Ventanas de alerce: ventajas innegables y hechos irrefutables

El contenido del artículo

• La historia de la calefacción por rodapié
• Cómo funciona el sistema de calefacción de rodapié
• El principio de funcionamiento de la calefacción del zócalo.
• Características de calentamiento del zócalo: pros y contras
• En conclusión

En este artículo: los orígenes de la calefacción de zócalos; instalación de un sistema de calefacción de zócalo; radiadores de agua y zócalos eléctricos; el principio de calefacción del zócalo; por qué solo se utilizan cobre y aluminio en la construcción de radiadores de placa base; pros y contras de calefacción de zócalo.

Con el inicio del clima frío y hasta mediados de la primavera, nos vemos obligados a calentar adicionalmente nuestros cuerpos, a pesar de los dispositivos de calefacción que funcionan regularmente. ¿Cómo es que, después de todo, los radiadores del sistema de calefacción y los calentadores eléctricos se calientan al máximo, pero los pies todavía están fríos? Se trata de convección de aire: el aire más cálido, que recibe calor de los radiadores y calefactores, sube al techo y el frío siempre está cerca del suelo. Para resolver el problema de calentar y congelar los pies por las fuerzas del sistema de «zócalo caliente», y de hecho, las habitaciones se calientan no por sus radiadores, sino por la radiación de calor que emana de las paredes calentadas por ellos..

La historia de la calefacción por rodapié

Sin lugar a dudas, el fundador de este método de calentamiento puede considerarse un ingeniero de calefacción ruso, el profesor Vyacheslav Avgustovich Yakhimovich. A principios del siglo pasado, desarrolló y patentó un sistema de calefacción de vapor y hormigón: tuberías por las que circulaba vapor caliente y, en algunos casos, el agua se conducía a través de las paredes y a lo largo de ellas, cubiertas con yeso, hormigón o paneles de madera en la parte superior. El calentamiento de hormigón con vapor de Yakhimovich tenía una serie de ventajas sobre el calentamiento de agua de la circulación natural que estaba ganando popularidad en esos días: el calor se transfería del refrigerante a la capa de yeso o concreto del acabado, y estos materiales lo mantuvieron bien y lo dieron a las instalaciones en forma de calor por radiación durante mucho tiempo, lo que hizo posible hacer frente a las frecuentes Mal funcionamiento de los sistemas de calefacción. Las desventajas de la calefacción de hormigón a vapor, a saber, la necesidad de una revisión importante de las paredes en caso de cualquier fuga de las tuberías de calefacción, la instalación compleja del sistema de tuberías, que requiere muchos días de trabajo con molduras de estuco, y la alta pérdida de calor de los edificios mismos impidieron su propagación en Rusia. Mientras tanto, en Europa, la calefacción por paneles o radiante, basada en los desarrollos de Jachimovich, gozó de gran popularidad en el siglo XX..

Sin embargo, en la URSS, todavía había sistemas de calefacción similares: se colocaron tubos de acero o hierro fundido a lo largo de las paredes a lo largo de la línea del zócalo, la parte superior estaba cubierta con hormigón, a partir del cual se formó el zócalo. Tal calefacción de zócalo se utilizó a mediados del siglo pasado en instituciones médicas y para niños de la Unión Soviética..

En Europa, los sistemas de calefacción de zócalos se han desarrollado más: se han desarrollado paneles huecos en forma de zócalo clásico, que cubren los tubos de calefacción equipados con nervaduras verticales en toda su longitud. Las nervaduras permitieron aumentar la transferencia de calor de los radiadores de zócalo en más del 60% en comparación con los paneles calefactores planos y redondos sin nervaduras..

Cómo funciona el sistema de calefacción de rodapié

La calefacción por rodapiés se subdivide en agua caliente y calefacción eléctrica. Los componentes principales de un sistema refrigerado por agua son un bloque de radiador para un zócalo caliente, un colector de distribución y tubos de plástico herméticos al oxígeno, colocados dentro de un tubo corrugado de XLPE..

El bloque del radiador consta de un intercambiador de calor y una caja de aluminio. El intercambiador de calor está formado por dos tubos de cobre, cuyo diámetro exterior es de 13 mm, el espesor de pared es de 2 mm, con laminillas verticales de aluminio o latón fijadas a ellos. La caja de aluminio consta de tres tiras, perfiladas por extrusión en caliente: el eje de pedalier, la tapa y la tapa frontal. Ancho de caja – 28 mm, alto – 140 mm. La instalación del intercambiador de calor dentro de la caja se realiza mediante soportes de diseño especial..

El colector de distribución consta de dos tubos de acero paralelos entre sí, equipados con salidas, entradas, salidas de aire, válvulas térmicas de cierre y drenaje: el tubo superior está diseñado para conectarse a la fuente de suministro del portador de calor y su cableado adicional a través de tubos de plástico a los radiadores de calefacción, a través del inferior, se devuelve el portador de calor refrigerado a la caldera de calefacción o, en el caso de la calefacción central, a la tubería de retorno.

Al construir una calefacción de zócalo, se coloca un tubo de plástico, con la ayuda del cual el refrigerante se entrega y se retira de los radiadores de calefacción, en un tubo corrugado. Dado que parte del circuito de calefacción deberá colocarse en el piso y pasar a través de las paredes, el tubo corrugado exterior le permitirá reemplazar el interior sin abrir el piso, simplemente quitando este último del canal corrugado e insertando un nuevo tubo PEX en él. Sin embargo, la ausencia total de aire dentro del sistema de calefacción del zócalo y la inmunidad de las tuberías de plástico a las sales contenidas en el agua permitirán que funcione sin problemas durante mucho tiempo..

La temperatura más alta del agua o anticongelante utilizado en el sistema de calefacción del zócalo como portador de calor no debe exceder los 85 ° C, la presión de funcionamiento no debe exceder las 3 atmósferas, de lo contrario, los tubos de plástico reticulados perderán resistencia. Dado que la temperatura del agua en el sistema de calefacción central puede ser superior a 85 ° C y la presión de funcionamiento puede superar las 9 atmósferas (cuando se prueba el sistema de calefacción con un golpe de ariete), se requieren medidas adicionales. En lugar de tuberías de plástico, puede usar tuberías de metal-plástico o cobre, conectadas entre sí mediante soldadura, como opción, use un intercambiador de calor, incorporado como receptor de energía térmica de la red de calefacción central, transfiriéndolo al refrigerante al sistema de calefacción del zócalo a través de placas de cobre. La última medida es especialmente eficaz, ya que le permite mantener las características de alto rendimiento de la calefacción del zócalo y protegerla completamente de la temperatura y los efectos hidráulicos de la calefacción central..

Al instalar un sistema de calefacción de placa base, puede ser necesario equiparlo con equipos adicionales, como: termostatos termomecánicos o termoeléctricos para cada grupo de radiadores de calefacción, un servodrive en el colector de distribución, una bomba de circulación, un manómetro y un termómetro en la entrada de refrigerante al colector..

La calefacción eléctrica de zócalo se basa en bloques radiadores con elementos calefactores de aire integrados, es decir, su instalación es mucho más sencilla que los sistemas con portador de calor líquido. La apariencia de los radiadores eléctricos de zócalo es completamente idéntica a la de los líquidos, la diferencia está en la ausencia de tuberías que suministren el refrigerante, el elemento calefactor está integrado en el tubo de cobre inferior del radiador, el superior tiene un cable de alimentación en aislamiento de silicona resistente al calor. La potencia de los elementos calefactores es de 200 W por cada metro lineal, la fuente de alimentación para ellos es una red eléctrica doméstica ordinaria. A pesar del alto nivel de protección contra la humedad, los radiadores de zócalo eléctricos no están diseñados para su instalación en habitaciones con alta humedad del aire..

El principio de funcionamiento de la calefacción del zócalo.

Los radiadores de calefacción de zócalo no son capaces de calentar la atmósfera de la habitación por convección de aire, ya que están ubicados cerca de los planos de las paredes y el flujo convectivo de aire que emana de ellos está influenciado por el efecto Coanda.

El extraño comportamiento de un chorro de aire caliente de una vela encendida, su aspiración a cualquier superficie cercana, fue notado por el físico inglés Thomas Jung, quien lo mencionó en un informe que dio en la Royal Society de Londres en 1800..

El científico rumano Henry Coanda, quien lo descubrió accidentalmente a principios del siglo XX, llevó a cabo un estudio detallado del efecto de «adherencia» del flujo de aire a las superficies cercanas, uno de los primeros investigadores de la aerodinámica. Durante los experimentos con una turbina de chorro creada de acuerdo con su proyecto, Coanda descubrió el mismo efecto físico que Jung hace 100 años: el flujo de fluido de una turbina en funcionamiento se precipitó hacia la pared ubicada en un costado y pareció adherirse a su superficie. Después de realizar experimentos adicionales, el científico descubrió que el flujo de aire se comporta de la misma manera. En 1934, Henry Coanda nombró el efecto que descubrió en su honor, y lo explicó de la siguiente manera: se forma una zona de presión reducida cerca de las superficies, causada por su impenetrabilidad y libre acceso de aire desde un solo lado. Al mismo tiempo, el flujo de aire de cobertura se extiende sobre un área grande, desarrollándose solo a lo largo de la superficie envolvente..

Los radiadores del sistema de zócalo caliente se instalan a lo largo de las paredes exteriores (un lado que mira hacia el exterior del edificio). La caja formada por tiras de aluminio tiene dos ranuras horizontales en toda su longitud, una está ubicada en el piso, en el panel frontal, la segunda está en la parte superior, más cerca de la pared. El aire frío entra en el interior de la caja, se calienta y asciende, como ocurre con cualquier equipo de calefacción, cuyo principio de calentamiento se basa en la convección del aire, pero en este caso el flujo de aire obedece al efecto Coanda y se esparce solo por la superficie de la pared. Como resultado, el calor del aire no se transfiere a la atmósfera de aire de la habitación, sino al material estructural de la pared, que, como los calentadores de infrarrojos, emite calor uniforme en forma de rayos infrarrojos a medida que se calienta..

Dado que la habitación se calienta no debido a la convección, no hay necesidad de un alto calentamiento del refrigerante; en el diseño de radiadores, solo es necesario utilizar materiales con un alto coeficiente de conductividad térmica. Esto explica el uso de cobre y aluminio, cuya conductividad térmica es de 390 y 236 W / mK, respectivamente. Por ejemplo, para el hierro, este coeficiente es de solo 92 W / mK, y para el plástico reforzado con metal, es de 0,43 W / mK, es decir, el cobre y el aluminio son los materiales más adecuados para los radiadores de zócalo..

La temperatura máxima de la caja de aluminio del zócalo caliente durante el funcionamiento de este sistema de calefacción no será más de 40 ° C, y la superficie de la pared, junto a la cual está instalado el radiador, no se calentará a más de 37 ° C; no será posible quemarse contra ellos con todo el deseo..

Características de calentamiento del zócalo: pros y contras

Propiedades positivas de un sistema de calefacción basado en radiadores de zócalo:

• falta de movimiento del aire por convección, acompañada de pesaje de polvo;
• calor infrarrojo percibido positivamente por el cuerpo humano;
• distribución uniforme del calor en toda la habitación, solo los objetos opacos en la habitación están expuestos a la calefacción por infrarrojos;
• El aire caliente no se acumula cerca del techo, como suele ocurrir con el calentamiento por convección. Se establece la misma temperatura en todo el volumen de aire de la habitación;
• las superficies que encierran la habitación tienen una temperatura aceptable para una persona, es decir, no le roban el calor al cuerpo humano;
• el problema de la deposición de humedad en las superficies de las paredes y el techo está completamente resuelto: siempre estarán secos, lo que significa que ni el moho ni el revestimiento de los materiales de acabado los amenazan más;
• la instalación del sistema de calefacción de zócalo se realiza rápidamente, independientemente de la antigüedad del edificio. Los radiadores de zócalo, aunque son algo más grandes que un zócalo de madera, no llaman la atención con tanta claridad como los radiadores de hierro fundido o bimetálicos, normalmente instalados debajo de una ventana;
• la ausencia de la necesidad de una temperatura alta del refrigerante puede reducir significativamente el consumo de combustible gastado para calentarlo; el ahorro será de aproximadamente un 30–40% en comparación con las necesidades de los sistemas de calefacción clásicos. Además, el ahorro de combustible se logra al reducir la temperatura del aire en las instalaciones: si las paredes se calientan a +22 ° C, la temperatura del aire confortable será de +16 ° C, en comparación con +20 ° C del aire y las paredes con una temperatura de +18 ° C, que extraen calor. de miembros del hogar;
• alta capacidad de mantenimiento de los elementos del sistema, lo que permite prescindir de desmontar los revestimientos de acabado en caso de necesidad de reparación;
• Equipar con termostatos le permite establecer la temperatura óptima en cada habitación equipada con radiadores de zócalo, por separado.

Cabe señalar que el sistema de calefacción del zócalo también se puede usar para enfriar las instalaciones, si se llena con un vehículo líquido frío; el efecto Coanda funcionará en este caso, solo que con menos eficiencia. Cuando se usa el sistema para enfriar, es importante mantener la temperatura del líquido en el sistema a un nivel más alto que el punto de rocío en estas condiciones (dependiendo de la humedad del aire y su temperatura), de lo contrario se formará condensación en las superficies del circuito, la cual debe ser removida en algún lugar..

Las desventajas del sistema incluyen:

• alto costo: alrededor de 3000 rublos. por metro del sistema de calefacción con su instalación. Sin embargo, este precio se debe a materiales costosos que son extremadamente necesarios en la calefacción de zócalos;
• la instalación del sistema es realizada solo por profesionales que poseen los certificados correspondientes de los fabricantes de sistemas de calefacción de zócalo. Un enfoque amateur de la instalación no permitirá lograr las características termofísicas requeridas, reducirá significativamente la vida útil;
• la longitud máxima de un circuito de calefacción no debe exceder los 15 metros lineales, una de las razones por las que el sistema debe estar equipado con un colector de distribución. Con una mayor longitud del circuito, la eficiencia de calefacción disminuye notablemente;
• No se permite la instalación de varias superposiciones decorativas en la caja del radiador, ya que reducen la transferencia de calor;
• un ajuste más firme de los radiadores de zócalo a la superficie de la pared, lo que permite un uso completo del efecto Coanda, eventualmente conduce a la deformación de la decoración de la pared de película;
• Se requiere mantener la habitación calentada por radiadores de zócalo lo más libre posible, sin bloquear las superficies de los zócalos y paredes con muebles de armario, ya que esto evita la convección y la radiación infrarroja, distorsionando el flujo de aire y absorbiendo el calor IR emitido por las paredes..

En conclusión

En el siglo pasado, la calefacción de zócalo, como la calefacción radiante en general, no fue muy popular debido a la alta pérdida de calor de los materiales estructurales de los edificios: era más fácil calentar el aire por convección, lo que permitió compensar rápidamente las pérdidas de calor, a pesar de las obvias desventajas de dicha calefacción. Por cierto, es por esta razón que se instalaron radiadores de calefacción debajo de las aberturas de las ventanas: a través de las grietas en los marcos y el área del acristalamiento, el frío penetró especialmente rápido..

Hoy en día, existen materiales de construcción y acabado para fachadas que pueden reducir significativamente la pérdida de calor a través de las estructuras de cerramiento, y los marcos de ventanas modernos equipados con unidades de vidrio de retención térmica no permiten que el aire pase en absoluto. Todo esto hace posible pasar de los clásicos sistemas de calefacción por convección a una calefacción radiante más eficiente, al tiempo que aumenta significativamente la calidad de vida en nuestras casas y apartamentos. En los próximos años, las tuberías y los radiadores de calefacción, habituales en los sistemas con circulación forzada y natural (gravitacional) del refrigerante, desaparecerán de nuestros hogares y serán sustituidos por equipos de calefacción más avanzados..