Calefacción_Suelo_Radiante by Pablo Formoso Estrada

Suelo Radiante 1

Contenido:

1. 2. 3. 4. 5.

Concepto de Suelo Radiante / Refrescante Sensación Térmica Confort Fundamentos Simulación del comportamiento de una instalación 1. Calefacción 2. Refrigeración 6. Ventajas 7. Componentes de la instalación 8. Cálculo de una instalación 9. Instalación 10.Fuentes de Energía 1. Bombas de calor aire-agua 2. Calderas de Condensación

Calefacción mediante superficies radiantes.

RITE - ITE 02.2.1 :

Bienestar

térmico

Con el sistema de suelo radiante las corrientes de aire son completamente eliminadas ( velocidad < 0,05 m/s ). Además, eliminando el aire en movimiento también se eliminan corrientes y turbulencias que arrastran partículas de polvo especialmente perjudiciales para las personas que sufren alergias y trastornos respiratorios.

Calefacción mediante superficies radiantes.

Distribución del calor

2,7 m

1,7 m

0,1 m 20 ºC

Calefacción mediante superficies radiantes.

Curva ideal de confort

Curva ideal de confort Calef. por suelo radiante Calef. por radiadores Calef. por aire

Calefacción mediante superficies radiantes.

Convección

Radiación Panel de acero

Radiador modular

Suelo radiante

17 %

83 %

27 %

73 %

55 - 70 %

45 - 30 %

Calefacción mediante superficies radiantes.

Suelo Radiante.

Concepto:

CONVECCION: • Este es el sistema tradicional por excelencia, hasta la fecha, se trata de calentar o enfriar el aire y utilizar este como sistema transmisor. • Existen dos sistemas: Natural (Ejemplo: Radiador) y Forzada (Ejemplo: Fancoil) – VENTAJAS: Alta Capacidad. Dimensiones, Rapidez de puesta a régimen. – DESVENTAJAS: Movimiento de aire, ruidos, estratificaciones.

RADIACION • Utiliza la radiación para absorber o ceder calor a otro cuerpo, el aire se calienta como consecuencia de ello. – VENTAJAS: Confort, Consumo energético, Mantenimiento. – DESVENTAJAS: Aplicaciones específicas, precio.

Qué, Cómo, Por qué ¿Qué es un suelo radiante? Es un sistema de calefacción que usa como elemento emisor el propio suelo de la vivienda ¿cómo funciona? Se crea un entramado de tuberías bajo el pavimento, por las que circula agua a baja temperatura ¿Por qué? Confort

Ventajas del Suelo Radiante / Refrescante:

• Instalación que permite una climatización integral, calefacción en invierno y refrescamiento en verano con un grado de confort óptimo. • Máximo confort: Perfecta distribución de temperatura por todo el local, que no es posible conseguir con ningún otro sistema convencional (radiadores, conductos, fancoils, etc) • Ambiente más saludable al eliminarse las corrientes de aire (v < 0.5 m/seg.) y el salto de temperaturas entre el emisor y el ambiente. Solución a personas con problemas de

alergias, al no haber movimiento de aire se elimina la movilidad del polvo, ácaros, etc. • Se evita la sequedad ambiente, producida por la condensación de agua de los acondicionadores tradicionales • Permite una total libertad en decoración, al eliminar radiadores, fancoils, rejillas, etc. • Permite el empleo de distintas fuentes de energía: calderas convencionales, enfriadora con bomba de calor, calderas de condensación de elevada eficiencia o captadores solares térmicos, permitiendo el máximo ahorro energético.

Ventajas del Suelo Radiante / Refrescante:

• Reducción del coste energético de la instalación – Temperaturas de impulsión en calefacción ( 35 – 40 ºC frente a 80 – 85 ºC ). – Temperatura de impulsión en refrigeración ( 14 – 16 ºC frente a 7 – 9 ºC ). – Menores pérdidas en las conducciones al trabajar con temperaturas mas próximas a la temperatura ambiente. – Menores potencias requeridas en calefacción o refrescamiento. • Totalmente respetuoso con el medio ambiente debido a su: bajo consumo, baja carga de refrigerante, bajo mantenimiento y bajo índice de fugas. • Sin límite de espacio. • Mayor rendimiento cuanto mayor sea la altura de los techos.

Ventajas del Suelo Radiante / Refrescante:

• Válido para cualquier pavimento.

Cerámica

Sintético

Madera

Humedad de la madera 8–12 %

• Ausencia de ruidos.

• Sin límite de espacio. • Mayor rendimiento cuanto mayor sea la altura de los techos.

El ahorro en el consumo de energía se reduce en un 20% en el sector doméstico y hasta un 50% en el industrial. Permite el empleo de fuentes de energía alternativas (puedo emplear colectores solares térmicos en los que la temperatura de acumulación del secundario puede estar entorno a 50ºC, el nivel térmico es suficiente, también permite el empleo de calderas de baja temperatura y condensación). Las cargas térmicas disminuyen al obtener una temperatura interior menor, las pérdidas de calor al exterior son menores. El consumo de un sistema de calefacción de convectores por aire es tres veces superior. En vivienda se consigue un ahorro del 10%-20% manteniendo el techo frío. Las pérdidas entre el generador y el emisor se reducen al reducirse la temperatura de impulsión del agua (35-40ºC frente a los 80-85ºC de temperatura del agua de impulsión para calefacción convencional). La distribución de temperaturas en un local con calefacción por suelo radiante se aproxima mucho más a la distribución ideal en la que una temperatura elevada en los pies produce bienestar mientras que una temperatura elevada a la altura de la cabeza se traduce en malestar. Con la calefacción por suelo radiante se calientan los objetos eliminándose el efecto de paredes frías y chorros de aire caliente. Es un método de calefacción más saludable, al reducirse el salto térmico se disminuye el descenso de humedad relativa. Desaparecen los aparatos de climatización (radiadores, fan coils), no hay impedimentos para la decoración posterior. Sistema ideal para grandes volúmenes al distribuir el calor hasta 2-2,5 m, al evitar la formación de bolsas de aire caliente en los techos se reducen las pérdidas de calor. Sistema ideal para la calefacción de piscinas, en lo que se refiere a la calefacción del vaso señalar que con este método no se remueve el agua y se reduce al mínimo la evaporación, mayor fuente de pérdidas de calor en una piscina.

Para evitar problemas fisiológicos determina los valores límites de temperatura máxima superficial del suelo, siendo de 29 ºC para las zonas

permanencia, 35 ºC para las zonas periféricas, y de 33 ºC para los baños.

29ºC Zona ocupada

33ºC

35ºC Áreas Marginales

Baños

Tipo de Suelo

Invierno

Paso

(cm.)

Potencia Emitida (W/m2)

Cerámica

132

Cerámica

115

Parquet

Tª Impulsión: 45ºC

Parquet

Tª Retorno:

Tipo de Suelo

Paso

(cm.)

Potencia Emitida (W/m2)

Cerámica

Parquet

Verano

Tª Impulsión: 15ºC Tª Retorno:

40ºC

17ºC

Fundamentos

Componentes de la instalación

Colector Impulsión 45 ºC

Sonda Exterior

Colector Retorno

Centralita

Sonda Impulsión

40 ºC

Generador Calor Válvula Mezcladora

Sistema de Regulación

¿ Cómo funciona el sistema ? En calefacción se basa en la emisión del calor procedente de una circulación del agua caliente a través de los tubos que recorren el suelo del local. Este caudal circulando a lo largo de los tubos a una temperatura entorno a 40º cede calor al mortero de cemento que rodea a los tubos, generándose un almacenamiento térmico que se va emitiendo a través de la superficie principalmente por radiación, entorno al 60% de la emisión total y en pequeña proporción por convección, entono al 40% restante. La misma instalación puede aprovecharse en verano circulando una corriente de agua a una temperatura entorno a los 15ºC que extrae el calor del local a climatizar, la potencia calorífica que es capaz de extraer en funcionamiento en refrigeración supone entorno a un 40% de la que es capaz de emitir en funcionamiento en calefacción. Calefacción:

Refrigeración:

70 – 90 W/m2

40 - 60 W/m2

29°C

19°C

Componentes de la instalación

1. Elemento emisor - Tubo - Materiales aislantes 2. Distribución - Colectores 3. Regulación de la instalación - Regulación de la temperatura de impulsión - Regulación de la temperatura ambiente 4. Generadores

Sección de un sistema Fundamentos

suelo radiante:

1 2 3

4 5 6 7 8 9 10 11 12

1. Enlucido interior 2. Zócalo 3. Rodapié 4. Revestimiento 5. Cemento cola 6. Mortero 7. Folio de Rodapié 8. Tubo 9. Plancha de nopas 10. Barrera antivapor 11. Losa de hormigón 12. Terreno

Componentes de la instalación.

Tuberías.

En las instalaciones por suelo radiante las tuberías cumplen no sólo la función de transportar el agua sino además distribuyen la energía, realizando la función de emisor de calor. Su constitución ha de permitir los giros que conforman los circuitos del suelo radiante, de forma que sean flexibles y por tanto fáciles de instalar.

Características principales de las

tuberías plásticas :

- Alta resistencia a presiones y temperatura - Nula oxidación ( a excepción de los accesorios ) - Buena manejabilidad

( facilita el tendido de las tuberías debido a su flexibilidad )

- Bajo peso - Menor pérdida de carga lineal

( permite para una misma potencia de grupo hidráulico, alcanzar mayores distancias de tubería ).

- Alta resistencia a la abrasión / erosión - Gran resistencia a las fisuras - Alta resistencia al impacto

Componentes de la instalación.

Tipos de Tuberías.

Comparativa de dilataciones:

PE - X

MULTICAPA

PE-X / AL / PE-X

PB PE-RT / AL / PE-RT

Componentes de la instalación.

Tipos de Tuberías.

PE - X

14 – 15 – 16 – 17 – 18 – 20 x 2 ( Rollos más habituales de 100, 200 y 240 m )

Componentes de la instalación.

Tipos de Tuberías.

14 – 15 – 16 – 18 – 20 – 22 x 2 ( Rollos más habituales de 100 y 240 m )

Componentes de la instalación.

Tipos de Tuberías.

PE - RT

16 – 17 x 2 ( Rollos más habituales de 120 y 240 m )

Componentes de la instalación.

Tipos de Tuberías.

PE-X / AL / PE-X

16 – 18 – 20

x 2

( Rollos más habituales de 100 y 200 m )

Componentes de la instalación.

Tipos de Tuberías.

PE-RT / AL / PE-RT

16 – 18 – 20

x 2

( Rollos más habituales de 100 y 200 m )

Distribución de temperatura en la capa de mortero de un suelo radiante Tubo PB

Influencia de la conductividad del tubo en la emisión de calor: PEX: 2,88% PB: 2,03%

Diferencia: 0,85%

Tubo PEX

Componentes de la instalación.

Desbobinador de Tuberías.

Componentes de la instalación.

Paneles aislantes.

- Reducen las dispersiones de calor hacia abajo. - Tienen una función antisonora, gracias a la cual se consigue atenuar la molesta transmisión del ruido de pisadas en el pavimento. - En el caso de paneles preformados, permiten una colocación rápida puesto que los tetones guían el tubo en la disposición de los circuitos.

La densidad de los diferentes tipos de paneles aislantes ha sido cuidadosamente estudiada, con objeto de obtener un justo compromiso entre capacidad de aislamiento y resistencia al aplastamiento en la fase de colocación del tubo.

Componentes de la instalación.

Tipos de Paneles aislantes.

Paneles preformados con tetones

Paneles aislante liso

Suelo Radiante seco

Componentes de la instalación.

? 34

Tipos de Paneles aislantes.

Componentes de la instalación.

Paneles preformados con tetones.

Las planchas pueden unir por diferentes tecnologías:

Ejemplo de optimización de planchas:

Componentes de la instalación.

Características de los Paneles aislantes.

Paso

= Distancia entre la Ida y

Retorno

Componentes de la instalación.

Características de los Paneles aislantes.

Paso

= Distancia entre tubos ( Ida y Retorno )

Paso

Componentes de la instalación.

Características de los Paneles aislantes lisos.

Diseño de instalaciones con altura elevada (naves industriales, iglesias, …) En ambientes calefactados con sistemas radiantes a baja temperatura, sobre todo si la altura es notable, evita la estratificación del aire y disminuye la dispersión de calor hacia el techo. En las instalaciones industriales se recomienda colocar una malla electrosoldada estructural para la distribución de las cargas.

Film antivapor en polietileno

Rail posicionador para tubo

Panel aislante liso en poliestireno

Componentes de la instalación.

Características de los Paneles aislantes lisos.

Grapas Grapadora

Comparativa entre planchas:

Para dimensionar la cantidad de plancha: 1.- Las planchas vienen en cajas de cartón, por lo que se debe evitar el vender planchas sueltas. 2.- M2 de plancha = M2 de la superficie a calefactar + 30 % ( posibles recortes )

Componentes de la instalación.

Instalación del tubo.

Tubos a utilizar: - Tubo de 16 x 2 - Tubo de 20 x 2 ( grandes locales )

Paso de tubos: - Paso 15 cm ( Plancha de 5 ), Paso 25 ( Plancha de 8 ) Zona Habitual - Paso 10 cm ( P 5 ), Paso 16 ( P 8 ) Zonas Marginales, Baños, …

Ejemplo de dimensionado:

Local de 12 m2 con paso 10 cm

Es recomendable una superficie máxima por circuito de 15 m2.

12 m2 = 120 m de tubo 0,10 m

Componentes de la instalación.

Tipos de colocación del tubo.

Anillo ó Espiral

Temperatura superficial

Componentes de la instalación.

Tipos de colocación del tubo.

Meandro simple

Temperatura superficial

Componentes de la instalación.

Tipos de colocación del tubo.

Meandro doble

Temperatura superficial

Componentes de la instalación.

Film de polietileno antivapor.

Tiene como objetivo impedir la transmisión de vapor hacia la capa de hormigón. Se colocará en toda la superficie de: - Plantas bajas, soleras sobre el terreno - Locales húmedos

Componentes de la instalación.

Banda / Zócalo perimetral.

Banda de espuma de polietileno de 7 mm. de espesor que permite la dilatación del mortero y reduce las pérdidas de calor.

Se utiliza para: - Absorber las dilataciones térmicas producidas por el mortero vertido sobre los tubos del suelo radiante. - Evitar los puentes térmicos y acústicos con las paredes o estructuras anexas, completando de esta forma el total aislamiento de la losa radiante respecto a la estructura del edificio.

Componentes de la instalación.

Banda perimetral.

La banda perimetral debe extenderse a lo largo de las paredes y elementos verticales de la construcción (columnas, bancadas, etc). El adhesivo asegura su fijación, facilitando y agilizando su colocación en obra; el film de plástico que quedará posteriormente bajo el aislante térmico impedirá el contacto directo entre el mortero del suelo radiante y la estructura. Una vez colocado el revestimiento final el sobrante de banda perimetral se cortará fácilmente gracias a las tiras horizontales precortadas que posee. Finalmente el zócalo o rodapié la ocultará.

Componentes de la instalación.

Juntas de dilatación.

Los cambios térmicos pueden provocar pequeños movimientos del suelo que con el paso del tiempo pueden agrietar el acabado superficial; para evitar que esto ocurra es necesario la colocación de juntas de dilatación, tal como prescribe la norma EN 1264-4. Los tubos que pasen por las juntas de dilatación, debe quedar protegidos por un tubo corrugado de al menos 30 cm. de longitud.

Componentes de la instalación.

Juntas de dilatación.

Según la norma EN 1264-4 “…las superfi cies de las juntas no deben ser superiores a 40 m2, con una longitud máxima de 8 m. En el caso de ambientes rectangulares, las superfi cies de las juntas pueden superar estas medidas, con una relación máxima de longitud de 2 a 1 entre los lados de la zona correspondiente. En el caso de que se presenten juntas de dilatación estructurales se respetarán, prolongando las mismas sobre la capa de mortero que cubre los tubos y en el revestimiento final del suelo. Deben también preverse juntas de dilatación en los umbrales o puertas.

Componentes de la instalación.

Ejemplos de juntas de dilatación.

Componentes de la instalación.

Mortero.

5 cm. por encima del tubo La introducción en el mortero de aditivo le confiere: - fluidez - y facilidad de extenderlo alrededor del tubo, gracias a la propiedad autonivelante que adquiere.

No es necesario vibrar la base ya que la masa está preparada para rellenar todos los intesticios presentes entre el tubo y el panel aislante preformado, evitando la formación de bolsas de aire que reducen el rendimiento de la instalación del pavimento radiante. El aditivo produce un pavimento mas compacto, favoreciendo la conductividad térmica. Cantidad de Aditivo ( kg.) : 35 gr. x M2 de superficie x Espesor

( 0,05 m )

½ litro por cada 50 kg. de cemento 54

Componentes de la instalación.

Ejemplo de vertido del mortero.

Durante esta operación, la temperatura ambiente no debe ser inferior a 5 ºC para no dificultar su fraguado.

Tecnologías de Suelo Radiante seco:

Posibilidad absoluta de diseñar S.R. en cualquier vivienda, sea cual sea su particularidad constructiva o de uso. No existe motivo para obviar el S.R. en un proyecto por motivo de que el pavimento se halle suspendido. Si se da el caso, los sistemas con difusores salvan el inconveniete de las cámaras de aire bajo suelo.

Sistema rastreles

Sistema renovación con difusores

Sistema rastreles

Pasos: 1º Colocar film antihumedad en el suelo 2º Clavar los rastreles a la separación adecuada 3º Colocar aislamiento entre los rastreles 4º Clavar difusores 5º Colocar el tubo 6º Clavar la tarima en los rastreles

Sistema renovación con difusores

Pasos: 1º Colocar la plancha aislante 2º Montar los difusores 3º Insertar el tubo en los difusores 4º Colocar el film antihumedad 5º Fijar el pavimento

Componentes de la instalación.

Colectores / Distribuidores.

Constituyen un elemento muy importante, ya que permiten: - La regulación independiente de cada uno de los locales. - El equilibrado de toda la instalación.

Para posibilitar la purga de aire, los colectores han de situarse siempre en un plano más elevado que cualesquiera circuitos a los que da servicio e incluir 1 purgador por colector.

Tubo plástico guía

Componentes de la instalación.

Cajas para colectores / Distribuidores.

Ubicación: Centrado en la vivienda a 50 cm del suelo

Componentes de la instalación.

Reglaje en colectores de impulsión.

Actuando sobre cualquiera de los dos sistemas ( detentor – caudalímetro ), se varía el caudal del circuito y por lo tanto el aporte calorífico. Mayor caudal => Aumenta el aporte calorífico del circuito

Reglaje por detentor:

Reglaje por caudalímetro:

Un buen sistema control y regulación

El Bienestar térmico de los usuarios Ahorro energético de la instalación - Punto fijo:

En la temperatura de impulsión

( se establece una temperatura constante de impulsión del agua )

- Con sonda exterior: ( la temperatura de impulsión del agua varía en función de las condiciones exteriores, adaptando la potencia térmica del suelo a las necesidades caloríficas del edificio )

Sistemas de regulación:

- Por cabezales termoeléctricos En la temperatura ambiente

Regulación por estancia

- Por válvulas de zona motorizadas Regulación por zona

El control en una instalación de suelo radiante Establece la temperatura de impulsión de agua Evita inercias desagradables Anticipa las necesidades de la instalación

Componentes de la instalación.

Reglaje en colectores de retorno.

Cabezal termoeléctrico

Válvula de presión diferencial para recirculación de caudal cuando las válvulas termoeléctricas cierran circuitos

Componentes de la instalación.

Colectores / Distribuidores.

Componentes de la instalación.

Colectores / Distribuidores.

Colector modular SBK

Colector compacto HKV, -E, -D

Componentes de la instalación.

Colectores / Distribuidores.

Colector modular SBK

Módulo colector de impulsión (rojo) y módulo colector de retorno (azul)

Componentes de la instalación.

Colectores / Distribuidores.

Componentes de la instalación.

RAUMATIC M

230 / 24 Vac

Regulación.

RAUMATIC R

24 Vac

Componentes de la instalación.

Regulación VÍA RADIO.

Resumen de pasos a seguir para la instalación del S.R.

Film antivapor Zócalo perimetral Planchas aislantes. Tubo. Prueba de estanqueidad. Vertido del mortero aditivado. Calentamiento inicial (tras 3 semanas de secado aprox.). Colocación del revestimiento del suelo.

Proceso de calentamiento de la losa de mortero

UNE EN 1264-4 1. Transcurridos 21 días 2. Tª imp. de 21ºC durante 3 días como mínimo 3. Tª máx. de diseño durante 4 días mínimo

Programa de secado 1. 72 horas a 15ºC 2. 96 horas a 55ºC 3. Es posible el cambio de horas y temperaturas

Componentes de la instalación.

Fuentes de energía.

•

Calderas: de condensación y convencionales. – Ventajas de calderas de condensación frente a las convencionales para su uso en suelo radiante / calefacción.

•

Bomba de Calor – Ventajas de enfriadoras Bomba de Calor frente a las calderas, Refrigeración y Ahorro Energético.

Componentes de la instalación. Fuentes de energía:

•

Bomba de calor agua-aire.

Ventajas Generales : – Refrigeración y Calefacción en un mismo elemento. – Aprovechamiento de la energía eléctrica contratada durante todo el año. – Totalmente compatible con otros tipos de energía. – Máximo ahorro energético (Altos COP y EER) – Respetuosa con el medio ambiente. 2 – Instalación sencilla. 1 – Mínimo mantenimiento. 7

6. 1

6.2 6

9 8 11

Instalación de calefacción por suelo radiante con una zona Equipo de regulación de la temperatura de impulsión para calefacción por suelo radiante. La centralita de control recibe información de la sonda de temperatura exterior, y actúa sobre la válvula de tres vías para adecuar la temperatura de impulsión a los colectores.

Sonda Tª exterior

Regulador de un circuito

Sonda Tª impulsión

Calefacción por suelo radiante Otras aplicaciones: Pared radiante Ventajas: • Mayor superficie radiante Desventajas: • Peor aprovechamiento de la energía • Posibilidad de perforaciones

Departamento de Formación

Dielectro Industrial les agradece su asistencia y participación