Al instalar circuitos de agua para calefacción por suelo radiante, los artesanos generalmente usan 2 tipos de tuberías: de metal-plástico y polietileno reticulado. Las razones de esta elección no están claras para todos los propietarios, ya que la gama real de materiales es mucho más amplia: polipropileno (PP-R), cobre, acero negro, acero inoxidable corrugado. Nuestra tarea es considerar estas opciones y finalmente descubrir qué tubería para un piso cálido es mejor en términos de rendimiento y precio.
Criterios para evaluar materiales de tubería
Para elegir las tuberías correctas para un piso cálido, debe tener una buena comprensión de las condiciones de funcionamiento del material. Al estar dentro de la regla, la línea de calentamiento no solo transfiere calor al monolito, sino que también experimenta tensiones mecánicas por la presión del agua y su propia expansión.
En consecuencia, se exponen requisitos estrictos para el material:
- La calefacción por suelo radiante (abreviado como TP) es un sistema de calefacción a baja temperatura donde el agua se calienta a un máximo de 55 grados, el modo de funcionamiento es de aproximadamente 40/30 ° С. Para transferir rápidamente energía del refrigerante a la losa de concreto, las paredes de la tubería deben tener suficiente conductividad térmica.
- La longitud de los bucles TP a menudo alcanza 100-120 metros (dependiendo del diámetro elegido de la tubería). Mayor longitud = alta resistencia hidráulica, exacerbada por la aspereza de la superficie interna. En un lenguaje simple: cuanto más lisas sean las paredes de la tubería, más fácil será para la bomba bombear agua a lo largo de un circuito largo y proporcionar el caudal requerido.
- El calentamiento provoca el alargamiento de las tuberías del piso caliente. Como no hay ningún lugar para crecer dentro de la regla de hormigón, se debe cumplir una de dos condiciones: un pequeño coeficiente de expansión térmica del material o una alta elasticidad y resistencia de la carcasa, lo que permite que la tubería encaje en un espacio limitado sin romperse.
- Emergencia: debido a la ruptura de las válvulas de control en la unidad de mezcla del colector, los circuitos de calefacción se llenan con agua de la caldera calentada a 70 ... 90 ° С. El material de las tuberías monolíticas debe soportar tales saltos de temperatura sin consecuencias.
- Otros puntos importantes son la resistencia a la corrosión, la protección contra la penetración de oxígeno, la facilidad de instalación y la ausencia de juntas dentro del monolito.
Nota. Se establecen requisitos menos estrictos para los circuitos de agua instalados de forma "seca" en casas de madera. Los TP se montan sin un acoplador, hay mucho espacio para la extensión térmica. El ítem 3 de la lista ya no es relevante.
El costo de todos los componentes de TP no juega el menor papel: tuberías, accesorios, peine de distribución. Así que comparemos los materiales utilizados de acuerdo con los criterios y precios anteriores.
Características de las tuberías de polímero.
Los siguientes tipos de tuberías de plástico se utilizan para transportar refrigerante en sistemas de calentamiento de agua de apartamentos y casas particulares:
- PP-R y PP-RCT: copolímero aleatorio de polipropileno reforzado con una capa de aluminio, basalto o fibra de vidrio. La modificación del plástico PP-RCT se caracteriza por una mayor resistencia térmica.
- PE-X: polietileno reticulado grados A, B y C. Los productos deben tener una barrera de oxígeno, una capa delgada de polímero impermeable. Por ejemplo, las tuberías Rehau usan el complejo compuesto etilen vinil glicol (EVOH).
- PE-RT: productos de polietileno estabilizados térmicamente con una barrera de oxígeno.
- PE-X / Al / PEX y PE-X / Al / PE son tuberías de metal y plástico de cinco capas.
Referencia. De acuerdo con GOST 32415-2013, para la instalación de redes de calefacción, los productos hechos de polibutileno PB, cloruro de polivinilo PVC-C, copolímero de bloques de polipropileno y homopolímero (PP-B, PP-H) también son adecuados.Estos materiales no se utilizan ampliamente en la construcción de viviendas privadas debido a los peores parámetros técnicos.
Brevemente acerca de cómo conectar polímeros de tubería en el proceso de ensamblaje de calefacción doméstica:
- el cableado de PP-R está unido por accesorios de polipropileno mediante soldadura (soldadura de polifusión térmica);
- el polietileno reticulado y termoestabilizado (PE-RT) se monta axialmente en 3 etapas: abocinar el extremo, tensar el accesorio del accesorio, colocar el manguito deslizante;
- El metal-plástico está conectado de 2 maneras: compresión o presión.
Ahora daremos una breve descripción de cada tipo de tubería, revisaremos la lista de requisitos y verificaremos cómo los productos son adecuados para calentar el agua de los pisos en las salas de estar.
Polipropileno - material para calentar radiadores
A pesar del atractivo de precios y el compromiso de muchos artesanos para usar PP-R, notamos de inmediato que es imposible hacer un piso cálido con tuberías de polipropileno. No vale la pena verificar la aprobación en la práctica: solo estudie cuidadosamente las características técnicas del material y lea las reseñas de los propietarios que querían ahorrar dinero de esta manera.
¿Cómo se hacen las tuberías de polipropileno (ver diagrama):
- la capa interna de PP-R, que forma la sección de paso de la carretera;
- lámina de refuerzo de aluminio que inhibe el alargamiento térmico y evita la penetración de oxígeno;
- 2 capas adhesivas de fijación de aluminio con polímero;
- la capa protectora externa PP-R es blanca o gris (algunos fabricantes tienen verde).
Una adición importante. Ahora los fabricantes de polipropileno en lugar de papel de aluminio perforado colocan una capa de basalto o fibra de vidrio dentro de la tubería.
Veamos cómo las tuberías PP-R son consistentes con los requisitos para las ramas de calefacción de piso:
- La conductividad térmica 0.24 W / (m • ° С) es la peor entre los productos poliméricos. Si tenemos en cuenta el grosor de la pared de 3.4 mm a Ø20 mm (las tuberías reforzadas de PP-R no se producen con un diámetro de 16 mm), obtenemos la resistencia a la transferencia de calor R = 0.0034 / 0.24 = 0.014 m² • ° C / W. La resistencia es demasiado alta para la transferencia activa de calor.
- No hay dudas con respecto a la suavidad de las paredes internas al polipropileno: una rugosidad de 0.01 mm no crea una mayor resistencia hidráulica.
- Cuando se calienta a 50 grados, una tubería PP-R de 100 metros con una capa de aluminio agregará 150 mm de longitud y 31 cm con fibra de vidrio. La elasticidad del polipropileno es muy baja, por lo que el producto dentro del monolito estará bajo una gran carga. El material puede agrietarse, principalmente en las articulaciones.
- La resistencia a la presión y la temperatura no está en duda. Cuando el refrigerante se calienta a 70 ° C, la línea PP-R soportará con calma un cabezal de trabajo de hasta 13 bar. Si eleva la temperatura a 95 ° C, el umbral de presión cae a 9 bar.
- El polímero es resistente a cualquier influencia química y prácticamente no pasa oxígeno al refrigerante. El principal problema es la gran cantidad de juntas que caen debajo de la regla, porque no es realista doblar la sección de polipropileno.
Nota. Los parámetros técnicos de los productos PP-R se adoptan de acuerdo con la documentación de la marca Valtec publicada en el sitio web oficial de la compañía. También tomamos precios y características de otros polímeros de tubería de este fabricante para una comparación justa.
Explica algunos puntos. El valor de la resistencia térmica de las paredes R = 0.014 m² • ° C / W no le dirá nada al usuario promedio sin compararlo con el rendimiento de otros plásticos. Estos cálculos se dan a continuación en las descripciones de los tubos de polietileno y metal-plástico.
El problema de calentar sistemas de polipropileno es la incapacidad de verificar visualmente la calidad de las juntas de soldadura. A veces, las articulaciones funcionan un año después de las pruebas de alta presión (engarzado). Imagine las consecuencias de una fuga dentro de un monolito de concreto: buscando un defecto, rompiendo la regla y reparándolo.
Un problema separado es un largo alboroto con la instalación, habrá muchas juntas en el concreto.Los ejemplos de circuitos de calefacción recogidos por artesanos de la casa de PP-R se muestran arriba en la foto. Incluso el bajo precio de la tubería Ø20 - 51 ... 83 rublos. (0.8 ... 1.25 pies cúbicos) por metro lineal - no es la base para el uso de tales tuberías en pisos cálidos
Parámetros de polietileno reticulado y resistente al calor.
Las tuberías hechas de plástico PE-X se producen en dos variedades: 3 y 5 capas. La diferencia radica en la ubicación de la barrera antidifusión: en el primer caso, el polímero EVOH impermeable sirve como la cubierta exterior de la tubería, en el segundo, se coloca dentro de la pared y se pega a ambos lados del polietileno. Color externo: marrón, plateado, rojo.
Los usuarios a menudo se preguntan qué tuberías de polietileno es mejor tomar para calentar el piso: PE-X o PE-RT, en qué se diferencian. Nosotros contestamos:
- la red molecular del plástico PE-X se reticula de 3 formas, de ahí los tres tipos de polietileno: A, B y C;
- desde el punto de vista de la instalación y el funcionamiento de la calefacción, las tuberías de PE-X / A no difieren de los tipos B y C de PE-X;
- el material de mayor resistencia al calor PE-RT está hecho de polietileno ordinario utilizando tecnología más barata: una molécula de polímero compleja se modifica mediante ramificaciones;
- PE-RT es inferior a PE-X en términos de durabilidad, resistencia y estabilidad térmica;
- PEX es significativamente más caro que PE-RT, aproximadamente 20–40%;
- Las paredes de la tubería PERT carecen de una barrera antidifusión, por lo tanto, el refrigerante está saturado con oxígeno a una velocidad de al menos 0.1 g / m³ • día. (al aire libre);
- El material PE-RT es termoplástico, la tubería se puede fundir y soldar repetidamente sin pérdida de propiedades.
Referencia. El costo de un tubo de polietileno reticulado Valtec de 16 x 2 mm es de 51 rublos. por metro (aproximadamente 0.8 pies cúbicos). Un producto del mismo diámetro hecho de plástico termoestable PE-RT cuesta 33 rublos / 1 m. (0.5 pies cúbicos).
Pasemos a nuestra lista de requisitos:
- La tubería para piso de agua tibia “PEX” y “PERT” tiene la misma conductividad térmica: 0.38 W / (m • ° С). Calculamos la resistencia térmica de las paredes con un espesor de 2 mm: R = 0.002 / 0.38 ≈ 0.005 m² • ° C / W - casi 3 veces menor que la del SPR. Es decir, los circuitos de polietileno transfieren mucho mejor calor a la regla.
- Rugosidad de la superficie equivalente - 0.007 mm - un excelente indicador de la suavidad de la tubería.
- Después de calentarse a 50 ° C, la sección libre de 100 metros de la tubería PEX se extenderá hasta 100 cm. Pero gracias a la elasticidad y algunas técnicas de montaje, la expansión dentro de la losa de concreto se compensa silenciosamente por el material.
- La temperatura máxima de trabajo del material PE-X es de 90 ° C, PE-RT es de 80 grados, el permitido a corto plazo es de 95 y 90 ° C, respectivamente. La presión de funcionamiento del refrigerante es de 6 ... 10 bar, dependiendo del grado de calentamiento. Los parámetros satisfacen los requisitos para calentar los circuitos de agua.
El punto débil de los sistemas de polietileno es la permeabilidad al oxígeno. Equipado con una barrera PEX, permite menos de 0.1 g / m³ por día, mientras que PERT permite mucho más. Pero como las tuberías son monolíticas con mortero de cemento y arena, el acceso al aire es significativamente limitado y la penetración de oxígeno se minimiza.
Los polietilenos tienen una propiedad doble: la memoria molecular, que hace que la tubería se doble a la forma original de la bahía. La característica complica la fijación de los bucles de calentamiento al aislamiento del piso: si la tubería no se gira alrededor de su propio eje, los extremos comenzarán a sobresalir. Cómo lidiar con el fenómeno descrito, mira el video de nuestro experto.
El efecto positivo de la memoria molecular es la capacidad de recuperarse de una ruptura. Es suficiente para enderezar el lugar del daño y calentarlo con un secador de cabello para construcción: el plástico tomará su forma previa sin perder elasticidad y resistencia.
Analizamos las propiedades del metal.
De hecho, esta tubería de cinco capas es un análogo del material PEX, donde un marco rígido de aluminio con un espesor de 0.25 ... 0.4 mm (dependiendo del diámetro del producto) actúa como un polímero antioxidante EVOH. En el interior, un tubo autoportante hecho de pases de polietileno reticulado, en el exterior, una carcasa del mismo plástico.Las capas de construcción se sujetan con pegamento especial.
Referencia. El marcado de tuberías de metal-polímero corresponde a la estructura - PEX-AL-PEX. Un punto interesante: la marca Rehau ofrece una línea universal de tuberías RAUTITAN Stabi con una cubierta exterior de polietileno ordinario (no reticulado).
Analizaremos metal-plástico según los criterios inicialmente especificados:
- La conductividad térmica de la estructura de cinco capas es de 0,45 W / (m • ° C), el espesor de pared de las tuberías con un diámetro de 16 y 20 mm es de 2 mm. Por lo tanto, la resistencia de transferencia de calor R es igual a 0.002 / 0.45 = 0.004 m² • ° C / W.
- La extensión del calentamiento de una sección de 100 metros en 50 ° C es de solo 13 cm.
- Temperatura de funcionamiento a una presión de 10 bar - hasta 95 grados, emergencia a corto plazo - 130 ° C. La permeabilidad al oxígeno de las paredes es cercana a cero.
- El precio de la tubería Valtec Ø16 x 2 es de 60 rublos. (0.9 cu), Ø20 x 2 - 97 rublos. (1.45 cu) por metro lineal.
Tenga en cuenta que los indicadores de conductividad térmica, temperatura de funcionamiento y alargamiento de las estructuras de metal y plástico son los mejores entre todos los tubos de polímero. No se menciona la suavidad del material, ya que el valor de rugosidad es idéntico al polietileno - 0.007 mm.
Una diferencia importante entre el metal plástico es la ausencia de memoria molecular. Cuando se dobla, el marco rígido de aluminio toma la forma requerida, superando la resistencia elástica de las capas de polietileno. La propiedad especificada es de gran ayuda durante la instalación, lo principal es mantener un radio de curvatura mínimo de 6 y 8 cm para tuberías de Ø16 y 20 mm, respectivamente.
Tubos metálicos para suelo radiante
En las modernas redes de suministro de calor de casas de campo, se utilizan tuberías de acero, acero inoxidable y cobre. Para la instalación de sistemas de agua de piso, se utilizan 2 tipos de tuberías metálicas:
- cobre recocido con un diámetro exterior de 15, 18 y 22 mm con un espesor de pared de 1 mm (se vende en bahías de 25 m);
- Acero inoxidable corrugado recocido ½ y ¾ pulgadas (Ø15 ... 20 mm), medidor de bahía - de 10 a 50 m.
Referencia histórica En la época soviética, los pisos cálidos se organizaban en jardines de infantes de acuerdo con los requisitos de los códigos de construcción. Los circuitos de calefacción se soldaron de tuberías galvanizadas agua-gas de acero negro.
Vamos a evaluar los parámetros de las tuberías metálicas de acuerdo con los criterios:
- El coeficiente de conductividad térmica del cobre y el acero es tan grande (389 y 45 W / m • ° С, respectivamente) que no tiene sentido hacer cálculos; de acuerdo con esta característica, el metal conectará cualquier plástico a la correa.
- La rugosidad equivalente de los nuevos productos es de 0,01 mm. Durante el funcionamiento, la suavidad de las paredes se deteriora, la resistencia hidráulica aumenta gradualmente.
- La expansión lineal de los metales es insignificante en comparación con los polímeros: 55 ... 85 mm por cada 100 metros de calor principal a una temperatura delta de 50 ° C. Los materiales son lo suficientemente flexibles como para alargarse dentro del concreto y no romper la regla.
- El cobre Ø18 x 1.0 mm mantiene silenciosamente una presión de trabajo de hasta 67 bar a una temperatura máxima de 200 ° C. Los parámetros de acero inoxidable corrugado son 15 bar y 150 grados, respectivamente. Los indicadores indicados cubren los requisitos para TP con un amplio margen.
- El acero y el cobre no permiten el paso del oxígeno, pero están sujetos a una corrosión lenta. Debilidades: secciones que cruzan las líneas de cableado eléctrico del hogar.
El problema con una tubería inoxidable flexible es una estructura corrugada corrugada que crea una resistencia hidráulica significativa al flujo de fluido. Con una longitud de 1 cm hay al menos 20 picos de más de un milímetro de altura. El segundo momento: en los comederos comenzará a acumularse arena pequeña, viajando a lo largo del sistema junto con el refrigerante.
Información sobre el precio de los materiales. Una tubería de cobre Ø18 x 1.0 cuesta alrededor de 500 rublos. por metro (7.5 cu), el acero inoxidable de Ø20 mm (interno - 15 mm) costará 155 rublos / 1 m (2.3 cu).
A pesar del excelente rendimiento, el cobre rara vez se usa para la instalación de TP. Causas:
- el material es varias veces más caro que los polímeros;
- La complejidad de colocar la tubería: para doblar con precisión y formar bucles del piso cálido, se requiere experiencia;
- La tubería tiene miedo a las torceduras que solo se pueden arreglar con soldadura profesional.
En cuanto a la corrugación: además de los problemas con la hidráulica, hay una cuestión de desconfianza. El hecho es que el material apareció en el mercado relativamente recientemente y no logró funcionar en sistemas de piso durante 10-20 años. Es decir, se desconoce la durabilidad real del acero inoxidable.
Elegir la mejor opción para TP
Si estudiamos cuidadosamente el análisis de cada tipo de tuberías, podemos llegar a una conclusión preliminar: el cobre gana en todos los indicadores operativos, pero pierde significativamente a los polímeros en el precio. La corrugación de acero inoxidable tampoco será una alternativa al polietileno: es el doble de cara y peor en hidráulica.
Qué tubería usar para un piso cálido en primer lugar:
- El número 1 de nuestra calificación es PEX-AL-PEX, una carpintería metálica probada por muchos años de práctica. El material es relativamente económico, conveniente para la instalación de bricolaje, duradero, transfiere bien el calor y se alarga ligeramente debido al calentamiento.
- Polietileno PE-X reticulado: tubos para profesionales que pueden hacer contornos de TP de alta calidad. El "PEX" se restaura fácilmente después de un descanso, pero conduce peor el calor y se expande en gran medida por el aumento de las temperaturas.
- El polietileno PE-RT resistente al calor es una opción económica para una instalación profesional. Las principales desventajas son la permeabilidad al oxígeno y una reducción significativa en la vida útil en caso de sobrecalentamiento.
- El cuarto lugar de la tubería de cobre se debe al alto precio que no está disponible para la mayoría de los propietarios de viviendas. Si no se tiene en cuenta este factor, el cobre será una opción ideal para la calefacción por suelo radiante.
- El acero inoxidable corrugado es bueno para secciones cortas, por ejemplo, para conectar mangueras y mangueras. Colocar tubos corrugados debajo de la regla no es una muy buena solución.
- No utilizamos polipropileno en absoluto.
Comentario. Al comparar diferentes sistemas de tuberías, no se tuvo en cuenta el costo de los accesorios, ya que los circuitos de piso se montan sin conexiones.
Recomendación para la correcta instalación y hormigonado de tuberías PE-X y PE-RT. Para reducir el alargamiento de las roscas de calentamiento, no exceda el número de tuberías en un circuito: 100 m, idealmente 80 m. Antes de llenar la solución, llene el sistema con agua y aumente la presión de prueba (1,5 veces más que la de trabajo). La tecnología para instalar TP se describe en detalle en un artículo separado.
Agregamos algunos argumentos a favor de elegir polietileno o plástico metálico para calentar pisos. En primer lugar, los polímeros se han utilizado durante mucho tiempo y con éxito en países europeos. En segundo lugar, la composición química de la sustancia básica se mejora continuamente y se mejoran las propiedades. En tercer lugar, las tuberías de polímero son muy duraderas, la vida útil estándar es de 50 años.
Sobre el diámetro de las tuberías de calefacción
Por lo general, con la disposición automática de la calefacción por suelo radiante de agua, los propietarios tienen la pregunta de qué diámetro de tubería elegir: 16 o 20 mm. Intentaremos responder en un idioma accesible:
- en la gran mayoría de los casos, los hilos de calentamiento se colocan con tubos de Ø16 mm (paso interior - DN10);
- Se debe utilizar un diámetro de 20 mm (DN15) en contornos largos, cuya longitud es de 100 ... 120 metros;
- El uso de autopistas más grandes se justifica en habitaciones de un área grande con techos altos, calentadas solo por el sistema TP sin la ayuda de radiadores.
La mejor manera de elegir el diámetro correcto y, al mismo tiempo, averiguar el consumo de tuberías para pisos cálidos es calcular. Lo invitamos a familiarizarse con la metodología de cálculo publicada como guía detallada.