Cálculo de radiadores de calefacción
Sobre el cálculo de radiadores de calefacción
La calculadora estima la carga térmica de diseño de una estancia (cuántos vatios se necesitan para mantener la temperatura interior fijada en invierno) y, a partir de la potencia térmica del radiador, determina el número de secciones o el número de radiadores. El cálculo está pensado para un dimensionamiento preliminar de emisores y para comparar escenarios (aislamiento, ventanas, ventilación, temperaturas).
Referencias y recomendaciones
Base de cálculo y normas
Enfoque de carga térmica sigue los principios generales de EN 12831-1 (Sistemas de calefacción en edificios. Método de cálculo de la carga térmica de diseño). La potencia térmica de los radiadores se declara normalmente según EN 442 (Radiadores y convectores). La calculadora utiliza un modelo simplificado: las pérdidas de calor se estiman a partir de la superficie, la altura del techo, el salto térmico y un conjunto de coeficientes.
Geometría y salto térmico
Volumen de la estancia se calcula a partir de la superficie y la altura del techo. La altura se convierte a metros.
V=A·h
Donde V - m3, A - m2, h - m.
Salto térmico para las pérdidas se toma como la diferencia entre la temperatura interior y la exterior.
ΔT=Tin-Tout
Unidades - °C. Si ΔT es menor que 0, en el cálculo se usa 0.
Pérdidas por transmisión a través de la envolvente
Carga específica de referencia se fija en qref=100 W/m2 con ΔTref=40 °C y altura href=2.7 m. Después se ajusta según el salto térmico real, la altura y coeficientes que describen desviaciones típicas respecto al caso de referencia.
Qtrans=A·qref·(ΔT/ΔTref)·(h/href)·kwin ·kglz·kins·kwall·ktop·ksun
Coeficientes de ventanas representan niveles típicos de pérdidas a través del acristalamiento. Se usan: kwin=1.20 para ventanas antiguas, kwin=1.00 para doble acristalamiento estándar, kwin=0.90 para ventanas eficientes. Se aplica además un factor por proporción de acristalamiento: kglz=0.95 (baja), kglz=1.00 (media), kglz=1.10 (alta).
Coeficiente de aislamiento representa la calidad global de la envolvente: kins=1.25 (aislamiento pobre), kins=1.00 (típico), kins=0.85 (bueno).
Coeficiente de muros exteriores tiene en cuenta mayores pérdidas cuando aumenta la proporción de paredes exteriores. Valores usados: kwall=0.90 (0 muros exteriores), kwall=1.00 (1), kwall=1.10 (2), kwall=1.20 (3), kwall=1.30 (4).
Coeficiente del espacio superior refleja pérdidas hacia arriba. Si hay un espacio calefactado encima, ktop=1.00. Si hay un desván frío o una cubierta exterior, ktop=1.10.
Coeficiente de soleamiento considera aportes solares típicos como corrección de la demanda de calefacción. Valores aplicados: ksun=1.00 (poco sol), ksun=1.15 (moderado), ksun=1.25 (mucho).
Pérdidas por ventilación e infiltraciones
Pérdida por renovación de aire depende del volumen, la tasa de renovación y el salto térmico. Se utiliza una fórmula aproximada estándar para el aire.
Qvent=0.34·n·V·ΔT
Donde Qvent - W, n - 1/h, V - m3, ΔT - °C. El factor 0.34 corresponde a la capacidad calorífica del aire expresada en W por m3/h.
Orientación típica para n en estancias residenciales suele ser n=0.5 1/h (mínimo), n=1.0 1/h (típico), n=2.0 1/h (infiltración alta o ventilación frecuente). Valores por encima de 3.0 1/h son típicos de espacios con ventilación activa o con fugas importantes.
Potencia requerida final
Potencia total requerida es la suma de las pérdidas por transmisión y por ventilación. Se aplica un margen de seguridad para regulación e incertidumbres.
Qreq=(Qtrans+Qvent)·ksafe
El margen se fija en ksafe=1.10 (10%). El resultado Qreq se muestra en W.
Corrección de la potencia del radiador por el régimen de temperaturas
Salto térmico medio logarítmico se calcula como la diferencia media logarítmica entre las temperaturas del agua y la temperatura del aire de la estancia.
ΔTlm=( (Ts-Tin)-(Tr-Tin) )/ln( (Ts-Tin)/(Tr-Tin) )
Donde Ts - impulsión, °C. Tr - retorno, °C. Tin - temperatura interior, °C.
Régimen nominal para la potencia declarada suele ser 75/65/20 °C, con ΔTlm,nom=49.8 °C. Si la potencia declarada se especifica para otro régimen, debe usarse su ΔTlm,nom correspondiente.
Conversión de potencia usa una relación en potencia que refleja el comportamiento típico de convección y radiación.
Peff=Pnom·(ΔTlm/ΔTlm,nom)n
El exponente se fija en n=1.30. Pnom y Peff están en W para una sección o para un radiador (según el tipo).
Selección del número de secciones o radiadores
Número de emisores se obtiene dividiendo la potencia requerida entre la potencia efectiva de una sección o de un radiador. Después se redondea al alza para garantizar al menos la potencia necesaria.
N=ceil(Qreq/Peff)
Si el resultado es menor que 1, se usa N=1. En radiadores seccionales, N es el número de secciones. En radiadores de panel, N es el número de radiadores.
FAQs
¿Por qué cambia la potencia final con la misma superficie?
La superficie influye en las pérdidas por transmisión base, pero la carga final depende mucho del salto térmico ΔT, de la altura del techo (a través del volumen), de la tasa de renovación n y de los coeficientes de la envolvente. Por eso, dos estancias con la misma superficie pueden requerir una potencia de calefacción muy diferente.
¿Qué importa más: la temperatura exterior o la tasa de renovación de aire?
Ambas actúan a través del salto térmico ΔT. Con una renovación alta, las pérdidas por ventilación Qvent pueden ser comparables a las pérdidas por transmisión, sobre todo en estancias con techos altos o ventilación frecuente.
¿Por qué el número de secciones suele redondearse al alza?
Los emisores de calefacción se dimensionan normalmente con margen para cubrir la carga de diseño en condiciones desfavorables. La fórmula utiliza el redondeo al alza ceil, por lo que la calculadora recomienda un número de secciones o radiadores que no sea inferior al necesario.
¿Puedo confiar en la corrección de potencia para el régimen 75/65/20?
La corrección basada en ΔTlm coincide con la práctica habitual de EN 442 y ofrece una buena estimación para una instalación y conexión típicas. Para un diseño detallado también deben considerarse el tipo de conexión, cubiertas, nichos y el régimen hidráulico real.
¿Por qué se llama simplificado si hay fórmulas?
Las fórmulas definen un algoritmo inequívoco, pero los coeficientes representan casos típicos y no un balance térmico completo elemento por elemento. Un cálculo completo según EN 12831-1 utiliza las superficies y propiedades de todos los elementos de la envolvente, los puentes térmicos y condiciones límite detalladas. Esta calculadora está pensada para un dimensionamiento preliminar rápido y transparente.