Coletor de distribuição de aquecimento faça você mesmo: esquemas e particularidades da montagem

A tarefa determinante ao projetar um sistema de aquecimento autônomo é a distribuição uniforme do fluido térmico. Esta função no sistema de fornecimento de calor é executada pelo nó de controle e regulagem – o coletor de distribuição.

A escolha adequada do dispositivo, a instalação e a conexão de qualidade determinam em grande parte a operação ininterrupta e a confiabilidade do circuito de aquecimento. Se houver o desejo de instalar um coletor de distribuição de aquecimento faça você mesmo, é necessário realizar cálculos e projetar a rede de distribuição com antecedência.

Ajudaremos você a resolver essas questões. No artigo, examinamos a estrutura do grupo coletor, destacamos os prós e contras do sistema de aquecimento com pente, descrevemos as regras de projeto e instalação do nó de distribuição.

O material é complementado com conselhos práticos sobre a seleção de componentes, montagem e conexão do coletor ao sistema de aquecimento.

Função do coletor no aquecimento

Ao instalar o nó de distribuição, é necessário seguir a regra: a soma total dos diâmetros de todas as ramificações não deve ser maior que o diâmetro da linha de alimentação.

Apliquemos essa lei também ao sistema de aquecimento, mas ficará da seguinte forma: o bocal de saída da caldeira com diâmetro de 1 polegada é permitido para uso em um sistema de dois circuitos com tubos de diâmetro de ½ polegada.

Para uma casa com pequena metragem cúbica, aquecida exclusivamente por radiadores, esse tipo de sistema é considerado produtivo.

Para salas auxiliares, será suficiente definir um regime de temperatura de 10-15 °C, para salas de estar, o regime confortável é de até 23 °C, em circuitos de piso aquecido – não mais que 37 °C, caso contrário o revestimento principal pode deformar-se

Na prática, uma casa particular está equipada com um esquema de aquecimento mais moderno, onde são instalados circuitos adicionais:

• sistema de piso aquecido;
• aquecimento de vários andares;
• cômodos de tipo auxiliar, etc.

Ao conectar uma ramificação, o nível de pressão de trabalho nos circuitos torna-se insuficiente para aquecer todos os radiadores adequadamente e, consequentemente, o regime de atmosfera confortável será comprometido.

Nesse caso, para uma rede de aquecimento ramificada, é instalado um nó de balanceamento com a ajuda de um coletor de distribuição. Usando este método, é possível compensar o resfriamento do fluido térmico aquecido, o que é típico dos esquemas tradicionais de um e dois tubos.

Através de equipamentos e válvulas de fechamento, são ajustados os parâmetros necessários de temperatura do fluido térmico para cada uma das linhas.

Principais características do sistema coletor

A principal diferença entre o método coletor e o método linear padrão de redistribuição do fluido térmico é a divisão dos fluxos em vários canais independentes. Podem ser aplicadas diferentes modificações de instalações coletoras, que diferem em configuração e faixa de tamanhos.

Frequentemente, o esquema de aquecimento coletor é chamado de radial. Isso está relacionado às características construtivas do pente. Ao examinar o dispositivo de cima, pode-se notar que os tubos que saem dele lembram a imagem de raios solares.

A construção do coletor soldado é bastante simples. Ao pente, que é um tubo de seção circular ou quadrada, são conectados o número necessário de conexões, que, por sua vez, são ligadas às linhas individuais do circuito de aquecimento. A própria instalação coletora é acoplada ao tubo principal.

Também são instaladas válvulas de fechamento, por meio das quais é realizada a regulação do volume e da temperatura do fluido aquecido em cada um dos circuitos.

O grupo coletor, equipado com todas as peças necessárias, pode ser adquirido pronto ou montado por conta própria, o que reduzirá significativamente o orçamento de despesas ao projetar o aquecimento.

Os aspectos positivos da operação de um sistema de aquecimento baseado em um coletor de distribuição são os seguintes:

1. Distribuição centralizada do esquema hidráulico e dos parâmetros de temperatura ocorre de forma uniforme. O modelo mais simples de pente anelar de dois ou quatro circuitos pode equilibrar os parâmetros de forma bastante eficaz.
2. Regulação dos modos de operação da rede de calor. O processo é realizado através de mecanismos especiais – medidores de vazão, unidade de mistura, válvulas de fechamento e regulagem, e termostatos. No entanto, sua instalação requer cálculos corretos.
3. Facilidade de manutenção. A necessidade de realizar medidas preventivas ou de reparo não requer o desligamento de toda a rede de aquecimento. Graças às válvulas de gaveta instaladas em cada circuito individual, é possível fechar facilmente o fluxo de fluido térmico no trecho necessário.

No entanto, existem também desvantagens nesse sistema. Em primeiro lugar, aumenta o consumo de tubos. A compensação das perdas hidráulicas é realizada através da instalação de uma bomba de circulação. Ela deve ser instalada em todos os grupos coletores. Além disso, esta solução é relevante apenas em sistemas de aquecimento do tipo fechado.

Modificações dos nós coletores

Antes de iniciar a montagem do nó coletor, é necessário determinar sua carga funcional. O equipamento pode ser instalado em vários trechos da linha de aquecimento. Com base nisso, seleciona-se a configuração necessária, as dimensões e o nível de automação do ciclo de trabalho.

Na verdade, para o funcionamento completo de tal nó, são necessários dois dispositivos. Através do pente, é feita a distribuição do fluido térmico pelos circuitos a partir da tubulação de alimentação central. O canal coletor de retorno é representado por um mecanismo de coleta e um ponto de envio do líquido resfriado de volta para a caldeira.

O esquema de aquecimento por coletor é escolhido com base no cálculo da funcionalidade necessária e do local de instalação. A escolha do material de fabricação do dispositivo não afeta o número de mecanismos importantes.

A montagem de um grupo distribuidor caseiro pode ser necessária ao instalar pisos aquecidos a água ou para preparar um aquecimento padrão com radiadores.

As características distintivas de ambas as opções são seus tamanhos e componentes:

1. Caldeira. O grupo coletor soldado é fabricado com tubos de diâmetro de até 100 mm. Na alimentação, são instalados uma bomba de circulação e válvulas de fechamento. O anel de retorno é equipado com válvulas esfera de corte.
2. Sistema de piso aquecido. Uma configuração semelhante está presente também neste nó de mistura. Com ele, é possível economizar significativamente no consumo do fluido térmico, especialmente se forem instalados medidores de vazão. Mais detalhes sobre o nó de mistura no sistema de piso aquecido estão escritos neste artigo.

Cada uma dessas soluções prevê um esquema de montagem individual. A instalação correta de todos os elementos só pode ser realizada após cálculos detalhados de todos os parâmetros do ponto de operação.

O pente pode ser fabricado com o mesmo material da tubulação. Se for diferente, serão usados adaptadores para conectar o coletor.

Também há diferenças na quantidade necessária de bombas de circulação. Na caldeira, cada linha é equipada com este dispositivo. Para pisos aquecidos, a instalação de apenas uma é prevista.

Projeto do nó de distribuição

Não existe um esquema universal de projeto de aquecimento radiante. Cada caso é individual, portanto o nó é equipado com os instrumentos necessários de forma particular. No entanto, vale a pena conhecer as recomendações e regras generalizadas.

Regras para instalação do pente

A instalação do coletor é impossível em um apartamento. No entanto, há uma exceção à regra – em algumas casas, durante a instalação de todas as comunicações, são montadas válvulas adicionais por meio das quais as conexões dos circuitos de aquecimento são feitas. Tal dispositivo permite realizar uma distribuição individual do coletor.

O esquema radiante não é adequado para apartamentos urbanos em edifícios de vários andares, pois o riser é comum a todos os cômodos (+)

A configuração esquemática do aquecimento deve ser elaborada de forma que a localização da torneira de Mayevsky esteja no coletor. Esta opção é considerada ideal, pois com o tempo será necessário liberar o ar acumulado dos circuitos.

Particularidades do grupo radial

O grupo radiante de distribuição possui muitos nuances, mas alguns deles também são comuns a aquecimentos de outras modificações.

Características do sistema com coletor:

1. A configuração do circuito deve incluir um tanque de expansão, com volume superior a 10% do volume total do fluido térmico.
2. A localização ideal do tanque de expansão é na tubulação de retorno antes da bomba de circulação, pois aqui a temperatura é mais baixa.
3. Se for utilizado um distribuidor termo-hidráulico, o esquema é projetado de forma que o tanque seja colocado antes da bomba principal, responsável pelo deslocamento forçado da água na tubulação da caldeira.
4. A instalação da bomba de circulação deve ser feita estritamente na posição horizontal. Se essa regra não for seguida, ao primeiro bloqueio de ar o equipamento perderá o resfriamento e o lubrificante.

O grupo de distribuição pode ser montado em diversos materiais: polipropileno ou metal. A seleção é feita com base nas habilidades de trabalho e na disponibilidade de ferramentas para conectar as peças.

A temperatura ideal de aquecimento dos radiadores em uma casa particular é de 55-75 °C, pressão de até 1,5 atm. O modo de operação do circuito de piso radiante aquece até 40 °C. Com base nessas característics, é selecionado o grau de resistência dos tubos.

Além disso, o processo de seleção dos tubos para a montagem do grupo distribuidor também é considerado importante.

Os principais fatores considerados na escolha dos elementos do circuito:

1. Compra de tubos apenas em rolos. Devido a isso, não são feitas conexões na distribuição montada sob a argamassa de concreto.
2. Resistência térmica e grau de resistência à tração devem ser determinados individualmente, com base nos dados técnicos do sistema de aquecimento.

Devido à previsibilidade das características de funcionamento do aquecimento autônomo, é possível usar tubos de polipropileno. Eles não possuem conexões indesejadas e são vendidos em linhas contínuas de 200 m.

O material se distingue pela resistência térmica e é capaz de suportar até 95°C com um nível admissível de pressão de ruptura de 10 kg/1 cm².

O tubo de aço inoxidável possui alta flexibilidade. O raio de curvatura pode ser igual ao diâmetro do produto. A instalação é feita conforme o esquema: o tubo deve ser direcionado para a conexão e fixado com uma porca.

Para um edifício de vários andares, é preferível escolher um tubo corrugado de aço inoxidável.

Este material apresenta excelentes capacidades técnicas, permitindo lidar com a seguinte carga:

• refrigerante aquecido até 100 °C, o que é mais do que suficiente para o circuito de aquecimento;
• pressão até 15 atm;
• pressão de ruptura até 210 kg/1 cm².

As conexões destinadas ao polipropileno podem ser de plástico ou fabricadas em latão. A conexão de engate é equipada com um anel de travamento, que é enfiado na tubulação.

Uma característica importante dos tubos de polipropileno é a memória ao processamento mecânico, que resulta na deformação plástica do material.

Por exemplo, ao esticar os tubos com um extensor e instalar no encaixe do conector, após um certo tempo o tubo retornará ao seu estado anterior e apertará a peça. O contato pode ser fixado com um anel de travamento.

Cálculo do coletor de aquecimento

Inicialmente, para fabricar o pente termohidráulico, será necessário calcular seus parâmetros principais – comprimento, diâmetro da seção dos bocais e número de ramais da linha térmica. Essas características podem ser calculadas por conta própria ou usando software especial.

O separador hidráulico desempenhará plenamente suas funções somente quando a regra dos três diâmetros for observada. A lei soa da seguinte forma: o diâmetro da seta hidráulica instalada deve ser três vezes maior que esse parâmetro nos bocais (+)

O equilíbrio hidráulico da estrutura é a principal condição a ser observada. Aplicando a regra dos três diâmetros para o separador hidráulico, é necessário realizar a seguinte ação – somar o diâmetro da seção dos circuitos conectados.

No final, obtemos uma soma igual ao diâmetro do tubo principal que se conecta à linha de alimentação. A aplicação desse princípio reduz a probabilidade de desequilíbrio de todo o sistema de aquecimento.

Como local para o nó de distribuição, usa-se um armário ou invólucro especial. Ao configurar o sistema, é necessário respeitar a distância mínima permitida entre as duas linhas condutoras de calor de entrada e saída – 6 diâmetros.

Todos os cálculos do projeto do coletor termohidráulico se resumem à observância de três regras importantes: manter a distância correta entre a linha de entrada e saída, a seção do coletor e a distância entre os circuitos igual a três diâmetros (+)

Também é relevante a questão da seleção correta da capacidade da bomba de circulação. Para isso, é necessário calcular a taxa específica de consumo de água do sistema e, com base nos resultados, selecionar a bomba.

Se o esquema for complicado por vários coletores, o cálculo é realizado para cada circuito individual e geral para todo o sistema.

A montagem independente do equipamento pode ser realizada usando tubos de qualquer tipo de seção. Esse aspecto não afeta o funcionamento do dispositivo e não aumenta as perdas locais. Elas serão compensadas pela bomba de circulação.

Regras para seleção de componentes

Após realizar todos os cálculos, o próximo passo será a seleção do conjunto necessário de mecanismos. O conjunto mais simples consiste em válvulas de fechamento. No entanto, com esse dispositivo é difícil regular a potência de linhas de aquecimento individuais.

Para resolver esse problema, são instaladas válvulas de ajuste no coletor de alimentação, permitindo uma regulagem suave. No coletor de retorno, são montados rotâmetros.

Os parâmetros do coletor devem ser suficientes para acesso conveniente às válvulas de bloqueio e regulação. Os valores médios da faixa entre circuitos são 100-150 mm, a distância entre eixos entre o coletor de alimentação e retorno é de 250-300 mm

Para pisos aquecidos, o esquema de configuração será diferente.

Para a montagem, serão necessários os seguintes elementos:

1. Válvula de bloqueio e regulação. A instalação é feita nos tubos de conexão. Com esta válvula, é possível interromper total ou parcialmente o fluxo do fluido de aquecimento. Recomenda-se usar a versão automática.
2. Rotâmetros. Esses elementos são montados no coletor de retorno. Eles desempenham função semelhante ao elemento anterior, mas no tubo de retorno.
3. Unidade de mistura. Por meio da mistura dos fluxos de água quente e fria, o modo de operação de aquecimento definido é otimizado.

O conjunto do coletor é obrigatoriamente equipado com um grupo de segurança composto por manômetro, válvula de ar, termostato e bomba de circulação. Pode ser complementado com servomotores, cujo controle é realizado por meio de uma unidade de controle elétrica. Dessa forma, o funcionamento do sistema pode ser automatizado.

Detalhes da montagem autônoma

Antes de fabricar o coletor, é necessário elaborar um esquema com a localização de todos os elementos do nó. Como material de fabricação, é melhor escolher tubos de aço com seção quadrada. Esse tipo é fácil de processar, o que reduz significativamente os custos de mão de obra para instalação dos tubos de conexão.

Os coletores de tubo perfilado são usados em esquemas de aquecimento de objetos com grande número de circuitos e separador hidráulico. Os parâmetros do tubo de seção quadrada são 80*80 ou 100*100 mm.

O processo gradual de fabricação da estrutura montada do nó de distribuição é o seguinte:

1. Marcação e corte do corpo principal. De acordo com o esquema do projeto, é necessário fazer a marcação do tubo perfilado. Com um cortador a gás, são feitos furos nas áreas marcadas.
2. Preparação das conexões. Nos tubos de conexão, a rosca é cortada com uma cossinete.
3. Montagem. Em seguida, os segmentos de tubo preparados são soldados ao corpo. Sua fixação deve ser feita com soldagem por pontos. Depois, na soldagem principal, as peças são soldadas nas bordas.
4. Elementos de fixação. Ao bloco são soldados suportes para fixação.
5. Limpeza e acabamento final. Após a limpeza, o corpo é preparado com primer e pintado com tinta resistente ao calor para produtos metálicos. A pintura do circuito de alimentação e retorno é feita em duas cores diferentes para facilitar a identificação.

Se forem usados tubos de polipropileno na fabricação, deve-se atentar para a presença de uma camada de reforço. Na sua ausência, a estrutura plástica pode ficar sujeita a deformações devido ao regime de temperatura existente.

Para quem não dispõe de ferramentas especiais, é possível montar um coletor a partir de elementos prontos individuais. É melhor escolher componentes da mesma marca.

Instalação do pente no sistema de aquecimento

A tarefa prioritária é verificar a estanqueidade das conexões do coletor de distribuição. A instalação é realizada de acordo com o esquema do projeto. Dependendo do material usado na fabricação do bloco principal, as condições de conexão são determinadas.

Em sistemas complexos, onde há muitos circuitos de diferentes finalidades, é necessário instalar um tubo vertical – separador hidráulico. Com ele, é realizado o equilíbrio de pressão e a distribuição dos fluxos direto e reverso do fluido térmico.

A escolha da tecnologia de conexão depende totalmente da modificação do dispositivo utilizado.

Além de manter o nível, durante a instalação, também é necessário seguir estas regras:

• caldeiras elétricas e a gás são conectadas aos tubos superiores ou inferiores;
• na parte frontal da estrutura, é montada uma bomba de circulação;
• a conexão dos circuitos pode ser feita na parte superior ou inferior do coletor;
• os aquecedores de aquecimento indireto e as caldeiras a combustível sólido devem ser conectados ao grupo de distribuição lateralmente;
• todo o conjunto separador hidráulico para o sistema de piso radiante é colocado em uma caixa protetora – assim, reduz-se o risco de danos aos elementos constituintes do coletor.

Na etapa final, é necessário realizar uma partida de teste do aquecimento para identificar oportunamente defeitos ocultos ou evidentes da estrutura construída.

Informações adicionais sobre a organização do sistema de aquecimento radiante com o uso de um manifold de distribuição são fornecidas neste artigo.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Processo técnico detalhado de montagem do grupo coletor:

Os manifolds prontos para a instalação de piso aquecido, equipados com funcionalidades nem sempre necessárias, devido ao seu alto custo, são inacessíveis para a maioria dos usuários. Vejamos como montar uma versão econômica da estrutura com as próprias mãos:

A implementação do grupo de distribuição também pode ser feita com tubos de polipropileno. Como fazer isso pode ser aprendido no vídeo:

A seleção correta dos componentes e a montagem do conjunto do coletor são a chave para um funcionamento eficiente e confiável da linha de aquecimento. Devido ao número mínimo de conexões, o risco de vazamentos é reduzido ao mínimo. Uma vantagem importante – a possibilidade de controlar e ajustar cada circuito de aquecimento.

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