viernes, 2 de octubre de 2015

Cálculo del caudal de un circuito de suelo radiante

La potencia térmica total de un sistema de calefacción por suelo radiante está compuesta por una emisión térmica específica, q, y una pérdida de calor hacia abajo, qU.
Teniendo en cuenta estas circunstancias y a partir de la fórmula base:
Potencia = Caudal x Salto Térmico x Cesp

El caudal de diseño del flujo de agua, m, en kg/s, de un circuito de calefacción se calcula a partir de la expresión:
Donde,
  • AF, es el área calefactada por el suelo radiante, en m2.
  • q, es el flujo de calor del suelo radiante, en W/m2.
  • ΔTida-ret, es el salto térmico del fluido caloportador (normalmente agua), en ºC, o, K.
  • Cesp, es el calor específico del fluido caloportador. En el caso del aguaes igual a 4190 J/(kg.K)
  • RO y RU, son las resistencias descendente y ascendente respectivamente, en m2.K/W.
  • Ti y TU, son las temperaturas del ambiente interior y en la estancia bajo la calefactada con el suelo radiante.

Ejemplo.
Calcular el caudal másico de agua que precisa un circuito de suelo radiante que proporciona un flujo de calor de 85 W/m2 en un área de 10 m2.
Datos:
Ti = 20 ºC.
TU = 8 ºC.
RO: 0,0597 m2.K/W.
Compuesta por:
Gres de 1,5 cm, λ = 1,16 W/m2.K.
Mortero de cemento de 4,5 cm, λ = 1,2 W/m2.K.
RU: 1,7194 m2.K/W.
Compuesta por:
Placa aislante de resistencia 1,25 m2.K/W.
Mortero de cemento de nivelación, λ = 0,85 W/m2.K, e = 4 cm.
Bovedilla de hormigón 20 + 4 cm, λ = 1,04 W/m2.K, e = 20 cm.
Enlucido de yeso, λ = 0,25 W/m2.K, e = 1,5 cm.
ΔTida-ret = 5 ºC.

Solución:

Aplicamos la expresión:

Dando valores a la misma se obtiene:

Para la densidad del agua de 1 kg/l, el caudal volumétrico, V, será:

Ejemplo.

Calcular el caudal másico de agua que precisa un circuito de suelo radiante que proporciona un flujo de calor de 85 W/m2 en un área de 10 m2.
Datos:
Ti = 20 ºC.
TU = 8 ºC.
RO: 0,0597 m2.K/W.
Compuesta por:
Gres de 1,5 cm, λ = 1,16 W/m2.K.
Mortero de cemento de 4,5 cm, λ = 1,2 W/m2.K.
RU: 0,4694 m2.K/W.
Compuesta por:
Mortero de cemento de nivelación, λ = 0,85 W/m2.K, e = 4 cm.
Bovedilla de hormigón 20 + 4 cm, λ = 1,04 W/m2.K, e = 20 cm.
Enlucido de yeso, λ = 0,25 W/m2.K, e = 1,5 cm.
ΔTida-ret = 5 ºC.

Solución:

Aplicamos la expresión:

Dando valores a la misma se obtiene:

Para la densidad del agua de 1 kg/l, el caudal volumétrico, V, será:
Por tanto comparando los 2 últimos ejemplos, se observa que para emitir una misma potencia térmica, y no disponer de un buen aislamiento como el último ejemplo, las pérdidas térmicas aumentan, y el caudal debe ser mucho mayor para emitir la misma cantidad de potencia térmica.
Debiendo producirse una mayor pérdida de carga en una tubería de 16 para pasar de circular 139,5 l/h a 180 l/h.
Con el consiguiente sobredimensionamiento del circulador.

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