Entradas de automóveis aquecidas - Sistemas de derretimento de neve para concreto

Uponor (anteriormente Wirsbo)

Calçadas de concreto oferecem muitas vantagens sobre o asfalto, incluindo maior durabilidade, vida útil mais longa e menos manutenção. Mas no inverno, quando as temperaturas despencam e a neve voa, as superfícies de concreto e asfalto têm necessidades de manutenção iguais: ambos exigem pá e degelo frequentes. Ou eles fazem?

Alguns proprietários e empresas estão mantendo suas superfícies externas de concreto livres de manutenção e seguras durante todo o ano, instalando calçadas aquecidas com sistemas de derretimento de gelo e neve. Esses sistemas de derretimento de neve em laje não apenas eliminam a aragem, a escavação retroativa e derramamentos de gelo, mas também evitam danos potenciais ao concreto causados ​​por equipamentos de remoção de neve e descongelantes corrosivos.

Embora os empreiteiros geralmente instalem esses sistemas em novas lajes antes de colocar o concreto, os elementos de aquecimento também podem ser adaptados em lajes existentes.

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BENEFÍCIOS DOS SISTEMAS DE AQUECIMENTO DE CONDUÇÃO

Os sistemas de derretimento de neve são populares para uso comercial e residencial. Aqui estão alguns aplicativos comuns:

• Por conveniência. Os proprietários de casas de alto padrão instalam os sistemas em todas as lajes externas - incluindo entradas de automóveis, calçadas, degraus e pátios - para eliminar completamente a necessidade de escavação.
• Para direcionar os pontos problemáticos. Os proprietários de residências que não têm condições de instalar os sistemas em todas as lajes de concreto externas usam-nos apenas onde o acúmulo de neve e gelo representa um problema. Isso pode incluir os trilhos das rodas de uma entrada de automóveis, na passarela e degraus da frente ou em estradas com declives acentuados.
• Para reduzir custos e responsabilidades de remoção de neve. Os proprietários de empresas usam os sistemas em shoppings ao ar livre, estacionamentos, lavagens de carros, passarelas e rampas de carregamento para eliminar a despesa de remoção de neve e evitar acidentes com escorregões e quedas.

OS QUATRO COMPONENTES PRINCIPAIS DOS SISTEMAS DE FUSÃO DE NEVE

Geralmente, dois tipos de sistemas de derretimento de neve estão disponíveis para uso em lajes externas no nível: hidrônico e elétrico . Ambos contam com quatro componentes principais para transformar toda a superfície da laje em uma fonte de calor radiante.

1. Um elemento de aquecimento, que é embutido na laje.
2. Sensores para detectar temperatura e umidade do ar externo.
3. Uma fonte de energia.
4. Um controlador para unir o elemento de aquecimento, os sensores e a fonte de alimentação.

SISTEMAS DE FUSÃO DE NEVE HIDRÔNICA

O elemento de aquecimento em um sistema hidrônico é um tubo de circuito fechado feito de um polímero flexível (normalmente um polietileno reticulado) ou uma borracha sintética que circula uma mistura de água quente e propilenoglicol (anticongelante), bem como a mistura usada em um radiador de carro. O fluido é aquecido a temperaturas de 140 a 180 F para fornecer calor suficiente para o derretimento da neve.

O diâmetro do tubo varia de 1/2 a 3/4 de polegada e é flexível o suficiente para dobrar em vários padrões de layout. Ele também foi projetado para ter uma longa vida útil. O tubo resiste a produtos químicos e corrosão e não se torna macio em altas temperaturas de operação ou quebradiço em baixas temperaturas externas. “Oferecemos uma garantia de 25 anos sobre o desempenho de nosso produto”, diz Bill Bailey, da Lee Hydronics, um instalador de tubos hidrônicos.

Cortesia de Uponor.

Cortesia de Uponor.

Requisitos de energia hidrônica

A fonte de calor - normalmente um aquecedor de água ou caldeira - pode ser alimentada por qualquer fonte de energia que satisfaça os requisitos de Btu do sistema, incluindo gás natural, eletricidade, óleo, madeira ou mesmo coletores solares. Para derretimento de neve residencial e comercial leve, Bailey recomenda fornecer cerca de 100 a 150 Btu por pé quadrado de superfície da laje. Uma bomba de circulação e coletores de suprimento e retorno instalados em um local de fácil acesso transferem a água entre a fonte de calor e a tubulação.

Elementos de uma operação bem-sucedida de sistemas de aquecimento hidrônico

A operação bem-sucedida de um sistema de aquecimento hidrônico depende do espaçamento e layout adequados dos tubos. Como a água quente emite calor ao passar pela placa, os fabricantes geralmente recomendam colocar os tubos em um padrão espiral ou serpentino para ajudar a distribuir o calor de maneira uniforme. O espaçamento do tubo depende de vários fatores, incluindo a taxa de derretimento da neve desejada, a quantidade de isolamento usado sob a laje e a taxa prevista de perda de calor. Um espaçamento típico para uma laje externa no nível é de 6 polegadas no centro, o que corresponde convenientemente ao padrão de grade de 6 polegadas do reforço de arame soldado, mas espaçamentos mais próximos podem ser necessários em algumas aplicações.

SISTEMAS ELÉTRICOS DE FUSÃO DE NEVE

Em vez de água quente, os sistemas elétricos usam fios quentes para aquecer as superfícies do pavimento. Os fios são envolvidos por camadas de isolamento, trança de aterramento de cobre e uma capa externa protetora de PVC ou poliolefina para formar um cabo flexível de cerca de 1/8 a 1/4 de polegada de diâmetro. O cabo pode ser cortado no comprimento certo ou emendado no local de trabalho para se adequar a vários layouts.

Para simplificar a instalação, esteiras pré-dimensionadas com os cabos já embutidos também estão disponíveis. Alguns fabricantes podem personalizar os tapetes para aplicações específicas.

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Requisitos de energia elétrica

Para derreter neve com eficiência, o cabo deve fornecer cerca de 36 a 50 watts de potência de aquecimento por metro quadrado de superfície da laje. Dependendo das dimensões da área a ser aquecida, os proprietários podem precisar atualizar seu painel de circuito ou instalar um circuito separado para fornecer energia suficiente.

'Para aquecer uma entrada de automóveis de 1.000 pés quadrados a 36 watts por pé quadrado, 156 amperes de eletricidade (36.000 watts divididos por 230 volts) seriam necessários', diz Rodney Blackburn do Warm Floor Center, instalador de cabos elétricos de aquecimento, principalmente para o mercado residencial. “Para reduzir os custos operacionais, alguns proprietários simplesmente instalam os cabos nas marcas dos pneus de uma garagem”, acrescenta.

O Warm Floor normalmente distribui os cabos de 3 a 5 polegadas no centro, o que derreterá 2 a 4 polegadas de neve por hora, diz Blackburn. Para aquecimento uniforme, os cabos devem ser dispostos em um padrão de serpentina que atravessa a dimensão mais curta da laje. Embora o cabo elétrico esteja enterrado no concreto, ambas as extremidades do cabo terminam em uma caixa de junção à prova de intempéries acima do solo para fácil acesso.

HIDRÔNICO vs ELÉTRICO: TABELA DE COMPARAÇÃO DO SISTEMA DE SNOW-MELTING

O QUE CONSIDERAR AO ESCOLHER UM SISTEMA DE FUSÃO DE NEVE

Os empreiteiros e seus clientes devem considerar muitos fatores antes de escolher o tipo e o tamanho do sistema de derretimento de neve mais adequado para uma aplicação específica. Um projeto de sistema que funciona bem em uma cidade pode ser inadequado em outra.

'Nem todos os sistemas de derretimento de neve são criados iguais', diz Larry Drake da Radiant Professionals Alliance , uma organização para contratantes, atacadistas e fabricantes de aquecimento e resfriamento radiante. Ele oferece as seguintes dicas para tomar decisões sábias de planejamento e seleção.

• Custos de serviços públicos e disponibilidade:
  O custo e a disponibilidade dos serviços públicos variam amplamente em todo o país. O proprietário deve considerar o custo da eletricidade em comparação com outras opções de energia, como propano, petróleo, gás natural e solar. “Com um sistema elétrico, o único utilitário que você pode usar é a eletricidade”, diz Drake. 'Com um sistema hidrônico, você pode usar qualquer fonte de energia disponível, seja gás natural, propano, solar ou mesmo elétrica.'
• Disponibilidade de espaço:
  Um sistema elétrico simplesmente se conecta a uma caixa de junção. Para um sistema hidrônico, o proprietário deve ter espaço para acomodar o aquecedor de água ou caldeira, bomba de circulação e coletor.
• Expectativas do usuário:
  O proprietário espera que a entrada de automóveis ou a calçada fique sem neve o tempo todo ou o derretimento gradual dentro de algumas horas após a queda de neve é ​​aceitável? O primeiro resultará em maiores custos de equipamento, instalação e operação.
• Escoamento:
  Foram tomadas providências para onde a neve derretida irá drenar? Em alguns casos, pode ser necessário instalar um sistema de drenagem, especialmente se houver previsão de fortes nevascas.
• Renovação:
  Se o sistema de derretimento de neve for instalado em uma laje existente, é mais fácil reformar um cabo elétrico porque ele tem um diâmetro menor. 'Você pode ranhurar o concreto e colocar os cabos nas ranhuras', diz Drake. Para tubos hidrônicos, é necessária mais remoção de concreto.
• Manutenção:
  Um sistema hidrônico normalmente requer mais manutenção. Além de manter a caldeira e a bomba, “você deve inspecionar os níveis do fluido de propilenoglicol periodicamente, assim como o anticongelante em um carro”, explica Drake.

CUSTO DE CONDUÇÃO AQUECIDO

Os custos para operar os sistemas de derretimento de neve variam amplamente, dependendo do tamanho da área a ser tratada, dos custos de serviços públicos locais, da média total de horas de neve e da velocidade com que o usuário do sistema deseja derreter a neve. Obviamente, quanto maior for a área a ser aquecida e quanto mais neve houver, maior será o custo operacional. Além disso, um sistema usado em um clima mais frio pode exigir uma potência mais alta (para elétrico) ou mais Btu (para hidrônico) do que um sistema semelhante usado em um clima mais quente.

Watts Heatway , um fornecedor de sistemas hidrônicos, diz que os custos operacionais anuais variam de 12 a 25 centavos por pé quadrado. Então, em média, custaria US $ 120 a US $ 250 a cada inverno para derreter a neve de uma calçada de 1.000 pés quadrados.

Dependendo das tarifas locais da concessionária, os sistemas elétricos podem custar ainda mais para operar. EasyHeat , um fornecedor de esteiras elétricas de derretimento de neve, diz que o custo sazonal para aquecer uma placa de 1.000 pés quadrados a 50 quilowatts será de cerca de US $ 276 em áreas com queda de neve leve (50 polegadas por ano ou menos) e US $ 692 em áreas com queda de neve média (50 a 100 polegadas). Essas estimativas são baseadas em um custo médio de quilowatt por hora de 6,92 centavos de dólar.

Os custos de material e instalação também variam amplamente. Para o sistema elétrico dos Warm Floor Centers, os materiais sozinhos custam de US $ 4 a US $ 6 por metro quadrado, de acordo com Blackburn. O sistema Lee Hydronics custa cerca de US $ 5 a US $ 10 por metro quadrado instalado. “A maior variável é a distância entre o tubo embutido e a fonte de alimentação”, afirma Bailey. Quanto mais distantes os utilitários, maiores são os custos de instalação e operação.

INSTALANDO E OPERANDO SISTEMAS DE SNOW-MELTING

A maioria dos componentes dos sistemas de derretimento de neve, particularmente a fonte de energia e os controles, são instalados por um contratante de encanamento (para hidrônico), elétrico ou HVAC. Mas os empreiteiros de concreto freqüentemente se envolvem quando é hora de embutir os elementos de aquecimento na laje. Os procedimentos são semelhantes para os dois tipos de sistema.

• Antes do lançamento do concreto, coloque a tubulação ou cabo no espaçamento predeterminado.
• Prenda-o à malha de reforço de arame soldado usando laços ou clipes de nylon ou plástico que não corroam.
• Use cadeiras de plástico para apoiar a tela de arame de forma que o tubo ou cabo conectado fique cerca de 5 cm abaixo da superfície da laje acabada.
• “Uma cobertura mínima de concreto de 2 polegadas oferece um bom tempo de resposta”, diz Bailey. Se o elemento de aquecimento estiver embutido mais abaixo na laje, leva mais tempo para o calor atingir a superfície, o que desperdiça energia.

Nas juntas de dilatação, onde o movimento da laje pode causar tensão, é necessário tomar cuidados especiais. 'Passamos o cabo elétrico da primeira laje, formamos um laço de 6 polegadas para dentro da vala de areia sob a junta de expansão e então passamos o cabo para a próxima laje. Isso permite o movimento das placas sem danificar o cabo ', explica Blackburn. Bailey recomenda envolver o tubo hidrônico com o isolamento do tubo onde ele se estende através das juntas de expansão. “A tubulação pode fazer o alongamento linear nas juntas de expansão, a preocupação é o movimento de cisalhamento”, diz ele. 'O isolamento funciona como uma almofada se as lajes sobem ou descem.'

Ambos os sistemas elétricos e hidrônicos devem ser testados antes e durante a colocação de concreto para garantir que nenhum dano tenha sido feito aos elementos de aquecimento durante a instalação. Para sistemas hidrônicos, a tubulação é testada quanto à pressão com ar comprimido ou água de acordo com as recomendações do fabricante. Para sistemas elétricos, um ohmímetro é conectado ao cabo para comparar a leitura com o valor de fábrica, que pode ser encontrado na etiqueta UL dos cabos.

Sensores e controles do sistema

Os sistemas de derretimento de neve podem ser controlados manualmente ou automaticamente. Os controladores automáticos usam sensores para acionar o elemento de aquecimento e determinar quando é hora de desligar o usuário não precisa estar por perto para ativar os controles. Os sensores medem a temperatura do ar e o teor de umidade. Quando eles detectam a presença de umidade em temperaturas de ar quase congelantes, o sistema será ativado automaticamente e aumentará a temperatura da superfície do concreto para cerca de 45 F. Quando a precipitação parar ou a temperatura do ar aumentar, o sistema será desligado. Uma chave de cancelamento permite que o usuário controle o sistema manualmente, se necessário.

Em uma forte nevasca, quando a neve se acumula em uma taxa mais rápida, pode ser necessário um tempo de aquecimento extra para a remoção completa. Os sensores podem ser montados no pavimento que está sendo aquecido, em um poste próximo ou em qualquer local não protegido das intempéries, como em um beiral de garagem ou telhado. Sistemas mais sofisticados podem ter vários sensores que controlam diferentes zonas do pavimento de forma independente.

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Alguns proprietários de sistemas, principalmente empresas que não operam 24 horas por dia, preferem controles manuais que não dependem de sensores. Esses controladores geralmente são mais baratos de instalar e podem ser ligados apenas quando a remoção de neve é ​​necessária.

Uma vez ativados, os sistemas hidrônicos geralmente têm um tempo de resposta mais lento do que os sistemas elétricos, porque o fluido que circula pela tubulação deve primeiro ser aquecido. Se a resposta rápida for crítica, os sistemas hidrônicos podem ser operados durante o inverno a uma taxa de marcha lenta reduzida para manter o fluido nos tubos quente o suficiente para reagir rapidamente à queda de neve iminente.

A Importância do Isolamento

Adicionar isolamento sob a laje e próximo a suas bordas expostas reduz a perda de calor no solo e permite que a laje aqueça mais rapidamente, o que reduz os custos operacionais totais. “Sempre isolamos o substrato porque ajuda o sistema a aquecer com mais eficiência”, diz Blackburn. 'Se não o fizermos, o usuário terá que operar o sistema com uma potência maior por pé quadrado.'

Muitos fabricantes recomendam isolar a placa com espuma de poliestireno rígida de 1 a 2 polegadas de espessura. Mas Blackburn e Bailey preferem usar isolamento reflexivo consistindo em uma camada de papel alumínio imprensado entre duas camadas de bolhas de polietileno. Bailey usa um produto de Fabricação Covertech tem apenas cerca de 5/16 polegadas de espessura e também serve como barreira de vapor. “A espessura da placa de espuma pode ser um problema em uma placa com apenas 10 a 12 centímetros de espessura”, diz Bailey. Além disso, se a espuma não for colocada em um subleito perfeitamente nivelado, ela pode rachar, reduzindo seu valor de isolamento. Fornecido em rolos, o isolamento reflexivo também é mais fácil de transportar e instalar pelos trabalhadores.

Fazendo reparos em sistemas de derretimento de neve

Embora a tubulação hidrônica e o cabo elétrico sejam protegidos por revestimentos externos resistentes, eles não são impermeáveis ​​a danos, especialmente durante a instalação. A maioria dos danos pode ser corrigida e é por isso que os fabricantes recomendam testar seus sistemas antes e durante a colocação do concreto. Nesse estágio, é bastante fácil para os empreiteiros fazer reparos no campo usando os kits fornecidos pelo fabricante.

Uma vez que os elementos de aquecimento estão embutidos, os reparos são mais difíceis porque o concreto ao redor da seção danificada deve ser removido primeiro. Detectar o ponto problemático também é mais complicado. Uma ruptura na tubulação hidrônica pode ser detectada por uma pistola infravermelha que detecta o calor, diz Bailey. Para detectar uma violação no cabo elétrico, o Blackburn usa um sistema de detecção eletrônico que pode dizer a quantos metros lineares do cabo se encontra uma quebra.

Para evitar danos aos tubos ou cabos durante a colocação do concreto, os empreiteiros nunca devem conduzir caminhões prontos sobre eles. Em vez disso, eles devem usar bombas ou carrinhos de mão para colocar o concreto.

RECURSOS PARA OS EMPREITEIROS SABER MAIS SOBRE SISTEMAS DE SNOW-MELTING

Para que esses sistemas funcionem com eficiência e forneçam todos os benefícios, eles devem ser instalados corretamente.

Empreiteiros que desejam aprender mais sobre esses sistemas e o processo de instalação podem obter ajuda nas seguintes fontes:

• Veja um projeto de Michigan onde um sistema elétrico de derretimento de gelo foi instalado sob pavimentadoras de garagem .
• Os fornecedores de sistemas geralmente podem fornecer diretrizes de projeto detalhadas e serviços gratuitos de projeto auxiliado por computador para ajudar os empreiteiros a organizar e instalar os tubos de maneira adequada.
• A Radiant Professionals Alliance oferece dicas para proprietário para o projeto e instalação de sistemas de aquecimento radiante residencial.
• o Manual de aplicações HVAC , publicado pela ASHRAE, contém um capítulo sobre sistemas hidrônicos e elétricos de derretimento de neve. Os tópicos incluem requisitos de aquecimento, projeto do sistema, projeto do pavimento e controles. O capítulo pode ser adquirido no Site ASHRAE por $ 52.