Nota de seguridad: Este es un texto educativo archivado de 2018. año, y no un proyecto o instrucciones para la instalación independiente del sistema de calefacción. El cálculo, la selección del equipo, la instalación, las pruebas y la puesta en servicio deben confiarse a diseñadores y contratistas calificados, de acuerdo con las regulaciones vigentes y la documentación del fabricante.
Las necesidades generales de calefacción del edificio también se ven afectadas por la envolvente del edificio. Consulte nuestras ventanas de madera, ventanas de madera y aluminio y servicios, o envíe una solicitud de cotización.
Calentar apartamentos grandes y edificios familiares con estufas tradicionales no es el pasatiempo invernal más agradable. Calentar de esta manera es desagradable no sólo porque genera trabajo para el mantenimiento de la estufa, sino también porque hay que preparar el combustible, encender el fuego, limpiar las cenizas y durante todos estos trabajos el apartamento se ensucia más de lo habitual. Además de estas desventajas, la calefacción con estufas no cumple con los requisitos de las viviendas modernas ni estéticamente ni en términos de uniformidad de la distribución de la temperatura. Teniendo en cuenta estos hechos, no es de extrañar que hoy en día se utilice un sistema de calefacción central no sólo en los edificios nuevos de propiedad social, sino también en los edificios familiares especiales.
Esquema de calefacción y principio de funcionamiento
El dispositivo de calefacción central (fig. 1) consta de un sistema: caldera, elementos calefactores y tuberías. El punto más alto de este sistema es el vaso de expansión. Todo el sistema está lleno de agua. Si quemamos en la caldera, el agua se calienta y debido a su menor peso específico sube, y el agua caliente es sustituida por agua que se ha enfriado en las resistencias (por tanto, tiene un peso específico mayor). El agua que sube llega por las tuberías hasta las resistencias, allí, liberando calor, se enfría y regresa a la caldera.
Imagen 1 — dispositivo para calefacción central.
En consecuencia, debido a la diferencia en el peso específico de agua fría y caliente en el sistema, se crea un flujo cerrado continuo, que permite el suministro de una cierta cantidad de calor a los elementos calefactores.
La fuerza que permite la circulación del agua debido a la diferencia de temperatura, especialmente cuando se calienta solo en un nivel, es muy pequeña y, por lo tanto, es importante dimensionar los dispositivos basándose en cálculos cuidadosos y precisos. En la práctica, sucede a menudo que los dispositivos, especialmente en apartamentos más pequeños e individuales, se diseñan rápidamente y se basan en datos de la experiencia. No hay duda de que un sistema de calefacción central a veces se puede implementar con éxito de esta manera, pero lo más común es que no funcione perfectamente y los errores resultantes sean más difíciles de corregir más adelante.
Por eso no debemos lamentar el esfuerzo de crear los cálculos y proyectos necesarios, porque sin duda dará sus frutos. No debemos perder de vista que un sistema como éste debería servir para toda la vida.
Cálculo de la cantidad de calor requerida
La primera tarea durante el diseño es calcular la cantidad de calor necesaria para calentar las habitaciones deseadas. La cantidad de calor necesaria para calentar corresponde a sus pérdidas. Las pérdidas de calor dependen de la diferencia entre la temperatura exterior y la temperatura de la habitación a calentar, del coeficiente de transferencia de calor de aquellas superficies que bordean la habitación observada, así como del tamaño de estas superficies.
El cálculo debe realizarse por separado para cada superficie con diferentes coeficientes de transferencia de calor y con diferencias en las temperaturas externa e interna. La suma de los resultados parciales obtenidos de esta manera dará la cantidad total requerida de calor ambiental. (Para aquellos que son reacios a hacer cálculos, les informamos que solo se requieren cálculos básicos para realizar el cálculo).
La cantidad de calor requerida se calcula mediante el formulario:
Q=F * k (tb - tk)
dónde están:
Q - cantidad de calor perdido por la habitación, kcal/hora;
F - superficie (pared, ventana, puerta, suelo, techo) a través de la cual pasa el calor, m2;
k - coeficiente de transferencia de calor para la superficie observada, kcal/m2°C
tb - temperatura ambiente interna deseada, °C
tk - temperatura exterior de la superficie observada, °C
Figura 2 — ejemplo de cálculo de la cantidad de calor requerida.
Archivar ejemplo de cálculo de habitación
Para tener una mejor visión general del flujo de cálculo, tomaremos un ejemplo práctico. La tarea consiste en calcular la cantidad de calor necesaria para el edificio residencial a partir de la imagen nº. 2. Los datos técnicos son: tabiques de ladrillo poroso, tamaño 10 cm, enlucidos por ambos lados, espesor de pared principal 38 cm enlucidos por ambos lados, puerta con acristalamiento simple, ventana doble con marco de madera. techo con vigas de madera a ambos lados revestido con tablas y encima del techo una buhardilla cerrada, debajo del suelo es de tierra. Temperatura exterior mínima esperada: 20°C. Paso de calor por la ventana exterior:
Superficie: F =1,5 x 2 = 3 m2
Coeficiente de transferencia de calor: k = 3,5
Diferencia de temperatura: tb = +20°C, tk = - 20°C, tb - tk = 20 - (-20) = 40°C
Q=3 x 3,5 x 40 = 420 kcal/hora
Paso de calor a través de la pared principal exterior:
Área: F = 3 h 4 - área de ventana = 12 - 3 = 9 m2
Q = 9 h 1,3 x 40 = 468 kcal/hora
Paso del calor por la puerta del recibidor:
Superficie: F = 0,9 x 2 = 1,8 m2
k = 3
Diferencia 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
Paso del calor a través de la pared hacia el pasillo:
Área: F = 3 x 3,5 - área de puerta = 10,5 - 1,8 = 8,7m2
k = 1,6
Diferencia de temperatura: tb - tk = 40°C
Q = 8,7 x 1,6 x 4 = 55,7 kcal/hora
Paso del calor a través de la pared hacia el WC:
Superficie: F = 1,5 x 3 = 4,5m2
k = 1,6
Diferencia de temperatura: tb - tk = 2°C
Q = 4,5 h 1,6 h 2 = 14,2 kcal/hora
Paso del calor por la pared al baño:
Superficie: F = 1,9 x 3 = 5,7m2
k = 1,6
Diferencia de temperatura: tb - tk = 20 - (+24) = -4°C
En este caso el calor pasa del baño a las habitaciones, es decir, no es una pérdida de calor, sino una ganancia, por lo que este valor se debe restar del calor total requerido.
Q = 5,7 h 1,6 x (-4) = -36,5
lno hay diferencia de temperatura entre las habitaciones individuales, por lo tanto no hay transferencia de calor y, por lo tanto, no es necesario realizar cálculos.
Paso del calor a través del techo:
Superficie: F = 3,5 x 4 =15 m2
k = 1,5
Diferencia de temperatura: tb - tk = 20 - (-12) = 32°C
Q =15 h 1,5 x 32 = 720 kcaI/hora
Paso del calor por el suelo:
Superficie: F = 15m2
k = 1,5
Diferencia de temperatura: tb – tk = 20 - (-2) = 22°C
Q = 15 x 1,5 x 22 = 495 kcal/hora
Calor total requerido:
420
468
21,6
55,7
14,2
720
495
-–––––
2194,5 kcal/hora
El valor obtenido de esta manera debe incrementarse con asignaciones como la compensación por los lados del mundo, la compensación por el viento y la compensación por la interrupción de la calefacción.
Accesorios de viento:
Áreas normales: con una pared exterior con abertura:
10% con múltiples paredes exteriores con aberturas: 15%
Zonas de viento: con una pared exterior con apertura:
20%, con múltiples paredes exteriores con aberturas: 25%.
Accesorio de interrupción de calor:
Interrupción esperada en la calefacción desde 8 - 12 horas por día: 15%.
Interrupción esperada en la calefacción desde 12 - 16 horas por día: 25%.
Adición a los lados del mundo
Orientación noroeste: 5%.
Orientación norte: 10%.
La habitación del ejemplo está ubicada en una zona con vientos normales, está orientada al norte y por lo tanto al valor obtenido se le debe sumar dos veces 10%, es decir total 20%.
No contaremos el subsidio por interrupción de calefacción, porque es menos continuo.
2194,5
+438,9 (20%)
-———————
2633,4
De este valor se debe restar la cantidad de calor recibido desde la pared hacia el baño:
2633,4
- 36,5
-————
2596,9
En consecuencia, la cantidad de calor necesaria para calentar la habitación es Q = 2597 kcal/hora
Diseño del sistema
En primer lugar, al diseñar, debes dibujar la base de los lados en la escala 1:100. o si es posible 1:50. Los elementos calefactores deben colocarse debajo de la ventana y, en habitaciones sin ventanas, junto a la puerta que da acceso al espacio libre o hacia habitaciones más frescas. Debido a la tubería posiblemente más larga, esta disposición es algo más cara que la disposición de los cuerpos calefactores a lo largo de las paredes interiores, pero las ventajas, el flujo de aire y, en consecuencia, la disposición de la temperatura, son mucho más importantes. (figura 3)
Figura 3 — flujo de aire alrededor del cuerpo calefactor.
Elección de elementos calefactores
Después del diseño, sigue la elección del tipo de elementos calefactores y la determinación de las superficies calefactoras requeridas. Para calentar agua caliente, los elementos calefactores más adecuados son los radiadores de acero. Mucha gente se resiste a utilizar estos radiadores, supuestamente porque se dañan con el agua y gotean rápidamente. Sin embargo, esto sólo ocurre cuando se drena agua del sistema con frecuencia e injustificadamente, o cuando el radiador se queda sin agua durante un tiempo prolongado después de drenar el agua. En condiciones de uso normal, la vida útil de los radiadores de acero es aproximadamente la misma que la de los radiadores de hierro fundido. Los radiadores de hierro fundido no son los más adecuados para calentar agua caliente, en primer lugar porque son muy caros y también porque tienen un gran peso propio. En términos de rendimiento térmico, ambos tipos de radiadores son idénticos.
Los radiadores de aluminio se encuentran entre los cuerpos de calefacción más modernos (Alutherm, Radal). Las características térmicas de estos radiadores son muy favorables, su propio peso es reducido, tienen un aspecto exterior muy bonito y moderno. Su conexión se realiza mediante bridas roscadas. Al conectar el radiador, para no crear un elemento galvánico y, en este sentido, corrosión, las cabezas y ejes de los tornillos deben aislarse con un aislante eléctrico.
Unir artículos de radiadores
Los radiadores de acero anchos deben usarse sólo si el uso de normal (de150 mm) resultó en un radiador muy largo. Los radiadores de acero se pueden adquirir en el comercio con5-10-15-20Artículos soldados entre sí. Si un radiador requiere más de20artículos, entonces
podemos extender por la unidad de5o posiblemente de10elementos mediante tornillos intermedios para radiadores de5/4“ con rosca izquierda y derecha y juntas Klingerite o Centaur. Se recomienda lubricar los tornillos con una grasa resistente al agua con un punto de ebullición superior 100°C, o aceite de grafito. Se requiere una llave especial para montar los elementos.
Los radiadores de hierro fundido, así como los antiguos radiadores de acero, se ensamblan por elementos y se fijan con tornillos intermedios. Si compramos radiadores de segunda mano, hay que inspeccionarlos y comprobarlos minuciosamente antes de su instalación, especialmente los componentes de los elementos individuales. Lo mejor es comprobar el estado de la chapa con un objeto punzante (p. ej. un raspador de tres filos), porque la chapa debilitada se perforará debido a la presión, así nos ahorraremos mayores inconvenientes.
Prueba de presión
Los radiadores que montamos nosotros mismos o los radiadores de segunda mano deben probarse antes de la instalación. La prueba la realizaremos de la forma más sencilla si cerramos un extremo del radiador con tapones y lo colocamos sobre dichos tapones. Luego llenamos completamente el radiador con agua y cerramos una de las aberturas restantes con un tapón roscado, y en la otra abertura colocamos una manguera de goma con conexión de tubería. Conecte el otro extremo de la manguera de goma a la red de suministro de agua. Si debido a la presión de la red de suministro de agua, pasados 5 -10 mminutos, no notamos que el radiador tiene fugas, podemos instalarlo. Donde no hay red de agua, la presión requerida de 2-3 at se puede producir con una bomba manual.
Los radiadores se pueden colocar sobre patas o sobre consolas, que se fijan a la pared. La solución con consolas es mejor, porque no impide la limpieza debajo del radiador y además tiene un mejor aspecto estético. Para fijar la consola, se debe perforar un orificio con una profundidad de 10 - 12cm en la pared para que los lados de la abertura queden paralelos o la abertura se extienda hacia la pared. Por encima de la abertura deben quedar al menos dos hileras de ladrillos intactos. Para un radiador de 20 se necesitan dos elementos, y para uno más largo, tres consolas.
Fuente de calor
La superficie de calefacción requerida de la caldera se determina en función del calor total requerido del edificio (apartamento). Este tamaño lo obtendremos añadiendo la cantidad de calor necesaria para cada habitación. En el caso de calderas más pequeñas, que funcionan con coque o carbón de mejor calidad, prácticamente se puede calcular con 10.000 kcal/hora para 1 m2 superficie de calentamiento. Por lo tanto, si dividimos la cantidad total de calor requerida por 10.000, obtendremos aproximadamente la superficie de calentamiento requerida de la caldera. Se recomienda, sin embargo, llevar una caldera con un rendimiento ligeramente superior al calculado.
El tipo de caldera está determinado principalmente por el tipo de combustible. Para el coque, las calderas pequeñas de hierro fundido son las más adecuadas. Las calderas de acero y de construcción soldada son más adecuadas para quemar diferentes combustibles.
Las calderas pequeñas suelen tener una superficie de calentamiento de 1,5 m2 (15.000 kcal/hora), 2,14 m2 (22.000 kcal/hora) y 3.16 m2 (32.000 kcal/hora). Para un edificio familiar, que se muestra en la imagen nº 4 como ejemplo, se necesitan 17.000 kcal/hora redondeadas de calor total. Elegimos la coca como combustible. Según todos los datos indicados, se necesita una caldera con una superficie de calentamiento de 2,14 m2.
Figura 4: calor necesario para un edificio familiar.