Cómo elegir un radiador de calefacción

El contenido del artículo

• Conceptos básicos de física térmica
• Componente de convección de la estructura.
• Materiales y su capacidad térmica
• Presión de diseño, revestimiento
• Desplazamiento, potencia térmica convencional
• dimensiones

En nuestro programa educativo para usted, intentamos resaltar con el mayor detalle posible uno de los temas fundamentales en el diseño de sistemas de calentamiento de agua. Cuáles son los radiadores, cuáles son sus diferencias fundamentales y qué tipo es el adecuado para usted, qué buscar al comprar.

Conceptos básicos de física térmica

Para comprender cómo se comportará un tipo particular de radiador en un sistema de calefacción específico, debe comprender una serie de aspectos del funcionamiento del calentamiento de líquidos. En particular, es importante la cadena de conversión de calor de la fuente de calor al aire directo de la habitación..

La transferencia de calor se realiza cuanto más rápido, cuanto mayor es el área de contacto de dos cuerpos con diferentes temperaturas y mayor es la diferencia de estas temperaturas. Por lo tanto, la opción se considera óptima cuando el agua de temperatura extremadamente baja ingresa al intercambiador de calor de la caldera, por lo que la mayor parte del calor de los productos de combustión será literalmente «absorbido» por el refrigerante..

En realidad, este enfoque se usa solo en aquellos sistemas donde la potencia de la unidad de calefacción no está regulada, como es el caso de las calderas de combustible sólido. La mayoría de los equipos de calefacción modernos tienen un sistema de automatización suficientemente flexible, que le permite alcanzar rápidamente un modo de funcionamiento equilibrado. En este caso, la caldera emite exactamente tanta energía como los radiadores del sistema pueden disipar..

Este es el principal error de los diseñadores novatos: es más obvio que un radiador debe calentar el aire, aunque en realidad su tarea principal es enfriar el refrigerante. La tasa de intercambio de calor se puede ajustar simplemente por convección forzada y su regulación local. Por lo tanto, al elegir y calcular el número de radiadores de calefacción, la tarea principal es reponer la pérdida de calor en las instalaciones y no luchar por equilibrar el circuito de intercambio de calor..

Componente de convección de la estructura.

La alta eficiencia de los radiadores modernos se debe al primer factor que afecta la tasa de transferencia de calor: el área de superficie. Numerosas nervaduras hechas de material termoconductor garantizan un enfriamiento muy rápido del refrigerante, el efecto se ve reforzado por la alta velocidad del flujo de aire que pasa a través del radiador.

El líder indiscutible en este sentido son los radiadores bimetálicos y de aluminio. Además de los numerosos conductos de aire, tienen una curva en la parte superior de las nervaduras, que redirige eficazmente el flujo de aire hacia el centro de la habitación y lo hace circular. Por lo tanto, este tipo de radiador se instala principalmente debajo de ventanas con alféizares anchos o dentro de nichos tecnológicos..

Los radiadores de panel de acero tienen una capacidad de convección ligeramente menos efectiva. Uno a tres paneles acanalados proporcionan una transferencia de calor de alta calidad, pero el aire caliente se dirige principalmente verticalmente. Los radiadores de hierro fundido tienen la menor transferencia de calor. Entre las baterías del modelo anterior, los mejores indicadores a este respecto se caracterizan por secciones con inserciones internas oblicuas, los radiadores modernos de hierro fundido son ligeramente superiores a ellos. Pero como verá más adelante, el hierro fundido tiene otros beneficios..

Materiales y su capacidad térmica

Consideremos con más detalle la variante del funcionamiento del sistema a valores promedio de la temperatura del refrigerante, cuando no tiene tiempo para enfriarse hasta el nivel del aire en la habitación. En este caso, tanto la parte superior como la inferior del radiador tendrán una ligera diferencia de temperatura, y la caldera solo calentará ligeramente el refrigerante..

La masividad de los radiadores de hierro fundido permite el funcionamiento en este modo. Calentados hasta 50-60 ° C, logran dar suficiente calor al aire de la habitación y al mismo tiempo proporcionan un calentamiento estable sin diferencias notables. Esta es la principal diferencia con el modo de funcionamiento de los radiadores de aluminio: funcionan en modo cíclico, luego calientan la habitación a la máxima potencia y luego se enfrían rápidamente.

Los radiadores de hierro fundido y acero tienen otra característica interesante: transfieren el calor no solo por convección, sino también por radiación directa. Sin embargo, para calentar tal masa de metal, se requiere tiempo, a veces bastante largo. En cuanto a la velocidad para alcanzar el modo y la cantidad de calor que se desprende por unidad de tiempo, los radiadores de hierro fundido son inferiores a otros tipos. Es beneficioso instalarlos en una casa privada con buen aislamiento, pero cuando se conectan a un sistema de calefacción centralizado, no habrá ningún beneficio tangible del hierro fundido. Teniendo en cuenta el hecho de que el número de secciones y el espacio para su instalación en los apartamentos es muy limitado, es mejor dar preferencia al acero o al metal..

Presión de diseño, revestimiento

Una limitación adicional al elegir radiadores de calefacción es siempre la calidad del refrigerante y los parámetros técnicos del sistema. Los radiadores de aluminio no son adecuados para reemplazar radiadores viejos en un apartamento, simplemente no están diseñados para presiones superiores a 6–8 atm. Como reemplazo, al menos los bimetálicos son adecuados, pero es mejor dar preferencia a los de acero. Se pueden llamar con seguridad los más sin pretensiones entre otras variedades..

La calidad del agua u otro medio de calentamiento también limita severamente el uso de radiadores de aluminio. Asegúrese de que el agua no contenga altas concentraciones de iones disueltos. También es importante excluir cualquier manifestación de emisión eléctrica, que es posible cuando se conecta a tierra / a tierra a elementos metálicos del suministro de agua de calefacción. En tales condiciones, el aluminio se corroe extremadamente rápido, lo que va acompañado de una pronunciada formación de gas y aireación del sistema..

Las baterías de hierro fundido no son en absoluto sensibles a las sustancias agresivas y los canales de conductos suficientemente anchos permiten un contenido significativo de impurezas mecánicas. Los radiadores de acero pueden ser algo susceptibles a la deposición de partículas no disueltas en las paredes internas, por lo que el agua para ellos debe filtrarse y ablandarse..

Desplazamiento, potencia térmica convencional

La transferencia de calor y la capacidad potencial de regular el flujo localmente dependen de cuánto volumen pasa a través del radiador por unidad de tiempo. Para los radiadores de hierro fundido, se requiere un rendimiento de tubería ligeramente mayor que para el acero y el aluminio. Y esto significa una exageración deliberada de la potencia de la caldera y el tamaño del tanque de expansión..

La gran cilindrada y la reserva de marcha durante un período determinado siguen siendo una inversión razonable. En este modo, el sistema de calefacción consume la vida útil mucho más lentamente, hay un pequeño aumento en la eficiencia de la unidad de calefacción y una alta capacidad calorífica intrínseca suaviza las caídas de temperatura. Sin embargo, no vale la pena aumentar infinitamente el volumen interno del sistema, al menos debido a la inercia indeseable del sistema, además, la tarea final sigue siendo calentar el aire en la habitación, y no el agua en las tuberías..

El método moderno de calcular el sistema de calefacción implica el orden inverso de cálculos. Primero, se determina cuántos radiadores deben instalarse para reponer las pérdidas de calor, y luego se selecciona una caldera de calefacción para una cierta potencia total. En este caso, el cálculo en cada habitación debe realizarse utilizando un factor de redundancia de 1,1 a 1,5, según las condiciones climáticas, las características de aislamiento y la densidad de los radiadores..

Tenga en cuenta que los valores de disipación de potencia son valores puramente relativos. Así es como el fabricante indica cuánto calor puede disipar el radiador en principio, como si estuviera conectado a un sistema de calefacción ideal. De hecho, los modos de funcionamiento siempre difieren de los ideales y, por lo tanto, se deben tomar enmiendas especiales, teniendo en cuenta el nivel de temperatura real del diseño. Los valores indicados del área calentada también tienen en cuenta la capacidad de convección de los radiadores..

dimensiones

Al elegir los radiadores, también es necesario tener en cuenta las condiciones de instalación: ¿será posible instalar un intercambiador de calor con la potencia de disipación requerida en el espacio disponible? Por conveniencia, aquí se puede introducir el concepto de densidad de energía: será el más alto para los radiadores de aluminio, seguido del bimetal, luego las baterías de acero y hierro fundido son las menos rentables. Es bastante fácil valorar la posibilidad de colocar un determinado tipo de radiador, ya que están bien estandarizados.

El problema más simple es con los radiadores bimetálicos y de aluminio. Se ensamblan a partir de secciones, cada una de las cuales tiene un indicador establecido para la disipación de energía, el desplazamiento y el área calentada. El ancho estándar de la sección es de 80 mm, la altura puede variar de 13,5 a 117,5 cm en incrementos de unos 10 cm. Hay seis tipos de secciones en profundidad, dependiendo del número de canales de flujo (columnas). Existe una relación directamente proporcional entre las dimensiones de la sección, su eficiencia térmica y de convección..

Los radiadores de acero, además de sus dimensiones, tienen una marca adicional de dos dígitos. El primero es el número de paneles de disipación, el segundo es el número de bobinas de intercambio de calor. Dependiendo de esto, la profundidad del radiador cambia: de 47 a 155 mm. Los radiadores de acero no se ensamblan a partir de secciones y, por lo tanto, su longitud se determina individualmente para cada producto en el rango de 40 cm a 3 metros. En altura, los radiadores de acero pueden ser de 300 mm o 500 mm con raras excepciones..

Los radiadores de hierro fundido tienen la estandarización menos clara en términos de dimensiones. Algunos fabricantes se adhieren a las dimensiones generalmente aceptadas para radiadores de aluminio y bimetálicos, algunos productos corresponden a las dimensiones de las secciones de baterías viejas de hierro fundido: 90×580 mm a una profundidad de 90 o 140 mm.