Esquema de calefacción desde caldera de gas en una casa de dos pisos: revisión y comparación de los mejores esquemas de calefacción

¿Está construyendo una casa nueva o renovando una antigua, y ha llegado al sistema de calefacción? ¿No sabe qué tipo de distribución es mejor elegir? Un esquema de calefacción con caldera de gas correctamente diseñado en una casa de dos pisos es la clave no solo para el calor y la comodidad en invierno, sino también para el funcionamiento ininterrumpido del equipo.

Un proyecto de calefacción bien diseñado tiene en cuenta múltiples factores – desde el clima y las capacidades financieras hasta la necesidad de ajustes puntuales y aspectos estéticos. En este artículo, analizaremos en detalle todos los tipos posibles de sistemas de calefacción, presentaremos y compararemos esquemas ya preparados con el conjunto de parámetros más adecuado para diferentes casos, e indicaremos las posibilidades de su modificación.

Tipos de sistemas de calefacción a gas para viviendas particulares

Existen muchos parámetros que determinan el tipo de sistema de calefacción; elegir una caldera de gas como generador de calor principal es solo el primer paso. Se puede configurar el circuito de calefacción conectando todos los aparatos con una sola tubería, o bien instalando tuberías separadas de ida y retorno.

Además, la estructura del sistema depende de los aparatos de calefacción utilizados, el tipo de vaso de expansión, la distribución y el área de la casa. También es posible dividir el sistema en varios circuitos independientes y prever la posibilidad de circulación natural en caso de corte de luz, entre otras cosas.

Una sala de calderas correctamente diseñada e instalada es la garantía de una temperatura confortable en la casa durante el período de calefacción y del funcionamiento ininterrumpido del equipo.

A continuación, analizaremos en detalle todas las posibilidades, ventajas y desventajas de cada tipo de sistema.

Esquemas de conexión monotubo y bitubo

Dentro de estos dos tipos, se pueden distinguir 5 esquemas de conexión principales.

Los examinaremos en orden creciente de complejidad de construcción y costo:

1. Monotubo simple.
2. Monotubo «Leningradka».
3. Bitubo de retorno directo.
4. «Bucle de Tichelmann».
5. Esquema de colector, o esquema radial.

El esquema monotubo más simple de conexión de radiadores implica que el refrigerante llega al segundo radiador solo después de pasar por el primero, y así sucesivamente. También se puede incluir en dicho sistema un suelo radiante: se conecta al final, desde el retorno del radiador más lejano.

Esta opción permite ahorrar al máximo en tuberías, accesorios y válvulas de cierre, y además garantiza el flujo de refrigerante a través de todos los radiadores.

Un esquema simple monotubo no solo se puede diseñar y calcular, sino también instalar por sí mismo. Además, es sencillo equiparlo con posibilidad de circulación natural.

Sin embargo, este sistema tiene un serio inconveniente: la temperatura baja notablemente con cada batería, y no es posible ajustarlo de ninguna manera. Si se limita la temperatura de suministro al primer radiador con un grifo termostático, la temperatura en todos disminuye proporcionalmente; solo ayuda parcialmente aumentar el número de secciones de los últimos radiadores.

Pero en casas de dos pisos, por lo general, el área es considerable y los sistemas son demasiado largos para que dicho esquema funcione de manera productiva. Debido a la imposibilidad de ajuste, el sistema simple monotubo prácticamente no se utiliza.

El esquema monotubo mejorado, denominado «Leningradka», incluye un bypass en cada radiador. De esta forma, parte del refrigerante pasa por alto el radiador, y al siguiente llega una mezcla más caliente.

Al instalar válvulas de regulación y cierre en la ida, el retorno y el bypass de cada radiador, se puede regular la temperatura en habitaciones concretas.

Si se añaden grifos y termostatos al esquema, se obtiene un sistema, intermedio tanto en precio como en funcionalidad entre uno simple monotubo y uno bitubo, una solución bastante popular.

Un sistema bitubo implica la separación de la ida y el retorno en dos tubos independientes, conectados a cada radiador. Se necesitarán muchos más materiales, pero el refrigerante caliente no se mezclará con el retorno, por lo que calentará eficazmente un número mucho mayor de radiadores.

Las ramas sin salida es conveniente instalarlas donde no sea posible hacer un circuito cerrado con tuberías en la habitación, por ejemplo, debido a una puerta balconera. La dirección de los flujos en la ida y el retorno resulta contrapuesta, por lo que existe la probabilidad de que el agua tome el camino de menor resistencia y cierre el círculo de circulación ya a través del primer radiador, sin llegar a los demás.

El problema se resuelve mediante el uso de válvulas de equilibrado, así como tuberías de menor sección para la conexión al radiador que las de las tuberías principales.

Se pueden combinar diferentes esquemas: aquí en el sótano hay ramas sin salida, en el primero – un bucle de Tichelmann, y en el segundo – una conexión por colector.

El lazo de Tichelmann es la solución más acertada y popular en términos de relación costo-eficiencia. Su diferencia radica en que la dirección del flujo en la ida y el retorno es paralela, por lo tanto, independientemente del radiador por el que circule el fluido caloportador, la longitud del circuito de circulación será la misma; no existe un camino de menor resistencia. Como resultado, todos los radiadores calientan de manera uniforme, pero cada uno se puede ajustar por separado o apagar por completo sin perjudicar el funcionamiento del sistema.

El esquema de colector implica la presencia de dos colectores, uno de ida y otro de retorno, desde los cuales se distribuyen en forma radial pares de tuberías a cada aparato de calefacción. Para la máxima eficiencia, el colector se coloca de modo que la distancia desde él hasta cada aparato de calefacción sea aproximadamente la misma. Normalmente, se instala un colector independiente por cada piso.

Solo en este sistema se suministrará a cada radiador un fluido caloportador de la misma temperatura, y es el más sencillo de controlar y de modificar la potencia de calefacción de puntos específicos.

La principal desventaja del esquema de conexión radial es la necesidad de una gran cantidad de tuberías, lo que no solo aumenta el costo, sino que también complica la instalación. Por otro lado, las conducciones de estos sistemas quedan completamente ocultas, lo que resulta estético.

Otro punto importante es que el sistema de colectores, a diferencia de todos los anteriores, no puede ser gravitatorio. Esto significa que, incluso con una caldera no dependiente de la electricidad, la calefacción se apagará en cuanto se corte la luz y se detenga la bomba.

Para ajustar el sistema radial no es necesario acercarse a cada aparato: todas las válvulas están reunidas en el armario colector, solo es necesario marcarlas con precisión durante la conexión.

A menudo, en casas de dos plantas se utilizan diferentes esquemas de distribución de calefacción para distintas estancias, según su distribución, superficie y los aparatos de calefacción empleados.

En una casa de dos plantas, los proyectos monotubo, con una sola tubería de ida, prácticamente no se utilizan, porque los últimos radiadores en el circuito funcionan de manera muy ineficiente. Dependiendo de la superficie de la casa, los circuitos individuales corresponden a cada planta, a varias o incluso a cada habitación.

También es habitual separar el circuito de radiadores del suelo radiante, debido a la necesidad de diferente presión de trabajo y temperatura.

La división del suministro desde la caldera en diferentes circuitos puede realizarse mediante un separador hidráulico, un colector o una combinación de ambos. El primero proporciona flujos de diferente presión y temperatura para distintos sistemas, mientras que el segundo es eficaz para circuitos con aparatos del mismo tipo, por ejemplo, la conexión radial de radiadores.

Sistemas abiertos y cerrados

Este parámetro indica si hay contacto del refrigerante con el aire, y está determinado por el tipo de tanque de expansión.

El depósito de expansión compensa el aumento del volumen del líquido al calentarse, evitando el aumento de presión en el sistema. El depósito de tipo abierto tiene un orificio en la parte superior y funciona simplemente gracias a la reserva de volumen, llenándose hasta diferentes niveles. Para que el agua no se desborde por el principio de vasos comunicantes, dicho depósito debe instalarse en el punto más alto del sistema. En una casa de dos pisos, por lo general, es la parte superior de la columna de suministro.

Este sistema tiene no pocos inconvenientes. El refrigerante está en contacto con el aire libre, lo que significa que se evapora y se enriquece con oxígeno. Como consecuencia, está prohibido llenar dicho sistema con anticongelante, se deberá agregar agua regularmente, y el exceso de aire provoca constantemente corrosión y bolsas de aire. Además, al ubicarlo en el ático, el depósito requiere un aislamiento cuidadoso, y en la habitación del segundo piso es difícil disimularlo.

En las calderas de gas modernas, el depósito de expansión de tipo cerrado ya puede estar incorporado, lo que ahorra espacio y facilita la conexión.

El depósito de expansión cerrado es hermético, consta de dos cámaras separadas por una membrana. Funciona gracias a la capacidad del aire de comprimirse: cuando el sistema está caliente, el agua ocupa la mayor parte del depósito, la presión en la cámara de aire aumenta. Al enfriarse, es esta presión la que empuja el agua de vuelta al sistema.

Dicho depósito de expansión se puede instalar en cualquier punto del sistema, generalmente en la línea de retorno, antes de la bomba. El sistema con depósito cerrado es totalmente hermético, se puede llenar incluso con una solución tóxica de etilenglicol. Incluso el agua normal en estas condiciones se limpia gradualmente de impurezas y gases disueltos, convirtiéndose en un refrigerante casi ideal.

Según el tipo de aparatos de calefacción

En un mismo sistema de calefacción se pueden incluir diferentes aparatos: radiadores, suelo radiante, convectores y otros. Se pueden combinar incluso dentro del esquema monotubo más simple, pero con el tipo de circulación por gravedad es mejor usar radiadores comunes.

Todos los aparatos de calefacción empotrados en el suelo se denominan comúnmente convectores. En ellos, la transferencia de calor se produce mediante la circulación de aire en las cavidades del aparato.

El suelo radiante no solo es agradable y cómodo, sino también económico, ya que el aire caliente llena la parte baja y habitable de la habitación, mientras que se enfría bajo el techo. Esta solución es especialmente indispensable si en la casa hay un niño. También se suelen instalar en el baño y la cocina.

Los sistemas compuestos únicamente por suelos radiantes solo pueden instalarse en edificios bien aislados y en climas templados; de lo contrario, en caso de heladas, o la casa estará fría, o será imposible caminar sobre el suelo sobrecalentado. Por lo general, en un mismo esquema se combinan suelos radiantes con unos pocos radiadores – es atractivo, económico y práctico.

Los radiadores son populares por una razón: funcionan tanto por radiación de calor desde su superficie exterior, calentando el aire y los objetos frente a ellos, como por principio de convección, al pasar corrientes de aire a través de las aletas.

La eficiencia del radiador depende de la conexión de las tuberías de ida y retorno y, por lo tanto, de la distribución de los flujos de refrigerante en las secciones.

La principal desventaja de los radiadores tradicionales es la dificultad de colocarlos sin alterar el diseño interior, ya que cualquier pantalla de ocultación reduce la eficiencia.

Según el tipo de circulación del refrigerante

El agua o el anticongelante suelen circular por el sistema mediante una bomba de circulación: esta crea la presión necesaria, asegurando un calentamiento rápido, eficiente y uniforme. Sin embargo, la presencia de una bomba hace que cualquier sistema sea dependiente de la electricidad; es decir, en caso de corte de energía, la calefacción también se apagará.

Una alternativa son los sistemas por gravedad. Están diseñados de modo que el refrigerante circula gracias al aumento de densidad al enfriarse y por la fuerza de la gravedad, debido a la pendiente de todas las tuberías del circuito.

Las columnas de calefacción (4) y de retorno (5) deben ser de menor diámetro que las tuberías principales (3 y 6), y el vaso de expansión (7) se instala ya sea al inicio de la impulsión (2) o antes de la caldera (1).

Este esquema de calefacción para una casa particular de dos plantas con caldera de gas independiente de la electricidad funcionará incluso si no hay electricidad conectada, pero la velocidad de circulación y, por lo tanto, la eficiencia, serán mucho menores. Además, el flujo lento deja mucho más sedimento en las paredes del sistema.

Es interesante la capacidad de autorregulación de los sistemas con circulación natural: cuanto más frío hace en la casa, más rápido se enfría el refrigerante en los radiadores, aumenta la diferencia de temperatura entre ida y retorno, y por lo tanto, aumenta la velocidad del flujo y la eficiencia de la calefacción.

Si los cortes de luz frecuentes son una dura realidad y la casa es pequeña, la mejor solución es un sistema con circulación mixta. Su diseño debe calcularse como para un sistema por gravedad: con pendientes en las tuberías, la caldera en el punto más bajo, etc.

Para la instalación de la bomba de circulación se dispone un «bolsillo» especial – un bypass antes de la caldera; el cambio del tipo de circulación se realiza mediante válvulas.

En este sistema también se pueden instalar suelos radiantes, pero solo funcionarán cuando la bomba esté encendida.

Distribución horizontal y vertical

En una casa de dos plantas no es posible solo con tuberías horizontales; al menos una columna debe suministrar refrigerante al segundo piso. Pero el tipo de distribución en general no cambia.

La distribución horizontal se puede realizar dentro de cada piso. Con ella, las tuberías conectan todos los radiadores de un mismo nivel en una sola cadena. Es la más versátil y popular, y se puede implementar con cualquier distribución.

También se distingue entre distribución superior e inferior, que afecta a la parte vertical de la tubería. Para sistemas con circulación por gravedad, solo la superior es adecuada.

Imaginar una distribución vertical monotubo es fácil con el ejemplo del sistema de calefacción de edificios de apartamentos. La distribución de cada piso, incluida la ubicación de los radiadores, coincide perfectamente. Cada radiador está conectado por una columna ascendente con el mismo de los vecinos de arriba y abajo, y no hay tuberías de calefacción horizontales en el apartamento.

Si en su casa la distribución permite colocar todos los radiadores exactamente uno encima del otro, el esquema vertical funcionará de manera más eficiente, especialmente con circulación por gravedad. Además, las columnas ascendentes son más fáciles de ocultar que las tuberías horizontales.

Sin embargo, al instalar el sistema será necesario cruzar los pisos muchas veces, y esto es más complicado que pasar una tubería a través de una pared.

Equipamiento adicional – ventajas y desventajas

Cualquier esquema de calefacción se puede mejorar añadiendo válvulas termostáticas para ajustar el funcionamiento de cada radiador, termostatos, una flecha hidráulica, una bomba de circulación para cada circuito y otros dispositivos adicionales.

Los grifos de Maevski y los purgadores de aire en la parte superior de cada columna son obligatorios en los sistemas con tanque de expansión cerrado. Cada aparato adicional hace que el sistema sea más eficiente, más económico y permite un ajuste más preciso y cómodo.

Cabe recordar que la complejidad excesiva del sistema no solo aumenta su costo, sino que también incrementa significativamente el riesgo de avería.

Utilice solo los componentes necesarios, ya que cuantos menos dispositivos, menor es la probabilidad de que uno de ellos falle y detenga el sistema.

Los mejores esquemas para una casa de dos pisos

En cada caso particular es necesario desarrollar un proyecto de calefacción individual que garantice un funcionamiento eficiente y económico.

Para elegir correctamente, se deben considerar los siguientes factores:

• el clima y la calidad del aislamiento del edificio;
• la cantidad y el propósito de las habitaciones. ¿Es necesario un calentamiento constante y uniforme en todas partes?;
• la estabilidad del suministro eléctrico y la presencia de un generador determinan en gran medida el tipo de circulación;
• los deseos individuales de los residentes: suelos o paredes con calefacción en habitaciones particulares o en toda la casa, etc.;
• la distribución de las habitaciones: si es factible la distribución perimetral;
• los requisitos de diseño y la etapa de renovación. En muchos casos, todas las tuberías, y a veces los propios radiadores, se pueden ocultar en el suelo y las paredes;
• presupuesto – el costo de la instalación de calefacción en un mismo edificio puede variar en múltiplos y decenas de veces.

Respondiendo a todas estas preguntas, y conociendo las peculiaridades de los diferentes esquemas, obtendrá una idea de la opción necesaria.

No persiga esquemas excesivamente complejos: a veces los primitivos son más fiables y no menos eficaces, y no es necesario un ajuste fino.

A continuación, le proponemos elegir uno de los esquemas de conexión de aparatos de calefacción a la caldera probados y eficaces, y ajustarlo de acuerdo con su distribución.

Monotubo Leningradka – fiable y económico

Este esquema monotubo es uno de los más baratos, sencillos y antiguos, pero sigue siendo actual y popular hoy en día. El uso solo de radiadores permite prever un tipo de circulación mixta en caso de corte de luz. Para ello, la caldera de gas debe ser independiente de la energía, todas las tuberías deben tener una pendiente de 5 – 10 mm por metro lineal.

Para facilitar el ajuste, se pueden colocar termostatos en la entrada de cada radiador, válvulas de regulación en los by-pass de los radiadores. Una válvula adicional en la columna permitirá desconectar el circuito de calefacción de una planta individual.

El suelo radiante puede integrarse en el sistema como un tercer circuito independiente, o reemplazar los radiadores en un piso. Sin embargo, en ese caso, la división de los flujos debe realizarse a través de un termomezclador o una aguja hidráulica, para que el suelo no se caliente en las heladas hasta 70 – 80 °C, como los radiadores.

También tenga en cuenta que, al cortarse la electricidad, solo funcionarán los radiadores, y en el circuito estrictamente horizontal de calefacción por suelo, el refrigerante permanecerá estancado.

Para el funcionamiento eficaz del sistema «Leningradka», es necesario usar tuberías de diferentes diámetros: la alimentación desde la caldera hasta la división en circuitos individuales de las plantas – la más gruesa, las tuberías principales de la planta – medianas, y la conexión de los radiadores – del diámetro más pequeño.

La principal limitación al instalar un sistema así se refiere a la superficie calefactada: una casa de más de 100 m² no se calienta con circulación natural del refrigerante. Tal sistema solo salvará de la congelación de tuberías y la rotura del intercambiador de calor de la caldera durante un corte prolongado, pero no del frío.

Además, incluso con circulación forzada, es prácticamente imposible ajustar ese circuito de calefacción si incluye más de 5 – 7 radiadores. Es decir, para mayor comodidad de uso en una casa grande, es necesario dividir el esquema en un mayor número de circuitos.

Más información sobre la instalación del sistema de calefacción monotubo Leningradka se puede leer en este material.

Bucle de Tichelmann con circulación forzada

Como ya mencionamos, este esquema de conexión proporciona el funcionamiento más eficaz y un ajuste cómodo de cada radiador con costos de materiales relativamente bajos.

El sistema puede cubrir toda la casa con un solo bucle, dividirse en 2 circuitos por plantas, como en el esquema, o usarse solo para una planta o una parte de ella.

El sistema es cómodo de configurar y mantener; si es necesario, se pueden desconectar o incluso desmontar algunos radiadores sin detener la caldera.

Los sistemas de calefacción por radiadores modernos suelen instalarse según este plano, si es posible ocultar las tuberías. Además, en un mismo circuito se pueden incluir dispositivos de diferentes tipos: radiadores, convectores, cortinas de aire caliente.

Conexión por colector y sistemas mixtos

El uso de un colector para separar no solo los circuitos de calefacción, sino también para la conexión individual de cada dispositivo es la solución más moderna y cómoda de usar.

Tiene una serie de ventajas:

• estético – todas las tuberías están ocultas en el suelo y las paredes;
• cómodo – ajuste de cualquier dispositivo en el armario del colector;
• eficiente – a todos los dispositivos se suministra un refrigerante igualmente caliente, pero cada uno calienta exactamente tanto como usted necesite;
• universal – a un mismo colector se pueden conectar dispositivos de diferentes tipos, independientemente de la distribución.

El principal inconveniente de esta solución es el alto costo tanto de los materiales como de la instalación. Se necesitarán muchas más tuberías que en cualquier otro esquema de conexión, y además, la colocación de las tuberías en el suelo, especialmente si ya se ha vertido una solera de hormigón, resultará bastante cara.

También hay que tener en cuenta que esta conexión excluye por completo la posibilidad de circulación natural.

Para facilitar la conexión y el mantenimiento, a veces se utilizan tuberías de diferentes colores, rojo y azul para la ida y el retorno.

En casas de dos plantas, por lo general se instala un colector en el centro de cada planta, pero si hay muchos dispositivos de calefacción, puede haber más colectores. Para sistemas de suelo radiante se utilizan colectores separados, con una temperatura de refrigerante más baja.

Esquema gravitatorio vertical

Además de las opciones estándar descritas, también existen otras más exóticas, como la vertical de dos tubos con circulación natural. Quizás sea la mejor solución para una casa de dos plantas en la que a menudo se corta la luz.

Gracias a que en un sistema vertical el agua circula más fácilmente que en uno horizontal, y un gran depósito de expansión bajo el tejado actúa como colector, se garantiza una calefacción máxima eficiente y uniforme incluso sin usar bomba.

Es muy importante al instalar dicho sistema utilizar tuberías de diferentes diámetros, según la cantidad de radiadores que abastecen.

La tubería de suministro de agua caliente al depósito de expansión y la tubería de retorno deben ser las más gruesas; las tuberías ascendentes de suministro que alimentan el segundo piso deben ser un poco más finas; su parte inferior, en el primer piso, debe tener un diámetro aún menor; y las tuberías de conexión de los radiadores deben tener la sección más pequeña.

Conclusiones y video útil sobre el tema

Puede ver cómo se implementa en la práctica un sistema de dos tuberías en una casa de dos pisos en este video:

Puede informarse sobre la instalación de un sistema combinado con radiadores y suelo radiante aquí:

Y este video será útil para quienes planean instalar calefacción con circulación por gravedad o mixta:

En resumen, se puede decir que no existe un sistema de calefacción ideal y universal: en cada caso particular hay que considerar múltiples factores y establecer prioridades. Hemos intentado describir todas las opciones disponibles para facilitar y mejorar su elección.

¿Qué sistema de calefacción tiene en su casa? ¿Qué tan satisfecho está con él y qué le gustaría cambiar? Únase a la discusión a continuación.