Nota de seguretat: Aquest és un text educatiu arxivat de 2018. any, i no un projecte o instruccions per a la instal·lació independent del sistema de calefacció. El càlcul, la selecció d’equips, la instal·lació, les proves i la posada en servei s’han de confiar a dissenyadors i contractistes qualificats, d’acord amb les normatives vigents i la documentació del fabricant.
Les necessitats generals de calefacció de l’edifici també es veuen afectades per l’envoltant de l’edifici. Fes una ullada als nostres finestres de fusta, finestres de fusta-alumini i serveis, o envia una sol·licitud de pressupost.
Escalfar un apartament més gran i edificis familiars amb estufes tradicionals no és el passatemps hivernal més agradable. Escalfar d’aquesta manera és desagradable no només perquè crea feina per mantenir l’estufa, sinó també perquè cal preparar combustible, encendre foc, netejar les cendres i durant totes aquestes feines l’apartament s’embruta més de l’habitual. A més d’aquests inconvenients, la calefacció amb estufes no compleix els requisits de l’habitatge modern, ni estèticament ni pel que fa a la uniformitat de la distribució de la temperatura. A partir d’aquests fets, no és d’estranyar que no només en els nous edificis de propietat social, sinó també en els edificis familiars especials actuals, s’utilitzi un sistema de calefacció central.
Esquema de calefacció i principi de funcionament
El dispositiu de calefacció central (fig. 1) consta d’un sistema: caldera, elements de calefacció i canonades. El punt més alt d’aquest sistema és el vas d’expansió. Tot el sistema està ple d’aigua. Si cremem a la caldera, l’aigua s’escalfa i, per la seva menor gravetat específica, s’eleva, i l’aigua calenta es substitueix per aigua que s’ha refredat als elements de calefacció (per tant, té un pes específic més elevat). L’aigua que flueix cap amunt arriba per les canonades fins als elements de calefacció, allí, desprenent la seva calor, es refreda i torna a la caldera.
Imatge 1 — dispositiu per a calefacció central.
En conseqüència, a causa de la diferència de pes específic de l’aigua freda i calenta en el sistema, es crea un flux continu tancat, que permet el subministrament d’una certa quantitat de calor als elements de calefacció.
La força que permet la circulació de l’aigua a causa de la diferència de temperatura -sobretot quan s’escalfa només a un nivell- és molt petita i, per tant, és important dimensionar els dispositius a partir de càlculs acurats i precisos. A la pràctica, sovint passa que els dispositius, especialment per a apartaments més petits i individuals, es dissenyen ràpidament i es basen en dades de l’experiència. No hi ha dubte que un sistema de calefacció central de vegades es pot implementar amb èxit d’aquesta manera, però és més habitual que no funcioni perfectament i els errors resultants siguin més difícils de corregir més endavant.
Per això no ens hem de lamentar de l’esforç de crear els càlculs i projectes necessaris, perquè sens dubte pagarà. No hem de perdre de vista que un sistema com aquest hauria de servir per a tota la vida.
Càlcul de la quantitat de calor necessària
La primera tasca durant el disseny és calcular la quantitat de calor necessària per escalfar les habitacions desitjades. La quantitat de calor necessària per escalfar coincideix amb les seves pèrdues. Les pèrdues de calor depenen de la diferència entre la temperatura exterior i la temperatura de l’habitació que es vol escalfar, del coeficient de transferència de calor d’aquelles superfícies que delimiten l’habitació observada, així com de la mida d’aquestes superfícies.
El càlcul s’ha de fer per separat per a cada superfície amb diferents coeficients de transferència de calor i amb diferències de temperatura externa i interna. La suma dels resultats parcials obtinguts d’aquesta manera donarà la quantitat total requerida de calor ambient. (Per a aquells que siguin reticents a fer càlculs, tingueu en compte que el càlcul només requereix càlculs bàsics).
La quantitat de calor necessària es calcula mitjançant la fórmula:
Q=F * k (tb - tk)
on són:
Q - quantitat de calor perduda per l’habitació, kcal/hora;
F - superfície (paret, finestra, porta, terra, sostre) per on passa la calor, m2;
k - coeficient de transferència de calor per a la superfície observada, kcal/m2°C
tb- temperatura ambient interna desitjada, °C
tk - temperatura externa de la superfície observada, °C
Imatge2— un exemple de càlcul de la quantitat de calor necessària.
Arxiu d’exemple de càlcul de sala
Per a una millor visió general del flux de càlcul, prendrem un exemple pràctic. La tasca és calcular la quantitat de calor necessària per a l’edifici residencial a partir de la imatge núm.2. Les dades tècniques són: parets envans fetes de maons porosos, dimensions10 cm, arrebossat a banda i banda, el gruix de la paret principal38 cm arrebossat a banda i banda, porta d’un sol vidre, finestra doble amb marc de fusta. sostre amb bigues de fusta a banda i banda coberta amb taules i damunt del sostre un àtic tancat, sota terra terra. Temperatura exterior mínima prevista -20°C. Transferència de calor per la finestra exterior:
Àrea: F =1,5x2=3 m2
Coeficient de transferència de calor: k =3,5
Diferència de temperatura: tb = +20°C, tk = -20°C, tb - tk =20- (-20) =40°C
Q=3x3,5x40=420kcal/hora
Pas de calor a través de la paret principal exterior:
Àrea: F = 3 h 4 - àrea de la finestra = 12 - 3 = 9 m2
Q = 9 h 1,3 x 40 = 468 kcal/hora
Passament de calor per la porta del vestíbul:
Superfície: F = 0,9 x 2 = 1,8 m2
k = 3
Diferència de temperatura: tb = 20°C; tk =16°C, tb - tk = 20 - 16 = 4°C
Q =1,8 h 3 h 4 = 21,6 kcal/hora
Passament de calor per la paret cap al vestíbul:
Àrea: F = 3 x 3,5 - zona de la porta = 10,5 - 1,8 = 8,7m2
k = 1,6
Diferència de temperatura: tb -tk = 40°C
Q = 8,7 x 1,6 x 4 = 55,7 kcal/hora
Passament de la calor per la paret cap al WC:
Superfície: F = 1,5 x 3 = 4,5m2
k = 1,6
Diferència de temperatura: tb - tk = 2°C
Q = 4,5 h 1,6 h 2 = 14,2 kcal/hora
Passament de la calor per la paret fins al bany:
Superfície: F = 1,9 x 3 = 5,7m2
k = 1,6
Diferència de temperatura: tb - tk = 20 - (+24) = -4°C
En aquest cas, la calor passa del bany a les habitacions, és a dir, no és una pèrdua de calor, sinó un guany i, per tant, aquest valor s’ha de restar de la calor total requerida.
Q = 5,7 h 1,6 x (-4) = -36,5
l no hi ha diferència de temperatura entre habitacions individuals, per tant, no hi ha transferència de calor i, per tant, no cal calcular.
Passament de calor pel sostre:
Superfície: F = 3,5 x 4 =15 m2
k = 1,5
Diferència de temperatura: tb - tk = 20 - (-12) = 32°C
Q =15 h 1,5 x 32 = 720 kcaI/hora
Passatge de calor pel terra:
Superfície: F = 15m2
k = 1,5
Diferència de temperatura: tb – tk = 20 - (-2) = 22°C
Q = 15 x 1,5 x 22 = 495 kcal/hora
Calor total requerit:
420
468
21,6
55,7
14,2
720
495
-–––––
2194,5 kcal/hora
El valor obtingut d’aquesta manera s’hauria d’augmentar amb bonificacions com ara la dotació per als costats del món, la dotació per al vent i la dotació per interrupció de la calefacció.
Accessoris de vent:
Àrees normals: amb una paret exterior amb obertura:
10% amb múltiples parets exteriors amb obertures: 15%
Zones de vent: amb una paret exterior amb obertura:
20%, amb múltiples parets exteriors amb obertures: 25%.
Accesori d’interrupció de calor:
Interrupció prevista de la calefacció de 8 a 12 hores al dia: 15%.
Interrupció prevista de la calefacció entre 12 i 16 hores al dia: 25%.
Afegit als costats del món
Orientació nord-oest: 5%.
Orientació nord: 10%.
La sala de l’exemple es troba en una zona amb vents normals, està orientada al nord i, per tant, el valor obtingut s’ha de sumar dues vegades 10%, és a dir, total 20%.
No comptarem la dotació per interrupció de la calefacció, perquè és menys continuada.
2194,5
+438,9 (20%)
-———————
2633,4
D’aquest valor, s’ha de deduir la quantitat de calor rebuda de la paret cap al bany:
2633,4
- 36,5
-————
2596,9
En conseqüència, la quantitat de calor necessària per escalfar l’habitació és Q = 2597 kcal/hora
Disseny del sistema
Primer de tot, a l’hora de dissenyar, hauríeu de dibuixar la base dels costats a l’escala 1:100. o si és possible 1:50. Els elements de calefacció s’han de col·locar sota la finestra, i a les habitacions on no hi hagi finestres, al costat de la porta que dóna a l’espai lliure, o cap a habitacions més fresques. A causa de la canonada possiblement més llarga, aquesta disposició és una mica més cara que la disposició dels cossos de calefacció al llarg de les parets interiors, però els avantatges, el flux d’aire i, en relació amb això, la disposició de la temperatura, són molt més significatius. (fig. 3)
Figura 3 — flux d’aire al voltant del cos de calefacció.
Selecció d’elements de calefacció
Després del disseny, segueix l’elecció del tipus d’elements de calefacció i la determinació de les superfícies de calefacció necessàries. Per a la calefacció d’aigua calenta, els elements de calefacció més adequats són els radiadors d’acer. Molta gent es resisteix a utilitzar aquests radiadors, suposadament perquè estan danyats per l’aigua i es filtren ràpidament. Tanmateix, això només passa quan l’aigua es drena sovint i injustificadament del sistema, o quan el radiador es deixa sense aigua durant molt de temps després d’haver drenat l’aigua. Amb un ús normal, la vida útil dels radiadors d’acer és aproximadament la mateixa que la dels radiadors de ferro colat. Els radiadors de ferro colat no són els més adequats per a la calefacció d’aigua calenta en primer lloc perquè són molt cars i també perquè tenen un gran pes mort. Pel que fa al rendiment tèrmic, els dos tipus de radiadors són idèntics.
Els radiadors d’alumini es troben entre els cossos de calefacció més moderns (Alutherm, Radal). Les característiques tèrmiques d’aquests radiadors són molt favorables, el seu propi pes és baix, tenen un aspecte exterior molt bonic i modern. La seva connexió es realitza amb brides roscades. En connectar el radiador, per no crear un element galvànic i, en aquest sentit, corrosió, els capçals i els eixos dels cargols s’han d’aïllar amb un aïllant elèctric.
Connexió d’articles del radiador
Els radiadors amples d’acer només s’han d’utilitzar si l’ús de normals (de 150 mm) donaria lloc a un radiador molt llarg. Els radiadors d’acer estan disponibles comercialment amb articles 5 - 10 -15 - 20 soldats. Si es necessiten més de 20 articles per a un radiador, aleshores ga
es pot estendre amb una unitat de 5 o possiblement d’elements 10 utilitzant cargols de radiador intermedis 5/4 amb rosca esquerra i dreta i klingerita o centaure per a segellador de rosca resistent a l’aigua. superior 100°C, o oli de grafit per muntar els elements
Els radiadors de ferro colat així com els radiadors d’acer de construcció antiga es munten per elements i es subjecten amb cargols intermedis. Si comprem radiadors de segona mà, s’han d’inspeccionar i revisar a fons abans de la instal·lació, especialment els components dels elements individuals. El millor és comprovar l’estat de la làmina amb un objecte afilat (per exemple, un rascador de tres vores), perquè la làmina debilitada es punxarà a causa de la pressió, de manera que d’aquesta manera ens estalviarem més molèsties.
Prova de pressió
Els radiadors que hem muntat nosaltres mateixos, o els radiadors de segona mà, s’han de provar abans de la instal·lació. La prova es realitzarà de la manera més senzilla si tanquem un extrem del radiador amb taps i el col·loquem sobre aquests taps. A continuació, omplim completament el radiador amb aigua i tanquem una de les obertures restants amb un tap roscat, i col·loquem una mànega de goma amb una connexió de canonada a l’altra obertura. Connecteu l’altre extrem de la mànega de goma a la xarxa de subministrament d’aigua. Si, per la pressió de la xarxa de subministrament d’aigua, passats 5 -10 mminuts, no observem que el radiador té fuites, podem instal·lar-lo. Quan no hi ha xarxa d’aigua, la pressió necessària de 2-3 a es pot produir amb una bomba manual.
Els radiadors es poden col·locar a les cames o a les consoles, que estan subjectes a la paret. La solució amb consoles és millor, perquè no impedeix la neteja sota el radiador, i també té un millor aspecte estètic. Per connectar la consola, s’ha de perforar a la paret un forat amb una profunditat de 10 - 12cm de manera que els costats de l’obertura siguin paral·lels o l’obertura s’estengui cap a la paret. Per sobre de l’obertura han de romandre almenys dues fileres de maons sense danys. Per a un radiador d’elements 20 en necessiteu dos, i per a un més llarg, tres consoles.
Font de calor
La superfície de calefacció necessària de la caldera es determina en funció de la calor total requerida de l’edifici (apartament). Aconseguirem aquesta mida afegint les quantitats de calor necessàries per a habitacions individuals. En el cas de les calderes més petites, que funcionen amb coc o carbó de millor qualitat, pràcticament es pot calcular amb 10.000 kcal/hora per a la superfície de calefacció 1 m2. Per tant, si dividim la quantitat total de calor necessària per 10.000, obtindrem aproximadament la superfície de calefacció necessària de la caldera. Es recomana, però, agafar una caldera amb un rendiment lleugerament superior al calculat.
El tipus de caldera està determinat principalment pel tipus de combustible. Les calderes petites de ferro colat són les més adequades per al coc. Les calderes d’acer i construcció soldada són més adequades per cremar diferents combustibles.
Les calderes petites solen tenir una superfície de calefacció de1,5 m2 (15.000kcal/hora),2,14 m2(22.000kcal/hora) i3.16 m2(32.000 kcal/hora). Per a l’edifici familiar, que es mostra a la imatge núm.4 per exemple, cal arrodonir17.000kcal/hora de calor total. Vam triar coca-cola com a combustible. Segons totes les dades donades, una caldera amb una superfície de calefacció de2,14 m2.
Imatge4— calor necessària per a un edifici familiar.