En una
instalación de calefacción por suelo radiante se aísla el forjado donde se
instalan las tuberías para reducir las pérdidas de calor hacia el forjado
inferior.
El nivel de
aislamiento dependerá de lo que exista al otro lado del forjado:
- Terreno.
- Local Calefactado.
- Local No Calefactado.
- Exterior.
Estableciendo
la Norma UNE EN 1264 la resistencia térmica mínima de la placa aislante sobre la que se
colocan las tuberías, con la finalidad de reducir las pérdidas térmicas hacia
el forjado inferior.
Así
deberemos calcular en primer lugar la resistencia térmica ascendente, Ro,
y la resistencia térmica descendente, Ru.
La
resistencia ascendente, Ro está compuesta por:
- La resistencia de transmisión
térmica adicional, 1/α. Donde para un flujo ascendente α = 10,8 W/(m2.K).
1/α =
0,093 m2.K/W.
- La resistencia del acabado
superficial del suelo, R λ SUP, el cual dependerá del espesor del
acabado, e, y su conductividad, λsup.
Veamos unos
ejemplos habituales de resistencias de acabados superficiales:
- Resistencia de la capa de
mortero dispuesto sobre las tuberías, Su/λu. Dependerá
del espesor de la placa, Su, y de la conductividad de la placa, λ.
λ suele
oscilar entre 1 y 1,2 W/(m.K), y Su oscila entre 0,04 y
0,05 m (40 y 50 mm).
Así la
resistencia térmica ascendente, Ro, será:
Ejemplo 1.
Calcular la
resistencia térmica ascendente, Ro para los siguientes datos:
- Gres de 1,5 cm, λ = 1,16 W/m.K.
- Mortero de cemento de 4,5 cm,
λ = 1,2 W/m.K.
Solución:
Aplicamos
la expresión:
Dando
valores:
La
resistencia descendente, Ru, está compuesta por:
- Resistencia del aislamiento,
Rλins.
Su valor
mínimo depende del espacio al otro lado del forjado:
- 0,75 m2.K/W si el
espacio es una habitación calefactada.
- 1,25 m2.K/W si el
espacio es una habitación sin calefactar, calefactada intermitentemente, directamente
en el suelo, o es exterior con temperatura exterior mayor o igual a 0 ºC.
- 1,50 m2.K/W si el
espacio es exterior con temperaturas inferiores a 0 ºC y hasta -5 ºC.
- 2,00 m2.K/W si el
espacio es es exterior con temperaturas inferiores a -5 ºC.
- Resistencia del forjado, Rλ
techo
- Resistencia del acabado del
techo del forjado inferior, R λ plaster.
Su valor será:
que dependerá del espesor, e,
y de la conductividad del material, λ.
- La resistencia de transmisión
térmica adicional, Rα techo = 0,17 m2.K/W.
Ejemplo 2.
Calcular la
resistencia térmica descendente, Ru para los siguientes datos:
- Placa aislante de resistencia
1,25 m2.K/W.
- Mortero de cemento de
nivelación, λ = 0,85 W/m.K, e = 4 cm.
- Bovedilla de hormigón 20 + 4
cm, λ = 1,04 W/m.K, e = 20 cm.
- Enlucido de yeso, λ = 0,25
W/m.K, e = 1,5 cm.
Solución:
Aplicamos
la expresión:
Dando
valores y añadiendo todas las capas que componen el forjado del techo del piso inferior
aplicando:
Obtenemos:
Conocidas
las resistencias ascendentes, RO, y resistencia descendente, RU,
las pérdidas producidas por el flujo de calor descendente, qu, se
calcula con la siguiente expresión:
Donde
- RU y
RO, son las resistencias descendente y ascendente respectivamente.
- q, es el
flujo de calor del sistema de suelo radiante.
- Ti,
es la temperatura ambiente de la estancia a calentar por suelo radiante, en ºC,
ó K.
- TU,
es la temperatura ambiente de la estancia bajo la que se caliente por suelo
radiante.
Valor de TU
en Locales No Calefactados en función de la Temperatura exterior:
Ejemplo 3.
Calcular el
flujo de calor descendente, qu, para un suelo radiante que emite un
flujo de calor de 85 W/m2.
Datos:
- Ti: 20 ºC.
- Tu: 8 ºC.
- RO: 0,0597 m2.K/W.
- RU: 1,7194 m2.K/W.
Solución:
Aplicamos
la expresión:
Así la
instalación de suelo radiante produce:
- Un flujo ascendente de: 85
W/m2.
- Un flujo descendente de: 9,9
W/m2.
- Un flujo total de: 85 + 9,9
=94,9 W/m2.
Teniendo
una unas pérdidas debidas al flujo descendente del:
9,9 / 94,9 x 100 = 10,4 %
Repetiremos
este ejemplo considerando que no se ha colocado placa de aislamiento bajo la
tubería.
Ejemplo 4.
Calcular el
flujo de calor descendente, qu, para un suelo radiante que emite un
flujo de calor de 85 W/m2.
Datos:
- Ti: 20 ºC.
- Tu: 8 ºC.
- RO: 0,0597 m2.K/W.
La base bajo los tubos está
compuesta por:
- Mortero de cemento de
nivelación, λ = 0,85 W/m.K, e = 4 cm.
- Bovedilla de hormigón 20 + 4
cm, λ = 1,04 W/m.K, e = 20 cm.
- Enlucido de yeso, λ = 0,25
W/m.K, e = 1,5 cm.
Solución:
En primer
lugar deberemos calcular la resistencia descendente, RU, y para ello
aplicamos la expresión:
Dando
valores, teniendo en cuenta que no existe aislamiento, por lo que Rλins=
0, y añadiendo todas las capas que componen el forjado del techo del piso
inferior aplicando:
obtenemos:
Para
obtener el flujo de calor descendente, qU, aplicamos la expresión:
Así la
instalación de suelo radiante produce:
- Un flujo ascendente de: 85
W/m2.
- Un flujo descendente de: 51,4 W/m2.
- Un flujo total de: 85 + 51,4 = 136,5 W/m2.
Teniendo
una unas pérdidas debidas al flujo descendente del:
51,4 / 121,4 x 100 = 42,3 %
Repetiremos
este ejemplo considerando que se ha colocado una placa aislante de resistencia
2 m2.K/W.
Ejemplo 5.
Calcular el
flujo de calor descendente, qu, para un suelo radiante que emite un flujo
de calor de 85 W/m2.
Datos:
- Ti: 20 ºC.
- Tu: 8 ºC.
- RO: 0,0597 m2.K/W.
La base bajo los tubos está
compuesta por:
Placa aislante de resistencia
2,00 m2.K/W.
- Mortero de cemento de
nivelación, λ = 0,85 W/m.K, e = 4 cm.
- Bovedilla de hormigón 20 + 4
cm, λ = 1,04 W/m.K, e = 20 cm.
- Enlucido de yeso, λ = 0,25 W/m.K, e = 1,5 cm.
Solución:
En primer
lugar deberemos calcular la resistencia descendente, RU, y para ello
aplicamos la expresión:
Dando
valores y añadiendo todas las capas que componen el forjado del techo del piso
inferior aplicando
Obtenemos:
Para
obtener el flujo de calor descendente, qU, aplicamos la expresión:
Así la
instalación de suelo radiante produce:
- Un flujo ascendente de: 85
W/m2.
- Un flujo descendente de: 6,9
W/m2.
- Un flujo total de: 85 + 6,9
=91,9 W/m2.
Teniendo
una unas pérdidas debidas al flujo descendente del:
9,9 / 91,9 x 100 = 10,8 %
De estos
ejemplos se denota la importancia de disponer un buen aislamiento bajo la
tubería en una instalación de calefacción por suelo radiante.
En el caso
especial que la temperatura de los ambientes donde se ha instalado el suelo
radiante, Ti, y la estancia bajo la que se ha instalado, TU,
fueran iguales, Ti=TU la expresión para calcular el flujo
térmico descendente se simplificaría:
Con estos 3 ejemplos se demuestra de la importancia de disponer de un aislamiento de calidad en la base del suelo radiante para reducir el flujo de calor hacia el forjado inferior, y reducir los caudales de los circuitos. Pues a menor potencia, para un mismo salto térmico el caudal será inferior.
El cálculo de los caudales lo abordaremos en otro artículo técnico.
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