térreos, o horizontal. Métodos combinados de fornecimento de calor predominam em novos edifícios altos.

Características da circulação do fluido térmico

Em casas particulares de baixa altura, é eficiente instalar sistemas de aquecimento com fluido térmico líquido. Para isso, os tubos são preenchidos com anticongelante ou água.

O movimento do fluido de trabalho no circuito de aquecimento pode ser realizado em modo natural ou forçado. A água aquecida pelo gerador de calor entra na tubulação de distribuição e depois para os radiadores. Esta parte do circuito é chamada de avanço.

Depois de entrar nos radiadores, o fluido térmico esfria e rapidamente retorna à caldeira para reaquecimento. Esse trecho é chamado de retorno. Para acelerar o transporte do fluido térmico dentro do sistema, é instalada uma bomba de circulação.

Movimento natural do líquido

No circuito de aquecimento, faz-se uma inclinação das tubulações horizontais, criando assim condições para o movimento do fluido de trabalho sob a ação da gravidade.

Além disso, instala-se um reservatório de expansão aberto — um tanque especial para receber o excesso de água, a fim de garantir o funcionamento correto e seguro de todos os componentes da rede de engenharia.

Sistemas de água funcionam plenamente com caldeiras a combustível líquido, combustível sólido, gás e elétricas.

Os sistemas de aquecimento com circulação natural funcionam devido à diferença de densidade do fluido térmico aquecido e frio. Pelas leis da física, a água quente sobe.

Em um circuito fechado, os fluxos frios inevitavelmente deslocam os aquecidos, forçando-os a se mover na direção oposta à fonte de calor. O fluido em movimento, com potencial de energia cinética, passa por todos os radiadores, liberando calor. Após retornar ao equipamento da caldeira, o ciclo se repete.

Hoje, o sistema de aquecimento monotubular com radiadores de água é extremamente popular entre os consumidores. O fluido térmico é água, mas também é permitido o uso de um fluido de trabalho anticongelante, que evitará a destruição dos tubos durante o inverno.

Para que a estrutura por gravidade funcione plenamente, a caldeira é instalada abaixo do eixo central do circuito principal. Geralmente, o gerador de calor é montado em um recesso no piso, mas às vezes em porões, exceto para unidades a gás.

O tubo de alimentação da caldeira é elevado verticalmente até o ponto superior máximo possível. Isso cria espaço adicional no circuito fechado para a aceleração do fluido de trabalho.

A quantidade de válvulas de bloqueio necessárias em sistemas de aquecimento por gravidade é reduzida ao mínimo. Requisitos rigorosos são impostos ao diâmetro dos tubos instalados — ele deve ter no mínimo 32 mm. Como a velocidade da água no circuito é baixa, para aumentar a eficiência do aquecimento, apenas tubos de grande diâmetro são instalados.

No ponto mais alto de sistemas abertos de fornecimento de calor, instala-se um tanque de expansão. Em sistemas fechados, geralmente, monta-se um purgador de ar automático.

O sistema de aquecimento autônomo, cujo princípio de funcionamento se baseia no modo natural de circulação do fluido térmico, é o mais simples. Esse projeto de aquecimento residencial é fácil de implementar na prática. No entanto, essa opção é adequada apenas para edifícios particulares de pequeno porte, pois o comprimento do circuito de aquecimento é limitado a 30 metros.

A principal vantagem dos sistemas por gravidade é a total independência da energia elétrica. Para mais detalhes sobre sistemas de aquecimento com circulação natural do fluido térmico, leia a seguir.

Circulação forçada no sistema

Para construções particulares com área total superior a 60 m², projeta-se aquecimento com transporte forçado do fluido de trabalho. No circuito fechado, instala-se uma bomba de circulação para garantir o movimento acelerado do fluido quente para os radiadores e do fluido resfriado para o gerador de calor.

A montagem dos tubos no sistema pode ser feita sem inclinação no plano horizontal. A água se move devido à diferença de pressão que surge no trecho da tubulação entre o fluxo direto e o retorno do fluido.

A presença do dispositivo de bomba aumenta significativamente a eficiência do sistema de aquecimento e minimiza o consumo de combustível necessário para manter uma temperatura ambiente confortável em uma casa particular.

A desvantagem significativa do sistema forçado é a dependência de energia. Para a circulação contínua da água no circuito, é necessário o funcionamento ininterrupto da bomba, e sua operacionalidade depende diretamente do fornecimento de eletricidade.

Em caso de queda repentina de energia, o equipamento simplesmente não conseguirá bombear o fluido. Por isso, os especialistas recomendam instalar adicionalmente geradores de reserva, capazes de fornecer um fornecimento de calor estável e ininterrupto, mesmo em situações imprevistas.

Tais esquemas podem ser utilizados na instalação de aquecimento em edifícios de qualquer área. Basta escolher uma bomba de circulação com potência adequada e garantir o fornecimento de eletricidade.

Sistema de aquecimento monotubo

Na casa, é instalada apenas uma linha de tubulação principal, sob o piso ou sobre ele, com conexão sequencial dos radiadores. Nesse circuito de aquecimento, não há divisão entre tubo de alimentação e tubo de retorno.

Ao redor do perímetro de um edifício térreo, é instalado apenas um tubo de seção circular com diâmetro de pelo menos 32 mm, que é dividido condicionalmente ao meio. A metade que sai do gerador de calor é chamada de alimentação, e a segunda parte da tubulação é chamada de retorno. Usando um tubo soldado ou sem costura de pequeno diâmetro, os radiadores/convectores são montados em um circuito fechado.

A organização de um sistema de aquecimento com circulação natural implica na instalação do tubo de alimentação com uma inclinação de 4-5 mm a cada 2 m.

O esquema monotubo inclui os seguintes elementos funcionais:

• fonte de fornecimento de calor (caldeira);
• radiadores de aquecimento;
• tanque de expansão;
• elementos de distribuição de tubos.

O líquido aquecido entra alternadamente nos radiadores de aquecimento, cada vez cedendo parte do seu calor. Depois disso, já resfriado, retorna à caldeira para o próximo ciclo de aquecimento. Em cada bateria, perde-se calor, e o último elemento da cadeia permanece o mais frio em comparação com os outros.

Existem várias maneiras que permitem otimizar o funcionamento de um sistema monotubo. Você pode instalar adicionalmente válvulas termostáticas especiais para trocadores de calor, válvulas de balanceamento com resistência hidráulica ajustável ou torneiras esféricas compactas. Esse equipamento ajuda a normalizar o fornecimento de calor para os radiadores.

As válvulas instaladas permitem regular a quantidade de calor que entra em cada radiador individual.

Outra forma é aumentar o número de seções de cada radiador subsequente no circuito de aquecimento. Além disso, você pode instalar uma bomba de circulação. O dispositivo de bombeamento é conectado no final do retorno — local onde o fluido de trabalho tem as temperaturas mais baixas.

A variante de aquecimento monotubo se destaca pela instalação e colocação em operação simples. As perdas de calor são minimizadas, pois todas as tubulações estão localizadas dentro dos cômodos da casa particular.

Esse esquema pode ser organizado como um sistema com distribuição horizontal e movimento forçado do fluido térmico, ou como uma rede vertical de aquecimento com movimento natural, forçado ou combinado do fluido de trabalho.

Também recomendamos que você leia outro material nosso, onde abordamos detalhadamente o sistema de aquecimento monotubo para casas particulares.

Método de distribuição horizontal

A instalação do tubo de alimentação no plano horizontal é feita com a inclinação necessária na direção do movimento da água aquecida. Ao mesmo tempo, todas as baterias ao redor da casa devem estar instaladas no mesmo nível. Para liberar o ar dos radiadores, são usadas válvulas de Maevski ou dispositivos automáticos de purga de ar.

A válvula de Maevski é um dispositivo especial para remover o ar acumulado das baterias. A válvula de fechamento é girada até que se ouça claramente um assobio. Quando a mistura de gases for removida, água fluirá da torneira.

A tubulação horizontal pode ser instalada dentro da estrutura do piso ou montada sobre ele. Para evitar perdas de calor, no primeiro caso é necessário isolar os tubos.

Opção de distribuição vertical

Nesse sistema, o transporte do fluido térmico é garantido pelo modo de circulação natural, portanto não há necessidade de instalar uma bomba adicional. A independência energética é a principal vantagem do sistema vertical de aquecimento de tubo único.

Com esse método de distribuição, o fluido de trabalho, aquecido à temperatura definida, sobe pelo tubo vertical e, em seguida, flui para os radiadores através dos tubos de distribuição. A eficiência do funcionamento do sistema vertical de tubo único é alcançada instalando a linha principal com inclinação, bem como montando tubos de grande diâmetro.

Certamente, um encanamento volumoso não embelezará o interior dos cômodos. Mas essa desvantagem óbvia pode ser evitada se for instalado equipamento de circulação no sistema.

Sistema de aquecimento bitubo

A principal diferença do sistema de aquecimento de dois tubos é a existência de um tubo para fornecimento de água e outro para seu retorno. No primeiro, entra o fluido quente; pelo segundo, o fluido térmico já resfriado é direcionado para a caldeira.

Cada radiador é servido tanto por um tubo vertical de alimentação quanto por um de retorno. Isso permite regular a quantidade de calor recebida por radiadores individuais. Se ignorarmos o resfriamento do fluido térmico nos tubos, resulta que todos os elementos de aquecimento recebem fluido com a mesma temperatura.

Assim se apresenta um sistema padrão de fornecimento de calor de dois tubos, no qual o aquecimento do fluido térmico é garantido por uma caldeira a gás de circuito duplo.

O esquema de aquecimento de dois tubos inclui:

• gerador de calor;
• radiadores;
• vaso de expansão;
• tubos;
• válvulas de bloqueio e dispositivos especiais para purga de ar.

Da caldeira ao tanque de expansão vai um tubo com água quente. Em seguida, no circuito de aquecimento, ele se conecta à linha de distribuição. Além disso, no tanque é instalado um tubo de transbordo para drenar oportunamente o excesso de fluido térmico para o sistema de esgoto.

Da parte inferior dos trocadores de calor saem tubos, unidos em uma única linha de retorno. Por ela, o fluido térmico resfriado retorna à caldeira. A tubulação de retorno é instalada estritamente paralela aos tubos superiores. Ela deve passar por todos os cômodos onde está instalada a linha de fornecimento de água quente.

Os sistemas de dois tubos com circulação forçada são considerados os mais eficientes para casas térreas e chalés, mas também podem aquecer edifícios de dois andares de grande área.

E esses permitem aquecer o ambiente de forma uniforme e muito rápida, além de manter diferentes regimes de temperatura nos cômodos. Além disso, a configuração de circuito duplo possibilita organizar não apenas o aquecimento da casa, mas também o fornecimento de água quente.

A pressão de circulação em um sistema de dois tubos depende diretamente da altura de instalação dos elementos de aquecimento.

Sistemas fechados de aquecimento com circulação forçada são instalados em duas versões — com distribuição horizontal e vertical.

O primeiro método é implementado em casas térreas com tubulação longa. Nessas situações, a conexão de radiadores de água ao circuito de aquecimento com distribuição horizontal é a solução ideal.

Na segunda opção de distribuição, o riser é vertical, o que permite utilizar o esquema mesmo em edifícios de vários andares. Nesses sistemas, o ar não se acumula, pois as bolhas formadas sobem imediatamente na direção vertical, diretamente para o tanque de expansão.

Esquema de distribuição inferior e superior

Na distribuição inferior do sistema, a linha principal é instalada no porão ou subsolo. Também é permitida a instalação de tubos sob o piso. O fluido térmico entra no equipamento de aquecimento de baixo para cima.

A remoção da mistura de gases é realizada através de uma linha de ar especial conectada aos risers. Em caso de situações de emergência imprevistas, os risers de retorno e de alimentação são equipados com válvulas especiais de desligamento.

Para implementar o esquema com linha de distribuição superior, o tanque de expansão é instalado no ponto mais alto da tubulação. No mesmo local, também é feita a ramificação da rede.

Projetar a distribuição superior é impossível em casas particulares que não possuem sótão

Tipos de sistema bitubo de disposição horizontal

A opção mais comum de aquecimento para uma casa térrea é o sistema de aquecimento de dois tubos com distribuição horizontal.

Para organizar esse circuito de aquecimento, são utilizados os seguintes esquemas:

• em T ou, de outra forma, perimetral;
• coletora, ou radiante.

De acordo com o esquema em T, os tubos são conectados por tês, as tubulações são dispostas ao longo do perímetro da sala, conectando-se sequencialmente aos aparelhos. O fluido térmico no sistema perimetral flui de um radiador para outro, esfriando um pouco pelo caminho.

De acordo com o movimento do fluido térmico aquecido e resfriado, as variantes em T são divididas em paralelas e opostas. No esquema sem saída, a água quente e resfriada se move em direções diferentes. No paralelo, o fluido térmico aquecido e o usado fluem na mesma direção.

No esquema coletor, a partir do órgão central do sistema, o coletor, os tubos são conduzidos a cada um dos radiadores, com o que o fluido térmico chega a todos os aparelhos simultaneamente.

O princípio de funcionamento lembra raios solares que emanam do distribuidor de fluxo térmico geralmente localizado no centro. Nas variantes radiantes da distribuição, o fluido térmico se move apenas em direções diferentes.

Regras para elaboração do projeto do sistema de aquecimento

Um projeto bem elaborado permite implantar um sistema de aquecimento máximo eficiente e multifuncional.

Ela deve funcionar ininterruptamente nas condições climáticas típicas da região onde a casa térrea está localizada, e ser simples de operar.

Com base nos resultados da auditoria energética, cálculo da economia e despesas anuais de aquecimento, seleciona-se a opção ideal do sistema de aquecimento da casa.

A elaboração de um projeto de qualidade para o aquecimento de uma casa térrea e o cálculo preciso dos parâmetros do sistema são realizados de acordo com um plano específico:

1. Na primeira etapa, é necessário formular uma tarefa técnica considerando todos os requisitos e detalhes do sistema de aquecimento.
2. O segundo passo é a coleta de informações sobre o imóvel particular. Os especialistas devem levantar todos os indicadores para elaborar o esquema do circuito de aquecimento.
3. A etapa seguinte é o cálculo da transferência térmica. Para isso, é necessário realizar cálculos e selecionar o esquema de aquecimento ideal que atenda aos padrões básicos de construção e aos requisitos individuais do cliente.
4. Quando todos os cálculos são concluídos, são realizados os desenhos.
5. A última etapa é a elaboração e entrega do projeto finalizado do sistema de aquecimento ao cliente.

A principal tarefa do projeto é calcular a área correta do equipamento de aquecimento, selecionar os diâmetros adequados das tubulações. Além disso, determinar a capacidade dos dispositivos de bombeamento, calcular os pontos de inserção de válvulas e componentes do sistema. Portanto, é recomendável confiar o processo a profissionais.

Se você realmente deseja realizar os cálculos por conta própria, recomendamos ler o material onde, a partir de um exemplo, realizamos o cálculo do sistema de aquecimento para uma casa particular.

Qual informação é necessária para os profissionais?

Antes do início dos trabalhos de montagem, é necessário discutir todos os detalhes com os especialistas e apresentar sua visão do sistema de aquecimento.

É necessário fornecer aos profissionais:

• informações completas sobre os materiais dos quais são feitos o telhado do edifício, as lajes das paredes, as estruturas das janelas;
• planta da casa térrea;
• desenhos onde estão marcados os locais das instalações sanitárias.

A vida útil do sistema de aquecimento é influenciada não apenas pela qualidade do projeto de engenharia e pela instalação habilidosa, mas também pelos materiais escolhidos, pelo equipamento da caldeira instalado, bem como pelo uso racional dos elementos de aquecimento.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

No vídeo, o esquema 3D, a estrutura e a montagem do sistema de aquecimento de disposição monotubular em uma casa térrea particular:

A representação esquemática do sistema de aquecimento bitubular em polipropileno, a conexão correta do equipamento da caldeira e a instalação dos radiadores de aquecimento são demonstradas no vídeo:

No vídeo, é detalhado o projeto típico de aquecimento e o cálculo das perdas térmicas:

Os sistemas modernos de aquecimento são atributos essenciais para o funcionamento de casas particulares, chalés e outros objetos de construção. O projeto realizado profissionalmente é a garantia de um funcionamento eficiente, confiável e de longo prazo sem falhas da rede de aquecimento individual.

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