O que é o sistema de aquecimento gravitacional?

Quando os meses de inverno se aproximam, muitos proprietários começam a considerar as formas mais económicas de aquecer as suas casas. Apesar de existirem muitas tecnologias de aquecimento actuais, alguns dos sistemas mais tradicionais e simples, como o sistema de aquecimento gravitacional, continuam a ter vantagens. Funcionando com base na física fundamental, este sistema – também designado por aquecimento alimentado por gravidade – pode proporcionar fiabilidade e eficiência sem a complexidade ou os custos de sistemas mais sofisticados.

O sistema de aquecimento gravitacional utiliza a forma como a água quente e o ar se comportam naturalmente. Tal como o ar quente se eleva sobre o ar frio devido à sua densidade, a água quente também se eleva sobre a água fria. Ao utilizar estas características, este sistema distribui o calor por toda a estrutura sem a utilização de bombas mecânicas. A simplicidade deste projeto resulta em menos peças móveis, o que, com o tempo, pode levar a menos problemas mecânicos e a despesas de manutenção mais reduzidas.

O funcionamento silencioso de um sistema de aquecimento gravitacional é uma das suas principais características. Os sistemas gravitacionais dispersam o calor silenciosamente, ao contrário dos que dependem de ventoinhas que forçam o ar através das aberturas. Durante os meses rigorosos de inverno, este sistema pode contribuir para um ambiente doméstico mais acolhedor e silencioso. Além disso, a utilização da gravidade permite um fluxo de calor constante e suave, o que é vantajoso para preservar uma temperatura consistente no interior de uma casa.

Apesar das suas vantagens, nem todas as casas são adequadas para um sistema de aquecimento gravitacional, especialmente uma casa moderna com vários pisos ou necessidades especiais de aquecimento. Compreender o funcionamento destes sistemas, bem como as suas vantagens e desvantagens, pode ajudar os proprietários a tomar decisões bem informadas sobre a sua adequação às suas necessidades de aquecimento. Vamos examinar o funcionamento interno destes sistemas com mais pormenor e ver porque é que algumas casas podem considerá-los um bom investimento.

Características e princípios do sistema

Por outras palavras, o sistema é designado por gravidade ou com circulação natural. Quando aquecida, a água tem a propriedade de "expandir", este é o princípio pelo qual a circulação da água ocorre através dos tubos, criando pressão diferente ao longo do contorno fechado. Em linguagem simples, a água aquecida com uma caldeira entra nas baterias, dá o seu calor e regressa, deslocando a parte recém-aquecida da água. Isto deve-se ao facto de a massa de água arrefecida ser maior e a densidade ser mais elevada. Este fenómeno é chamado – convecção. O processo de aquecimento no sistema gravitacional repete-se um número infinito de vezes enquanto a caldeira funciona. Dar a água à água, o coletor acelerado ajuda a caldeira. É instalado verticalmente por cima da caldeira, o mais alto possível, por vezes no sótão da casa, e a própria caldeira é o mais baixa possível em relação às baterias de aquecimento. A velocidade a que ele vai trair a água, empurrando-a, depende diretamente da altura deste pilar vertical acima da caldeira.

Os componentes seguintes constituem o conjunto do sistema:

1. Caldeira;
2. Tanque de expansão;
3. Tubos para circulação de água;
4. Radiadores (baterias);
5. Válvula de gravidade (se necessário).

A resistência hidráulica é outro fator que afecta a velocidade de circulação da água no sistema de aquecimento gravitacional. Depende dos factores subsequentes:

• de curvas ao longo do contorno da circulação da água e do seu número. Isto afecta diretamente a resistência, que se encontrará no caminho perto da água;
• do diâmetro do tubo;
• do número de válvulas, gruas, válvulas, etc.D.

Tomar nota!

As torneiras devem estar na posição aberta e ter um lúmen tão próximo quanto possível do diâmetro do tubo, a fim de evitar que interfiram com a capacidade da água de fluir livremente através dos tubos.

Uma parte da água evapora-se sob o pretexto de evaporação quando está continuamente a aquecer. Um tanque de expansão é posicionado na parte superior do edifício para este fim. Desempenha as seguintes funções:

1. A conclusão do par resultante do sistema;
2. Compensação do volume de água perdido;

Neste tipo de esquema, é utilizado um tanque de expansão, que é conhecido como aberto. A desvantagem é o facto de a água se evaporar muito rapidamente. Para evitar este tipo de situações, é utilizado um esquema de tipo fechado para os sistemas de aquecimento gravitacional maciço. Não é o mesmo que o aberto:

• Não possui um tanque de expansão de tipo aberto. Em vez disso, no mesmo local, é instalada a saída de ar, que é accionada automaticamente;
• O esquema protege o sistema contra a ferrugem dos tubos e dos elementos neles instalados, devido à retirada do oxigénio da composição da água;
• Para compensar a pressão da água arrefecida, é instalado um tanque de expansão com uma membrana fechada. É elástico e desempenha um papel compensatório na alteração da pressão gravitacional num circuito fechado.

Instalação

É necessário iniciar o processo de conceção assim que o sistema de aquecimento gravitacional for selecionado. Nunca tentar fazer tudo sozinho. A única pessoa que pode avaliar com precisão as circunstâncias e conceber com precisão o projeto, tendo em conta todas as nuances, é um especialista em veículos em segunda mão. Esta é apenas uma pequena parte do seu trabalho; ele também calcula todos os parâmetros do sistema e os indicadores hidráulicos que influenciam o diâmetro da tubagem no futuro. O designer é convidado se o cliente considerar que a aparência é importante.

Que tubagens utilizar?

No final do projeto, o diâmetro e o comprimento dos tubos serão conhecidos. A seleção do conteúdo ainda está pendente. Os materiais de instalação incluem tubos de polipropileno, cobre, aço inoxidável e aço. O último é superior aos outros numa série de aspectos. O peso leve deste material, a facilidade de instalação, o forte isolamento acústico, a resistência à corrosão e a resistência ao degelo são características.

Crucial!

Não se esqueça que os tubos de polipropileno têm uma temperatura máxima, por isso tenha isso em conta quando os instalar. Uma camada de reforço será crucial para preservar a forma original dos tubos e protegê-los dos efeitos nocivos das altas temperaturas.

No entanto, é aconselhável utilizar aço para a extremidade inversa do tubo que entra na caldeira. Devido à sua composição, garante uma descida da temperatura da água e ajuda a diminuir a resistência hidráulica.

Tipos de sistemas de aquecimento por gravidade

Existem duas variedades de sistemas de aquecimento por gravidade:

1. Um tubo;
2. Dois tubos.

O sistema de dois tubos requer a presença de dois contornos e é mais complexo. O líquido de arrefecimento, ou água, passa da caldeira para as baterias num circuito e, de acordo com o segundo, regressa à caldeira no outro. Lembre-se de que é necessário um design mais detalhado para esse tipo de sistema. Além disso, o procedimento de instalação não será o mais fácil; divida-o em etapas:

• Instalação do riser, ele desempenhará o papel principal, pois passa do tanque para a caldeira;
• O tubo principal com a cablagem é ligado ao nível de 1/3 da altura total da sala a partir do nível do chão;
• O tubo de transbordo é ligado ao tanque de expansão, nele o excesso de fluido vai para o esgoto;
• Para que a água volte a entrar na caldeira, na parte inferior das baterias, os tubos "reetorizados" colidem.

A escolha do número certo de radiadores é crucial num sistema de circuito único. Isto determina o volume do tanque de expansão. Normalmente, contém três quartos de todo o volume.

É importante estar sempre atento ao nível da água no depósito; não deve ser inferior ao nível do tubo, que distribui a água aos radiadores. A capacidade de circulação do líquido de refrigeração pode ser ameaçada por este facto.

Parece apenas à primeira vista, porque um sistema de tubo único é pelo menos simples. Um projeto mal executado resultará em inúmeros problemas e repercussões; deixe esta tarefa para os especialistas.

A circulação adequada do líquido de refrigeração e a distribuição uniforme da pressão ao longo do contorno fechado devem ser o principal objetivo na conceção de um sistema natural.

Um sistema de aquecimento gravitacional, muitas vezes referido como um sistema de aquecimento alimentado por gravidade, funciona com base no princípio natural da subida do ar quente e do afundamento do ar frio, eliminando assim a necessidade de bombas mecânicas para fazer circular o calor. Neste sistema, a água quente aquecida por uma caldeira sobe através de tubagens para radiadores colocados ao longo de um edifício. À medida que a água arrefece nos radiadores, torna-se mais densa e volta a descer para a caldeira para ser reaquecida, criando um circuito de circulação natural. Este método de aquecimento é elogiado pela sua simplicidade e fiabilidade, com menos peças móveis para manter ou falhar, o que o torna uma opção económica para o aquecimento de casas. No entanto, requer um planeamento cuidadoso e a colocação de radiadores para garantir uma distribuição eficiente do calor e pode não ser tão rápido a responder como os sistemas de ar forçado.

Recomendações para este sistema

Os especialistas podem recomendar as seguintes acções para aumentar a eficiência do plano atual:

1. Instalação da bomba. Está a circular e a ser instalado no bypass. A sua vocação é reduzir a inércia do sistema. Se o tempo de aquecimento for excedido, a bomba ajudará a aumentar a velocidade da água através dos tubos para obter a temperatura necessária;
2. Inclinação magistral – para obter uma pressão óptima no sistema de aquecimento gravitacional.
3. Redução das curvas ao longo de todo o comprimento da conduta. Isto ajuda a reduzir o risco de reduzir a velocidade da água através da autoestrada.
4. Instalação de um sifão invertido. Evitará a possibilidade de mover a água na direção oposta.

Aquecimento do solo

É necessário um clipe coletor para aquecer o chão. Um controlador de temperatura, único para cada circuito, liga os circuitos. Aumenta o nível de conforto, mas complica o projeto global do sistema. Uma vez que o sótão é o ponto mais alto da casa nesta situação, deve instalar aí o coletor de alimentação. Se o sótão não estiver isolado, certifique-se de que o faz. Antes da instalação completa do sistema, são realizadas todas estas acções.

Vantagens e inconvenientes do mecanismo de aquecimento gravitacional

Em resumo, o sistema gravitacional tem as seguintes vantagens principais:

1. Fiabilidade (uma vez que o sistema é feito de metal de alta resistência e outros materiais fiáveis, os trabalhos de reparação terão de ser esperados durante muito tempo, uma vez que não existem elementos sujeitos a danos rápidos);
2. Ausência de dependência do fornecimento de energia;
3. Ausência de ruído e vibrações;
4. Simplicidade de funcionamento.

Embora pareçam não existir, os seguintes inconvenientes existem, embora não sejam muito grandes:

1. À primeira vista, todo o sistema é bastante simples, mas isso não se aplica aos investimentos financeiros para a sua aquisição. A quantidade será suficientemente grande;
2. Alguns esquemas de cablagem sugerem uma grande diferença de temperatura entre as baterias;
3. Se a velocidade de circulação for baixa, existe a possibilidade de o tanque de expansão e parte do sistema localizado no sótão congelarem, por isso, já foi dito anteriormente sobre o seu isolamento.
4. No primeiro arranque do sistema, o aquecimento de todos os radiadores localizados ao longo do contorno demorará várias horas.

O aquecimento doméstico natural é fornecido por sistemas de aquecimento gravitacional, que são frequentemente elogiados pela sua fiabilidade e simplicidade. Estes sistemas circulam eficazmente o calor sem a utilização de bombas mecânicas, utilizando os princípios da subida do ar quente e da descida do ar frio. Esta abordagem é uma escolha desejável para aquecimento residencial porque não só é muito silenciosa como também tem um preço razoável devido às suas baixas necessidades energéticas.

Apesar das suas vantagens, os sistemas de aquecimento gravitacional têm algumas desvantagens. A sua dependência do fluxo natural do ar pode ocasionalmente levar a um aquecimento desigual. As casas maiores ou com vários pisos, onde a distância e as obstruções podem impedir uma circulação de ar eficiente, podem tornar isto mais evidente. Para maximizar a eficiência de um sistema gravitacional, os proprietários podem ter de planear cuidadosamente a disposição das suas casas ou pensar em opções de aquecimento adicionais.

A seleção de um sistema de aquecimento gravitacional depende, em última análise, de requisitos e circunstâncias específicos. Pode ser uma óptima opção para quem procura uma solução económica e amiga do ambiente, especialmente em espaços pequenos ou bem concebidos que incentivem o movimento natural do ar. Para um aquecimento doméstico sustentável, o aquecimento gravitacional continua a ser uma opção relevante e valiosa à medida que continuamos a investigar tecnologias energeticamente eficientes.

Vídeo sobre o tema

Aquecimento gravitacional do esquema

O sistema de aquecimento gravitacional tem 70 anos