Calzada calentada sistemas de fusión de nieve

Uponor (anteriormente wirsbo)

Las Calzadas de concreto ofrecen muchas ventajas sobre el asfalto, incluida una mayor durabilidad, una vida útil más larga y menos mantenimiento., Pero en el invierno, cuando las temperaturas se desploman y la nieve vuela, las superficies de concreto y asfalto tienen las mismas necesidades de mantenimiento: ambos requieren frecuentes palas y deshielo. ¿O lo hacen?

algunos propietarios y negocios mantienen sus superficies de concreto exteriores libres de mantenimiento y seguras durante todo el año mediante la instalación de calzadas con calefacción con sistemas de derretimiento de hielo y nieve. Estos sistemas de fusión de nieve en losa no solo eliminan el arado, las palas agotadoras y los derrames de hielo, sino que también evitan posibles daños al concreto causados por equipos de remoción de nieve y descongeladores corrosivos.,

aunque los contratistas suelen instalar estos sistemas en losas nuevas antes de colocar el hormigón, los elementos de calefacción también se pueden adaptar a las losas existentes.

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los beneficios de los sistemas de calefacción de calzada

Los sistemas de fusión de nieve son populares tanto para uso comercial como residencial. Aquí están algunas aplicaciones comunes:

• Como una conveniencia. Los propietarios de casas de alta gama instalan los sistemas en todas sus losas exteriores, incluidas las entradas, aceras, escalones y patios, para eliminar por completo la necesidad de palear.,
• para apuntar a los puntos problemáticos. Los propietarios de viviendas que no pueden permitirse el lujo de instalar los sistemas en todas sus losas de concreto exteriores los utilizan solo donde la acumulación de nieve y hielo plantea un problema. Esto puede incluir en las pistas de ruedas de un camino de entrada, en la pasarela y los escalones delanteros, o en calzadas con pendientes empinadas.
• Para reducir los costos de remoción de nieve y la responsabilidad. Los propietarios de negocios usan los sistemas en centros comerciales al aire libre, estacionamientos, Lavaderos de autos, pasarelas y rampas de carga para eliminar el costo de las quitanieves y evitar accidentes por resbalones y caídas.,

los cuatro componentes clave de los sistemas de fusión de nieve

generalmente, dos tipos de sistemas de fusión de nieve están disponibles para su uso en losas exteriores en grado: hidrónico y eléctrico. Ambos dependen de cuatro componentes clave para convertir toda la superficie de la losa en una fuente de calor radiante.

1. Un elemento de calentamiento, que está incrustado en la losa.
2. sensores para detectar la temperatura y humedad del aire exterior.
3. Una fuente de alimentación.
4. Un controlador para unir el elemento calefactor, los sensores y la fuente de alimentación.,

sistemas hidrónicos de fusión de nieve

el elemento de calentamiento en un sistema hidrónico es un tubo de bucle cerrado hecho de un polímero flexible (típicamente un polietileno reticulado) o un caucho sintético que circula una mezcla de agua caliente y propilenglicol (anticongelante),al igual que la mezcla utilizada en un radiador de automóvil. El fluido se calienta a temperaturas de 140 a 180 F para proporcionar suficiente calor para el derretimiento de la nieve.

la tubería varía en diámetro de 1/2 a 3/4 de pulgada y es lo suficientemente flexible como para doblarse en varios patrones de diseño. También está diseñado para tener una larga vida útil., El tubo resiste los productos químicos y la corrosión y no se vuelve blando a altas temperaturas de funcionamiento ni frágil a bajas temperaturas exteriores. «Ofrecemos una garantía de 25 años en el rendimiento de nuestro producto», dice Bill Bailey de Lee Hydronics, un instalador de tubos hidrónicos.

Cortesía de Uponor.

Cortesía de Uponor.,

requisitos de energía hidrónica

la fuente de calor, normalmente un calentador de agua o caldera, puede ser alimentada por cualquier fuente de energía que satisfaga los requisitos de BTU de los sistemas, incluidos gas natural, electricidad, petróleo, Madera o incluso colectores solares. Para el derretimiento de nieve residencial y comercial ligero, Bailey recomienda proporcionar alrededor de 100 a 150 Btu por pie cuadrado de superficie de losa. Una bomba de circulación y colectores de suministro y retorno instalados en un lugar de fácil acceso transfieren el agua entre la fuente de calor y la tubería.,

elementos de una operación exitosa de Sistemas de calefacción hidrónica

El funcionamiento exitoso de un sistema de calefacción hidrónica depende del espaciado y el diseño adecuados de los tubos. Debido a que el agua caliente emite calor a medida que viaja a través de la losa, los fabricantes generalmente recomiendan colocar los tubos en un patrón en espiral o serpentina para ayudar a distribuir el calor uniformemente. El espaciado del tubo depende de varios factores, incluyendo la tasa de fusión de nieve deseada, la cantidad de aislamiento utilizado debajo de la losa y la tasa prevista de pérdida de calor., Un espaciado típico para una losa exterior en el grado es de 6 pulgadas en el centro, que se corresponde convenientemente con el patrón de rejilla de 6 pulgadas de refuerzo de alambre soldado, pero se pueden necesitar espaciamientos más cercanos en algunas aplicaciones.

sistemas eléctricos de fusión de nieve

en lugar de agua caliente, los sistemas eléctricos utilizan cables calientes para calentar las superficies del pavimento. Los cables están rodeados por capas de aislamiento, trenza de conexión a tierra de cobre y una cubierta exterior protectora de PVC o poliolefina para formar un cable flexible de aproximadamente 1/8 a 1/4 de pulgada de diámetro., El cable se puede cortar a la longitud o empalmarse en el sitio de trabajo para adaptarse a varios diseños.

para simplificar la instalación, también están disponibles esteras prensadas con los cables ya integrados en ellas. Algunos fabricantes pueden personalizar las esteras para aplicaciones específicas.

requisitos de energía eléctrica

para derretir la nieve de manera eficiente, el cable debe entregar aproximadamente 36 a 50 vatios de potencia de calentamiento por pie cuadrado de superficie de losa. Dependiendo de las dimensiones del área a calentar, los propietarios pueden necesitar actualizar su panel de circuito o instalar un circuito separado para suministrar suficiente energía.,

«para calentar un camino de entrada de 1,000 pies cuadrados a 36 vatios por pie cuadrado, se requerirían 156 amperios de electricidad (36,000 vatios divididos por 230 voltios)», dice Rodney Blackburn de Warm Floor Center, un instalador de cables de calefacción eléctrica, principalmente para el mercado residencial. «Para reducir los costos operativos, algunos propietarios simplemente instalan los cables en las huellas de los neumáticos de un camino de entrada», agrega.

El piso cálido típicamente separa los cables de 3 a 5 pulgadas en el centro, lo que derretirá de 2 a 4 pulgadas de nieve por hora, dice Blackburn., Para un calentamiento uniforme, los cables deben estar dispuestos en un patrón serpentín que recorre la dimensión más corta de la losa. Aunque el cable eléctrico está enterrado en el concreto, ambos extremos del cable terminan en una caja de conexiones a prueba de intemperie por encima del suelo para un fácil acceso.,

HYDRONIC vs ELECTRIC: SNOW-MELTING SYSTEM COMPARISON TABLE

qué considerar al elegir un sistema de fusión de nieve

Los contratistas y sus clientes deben considerar muchos factores antes de elegir el tipo y el tamaño del sistema de fusión de nieve que mejor se adapte a una aplicación en particular. Un diseño de sistema que funciona bien en una ciudad puede ser inadecuado en otra.

«no todos los sistemas de fusión de nieve se crean de la misma manera», dice Larry Drake de Radiant Professionals Alliance, una organización para contratistas, mayoristas y fabricantes de calefacción y refrigeración radiantes., Ofrece los siguientes consejos para tomar decisiones sabias de planificación y selección.

• costos y disponibilidad de los servicios públicos:
  el costo y la disponibilidad de los servicios públicos varían ampliamente en todo el país. El propietario debe considerar el costo de la electricidad frente a otras opciones de energía como propano, petróleo, gas natural y energía solar. «Con un sistema eléctrico, la única utilidad que puedes usar es la electricidad», dice Drake. «Con un sistema hidrónico, puede usar cualquier fuente de energía disponible, ya sea gas natural, propano, solar o incluso eléctrico.,»
• disponibilidad de espacio:
  Un sistema eléctrico simplemente se conecta a una caja de conexiones. Para un sistema hidrónico, el propietario debe tener el espacio para acomodar el calentador de agua o la caldera, la bomba de circulación y el colector.
• expectativas del Usuario:
  ¿el propietario espera que el camino de entrada o la acera esté libre de nieve en todo momento, o es aceptable el derretimiento gradual dentro de unas pocas horas después de la nevada? El primero resultará en mayores costos de equipo, instalación y operación.
• escorrentía:
  ¿Se han hecho provisiones para dónde va a drenar la nieve derretida?, En algunos casos, puede ser necesario instalar un sistema de drenaje, especialmente si se esperan fuertes nevadas.
• Retrofitting:
  Si el sistema de fusión de nieve se va a instalar en una losa existente, es más fácil adaptar un cable eléctrico porque tiene un diámetro más pequeño. «Usted puede surcar el hormigón y poner los cables en los surcos,» dice Drake. Para los tubos hidrónicos, se requiere más remoción de concreto.
• mantenimiento:
  Un sistema hidrónico normalmente requiere más mantenimiento., Además de mantener la caldera y la bomba, «debe inspeccionar los niveles de fluido de propilenglicol periódicamente, al igual que el anticongelante en un automóvil», explica Drake.

costo del camino de entrada con calefacción

los costos para operar los sistemas de fusión de nieve varían ampliamente dependiendo del tamaño del área que se está tratando, los costos locales de servicios públicos, el promedio total de horas de nevadas y la rapidez con la que el usuario del Sistema desea derretir la nieve. Obviamente, cuanto mayor es el área que se calienta y más nieve hay, mayor es el costo operativo., Además, un sistema utilizado en un clima más frío puede requerir una potencia más alta (para electricidad) o más Btu (para hidrónica) que un sistema similar utilizado en un clima más cálido.

Watts Heatway, un proveedor de sistemas hidrónicos, dice que los costos operativos anuales oscilan entre 12 y 25 centavos por pie cuadrado. Así que en promedio, costaría de 1 120 a 2 250 cada invierno derretir la nieve de un camino de entrada de 1,000 pies cuadrados.

dependiendo de las tarifas de los servicios públicos locales, los sistemas eléctricos pueden costar aún más operar., EasyHeat, un proveedor de esteras eléctricas de fusión de nieve, dice que el costo estacional para calentar una losa de 1,000 pies cuadrados a 50 kilovatios correrá alrededor de 2 276 en áreas de nevadas ligeras (50 pulgadas por año o menos) y $692 en áreas con nevadas promedio (50 a 100 pulgadas). Esas estimaciones se basan en un costo promedio de kilovatios por hora de¢6.92.

Los costos de Material e instalación también varían ampliamente. Para el sistema eléctrico de centros de piso caliente, los materiales por sí solos cuestan de 4 4 a 6 6 por pie cuadrado, según Blackburn. El sistema Lee Hydronics cuesta entre 5 5 y 1 10 por pie cuadrado instalado., «La mayor variable es qué tan lejos se encuentra el tubo integrado de la fuente de energía», afirma Bailey. Cuanto más lejos estén los servicios públicos, mayores serán los costos de instalación y operación.

instalación y operación de sistemas de fusión de nieve

La mayoría de los componentes de los sistemas de fusión de nieve, particularmente la fuente de alimentación y los controles, son instalados por un contratista de plomería (para hidrónica), eléctrica o HVAC. Pero los contratistas de concreto a menudo se involucran cuando es el momento de incrustar los elementos de calentamiento en la losa., Los procedimientos son similares para ambos tipos de sistemas.

• Antes de verter el concreto, coloque la tubería o el cable en el espaciado predeterminado.
• asegúrelo a la malla de refuerzo de alambre soldado con autógena usando los lazos o los clips del tirón del nilón o del plástico que no se corroen.
• Use sillas de plástico para soportar la malla de alambre, de modo que el tubo o cable adjunto esté aproximadamente a 2 pulgadas por debajo de la superficie de la losa terminada.
• «Una cubierta de concreto mínima de 2 pulgadas proporciona un buen tiempo de respuesta», dice Bailey., Si el elemento calefactor está incrustado más abajo en la losa, se necesita más tiempo para que el calor llegue a la superficie, lo que desperdicia energía.

en las juntas de dilatación, donde el movimiento de la losa podría causar estrés, es necesario tomar precauciones especiales. «Pasamos el cable eléctrico desde la primera losa, formamos un bucle de 6 pulgadas hacia abajo en la zanja de arena debajo de la Junta de expansión, y luego pasamos el cable hasta la siguiente losa. Esto permite el movimiento de las losas sin dañar el cable», explica Blackburn., Bailey recomienda envolver la tubería hidrónica con aislamiento de tubería donde se extiende a través de las juntas de expansión. «La tubería puede soportar el estiramiento lineal en las juntas de dilatación; la preocupación es el movimiento de corte», dice. «El aislamiento actúa como un cojín si las losas se elevan hacia arriba o hacia abajo.»

tanto los sistemas eléctricos como los hidrónicos deben probarse antes y durante la colocación del hormigón para garantizar que no se han producido daños a los elementos de calentamiento durante la instalación. Para sistemas hidrónicos, el tubo se prueba a presión con aire comprimido o agua según las recomendaciones del fabricante., Para los sistemas eléctricos, un ohmímetro está conectado al cable para comparar la lectura con el valor de fábrica, que se puede encontrar en la etiqueta UL de cables.

los sensores y controles del sistema

los sistemas de fusión de Nieve se pueden controlar manual o automáticamente. Los controladores automáticos utilizan sensores para activar el elemento de calentamiento y determinar cuándo es el momento de apagarlo; el Usuario no tiene que estar cerca para activar los controles. Los sensores miden la temperatura del aire y el contenido de humedad., Cuando detectan la presencia de humedad a temperaturas del aire casi congeladas, el sistema se encenderá automáticamente y elevará la temperatura de la superficie del concreto a aproximadamente 45 F. Cuando la precipitación se detiene o la temperatura del aire aumenta, el sistema se apagará. Un interruptor de anulación permite al usuario controlar el sistema manualmente si es necesario.

en una nevada fuerte, cuando la nieve se acumula a un ritmo más rápido, se puede requerir tiempo de calentamiento adicional para la eliminación completa., Los sensores se pueden montar en el pavimento que se calienta, en un poste cercano o en cualquier lugar no protegido del clima, como en un voladizo o techo de un garaje. Los sistemas más sofisticados pueden tener múltiples sensores que controlan diferentes zonas de pavimento de forma independiente.

algunos propietarios de sistemas, en particular las empresas que no operan las veinticuatro horas del día, prefieren los controles manuales que no dependen de los sensores. Estos controladores generalmente son menos costosos de instalar y se pueden encender solo cuando se requiere la eliminación de nieve.,

una vez activados, los sistemas hidrónicos generalmente tienen un tiempo de respuesta más lento que los sistemas eléctricos porque el fluido que circula a través de la tubería primero debe calentarse. Si la respuesta rápida es crítica, los sistemas hidrónicos se pueden operar durante el invierno a una velocidad de ralentí reducida para mantener el fluido en las tuberías lo suficientemente caliente como para reaccionar rápidamente a las nevadas inminentes.

la importancia del aislamiento

agregar aislamiento tanto debajo de la losa como cerca de sus bordes expuestos reduce la pérdida de calor en el suelo y permite que la losa se caliente más rápidamente, lo que reduce los costos totales de operación., «Siempre aislamos el sustrato porque ayuda al sistema a calentar de manera más eficiente», dice Blackburn. «Si no lo hacemos, el usuario tiene que operar el sistema a una potencia más alta por pie cuadrado.»

muchos fabricantes recomiendan aislar la losa con espuma rígida de poliestireno de 1 a 2 pulgadas de espesor. Pero tanto Blackburn como Bailey prefieren usar aislamiento reflectante que consiste en una capa de papel de aluminio intercalada entre dos capas de burbujas de polietileno. Bailey utiliza un producto de Covertech Fabricating que es solo de aproximadamente 5/16 pulgadas de espesor y también sirve como una barrera de vapor., «El grosor del tablero de espuma puede ser un problema en una losa de solo 4 a 5 pulgadas de espesor», dice Bailey. Además, si la espuma no se coloca en un sub-grado perfectamente nivelado, puede agrietarse, reduciendo su valor de aislamiento. Suministrado en rollos, el aislamiento reflectante también es más fácil de transportar e instalar para los trabajadores.

hacer reparaciones a los sistemas de fusión de nieve

aunque los tubos hidrónicos y el cable eléctrico están protegidos por chaquetas exteriores resistentes, no son impermeables a los daños, especialmente durante la instalación., La mayoría de los daños son reparables, y es por eso que los fabricantes recomiendan probar sus sistemas tanto antes como durante la colocación del concreto. En esa etapa, es bastante fácil para los contratistas hacer reparaciones en el campo utilizando kits suministrados por el fabricante.

una vez que los elementos de calentamiento están incrustados, las reparaciones son más difíciles porque el concreto alrededor de la sección dañada debe retirarse primero. Detectar el punto problemático también es más complicado. Una ruptura en la tubería hidrónica puede ser detectada por una pistola de escaneo infrarrojo que detecta el calor, dice Bailey., Para detectar una brecha en el cable eléctrico, Blackburn utiliza un sistema de detección electrónico que puede decir cuántos pies lineales por el cable se encuentra una ruptura.

para evitar daños a los tubos o cables durante la colocación del concreto, los contratistas nunca deben conducir camiones premezclados sobre ellos. En su lugar, deben usar bombas o carretillas para colocar el concreto.

recursos para que los contratistas aprendan más sobre los sistemas de fusión de nieve

para que estos sistemas funcionen de manera eficiente y proporcionen todos sus beneficios, deben instalarse correctamente.,

Los contratistas que deseen obtener más información sobre estos sistemas y el proceso de instalación pueden obtener ayuda de las siguientes fuentes:

• Vea un proyecto de Michigan donde se instaló un sistema eléctrico de fusión de hielo debajo de adoquines de entrada.
• Los proveedores de sistemas a menudo pueden proporcionar pautas de diseño detalladas y servicios de diseño gratuitos asistidos por computadora para ayudar a los contratistas a diseñar e instalar los tubos correctamente.
• La Alianza de profesionales radiantes ofrece consejos para Propietarios de viviendas para el diseño e instalación de sistemas de calefacción radiante residencial.,
• El manual de aplicaciones HVAC, publicado por ASHRAE, contiene un capítulo sobre sistemas de fusión de nieve hidrónicos y eléctricos. Los temas incluyen requisitos de calefacción, diseño de Sistemas, Diseño de pavimentos y controles. El capítulo se puede comprar en el sitio web de ASHRAE por 5 52.