Indicaciones generales sencillas que pueden ser de ayuda para quien quiera ver cómo proceder en el diseño de un sistema de calefacción de la A a la Z.
Diseñar un sistema de calefacción eficaz y eficiente es un proceso que requiere un enfoque estratégico, conocimiento técnico y una comprensión profunda de las necesidades del medio ambiente y de los usuarios. En un contexto donde la eficiencia energética y la optimización de recursos se han convertido en prioridades fundamentales, el diseño de un sistema de calefacción requiere un cuidadoso equilibrio entre confort térmico, consumo energético e impacto ambiental.
Esta guía tiene como objetivo proporcionar una descripción general completa de los pasos clave involucrados en el proceso de diseño del sistema de calefacción, ofreciendo pautas y consejos prácticos para abordar desafíos comunes y lograr resultados de alta calidad. Desde la evaluación de las necesidades térmicas del edificio hasta la selección del equipamiento, desde el diseño del sistema hasta su puesta en marcha, exploraremos cada etapa con atención al detalle y la búsqueda de soluciones innovadoras.
Será fundamental comprender las diversas tecnologías disponibles, desde los sistemas de calderas tradicionales hasta las soluciones de calefacción radiante y los sistemas de bombas de calor, considerando las ventajas y desventajas de cada opción en función del contexto específico.
La colaboración con profesionales de la industria, como ingenieros termotécnicos y diseñadores de plantas, es esencial para garantizar que el proyecto esté alineado con las normas y regulaciones de seguridad vigentes. Sin embargo, una buena comprensión de los conceptos básicos del diseño de sistemas de calefacción permitirá a los directores de proyecto involucrados participar activamente en el proceso de toma de decisiones y contribuir significativamente a las soluciones finales.
CÓMO DISEÑAR UN SISTEMA DE CALEFACCIÓN
Recordamos que el principal objetivo al diseñar un sistema de calefacción es conseguir un equilibrio entre el confort de los ocupantes, la eficiencia energética y la sostenibilidad medioambiental. A través de esta guía exploraremos las estrategias y metodologías que le permitan alcanzar este objetivo, facilitando la creación de ambientes interiores acogedores, eficientes y respetuosos con el medio ambiente.
Antes de sumergirnos en el detalles, Es importante subrayar que el diseño de un sistema de calefacción requiere un enfoque multidisciplinario y una atención constante a la innovación y las mejores prácticas en el sector. Con este espíritu, invitamos a los lectores a explorar los diversos aspectos del diseño de sistemas de calefacción y a afrontar este desafío con entusiasmo y determinación, para crear entornos cómodos y sostenibles para las generaciones presentes y futuras.
CÓMO DISEÑAR UN SISTEMA DE CALEFACCIÓN
Indicaciones generales sencillas que pueden ser de ayuda para quienes pretendan ver cómo proceder en el diseño de un sistema de calefacción de la A a la Z.
El sistema de calefacción (ver legislación vigente) se realiza a partir de un proyecto elaborado por un ingeniero térmico (salvo potencias inferiores a 15 kW), tiene en cuenta las características del lugar, la exposición, la zona climática y las necesidades personales de cada uno.
Los sistemas de calefacción domésticos se dividen en dos tipos principales:
- centralizado
- autónomo
En esta exposición se tratarán en particular los sistemas autónomos.
Un sistema de calefacción es ese complejo de elementos y equipos diseñados para mantener valores de temperatura superiores a los externos en determinados ambientes.
Componentes principales de un esquema típico para uso doméstico:
- generador de calor;
- bomba de circulación;
- colector de distribución de suministro de agua caliente;
- colector de distribución de retorno de agua caliente;
- elementos terminales;
- Tanque de expansión;
- tuberías de suministro de agua caliente;
- tuberías de retorno de agua caliente;
- Panel de control y energía eléctrica.
Generadores de calor
Los generadores de calor se diferencian entre sí por la fuente de energía con la que se alimentan
Principales fuentes de energía:
- El metano es el más utilizado por la mayoría de los hogares italianos, debido a su amplia distribución y al gasto limitado en comparación con otros combustibles.
- El gas licuado de petróleo (GLP) se usa principalmente donde no llega el metano. No es nada barato.
- El combustible diesel todavía se usa en algunos casos especiales y tampoco es barato.
- Pellets y madera, cada vez son más las personas que recurren a esta fuente de energía que ofrece un considerable ahorro de funcionamiento incluso si su uso implica un trabajo adicional por parte del usuario (pero ¿quieres decir lo fascinante que es ver la llama que arde?) .
- Bombas de calor (pensadas como un acondicionador de aire que funciona en ciclo inverso), cada vez más utilizadas y con costos de operación entre los más bajos de las energías distribuidas.
En esta discusión, no se explora el uso de bombas de calor ya que, para el mismo entorno, el diseño se realiza en el régimen de verano que sigue siendo válido también para el de invierno. Consulte la sección: "Cómo diseñar un sistema de aire acondicionado.
Nota: debe tenerse en cuenta que la calefacción con bomba de calor tiene límites: cuanto más bajas son las temperaturas exteriores, la correspondiente disminución del rendimiento proporcional (cuanto más frío hace, menos rendimiento de la bomba de calor).
El siguiente programa analiza el costo operativo de cada tipo de energía utilizada en relación con el potencial necesario para el medio ambiente:
Nota: es aconsejable calcular la capacidad del generador de calor antes de utilizar el programa.
Para calcular la capacidad del generador de calor a instalar en un entorno, consulte el siguiente programa:
Con el mismo programa, también es posible calcular los radiadores y determinar su precio.
La última línea indica el valor en Watts que el generador de calor debe suministrar al sistema (26.484 W = 26,5 kW).
Las electrobombas de circulación
Son necesarios para la circulación de fluidos dentro del circuito hidráulico.
Los sistemas de circulación natural (radiadores) en los que el movimiento del agua es causado por diferencias de temperatura, no se han utilizado durante años.
En la actualidad, solo se utilizan sistemas de circulación forzada, que se realiza mediante bombas eléctricas de circulación de fluidos.
Las bombas de circulación cumplen la función de superar las caídas de presión localizadas y distribuidas. Lo que consideraremos son bombas exclusivamente centrífugas.
Una bomba se caracteriza por dos parámetros: caudal y altura que determinan su elección.
El caudal está determinado por los requisitos térmicos (de energía) del sitio y por la diferencia térmica entre las temperaturas de entrada y salida del agua.
Si bien los circuladores (electrobombas de circulación de pequeño tamaño) ya están incluidos en casi todas las calderas de uso doméstico, si es necesario realizar un cálculo preciso de las electrobombas, se puede utilizar el siguiente programa:
De aquí obtenemos los metros cúbicos por hora que deben circular (en este caso 2,3 mc / h) en el circuito para suministrar los kW necesarios (térmicos) y con la delta t requerida (∆t 10).
Añadiendo el cálculo de altura es posible determinar la potencia de la bomba a instalar.
Para calcular la altura requerida para el circuito, se puede rastrear a ella calculando las pérdidas de carga logradas con los siguientes programas (también válido para el dimensionamiento de las tuberías):
Acero
cobre
Nota: la suma de las pérdidas de carga localizadas debe incluir pérdidas distintas a las de las tuberías (caldera, radiador, convector, curvas, etc.). En la práctica, con una velocidad del agua de aproximadamente 1,5 m/s, el valor es de 335 mm aprox. por unidad).
Elementos terminales
Tienen la tarea de suministrar la habitación a calentar con la energía térmica necesaria para satisfacer la carga térmica.
En los sistemas de calefacción los tipos de elementos terminales son:
- radiadores
- la bobina del ventilador;
- Paneles radiantes.
- calentadores de aire
Radiadores
Los elementos terminales más comunes son los radiadores (también llamados: radiadores). En la mayoría de los casos, se suministran con agua caliente a una temperatura de entrada de aproximadamente 75 ÷ 85 ° C.
Los radiadores intercambian calor principalmente por radiación y en menor medida por convección.
Se clasifican según el material del que están fabricados: fundición, acero y aluminio.
Fancoils
Consisten en una carcasa metálica que contiene una bobina con aletas generalmente de cobre-aluminio, un filtro y un ventilador de varias velocidades. El fan coil también se puede utilizar para la refrigeración en verano.
Radiante
Fabricado con superficies muy amplias que intercambian calor por radiación.
Los más habituales son los sistemas de suelo radiante, con tubos de plástico colocados sobre una capa de material aislante y cubiertos por la solera y el suelo.
Calentadores de aire
Compuesto por baterías de tubos con aletas que pueden funcionar con agua caliente o vapor. Están atravesados por corrientes de aire movidas por ventiladores y sus características son de bajo costo y alto nivel de ruido. Son de alto potencial y aptos para entornos industriales.
Vaso de expansión
El depósito de expansión debe insertarse en el circuito hidráulico del sistema de agua caliente. Es un dispositivo que sirve para absorber la variación de volumen de agua provocada por el aumento de temperatura, y permite el correcto funcionamiento de un sistema de calefacción en todas sus fases de funcionamiento, evitando sobrepresiones que puedan dañar el propio sistema.
Los vasos de expansión se dividen en vasos abiertos y vasos de membrana.
Para su cálculo es necesario saber cuánto volumen de agua hay en el sistema. Se puede calcular accediendo al siguiente programa:
Para calcular el vaso de expansión tanto abierto como cerrado, acceda al siguiente programa:
Tuberías de suministro y retorno de agua caliente
Generalmente están hechos de cobre o acero.
El cobre tiene una marcada maniobrabilidad y trabajabilidad (doblado a mano) y la posibilidad de encontrar también en el mercado tubos con diámetros reducidos. Se utilizan casi exclusivamente donde se requieren diámetros de tubería pequeños (menos de 20 mm). La posibilidad de adaptar las tuberías de cobre a las necesidades del edificio permite una reducción de piezas especiales. Si es necesario, hay accesorios de cobre y bronce que se pueden soldar al cobre mediante soldadura fuerte.
Para tuberías con un diámetro superior a 20 mm, generalmente se utiliza acero, lo que facilita la creación de piezas especiales. Entre los diferentes tipos de acero, el que no tiene soldadura debe considerarse el mejor para fines de ingeniería de plantas. Para curvas, esquinas y herrajes, se encuentran disponibles en el mercado piezas especiales especiales para ser instaladas con roscado o soldadura.
Su dimensionamiento se realiza utilizando los programas ya indicados anteriormente:
Dimensionamiento de redes de tuberías - acero
Dimensionamiento de redes de tuberías de cobre.
Si también desea calcular el peso. El contenido de agua y otros parámetros, tenga en cuenta que dentro del sitio www.itieffe.com hay programas dedicados:
Panel de control y energía eléctrica
En sistemas pequeños, se sustituye por una toma con enchufe (o doble interruptor) y un termostato que regula la temperatura ambiente..
Conclusiones
Así que recapitulemos, tenemos:
- eché un vistazo al legislación actual;
- observó el esquema de una simple planta de apartamentos;
- comparó los distintos tipos de combustibles para calefacción a través del programa: "Cálculo del costo de combustible de calefacción";
- con el programa "Requisito de calor y radiadores"Hizo los cálculos necesarios para rastrear el potencial del generador de calor y los radiadores;
- visto cómo se dimensionan las bombas eléctricas de circulación (Dimensionamiento de electrobombas);
- dimensionó las tuberías en cobre o acero con los programasDimensionamiento de la tubería". Con el mismo programa, se calculó la altura necesaria para el circuito para reducir las caídas de presión;
- comparó algunos de los tipos de terminales más usado;
- calculó la cantidad de agua presente en el circuito con el programa: "Cálculo del volumen de agua del sistema.";
- dimensionamiento del vaso de expansión con el programa: "Cálculo del volumen del vaso de expansión";
- observaron las redes de distribución, siempre considerando que para su dimensionamiento se utilizaron los siguientes programas: "Dimensionamiento de la tubería"
- finalmente hemos visto cómo la caldera se alimenta eléctricamente y cómo se regula la temperatura insertando un termostato en la habitación.
Todas las indicaciones que se dan en este trabajo pueden ser de ayuda para los técnicos térmicos, instaladores y técnicos de fontanería pero sobre todo, se publican a título informativo para todos aquellos que pretenden hacerse construir un sistema de calefacción y tener primero un "puñado" del material.
Buen trabajo a todos
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