Cuántos radiadores se necesitan para un sistema de calefacción de baja temperatura. Cómo calcular correctamente la potencia y el número de secciones de los radiadores de calefacción. Dispositivos para sistemas de calefacción de baja temperatura.
Los radiadores se consideran tradicionalmente atributos de los sistemas de calefacción con parámetros de alta temperatura. Pero los postulados en los que se basaba este punto de vista están desfasados. El ahorro de aislamientos térmicos metálicos y de edificios no está hoy por encima del ahorro de recursos energéticos. PERO especificaciones Los radiadores modernos nos permiten hablar no solo sobre la posibilidad de su uso en sistemas de baja temperatura, sino también sobre las ventajas de dicha solución.
Radiadores se consideran tradicionalmente atributos de los sistemas de calefacción con parámetros de alta temperatura (en la literatura, los términos "alta temperatura" y "radiador" a menudo se usan incluso como sinónimos, en particular, cuando estamos hablando sobre los contornos de los sistemas de calefacción). Pero los postulados en los que se basaba este punto de vista están desfasados. El ahorro de aislamientos térmicos metálicos y de edificios no está hoy por encima del ahorro de recursos energéticos. Y las características técnicas de los modernos. radiadores permítanos hablar no solo sobre la posibilidad de su aplicación en sistemas de baja temperatura, sino también sobre las ventajas de dicha solución. prueba Investigación científica, realizado durante dos años por iniciativa de Rettig ICC, propietaria de las marcas Purmo, Radson, Vogel & Noot, Finimetal, Myson.
Reducir la temperatura del refrigerante es la principal tendencia en el desarrollo de la tecnología de calefacción en las últimas décadas en los países europeos. Esto se hizo posible a medida que mejoraba el aislamiento térmico de los edificios, aparatos de calefacción. En los años 80, los ajustes estándar se redujeron a 75/65 ºC (ida/retorno). El principal beneficio de esto fue la reducción de pérdidas en la generación, transporte y distribución de calor, así como una mayor seguridad para los usuarios.
Con la creciente popularidad de los exteriores y otros tipos panel de calefacción en los sistemas donde se utilizan, la temperatura de suministro se reduce a un nivel de 55 ºC, que es tenido en cuenta por los diseñadores de generadores de calor, válvulas de control, etc.
Hoy en día, la temperatura de ida en los sistemas de calefacción de alta tecnología puede ser de 45 e incluso 35 ºC. El incentivo para lograr estos parámetros es la capacidad de hacer el uso más eficiente de fuentes de calor como bombas de calor y calderas de condensación. A una temperatura del circuito secundario de 55/45 ºC, el factor de eficiencia COP para bomba de calor tipo "agua subterránea" es 3.6, ya 35/28 ºC ya - 4.6 (cuando se trabaja solo para calefacción). Y el funcionamiento de calderas en modo de condensación, que requieren refrigeración gases de combustión El agua de la línea de retorno por debajo del "punto de rocío" (cuando se quema combustible líquido - 47 ºC), proporciona una ganancia de eficiencia de alrededor del 15 % o más. Así, bajar la temperatura del refrigerante proporciona un importante ahorro energético y, en consecuencia, una reducción de las emisiones de dióxido de carbono a la atmósfera.
Hasta ahora, la solución principal que proporciona calefacción de espacios a baja temperatura del refrigerante se consideraba un "suelo cálido" y convectores con intercambiadores de calor de cobre y aluminio. La investigación iniciada por Rettig ICC ha añadido a esta gama radiadores de panel de acero. (Sin embargo, la práctica en este caso va más allá de la teoría, y estos dispositivos de calefacción se han utilizado durante mucho tiempo como parte de los sistemas de baja temperatura en Suecia, arroz. una).
Figura 1
Con la participación de varias organizaciones científicas, incluidas las universidades de Helsinki y Dresden, radiadores han sido probados bajo varias condiciones controladas. Los resultados de otros trabajos sobre el estudio del funcionamiento de los sistemas de calefacción modernos se adjuntan a la "base de evidencia".
A finales de enero de 2011, se presentaron materiales de investigación a periodistas de las principales publicaciones especializadas europeas en un seminario celebrado en el centro de formación Purmo-Radson de Erpfendorf (Austria). Las presentaciones estuvieron a cargo del profesor de la Universidad de Bruselas (Vrije Universitet Brussels, VUB) Lin Peters y el jefe del Departamento de Sistemas de Energía del Instituto de Física de la Construcción. Fraunhofer (Instituto Fraunhofer de Física de la Construcción, IBP) Dietrich Schmidt.
El informe de Lyn Peters abordó problemas de comodidad térmica, precisión y capacidad de respuesta del sistema de calefacción a las condiciones cambiantes y pérdidas de calor.
En particular, se observó que las causas del malestar por temperatura local son: asimetría de temperatura de radiación(depende de la superficie de transferencia de calor y la orientación flujo de calor); temperatura de la superficie del piso (cuando está fuera del rango de 19 a 27 ºC); diferencia de temperatura vertical (la diferencia de temperatura del aire, desde el tobillo hasta la cabeza de una persona de pie, no debe exceder los 4 ºC).
Al mismo tiempo, las condiciones de temperatura no estáticas, sino "móviles" son las más cómodas para una persona (conclusión de la Universidad de California, 2003). El espacio interior con zonas con bajas diferencias de temperatura potencia la sensación de confort. Pero los grandes cambios de temperatura son la causa de la incomodidad.
Según L. Peters, los radiadores que transfieren calor tanto por convección como por radiación son los más adecuados para proporcionar confort térmico.
Los edificios modernos son cada vez más sensibles térmicamente debido a la mejora del aislamiento térmico. Perturbaciones térmicas externas e internas (de la luz solar, electrodomésticos, presencia de personas) pueden influir fuertemente en el clima interior. Y radiadores reaccionar a estos cambios térmicos con mayor precisión que los sistemas de calefacción de paneles.
Como saben, un "piso cálido", especialmente dispuesto en una solera de hormigón, es un sistema con una gran capacidad de calor que responde lentamente a las influencias regulatorias.
Incluso si el "piso caliente" está controlado por termostatos, es imposible una reacción rápida al suministro de calor de terceros. Al colocar tuberías de calefacción en solera de hormigón el tiempo de respuesta de la calefacción por suelo radiante a un cambio en la cantidad de calor entrante es de unas dos horas.
Respondiendo rápidamente al calor externo termostato de ambiente apaga la calefacción por suelo radiante, que sigue produciendo calor durante unas dos horas más. Cuando se detiene el suministro de calor externo y se abre la válvula termostática, el calentamiento completo del piso se logra solo después del mismo tiempo. En estas condiciones, sólo es efectivo el efecto de la autorregulación.
La autorregulación es un proceso dinámico complejo. En la práctica, significa que el suministro de calor del calentador se regula de forma natural debido a las dos leyes siguientes: 1) el calor siempre se propaga de una zona más caliente a una más fría; 2) la magnitud del flujo de calor está determinada por la diferencia de temperatura. La conocida ecuación (se usa ampliamente al elegir aparatos de calefacción) le permite comprender la esencia de esto:
Q = Qnom. ∙ (ΔT/ΔTnom.)n,
donde Q es la transferencia de calor del calentador; ΔT es la diferencia de temperatura entre el calentador y el aire de la habitación; Qnom. - transferencia de calor en condiciones nominales; ΔTnom. - la diferencia entre la temperatura del calentador y el aire en la habitación en condiciones nominales; n es el exponente del calentador.
La autorregulación es típica tanto para la calefacción por suelo radiante como para los radiadores. Al mismo tiempo, para un "piso cálido", el valor de n es 1.1, y para un radiador, alrededor de 1.3 (los valores exactos se dan en los catálogos). Es decir, la respuesta a un cambio en ΔT en el segundo caso será más “pronunciada”, y la restauración de la dada régimen de temperatura suceder más rápido.
También es importante desde el punto de vista de la regulación que la temperatura superficial del radiador sea aproximadamente igual a la temperatura del líquido refrigerante, y en el caso de calefacción por suelo no es así en absoluto.
En el caso de entradas de calor externas intensivas a corto plazo, el sistema de control de "suelo caliente" no puede hacer frente al trabajo, como resultado de lo cual se producen fluctuaciones de temperatura en la habitación y el suelo. Algunas soluciones técnicas permiten reducirlos, pero no eliminarlos.
Se consideran atributos de los sistemas de calefacción con un parámetro de alta temperatura. Pero los cimientos sobre los que se construyeron tales ideas están obsoletos. El ahorro de aislamientos metálicos y térmicos no se pone hoy como una prioridad del ahorro de recursos energéticos. Y las características de los radiadores actuales nos permiten hablar no solo sobre la probabilidad de su uso en comunicaciones a baja temperatura, sino también sobre las ventajas de tal conclusión. Esto se justifica por la investigación científica que se implementa desde hace un par de años por sugerencia de Rettig ICC, el propietario de las marcas Purmo, Radson, Vogel, Finimetal, Myson en países europeos. Esto se implementó a medida que mejoraba el aislamiento térmico de los edificios, equipo de calefacción. En la década de los 80, los ajustes normales se redujeron a 75/65 ºC (ida/retorno). La principal ventaja de esto fue la reducción de pérdidas durante la formación, transporte y distribución de calor, así como la seguridad para los consumidores. Los avances en materia de abastecimiento de agua no se detienen. Para proteger las superficies internas de las tuberías de la corrosión y nivel alto use, use el obturador avk. Este es un cierto elemento de los accesorios de tubería, cuyas partes principales tienen forma de disco. Las características de alto rendimiento de la válvula avk son proporcionadas por el acero al carbono niquelado del que está hecha, así como por el recubrimiento de epoxi. Valvula avk usada para agua y liquidos neutros.
Con la creciente popularidad del suelo y otros tipos de suelos radiantes en los sistemas donde se utilizan, la temperatura de suministro se ha reducido a 55 ºC, lo que es tenido en cuenta por los creadores de generadores de calor, accesorios de equilibrio, etc. Ahora, el suministro la temperatura en los sistemas de calefacción de ultra tecnología puede ser de 45 y 35 ºC. El ímpetu para lograr estos parámetros es la capacidad de operar fuentes como bombas de calor y calderas de condensación de manera más eficiente. A una temperatura media del circuito secundario de 55/45 ºC, el elemento de eficiencia COP para una bomba de calor de agua subterránea es de 3,6, ya 35/28 ºC ya es de 4,6 (en funcionamiento en calefacción). Y el uso de calderas en estado de condensación, que requieren el enfriamiento de los gases de combustión con agua del retorno por debajo de la "marca de rocío" (al quemar combustible - 47 ºC), otorga una bonificación en la eficiencia de alrededor del 15% o más. Así, bajar la temperatura del habitáculo supone un importante ahorro de recursos y una reducción de la emisión de dióxido de carbono al aire.Hasta ahora, la solución básica que suministra calor al local a baja temperatura del habitáculo ha sido un "suelo caliente" y convectores con intercambiadores de cobre-aluminio.
Los estudios iniciados por Rettig ICC permitieron añadir los radiadores de panel de acero a esta categoría. Con la ayuda de varias instituciones científicas, incluidas instituciones en Helsinki y Dresden, se probaron en diversas condiciones de investigación. Los resultados de otros trabajos sobre el funcionamiento de las comunicaciones modernas de calefacción se agregaron a la "base de evidencia". A fines de enero del año pasado, los resultados de la investigación se entregaron a periodistas de las principales publicaciones europeas en un evento celebrado en el Purmo -Centro Radson en Erpfendorf.
Aquí no hay estadísticas especiales, si la altura de los pisos lo permite, entonces la elección es definitivamente a favor de los portadores de calor de agua (líquidos). Ceteris paribus, este tipo de calefacción será mucho más barata que la calefacción eléctrica durante mucho tiempo.
También se utilizan calentadores eléctricos, tienen un mantenimiento mínimo y brindan amplias oportunidades para controlar no solo el clima, sino también secciones individuales del convertidor incorporado. Por lo tanto, estas opciones también son muy populares, especialmente si se tiene en cuenta que no requieren un canal profundo para la instalación.
Una solución elegante que muestra la eficacia de los convertidores incorporados, estos son ejemplos de calefacción de habitaciones con retorno. Cuando el refrigerante de enfriamiento ingresa por primera vez al convertidor y emite el calor restante al aire calentado. Este tipo de contornos "secundarios" son en realidad los ejemplos más llamativos. trabajo efectivo convertidores en circuitos de baja temperatura, donde la temperatura del portador puede llegar a los 40 grados. Y la temperatura del aire y gran volumen el calentamiento es proporcionado por las dimensiones físicas del convertidor, el área más grande de los elementos que emiten calor.
Así que ahora el convertidor más común es el agua, y en menor medida el eléctrico. Existen sistemas combinados en el mercado donde Calefacción eléctrica ayuda en el control preciso de la temperatura, o generalmente apunta a uso efectivo convertidor. En tal sistema, la calefacción eléctrica es un enlace intermedio para aumentar la temperatura del refrigerante, y hasta ahora pertenecen a tipos exóticos de convertidores.
Solo notamos que tal combinación es apropiada donde se calienta el refrigerante, en otras situaciones es más razonable calentar el aire con un elemento calefactor eléctrico. Y solo la combinación en la que el refrigerante del convertidor se calienta con electricidad tiene una ventaja especial. Para un convertidor cerrado de este tipo (con calentamiento eléctrico del refrigerante), no se requieren tuberías, lo que permite modernizar el sistema de calefacción en casas prefabricadas con decoración.
Independientemente del tipo utilizado, los convectores incorporados, además de la calefacción, generalmente ayudan a mantener un mejor microclima. No sólo el agua, sino también convectores electricos no “seque” tanto el aire, así que compre un humidificador incluso cuando tallas grandes usted no necesita un convertidor.
Hay otras ventajas, que se analizan a continuación, pero en términos de elegir qué calentará su convertidor, proceda de los costos operativos. La calefacción eléctrica costará más y el calentamiento del agua requerirá costos de mantenimiento y cuidado. Válvulas de cierre, automatización (o control manual): todas estas son conexiones, lo que significa que es necesario controlar las fugas y, en general, prestar atención a este sistema.
Algunas ventajas de los convertidores integrados en circuitos de baja temperatura
En primer lugar, recordamos que el convertidor permite el uso de refrigerante caliente y de baja temperatura, el resultado seguirá siendo bueno. Pero el diseño mismo del convertidor es tal que excluye quemaduras al tocar una superficie caliente (está cerrado con una rejilla) y los llamados. energía "radiante" del calentador. Este efecto es bien conocido por cualquiera que haya pasado por un radiador caliente cuando parece que un "golpe frío" está soplando desde una pared fría. El hecho es que el radiador produce parte del calentamiento con la ayuda de la radiación térmica, cuando el metal calentado no calienta el aire, sino todo lo que lo rodea. El convertidor incorporado no produce un efecto tan desagradable.
El funcionamiento del sistema de calefacción con baja temperatura del refrigerante prolonga significativamente su vida útil. Una conclusión bastante obvia, porque no hay deformaciones de temperatura significativas, el refrigerante no funciona en modos críticos y el sistema en su conjunto es más cómodo. Menos depósitos de sal dentro de las tuberías, todas las conexiones duran más, la presión en el sistema puede ser menor que en un sistema convencional, lo que reduce el riesgo de golpes de ariete y situaciones de emergencia.
La protección del elemento calefactor del convertidor permite a los fabricantes usar materiales que tienen una transferencia de calor muy alta: cobre, aluminio, etc. Varios radiadores modernos usan materiales similares, pero todo el radiador está cubierto con una caja protectora, y esto reduce la eficiencia del calentamiento del aire. Y el espesor de las placas, los calentadores más eficientes, en el radiador es mayor, por razones de solidez estructural general.
La estética del propio dispositivo de calefacción también es importante. Para circuitos de baja temperatura son aplicables las rejillas decorativas del convertidor hechas de piedra u otros materiales, lo que hace de este calefactor un elemento del interior, y no una mancha que se quiera ocultar.
La instalación de un ventilador en convertidores con convección forzada permite una transferencia de calor eficiente. En el circuito de baja temperatura, la diferencia de temperatura del refrigerante en la entrada y la salida puede ser de 10 a 15 grados, pero esta diferencia es suficiente para calentar la habitación con un margen. Recuerde el comienzo del artículo, en radiadores para calentar una habitación, esta diferencia puede ser de 20-25 grados, sin el uso de medidas adicionales.
El aislamiento térmico del convertidor incorporado reduce la pérdida de calor y, al mismo tiempo, el suelo que lo rodea también se calienta, calentando el aire. En una colocación estándar, el radiador calienta bien solo la pared de la que cuelga, y el piso debajo puede estar muy frío.
El convertidor, en términos de área de calentamiento, está cerca de piso cálido, pero sin su inconveniente: baja temperatura del piso. Si el piso se calienta a 25 grados, esto resolverá por completo el problema del calentamiento del aire, pero caminar sobre ese piso será muy problemático. Y al mismo tiempo, el convertidor funciona solo en el área del piso, brindando una calefacción confortable donde se necesita, porque siempre es desagradable caminar sobre un piso frío, incluso en una habitación cálida.
Y, en última instancia, en los circuitos de baja temperatura, los convectores incorporados no solo resuelven con éxito y eficacia los problemas de calefacción de las habitaciones, sino que también lo hacen con suavidad. En las habitaciones que calienta el convertidor, no hay las llamadas zonas de diferentes temperaturas, cuando hace calor cerca del radiador y se enfría cerca de la puerta. La uniformidad y constancia del calentamiento es otra de las ventajas de este calefactor, al que te recomendamos prestar mucha atención.
A menos, por supuesto, que tenga la oportunidad de planificar la instalación de dicho calentador.
Se llama calentamiento a baja temperatura, en el que el calentamiento del refrigerante es de 55-45 grados. Esto significa que la temperatura del agua a la salida de la caldera no debe superar los 55 grados, y la temperatura devolver el agua debe ser de al menos 45 grados. En este caso, la superficie del radiador de calefacción se calentará entre 38 y 40 grados en la parte superior del dispositivo.
No se puede llamar caliente, en el sentido generalmente aceptado de la palabra. No debe contar con una radiación térmica intensa de los radiadores a tal temperatura del refrigerante, al igual que los convectores no deben instalarse en sistemas de calefacción de baja temperatura; son efectivos solo a temperaturas del agua no inferiores a 70C y se usan en alta temperatura (tradicional). ) sistemas de calefacción.
Fuentes de calor para calefacción a baja temperatura
En un sistema de calefacción convencional, la temperatura del agua a la salida de la caldera es mucho más alta y es de aproximadamente 70-80 grados, mientras que la temperatura de retorno es 20 grados más baja.
Cabe señalar que los sistemas de calefacción de baja temperatura no se utilizan porque sean mejores y más eficientes, sino porque solo con su ayuda es posible calentar una casa mediante bombas de calor, fuentes de calor geotérmicas o calderas de condensación.
Las llamadas calderas de calefacción tradicionales en sistemas de baja temperatura solo se pueden usar junto con una unidad elevadora que asegure la mezcla de refrigerante frío con agua caliente de la caldera y llevando las temperaturas del refrigerante a los parámetros requeridos (55-45).
El funcionamiento a largo plazo de una caldera convencional para calentar un retorno a baja temperatura puede provocar una formación excesiva de condensado en la chimenea y su falla prematura. Por lo tanto, en los sistemas de calefacción de baja temperatura que funcionan con calderas de calefacción convencionales, el refrigerante de la tubería de retorno debe calentarse antes de ser alimentado a la caldera, utilizando para ello parte del calor generado por la caldera.
Todo esto complica el diseño del sistema de calefacción y conduce no solo a un aumento en su costo, sino que también complica enormemente el proceso de operación y mantenimiento.
Solo las calderas de calefacción de condensación pueden funcionar con un portador de calor con una temperatura baja.
Manantiales de baja temperatura
Como ya se ha comentado, la calefacción a baja temperatura se centra en el consumo de energía térmica generada por bombas de calor, así como el calor recibido del sol y el calor geotérmico. Son estas fuentes las que son óptimas para los sistemas de baja temperatura. Si se decide utilizar calefacción a baja temperatura sin el uso de fuentes de energía renovables, es más fácil y económico instalar una caldera de condensación.
Pero el sistema para obtener "calor suave", como suele llamarse el calentamiento a baja temperatura, sólo funcionará cuando Buena elección aparatos de calefacción.
Aparatos de calefacción para sistemas de baja temperatura
Los radiadores convencionales no son adecuados para sistemas de calefacción de baja temperatura. Simplemente no podrán trabajar a plena capacidad y la casa estará fría. Es necesario calentar la casa con un sistema de calefacción de baja temperatura utilizando superficies de calefacción. Puede ser calefacción por suelo radiante o paredes cálidas. La relación es simple: cuanto mayor sea la superficie de calentamiento, más cálido estará en la casa.
Cabe señalar que los sistemas de calefacción de baja temperatura tienen una serie de ventajas:
- Las superficies de calefacción con una temperatura de aproximadamente 35-40C irradian calor en el rango de onda más cómodo para los humanos
- Los pisos cálidos le permiten redistribuir el calor en la habitación. Si, al instalar radiadores convencionales, el aire más cálido de la habitación (y con él la zona más cálida) está debajo del techo, cuando se usa un piso cálido, se ubica debajo de los pies, lo que es más natural y cómodo para una persona.
- Uso de calor geotérmico y energía solar reduce los costes de calefacción y tiene un efecto positivo en el medio ambiente.
¿Qué es más caro?
Desafortunadamente, hoy en día es prematuro hablar de ahorros reales al usar calefacción a baja temperatura.
En nuestro país, es más económico calentar con gas, utilizando calderas tradicionales con convectores y radiadores de calefacción.
Para aquellos que quieran disfrutar del calor suave de las superficies de calefacción, es mejor instalar una caldera de condensación. Cuesta más, pero le permite reducir el consumo de gas en un 15-20%.
A. Nikishov
El desarrollo del pensamiento técnico ha permitido hombre moderno tener una gran selección de sistemas de calefacción, dependiendo de los requisitos y posibilidades materiales, que incluso la generación anterior no tenía. El desarrollo gradual de la ingeniería de energía térmica doméstica ha llevado al hecho de que los sistemas de calefacción de baja temperatura para viviendas se han vuelto cada vez más populares entre la población, lo que se discutirá en este artículo.
La práctica ha demostrado que cuando se comparan dos fuentes de calor, con temperaturas altas y bajas, las condiciones más cómodas para una persona se crean precisamente mediante un dispositivo de calefacción a baja temperatura, que proporciona una pequeña diferencia de temperatura en la habitación y no causa sensaciones negativas. El límite superior de las llamadas bajas temperaturas, según la definición de los ingenieros eléctricos, está en la región de 40˚С. Los sistemas de calefacción a baja temperatura que utilizan un refrigerante funcionan con temperaturas de 40-60˚С, en la entrada al dispositivo que produce calor y en su salida. Y los sistemas de calefacción de aire, eléctricos y radiantes también utilizan temperaturas más bajas, comparables a la temperatura del cuerpo humano. Por lo tanto, el concepto mismo de bajas temperaturas es bastante arbitrario y, sin embargo, el uso de un refrigerante u otras fuentes de calor con una temperatura de hasta 45˚ tiene muchas ventajas que afectan la elección de dicho sistema para calefacción doméstica y, debido a por sus características, se adapta orgánicamente a aplicaciones con fuentes de energía renovables.
Todos los sistemas de calefacción están sujetos a ciertos requisitos, que están diseñados para hacer su uso más eficiente, cómodo y seguro. Los requisitos de construcción, climáticos, higiénicos y tecnológicos se detallan en DBN V.2.5-67:2013 en los párrafos 4, 5, 6, 7, 9, 10 y 11. Estos requisitos permiten minimizar los negativos y al mismo tiempo aumentar los positivos. impactos en cuerpo humano proporcionada por los sistemas de calefacción.
Cabe señalar que una de las condiciones más importantes para la eficiencia de cualquier sistema de calefacción es la consideración cuidadosa de las pérdidas de calor, y para los sistemas de baja temperatura, esta es quizás la más importante. De lo contrario, tales sistemas serán ineficientes y consumirán energía innecesariamente y, por lo tanto, serán materialmente costosos.
Clasificación
Los sistemas de calefacción a baja temperatura se pueden dividir condicionalmente, según el método de preparación del calor, en monolíticos, bivalentes y combinados. Los sistemas monolíticos se caracterizan por el uso de una o más unidades generadoras de calor. En los generadores de calor bivalentes, se utilizan dos generadores de calor que tienen diferentes principios de funcionamiento, uno de los cuales se puede encender como fuente de calor adicional a muy temperaturas bajas aire exterior. Varias instalaciones productoras de calor conectadas en paralelo forman un sistema de calefacción combinado.
El calentamiento del portador de calor en todos los sistemas de calefacción se puede realizar directa o indirectamente. Un ejemplo calentamiento directo son calderas de calentamiento de agua varios tipos que funcionan con combustibles sólidos, líquidos o gaseosos, así como calderas electricas. El refrigerante se calienta indirectamente en intercambiadores de calor (calderas) o acumuladores de calor. Este método Muy utilizado en sistemas alimentados por fuentes de energía renovables: eólica y solar.
Además, los sistemas de calefacción de baja temperatura se pueden dividir según el tipo de refrigerante: líquido, gas, aire y eléctrico, y según el tipo de dispositivos de calefacción: superficie, convección y viga de panel.
Descripción de los sistemas
Los sistemas de calefacción de baja temperatura son cada vez más populares debido a que se combinan muy armoniosamente con equipos que funcionan con fuentes de energía renovables. En tiempos en que la energía tradicional es cada vez más cara, este es un factor importante.
Calentamiento de agua
Todos los sistemas de este tipo se caracterizan por tres parámetros principales: la temperatura del refrigerante a la salida del dispositivo productor de calor (en este caso, se utilizan calderas de calentamiento de agua para combustibles sólidos, líquidos, gaseosos y eléctricos), la temperatura en su entrada y la temperatura del aire en la habitación calentada. Tal secuencia de números se indica en todos los documentos para calderas.
Los modernos sistemas de calefacción a baja temperatura se basan principalmente en la norma europea EN422, que introduce el concepto de "calor suave", que implica el uso de un refrigerante con una temperatura a la salida del dispositivo productor de calor de 55˚С, y en la entrada - 45˚С.
Este tipo de calefacción implica el uso de bombas de circulación en el sistema, que se colocan de la misma manera que en los sistemas de calefacción convencionales. Los más económicos son los sistemas "abiertos" con alojamiento Tanque de expansión en el punto superior. La instalación de bombas en la línea de suministro de refrigerante permite evitar posibles zonas de rarefacción, lo que ocurre al instalar bombas de circulación en la línea de retorno.
A sistemas cerrados trabajando con Alta presión sanguínea, junto con bomba de circulación es necesario utilizar un venteo de aire automático y una válvula de alivio, así como un manómetro que muestre la presión en el sistema. El tanque de expansión en este caso se coloca en un lugar conveniente para el usuario.
Uno de los requisitos que determinan la eficiencia de los sistemas de calefacción de tipo abierto es la necesidad de un buen aislamiento térmico del vaso de expansión. En ocasiones -en el caso de colocarlo en los áticos de los edificios- también se requiere su calentamiento forzado.
Uno de los tipos más comunes de sistemas de calefacción de baja temperatura es el conocido "suelo caliente" (Fig. 1). Los sistemas de calefacción de superficie, por ejemplo, fabricados por Oventrop (Alemania), incluyen tuberías que se pueden instalar en el suelo, el techo y las paredes. En este caso, el interior no se ve afectado en absoluto.
Arroz. 1. Sistema de calefacción con "piso caliente"
En estos sistemas, debido al intercambio de calor predominantemente radiante, no hay absolutamente ningún movimiento de aire y el calor se distribuye uniformemente por toda la habitación. Los controladores programables electrónicos aumentan significativamente la eficiencia del sistema.
La línea de suministro de los sistemas de calefacción de superficie contiene un portador de calor con una temperatura de 40-45˚С, lo que permite utilizar las capacidades de las calderas de condensación con el máximo efecto, así como fuentes de energía alternativas (renovables). El sistema generalmente usa una tubería XLPE con una capa de barrera de oxígeno.
Calentamiento a vapor
Este tipo de calentamiento se caracteriza por el uso de vapor "saturado" como medio de calentamiento, lo que lleva a la necesidad de asegurar una adecuada recolección de condensado. Y si hay un calentador en el sistema de calefacción, que no crea problemas, entonces, con un aumento en su número, se vuelve cada vez más difícil eliminar el condensado. La solución a este problema se encontró en el uso de vapor "frío" como refrigerante. Su papel en sistemas modernos juegos de calefacción de vapor a baja temperatura, en particular, freón-114 - compuesto inorgánico no inflamable, no tóxico, inodoro y químicamente estable.
El sistema de vapor "frío" funciona utilizando el calor liberado durante la condensación de vapores saturados, que calienta los dispositivos de calefacción. Las tuberías de condensado funcionan en modo "húmedo", lo que se debe a la acumulación de condensado. En este caso, no se necesitan trampas de vapor: el condensado regresa al evaporador por gravedad. Tampoco se requiere una bomba de maquillaje. Tanto las tuberías de vapor como las de condensado se montan tanto horizontal como verticalmente. Además, no es necesario cumplir con el sesgo. Cuando montaje vertical la línea de suministro de vapor se puede colocar tanto arriba como abajo.
El ajuste de un sistema que funciona con vapor “frío” se realiza influenciando la presión del vapor y su temperatura, para lo cual el sistema se calcula sobre una presión correspondiente a la máxima temperatura posible del vapor.
Como dispositivos de calefacción en el sistema de calefacción de vapor a baja temperatura se utilizan generalmente radiadores seccionales y paneles convectores. Para regular la transferencia de calor, cada dispositivo de calefacción está equipado con una válvula de membrana.
Sistemas de aire
El uso de este tipo de sistema (Fig. 2) es bastante limitado. Varios factores influyen en esto. En primer lugar, un grado bastante bajo de intercambio de calor entre el aire y un dispositivo productor de calor o intercambiador de calor. En segundo lugar, por razones higiénicas. Las corrientes de aire transportan polvo, mientras que los canales de aire y los intercambiadores de calor crean buenas condiciones para el desarrollo de bacterias y microorganismos no deseados, y requieren protección especial. Y, en tercer lugar, tales sistemas son muy intensivos en materiales y, por lo tanto, tienen un alto costo.
Arroz. 2. Sistema de calentamiento de aire
Pero a pesar de esto, sistemas de aire El calentamiento a baja temperatura se puede utilizar en los siguientes casos:
- si es necesario proporcionar calefacción centralizada a baja velocidad de aire en los canales. Este método es adecuado para calentar casas pequeñas y casas de campo utilizando un conducto de zócalo;
- si se requiere proporcionar calefacción central con alta velocidad de aire en los canales - el sistema alta presión. En este caso, se requiere un equipo de distribución de aire especial que garantice un suministro de aire uniforme a todas las habitaciones y tenga propiedades de absorción de ruido. El ajuste de este sistema se lleva a cabo de dos maneras: primario, en el intercambiador de calor, y secundario, la cantidad de suministro de aire caliente;
- si necesita calefacción local de varias habitaciones o una grande. Dichos sistemas son familiares para todos en las grandes tiendas: se usan y cortinas de aire en la entrada al local, y conductos de aire adicionales con aire caliente en los lugares requeridos.
Calefacción eléctrica
Este sistema está representado en el mercado de sistemas de calefacción por muchos fabricantes. Se basa en el principio de calentar un cable resistivo especial (Fig. 3) descarga eléctrica. El calor extraído del cable se transfiere a ambiente, creando un suave calentamiento de la habitación. El paquete del sistema puede incluir cables calefactores o tapetes prefabricados, termostatos y un kit de instalación para una instalación rápida y fácil.
Arroz. 3. "Suelo caliente" eléctrico
Elementos estructurales de los sistemas.
Todos los sistemas de calefacción, como se mencionó anteriormente, están diseñados para mantener una relación óptima y cómoda de tres parámetros: la temperatura del refrigerante después del dispositivo que produce calor, la temperatura del calentador y la temperatura del aire en la habitación. Esta relación se puede lograr la elección correcta elementos importantes del sistema.
Dispositivos productores de calor
Todos los dispositivos para la producción de calor se pueden dividir en tres grupos.
El primer grupo: generadores de calor basados en el uso de combustible tradicional y electricidad. En su mayor parte, estos son varios calderas de agua caliente operando con combustibles sólidos, líquidos, gaseosos y energía eléctrica. Incluso para calentamiento indirecto vapor "frío" en sistemas de vapor de calentamiento a baja temperatura, se utilizan todos los mismos dispositivos de calentamiento de agua.
En este grupo de dispositivos se puede destacar una caldera de condensación doméstica, que es un dispositivo que ha aparecido como resultado de desarrollos innovadores en el uso racional del vapor de agua generado durante la combustión de combustibles. Investigación que tiene como objetivo hacer un uso más completo de la energía y minimizar impacto negativo en el medio ambiente, hizo posible crear un nuevo tipo de equipo de calefacción - una caldera de condensación - que permite, a través de la condensación, obtener calor adicional de los gases de combustión.
Por ejemplo, el fabricante italiano Baxi produce una línea de calderas de condensación, tanto de pie como de pared. La alineación Las calderas murales Luna Platinum (Fig. 4) se componen de calderas de condensación de circuito simple y circuito doble, con una potencia de 12 a 32 kW. elemento clave es un intercambiador de calor fabricado en acero inoxidable AISI 316L. Varios partes constituyentes La caldera está controlada por una placa electrónica, hay un panel de control extraíble con una pantalla de cristal líquido y una función de control de temperatura incorporada. El sistema de modulación de la potencia del quemador permite adaptar la potencia de la caldera a la energía consumida por el edificio en un rango de 1:10.
Arroz. 4. Caldera de condensación BAXI Luna Platino
El segundo grupo son las instalaciones que utilizan el calor de los refrigerantes que no son del sistema. En tales casos, se utilizan acumuladores de calor.
El tercer grupo incluye dispositivos que usan un refrigerante externo para calentamiento indirecto. Utilizan con éxito intercambiadores de calor de superficie, de cascada o de bolas burbujeantes. Es este tipo el que se utiliza para calentar vapor "frío" en sistemas de calefacción de vapor a baja temperatura.
Aparatos de calefacción
Los aparatos de calefacción se dividen en 4 grupos:
- dispositivos con superficies iguales en área, tanto en el lado del portador de calor como en el lado del aire. Este tipo de dispositivo es conocido por todos: estos son radiadores seccionales tradicionales;
- Dispositivos de tipo convección, en los que el área de la superficie en contacto con el aire es mucho mayor que la superficie del lado del refrigerante. En estos dispositivos, la radiación de calor tiene una importancia secundaria;
- calentadores de aire de placas con flujo de aire estimulante;
- dispositivos tipo panel - suelo, techo o pared. En esta línea de paneles de calefacción, por ejemplo, se pueden observar los radiadores de acero de panel checo Korado llamados Radik, producidos en dos versiones: con una conexión lateral (Klasik) y con una inferior con una válvula termostática incorporada (VK) . Kermi (Alemania) también ofrece radiadores de panel de acero.
Arroz. 5. Panel radiador de acero Korado
Los dispositivos de calefacción de los sistemas de baja temperatura incluyen varios tipos de calentadores seccionales y de panel, convectores de calefacción, calentadores y paneles de calefacción.
Acumuladores de calor
Estos dispositivos son necesarios en los sistemas de calefacción bivalentes de baja temperatura que utilizan energía de fuentes renovables o calor residual. Los acumuladores de calor pueden llenarse con líquidos o sólidos, utilizando la capacidad calorífica del relleno para el almacenamiento de calor.
Los dispositivos en los que se libera calor en el momento de las transformaciones de fase se están generalizando cada vez más. En ellos, el calor se acumula en el proceso de fusión de una sustancia o cuando su estructura cristalina sufre ciertos cambios.
Los acumuladores de calor termoquímicos también funcionan de manera efectiva, cuyo principio de funcionamiento se basa en la acumulación de calor como resultado de reacciones químicas ocurre con la liberación de calor.
Los acumuladores de calor se pueden conectar al sistema de calefacción tanto de acuerdo con un circuito dependiente como de acuerdo con uno independiente, cuando se acumula calor en ellos desde un refrigerante fuera del sistema.
Los acumuladores térmicos también pueden ser de tierra, roca e incluso lagos subterráneos que pueden usarse como almacenamiento de calor.
Los acumuladores térmicos de tierra se obtienen colocando registros hechos de tuberías en incrementos de un metro y medio a dos. Los acumuladores de calor de roca se equipan mediante la perforación de pozos verticales o inclinados en rocas a una profundidad de 10 a 50 m, donde se bombea el refrigerante. El uso de lagos subterráneos como acumuladores de calor es posible si se colocan tuberías con refrigerante bombeado en las capas inferiores del agua. El calor se toma de las tuberías ubicadas en las capas superiores de los lagos subterráneos.
Bombas de calor
Cuando se usa una fuente de calor en sistemas de calefacción de baja temperatura, cuya temperatura es más baja que la temperatura del aire en la habitación, así como para reducir el consumo de material de los dispositivos de calefacción, se pueden incluir bombas de calor en el sistema (Fig. 6 ). Los dispositivos más habituales de este grupo son las bombas de calor de compresión, que dan una temperatura de 60 a 80 °C durante la condensación.
Arroz. 6. Cómo funciona una bomba de calor
El funcionamiento eficiente de la bomba de calor en un sistema de calefacción de baja temperatura está garantizado por la inclusión de un acumulador de calor en el circuito del evaporador, que ayuda a estabilizar la temperatura de evaporación del vapor "frío". El ajuste de este sistema se lleva a cabo cambiando la transferencia de calor de la propia bomba.
Ventajas y desventajas
Los sistemas de calefacción de baja temperatura ganan adeptos al crear condiciones más cómodas en la habitación que las tradicionales con alto calentamiento de los dispositivos de calefacción. No hay un "drenaje" excesivo del aire, no hay, nuevamente excesiva, polvo en la habitación debido al inevitable movimiento de aire con calentadores muy calientes.
El uso de acumuladores de calor en el sistema permite acumular calor y usarlo instantáneamente si es necesario.
La distribución de baja temperatura (salida del dispositivo productor de calor y el aire de la habitación) facilita la regulación del sistema mediante termostatos programables.
En cuanto a las deficiencias, es, de hecho, una: el costo del sistema terminado es algo, si no varias veces mayor que el del sistema tradicional de alta temperatura.
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