Cómo está diseñado el sistema de calefacción radiante: esquemas y opciones de distribución

Al decidir cómo calentar su propia casa, el propietario puede elegir entre muchas tecnologías de calefacción. Común a ellas es un conjunto similar de elementos estructurales, que incluye una caldera, un sistema de tuberías y dispositivos de calefacción que calientan directamente la habitación.

Existen diferencias en los esquemas de conexión de tuberías, una de sus variantes – el sistema de calefacción radial, cuyas características y reglas de construcción se tratarán en el artículo. Describimos detalladamente la especificidad de la distribución por colectores, presentamos opciones para su disposición. Señalamos los criterios para la selección de equipos para la construcción de circuitos.

Para una percepción visual de la información presentada, el texto se complementa con selecciones de fotos, esquemas útiles y videos.

Ventajas importantes de la distribución radial

La función principal del sistema de calefacción es compensar el calor que el edificio pierde debido a las diferencias entre la temperatura interior y exterior, así como por los diferentes grados de conductividad térmica de las paredes exteriores. Su solución depende en gran medida de un esquema de distribución de tuberías correctamente seleccionado, que distribuya el fluido caloportador a los radiadores.

En la práctica, se pueden conectar todos los dispositivos de calefacción mediante los siguientes métodos:

• conexión en T;
• conexión radial (por colector), cuando a cada dispositivo de calefacción se le lleva un par de tuberías separadas para el suministro directo y de retorno del fluido caloportador mediante un colector.

El tipo de conexión de tuberías en T o perimetral es más barato. Pero debido a que los dispositivos están conectados entre sí y unidos por una tubería a un solo montante, será necesario apagar completamente el sistema y vaciarlo del fluido caloportador para reparar un radiador o sección individual. O equiparlo con bypasses y válvulas de cierre, lo que aumentará significativamente el costo de organizar la calefacción.

En la distribución perimetral tradicional, la tubería se instala generalmente de forma visible, y con menos frecuencia de forma oculta. Los sistemas de calefacción por radiación se colocan principalmente en paredes o suelos, ya que una gran cantidad de tuberías colocadas sobre las superficies afecta negativamente al interior.

La instalación oculta corresponde al sistema de tuberías de suelo radiante, que según la especificación técnica se dispone siguiendo un esquema radial. La tubería radial hacia los aparatos de calefacción también se instala de forma oculta en la solera del suelo, porque es mejor desde el punto de vista técnico y arquitectónico.

El montaje de la tubería según un esquema radial resultará significativamente más caro que el sistema perimetral. Sin embargo, gracias a la especificidad de esta distribución, el fluido caloportador calentado se suministra a todos los puntos simultáneamente.

La gran cantidad de tuberías al usar el método radial de montaje puede arruinar el interior. Por lo tanto, todas las comunicaciones de calefacción se colocan en el suelo o las paredes.

Todas las conexiones quedan en la superficie, por lo que el riesgo de fuga bajo la solera es prácticamente inexistente. En un sistema con conexiones en T no se puede hacer esto, ya que cuando las conexiones se desgasten habrá que romper paredes y suelos.

Para reducir el consumo de tuberías, los conductos montados según un esquema radial se colocan no a lo largo del perímetro, sino por las rutas más cortas – desde el colector hasta el aparato.

El principal inconveniente de la distribución por colectores es el alto consumo de material, que se refleja en su gran longitud. Para su funcionamiento normal se requieren dispositivos técnicos, ya que son exclusivamente sistemas de circulación forzada. Y su principal ventaja es que en cada habitación se puede ajustar una temperatura diferente, creando un clima interior confortable en cualquier estancia.

Cada radiador o convector se conecta de forma independiente, lo que también resulta conveniente para realizar trabajos de servicio y reemplazar elementos desgastados del sistema sin necesidad de desconectar la calefacción en toda la casa o apartamento.

La instalación oculta permite mejorar significativamente el aspecto visual de cualquier estancia, dejando visibles únicamente los radiadores de calefacción.

Principio de organización del esquema radial

Uno de los elementos centrales de un sistema de calefacción por radiación es el colector. Si va a instalar calefacción en una casa de varios pisos, el colector debe ubicarse en cada nivel.

Durante la instalación, los colectores se colocan en un armario colector, donde se dispone de un sistema conveniente de ubicación de dicho elemento para su posterior mantenimiento o ajuste.

El esquema de distribución radial se aplica en sistemas de uno y dos tubos. La primera opción supone que el suministro y la recogida del fluido caloportador se realizan con un solo colector. La segunda opción implica el uso de dos colectores para la impulsión y el retorno.

Una ventaja indiscutible del sistema de distribución radial es el número mínimo de conexiones, lo que influye positivamente en la estabilidad hidráulica de todo el sistema de calefacción. El órgano de trabajo central es la caldera.

Para garantizar un alto rendimiento y seguridad, el propietario debe tener en cuenta la potencia del equipo, el consumo de energía térmica de los aparatos de calefacción y las pérdidas de calor del sistema. Esto es necesario, independientemente del tipo de combustible con el que funcione la caldera.

El aumento de la longitud de la tubería al crear una distribución radial conlleva un leve incremento de las pérdidas de calor, lo que también debe tenerse en cuenta para el equilibrio de potencias.

En la distribución radial de un solo tubo de los circuitos de calefacción, el suministro del fluido caloportador preparado para calentar los aparatos se realiza mediante el mismo colector que recoge el retorno y lo envía a la caldera (+).

Elegir la bomba de circulación

La distribución radial de tuberías se aplica principalmente en esquemas horizontales con suministro inferior de fluido caloportador. Requiere la presencia de una bomba de circulación que estimule el movimiento del agua caliente a través de las numerosas ramas.

La circulación controlada del refrigerante permite reducir la diferencia de temperatura entre la entrada y la salida del circuito de calefacción. Como resultado, se puede aumentar la eficiencia de la calefacción, haciendo el sistema más compacto y menos intensivo en materiales.

Al seleccionar e instalar una bomba de circulación, se deben tener en cuenta una serie de características que permiten lograr una alta eficiencia de todo el sistema.

Esta unidad se selecciona según varios parámetros importantes, incluyendo:

• caudal, m³/h;
• altura de elevación, m.

Para seleccionar correctamente una bomba de circulación según estos parámetros, se debe tener en cuenta el diámetro de las tuberías, su longitud y la altura de su posición con respecto al nivel de la bomba. Al elaborar el proyecto de instalación del sistema de calefacción, estos parámetros se calculan de antemano.

Reglas de instalación de la bomba de circulación

Siguiendo las recomendaciones que se indican a continuación, se puede lograr un alto rendimiento y seguridad en la calefacción:

• las bombas de circulación con rotor húmedo se instalan de manera que el eje quede en posición horizontal;
• el dispositivo con termostato no debe estar cerca de superficies calientes (radiador o caldera) para no distorsionar las lecturas;
• por lo general, se instala en el tramo de retorno de la tubería debido a las temperaturas más bajas. Los modelos modernos también pueden montarse en la tubería de impulsión, soportando altas temperaturas;
• el circuito de calefacción debe estar equipado con un mecanismo de purga de aire. Si no lo tiene, la bomba debe contar con un purgador de aire;
• debe colocarse lo más cerca posible del vaso de expansión;
• antes de instalar la bomba, se recomienda lavar el sistema para eliminar partículas sólidas;
• antes de poner en marcha la bomba, llene el sistema con agua;

Para no ser víctima de un ruido excesivo, seleccione la bomba de acuerdo con el rendimiento del sistema de calefacción.

¿Se puede prescindir de la bomba?

Por supuesto, se puede ahorrar dinero y no comprar una bomba, purgadores para purgar el aire, sensores, etc. Pero un sistema de calefacción por radiación con circulación natural requiere cumplir con varias condiciones no muy convenientes.

Los expertos recomiendan esta opción en casos muy raros. En primer lugar, se necesitará la instalación de tuberías de gran diámetro. En segundo lugar, el vaso de expansión debe instalarse en el punto más alto del edificio.

Para ahorrar en componentes, se puede prescindir de la bomba, pero esto solo es posible si se cumplen una serie de condiciones y solo para edificios pequeños.

Esta opción es adecuada para una casa de campo u otro edificio de superficie modesta, proporcionando suficiente calor. La elección entre circulación natural y forzada debe realizarse ya en la etapa de diseño.

Elegir el colector de distribución

Este dispositivo también se conoce como colector de distribución. Sirve para suministrar el fluido caloportador a cada dispositivo de calefacción (suelo radiante, radiador, convector, etc.). A través del colector también se produce el retorno del agua, que luego llega a la caldera o se mezcla de nuevo en el circuito para regular la temperatura.

El colector puede soportar de 2 a 12 circuitos. Algunos fabricantes ofrecen aún más ramales para implementar proyectos complejos.

El colector distribuidor es el terminal principal de transporte que sirve para distribuir el refrigerante en la cantidad necesaria para cada habitación o dispositivo de calefacción.

Los peines suelen estar equipados con elementos adicionales de cierre, regulación y termorregulación. Permiten ajustar el caudal óptimo de refrigerante en cada ramal de calefacción. La presencia de purgadores de aire garantiza un funcionamiento más eficiente y seguro del sistema.

Esquema de conexión de la distribución radial

Al elegir un esquema de calefacción, en la mayoría de los casos se opta por la distribución radial por planta de la tubería. Todas las tuberías se ocultan a la vista en el espesor del suelo. El colector, – el principal órgano distribuidor, se instala en un nicho del muro, a menudo en un armario especial ubicado en el centro de la casa/departamento.

En la gran mayoría de los casos de implementación de la distribución radial, se requiere la presencia de una bomba de circulación, y a veces varias, instaladas en cada anillo o ramal. Su necesidad se describió anteriormente. La distribución radial del montaje del sistema de calefacción se realiza con mayor frecuencia sobre la base de montaje de uno y dos tubos, reemplazando casi por completo el tipo de conexión en T.

Este es un esquema simplificado de distribución radial, en el que cada radiador se conecta a la conexión del colector para el suministro directo y de retorno del refrigerante.

En cada planta, cerca del montante del sistema de dos tubos, se montan los colectores de suministro y retorno. Bajo el suelo, las tuberías de ambos colectores pasan por la pared o bajo el suelo y se conectan a cada radiador dentro de la planta.

Cada uno de los circuitos debe tener aproximadamente la misma longitud. Si no se puede lograr, cada bucle debe equiparse con su propia bomba de circulación y automatización para regular la temperatura.

Además, el cambio del régimen de temperatura será completamente independiente en cada circuito y no se afectarán entre sí. Dado que la tubería estará bajo la solera, cada radiador debe equiparse con una llave de purga de aire. También se puede colocar un purgador de aire en el colector.

¿Qué hay que hacer antes de la instalación?

Antes de comenzar los trabajos, la tarea del propietario consiste en seleccionar correctamente todos los componentes y las ubicaciones del equipo, a saber:

• determinar las ubicaciones de los radiadores;
• seleccionar el tipo de radiadores, según los valores de presión y el tipo de refrigerante, así como determinar el número de secciones o el área de los paneles (realizar el cálculo de pérdidas de calor y calcular la potencia térmica necesaria para calentar adecuadamente cada habitación);
• dibujar esquemáticamente la ubicación de los radiadores y las rutas de las tuberías, sin olvidar los demás elementos del sistema de calefacción (caldera, colectores, bomba, etc.);
• elaborar una lista en papel de todos los elementos y realizar las compras. Para no equivocarse en el cálculo, se puede invitar a un especialista.

Entonces, para pasar a la siguiente etapa, es necesario tener en cuenta las reglas de instalación del sistema de distribución radial

Reglas de instalación de la distribución radial

Si ha elegido colocar las tuberías bajo el suelo, siga varias reglas que ayudarán a evitar pérdidas de calor y congelación del refrigerante. Debe haber suficiente espacio entre el suelo base y el suelo acabado (más detalles en la descripción a continuación).

Al instalar las tuberías en el suelo, es importante tener en cuenta varios requisitos, uno de los cuales es la existencia de suficiente espacio entre el suelo acabado y el suelo base

Como suelo base puede haber una losa de cimentación de hormigón. Sobre ella se coloca primero una capa de aislante térmico, luego se dispone la tubería. Si se colocan las tuberías sin una base aislante térmica, el agua en esas secciones puede congelarse, perdiendo mucho calor.

En cuanto a las tuberías, es mejor optar por modelos de polietileno o metal-plástico, que tienen una alta flexibilidad. La tubería de polipropileno se dobla mal, por lo que no es adecuada para la distribución radial.

En la mayoría de los casos se utiliza una tubería de 16 a 20 mm de diámetro (si la potencia del radiador supera 1,5 kW, entonces 20 mm), sobre la cual se coloca un tubo corrugado aislante térmico para reducir las pérdidas de calor y compensar la dilatación térmica.

Es necesario fijar la tubería a la base para que no flote durante el vertido de la capa de solera acabada. Se puede fijar con cinta de montaje, abrazaderas de plástico u otros métodos disponibles.

La tubería bajo la solera debe aislarse obligatoriamente para reducir las pérdidas de calor al mínimo, y en la planta baja es necesario colocar una capa de aislamiento térmico.

Luego, alrededor de la tubería colocamos un aislante de 50 mm de espesor de penoplex o poliestireno expandido. También fijamos el aislamiento a la base del suelo con clavos-tacos. La etapa final es el vertido de una capa de mortero de 5-7 cm, que servirá como base del suelo acabado. Sobre esta superficie ya se puede colocar cualquier revestimiento de suelo.

Si la instalación de tuberías se realiza en el segundo piso o superior, la colocación de la capa de aislamiento térmico es opcional. Recuerde una regla importante: en los tramos de tubería que están debajo del suelo, no debe haber ninguna conexión.

Cuando se dispone de una bomba de circulación de suficiente potencia y capacidad, el colector a veces se coloca en un piso inferior con respecto al nivel de los radiadores.

Si el colector se coloca en el nivel inferior (sótano), se deben considerar varias reglas para la correcta conexión de las tuberías desde el colector hasta los radiadores que están en el siguiente nivel.

Desde el colector, las tuberías se elevan verticalmente hasta el techo. Luego se hace un doblez y la tubería a lo largo del techo se conduce a cada radiador con otro doblez de 90 grados. Las tuberías deben fijarse en el techo. De esta manera, la tubería vertical a través del piso se conecta con cada aparato de calefacción.

Distribución radial y suelo radiante

El esquema radial también se puede aplicar para la instalación de un sistema de «suelo radiante». Con un proyecto bien diseñado teniendo en cuenta todos los factores, se puede prescindir de los radiadores, haciendo del suelo radiante la fuente principal de calefacción.

Los flujos térmicos se distribuirán uniformemente por toda la habitación, sin crear el efecto de convección a diferencia de los radiadores. Como resultado, no hay circulación de polvo en el aire.

Antes de comenzar a implementar la idea de instalar suelos radiantes de agua, es importante tener en cuenta las siguientes particularidades:

• sobre una base de hormigón o madera se coloca una pantalla reflectante con una capa de aislamiento térmico;
• encima se colocan las tuberías siguiendo un esquema en forma de bucle;
• antes del vertido de hormigón se realiza una prueba hidráulica del sistema bajo presión durante un día;
• la capa final es una solera o un revestimiento.

El colector de cada circuito debe estar equipado con caudalímetros y válvulas termostáticas, que permiten un control preciso del caudal del refrigerante y regular su temperatura.

Al distribuir las tuberías se pueden utilizar cabezales termostáticos y servomotores. Estos dispositivos permiten automatizar el funcionamiento del suelo radiante. El sistema reaccionará a los cambios en la temperatura ambiente, ajustando el modo confortable para cada habitación.

La distribución radial para suelo radiante requiere equipar el colector con varios componentes que permiten controlar, automatizar y gestionar la calefacción por suelo para lograr el máximo confort y eficiencia energética.

Durante la instalación, es extremadamente importante fijar correctamente las tuberías, antes de verter todo con la solera. Para ello, se puede usar aislante con ranuras, malla de refuerzo o grapas.

Antes de colocar la tubería, es necesario definir claramente la ruta que seguirá el refrigerante para calentar el suelo (evitar cruzar tuberías). Lo mejor es cortar la tubería solo después de la colocación completa y la conexión a los colectores de retorno y suministro.

Es importante que la tubería esté bajo presión durante el vertido. Hasta que la mezcla de hormigón no se endurezca completamente y pasen tres semanas, no se debe suministrar refrigerante a temperatura de trabajo. Solo entonces comenzamos con 25ºC y después de 4 días finalizamos con la temperatura de diseño.

Opciones para casas de madera

Para instalar la tubería en una base de madera, es necesario perforar agujeros en las vigas de madera del piso. Los agujeros deben ser ligeramente mayores que el diámetro de las tuberías para que la viga y toda la estructura no ejerzan presión sobre la tubería.

Al instalar la distribución radial en pisos de madera, es importante que la estructura del piso no ejerza presión sobre las tuberías, y que estas estén firmemente fijadas.

En nuestro ejemplo, el piso base es de madera, sobre el cual se encuentra el sistema de tuberías. Nuevamente, en el espesor del piso no debe haber ninguna unión, ya que estas deben ubicarse exclusivamente por encima del nivel del revestimiento del piso.

Análisis de los argumentos a favor y en contra

Comencemos con los inconvenientes. Además de la cantidad de material, que afecta el costo del proyecto, está la necesidad de instalar un armario de colectores, para lo cual se necesitará espacio adicional.

Aquí terminan las desventajas del sistema radial y comienza una serie de ventajas:

• diseño e instalación sencillos; en el sistema se utilizan tuberías de un solo diámetro;
• en instalación oculta en paredes y suelos no hay uniones;
• alta velocidad de instalación gracias al mínimo número de conexiones;
• ampliación de la funcionalidad mediante la instalación de válvulas de cierre, sensores, purgadores de aire y cabezales termostáticos para la automatización del sistema de calefacción;
• regulación de la temperatura en cada habitación individual, utilizando elementos mecánicos o automatización;
• posibilidad de aislar cualquier radiador sin detener el proceso de calefacción;
• calentamiento uniforme de todas las habitaciones.

El panel de control externo permite programar el funcionamiento de la calefacción, incluido el ajuste automático según las condiciones climáticas exteriores. Gracias a los sensores instalados, todos los residentes pueden establecer cualquier parámetro que les resulte cómodo, estando en una habitación específica.

El sistema radial es costoso en términos de materiales, pero supera a todas las demás opciones en flexibilidad de ajustes y eficiencia general de la calefacción.

Por lo tanto, el esquema de distribución radial permite lograr un alto control del sistema de calefacción y alcanzar un consumo óptimo del refrigerante.

Conclusiones y video útil sobre el tema

El video le ayudará a comprender claramente las particularidades del montaje y a entender cómo funciona un sistema de calefacción con distribución radial:

Un sistema de calefacción energéticamente eficiente – es una combinación equilibrada de todos sus componentes. La distribución de tuberías sirve como una especie de sistema circulatorio para la calefacción. El método radial de instalación de la tubería permite entregar exactamente la cantidad de fluido caloportador que necesita cada dispositivo para su funcionamiento óptimo.

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