Sistemas de Calefacción

INTRODUCCIÓN

 

La regulación de las condiciones ambientales dentro de una vivienda, industria o comercio, son procesos que implican sistemas de ventilación o calefacción. Un sistema de calefacción permite elevar la temperatura de determinado espacio en relación con la temperatura ambiental exterior para generar condiciones cómodas. Con este objetivo esencial de combatir el frío y permitir un grado elevado de calidad de vida se han desarrollado diversos sistemas de calefacción.

 

Para seleccionar el más conveniente la zona geográfica donde está ubicado el espacio donde se va instalar el sistema de calefacción es la primera de las condiciones que se deben atender. Los profesionales cualificados tendrán en consideración las temperaturas máximas y mínimas, la humedad del aire, los grados-día, etc. de cada zona.

Otra de las variables para la elección de un sistema de calefacción acorde al espacio es, obviamente, la dimensión del mismo.

También es importante la ubicación del edificio en cuanto a su orientación geográfica; la ubicación ideal de un edificio para optimizar y ahorrar en sistemas de calefacción debe orientar su superficie de captación (es la superficie donde se ubica el acristalado, es decir, la superficie con mayor cantidad de ventanas) en sentido Este y el resto de la construcción ubique su eje longitudinal Norte Sur.

 Otra de las variables para cualquier sistema de calefacción consiste en la necesidad de proporcionar calor a todo el espacio o solo a sectores, por lo que se deberá optar por un sistema centralizado o independiente, o bien que posea capacidad de regulación individual por ambientes.

Es obvio que el sistema de calefacción depende esencialmente de si la zona de ubicación posee red de distribución de su fuente de energía (por ejemplo gas natural) y si el edificio posee acometida o no.

La instalación de cualquier sistema de calefacción debe hacerse bajo las estrictas normas de instalación y mantenimiento fijados, generalmente, por cada Estado, y llevado a cabo por especialistas. Es importante consultar no sólo a los técnicos especialistas en instalación de sistemas de calefacción, sino también con un arquitecto para realizar estudios sobre las posibilidades técnicas y el coste de instalación, además de su mantenimiento y el valor del combustible utilizado.

En  los últimos años y con el auge de la construcción en muchos países, las normas de instalación de sistemas de calefacción han incorporado criterios ecológicos y se ha intensificado la seguridad en los aparatos en pos del cuidado de la salud. En síntesis, de acuerdo a la zona, las necesidades, la composición del grupo familiar o de trabajo que va a ocupar el espacio donde se ubicará el sistema de calefacción, básicamente, los más utilizados son los de caldera con radiadores de agua, de caldera con losa o suelo radiante, de energía eléctrica por acumulación, eléctrica por sistemas directos (no recomendables)  y las emergentes calderas de biomasa.

SISTEMAS DE CALEFACCION

Una vez determinada la potencia calorífica necesaria para obtener las condiciones de confort y vencer las diferentes pérdidas obtenidas en los cálculos de calefacción, se ha de elegir el sistema de calefacción que se ha de instalar para la obtención del resultado requerido.

Cuando nos enfrentamos a una instalación ya ejecutada, hemos de determinar el funcionamiento concreto de la misma y determinar si es necesario corregirla para obtener un mejor funcionamiento.

Es muy usual y común a todos los sistemas de calefacción el que se produzca, simultáneamente, agua caliente sanitaria, por lo que la instalación en su conjunto hay que tratarla como una instalación mixta de calefacción y producción de agua caliente sanitaria, estableciendo ésta como un subsistema más de la instalación de calefacción.

Calefacción individual

Se entiende por calefacción individual, aquel sistema que pretende calefactar  una unidad individual de servicio; es decir, el sistema que alimenta a una unidad dentro de un edificio colectivo.

Este sistema permite la facturación individualdel gasto. Está  muy desarrollado últimamente en España, tiene unos inconvenientes energéticos evidentes, pudiendo determinar los siguientes:

- Son pequeños equipos de generación, en general calderas murales, no suficientemente ajustados a las necesidades concretas de la vivienda o unidad independiente (porque se han de utilizar equipos estandar de los diferentes fabricantes).

- Aplicación de tecnologías poco eficientes. No obstante, las calderas denominadas “atmosféricas” dejarán de fabricarse por su bajo rendimiento. Ya están en el mercado las calderas de condensación, que tienen un alto rendimiento energético.

Calefacción Central

Como su nombre indica, es el sistema de calefacción que agrupa el servicio de  calefacción para todo un edificio. El proyecto que ha de cumplir esta consideración, ha de determinar todas las variantes que tenga el mencionado edificio, permitiendo el contaje individual de la potencia térmica suministrada en los diferentes servicios con independencia de horarios y prestaciones.

La calefacción central es, en sí misma, un sistema que proporciona un buen nivel de confort general, con un costo de explotación mucho menor que el sistema individual, ya que permite disponer de unos generadores de potencia térmica total menor que la suma de las potencias que se instalarían en los sistemas individuales.

Las nuevas instalaciones centrales han de permitir la facturación del servicio de forma individual y, además, permiten instalar tecnologías más eficientes energéticamente que en los sistemas individuales.

Calefacción de Barrio o de Distrito (“District Heating” en inglés)

Como su nombre indica, el sistema de “calefacción de barrio” es el sistema que alimenta de este servicio al conjunto de edificios con cercanía a la central térmica de generación.

El sistema de la calefacción de barrio se ha visto poco desarrollado en los últimos tiempos en España, si bien al amparo de las nuevas normativas y precisamente por la aplicación de la eficacia energética global, estos sistemas conseguirán, un auge importante en los próximos años.

Este sistema permite disponer de una producción de calor basado en la utilización de diferentes combustibles alternativamente y dependiendo de los diferentes costos en función de los mismos. Este sistema tiene un mayor margen de operación según la rentabilidad instantánea de la potencia generada. Por ejemplo, una central térmica con combustible gas natural y biomasa con incorporación paneles solares térmicos, todo ello mandado desde una central de control, que determinará los momentos en los cuales se producirán los diferentes cambios de energía utilizada, en función de la disponibilidad de combustible, potencia térmica instantánea necesaria y costo económico de los diferentes combustibles.

GENERADORES DE CALOR

Caldera y quemador

El conjunto caldera-quemador es el elemento de la instalación de calefacción en el que se genera potencia térmica, mediante la combustión de un combustible en el quemador y la cesión del calor producido en la combustión a un medio (agua, aire, vapor, etc.) en la caldera.

Existen muchos tipos diferentes de calderas, que podemos enumerar de la forma siguiente:

v     Según el tipo de quemador:

- Atmosféricas

- Presurizadas

- Estancas

v     Por su hogar:

- Pirotubulares

- Acuotubulares

- De Serpentín

v     Por su Clasificación energética (Según 92/42/CEE; RD 275/1995):

- Estándar

- Baja Temperatura

- Condensación

Bombas de calor

Es un equipo frigorífico que es capaz de suministrar calor por medio de un gas refrigerante. Si es reversible, y mediante el mismo circuito, es capaz de absorber calor de la zona a tratar para refrigerar la estancia.

Básicamente, podemos distinguir las bombas de calor en dos grandes grupos.

- Circuito frigorífico, mediante compresión mecánica.

- Bombas de calor por absorción.

Las más desarrolladas son precisamente las primeras y que existen de diferentes tipos:

- Motor eléctrico (compresores herméticos, rotativos, scroll, etc.)

- Motor de combustión interna

- Turbomáquina de vapor o de gas

Otros elementos generadores de calor

Podemos citar los siguientes:

- Generadores de aire caliente

- Estufas

- Radiadores eléctricos

- Radiadores radiantes

- Resistencias eléctricas

 

“ La calefacción mediante resistencias eléctricas y radiadores eléctricos no es recomendable por su pequeño rendimiento energético”

COMBUSTIBLES

Las diferentes instalaciones térmicas pueden utilizar diferentes tipos de combustibles, por lo que el gestor energético deberá permanentemente tener la capacidad de poder sustituir los mismos en función del coste termia/hora. Por tanto, siempre que la instalación lo permita, es muy favorable para una mejor eficiencia energética poder disponer de varias (al menos dos) energías alternativas para proceder a su consumo instantáneo en función de los mismos, aprovechando, en todo caso, los diferentes módulos tarifarios y las características más favorables de los mismos.

Combustibles sólidos

Los combustibles sólidos más utilizados son:

- Carbón (combustible fósil).

- Biomasa.

- Leña.

El RITE (Reglamento de Instalaciones Térmicas de los Edificios) prohíbe la utilización de combustibles sólidos de origen fósil a partir del 1 de Enero de 2012.

Combustibles líquidos

Los combustibles líquidos más utilizados son:

- Gasóleo.

- Fuel-oil.

Combustibles gaseosos

- Gases licuados de petróleo (butano y propano).

- Gas natural.

- Gas ciudad.

Energía Solar

A efectos de calefacción y producción de agua caliente sanitaria, es importante destacar la aportación que en estos momentos se puede conseguir mediante la aplicación de la energía solar térmica.

Biomasa

Por su importancia cada vez más evidente, consideramos la biomasa como una alternativa medio ambiental decisiva.

La modernización producida en los últimos años en las calderas que utilizan esta fuente de energía hace que se considere esta energía primaria como un combustible de importante valor para sustituir o complementar a los combustibles líquidos y gaseosos.

Electricidad

Una fuente importante para la obtención de calor es la energía eléctrica, si bien es de un costo elevado y de bajo rendimiento energético. Sólo debiera permitirse su instalación cuando por causas de la imposibilidad de almacenamiento y emplazamiento de combustible de otro tipo, es necesario recurrir a ella.

La utilización de la energía eléctrica según el RITE queda limitada según las condiciones siguientes:

- En instalaciones centralizadas no se puede utilizar la energía eléctrica directa por “efecto joule” salvo para bombas de calor donde las resistencias eléctricas de apoyo tengan una relación sobre la potencia eléctrica en bornes del motor del compresor menor o igual a 1,2.

- En locales servidos por instalaciones que, usando fuentes de energía renovables emplean la energía eléctrica como apoyo, siempre que la cobertura anual de la fuente de energía renovable sea superior a 2/3.

- Locales servidos por instalaciones de generación de calor mediante sistemas de acumulación térmica siempre que la capacidad de acumulación sea suficiente para captar y retener durante las horas de suministro “valle”, la demanda diaria prevista.