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, q_U.

Teniendo en cuenta estas circunstancias y a partir de la fórmula base:

Potencia = Caudal x Salto Térmico x C_esp

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,

• A_F, es el área calefactada por el suelo radiante, en m².
• q, es el flujo de calor del suelo radiante, en W/m².
• ΔT_ida-ret, es el salto térmico del fluido caloportador (normalmente agua), en ºC, o, K.
• C_esp, es el calor específico del fluido caloportador. En el caso del aguaes igual a 4190 J/(kg.K)
• R_O y R_U, son las resistencias descendente y ascendente respectivamente, en m².K/W.
• T_i y T_U, 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:

T_i = 20 ºC.

T_U = 8 ºC.

R_O: 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.

R_U: 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.

ΔT_ida-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:

T_i = 20 ºC.

T_U = 8 ºC.

R_O: 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.

R_U: 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.

ΔT_ida-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.