Sistemas de calefacción

Módulo 5

El contenido de esta presentación sólo compromete a su autor y no refleja necesariamente la opinión de la Unión Europea. Ni la EACI ni la Comisión Europea son responsables de la utilización que se podrá dar a la información que figura en la misma.

ContenidosIntroducciónMódulo 5.1 Sistemas de calefacciónMódulo 5.2 Sistemas de calefacción de combustibleMódulo 5.3 Eficiencias del funcionamiento del equipoMódulo 5.4 Condiciones de funcionamiento estandarizadasMódulo 5.5 Reguladores del sistema de calefacciónMódulo 5.6 Ganancia solarMódulo 5.7 Ganancias interiores del espacio climatizadoMódulo 5.8 Calefacción urbana

Introducción

Una de las necesidades clave de cualquier hogar es tener un sistema de calefacción eficiente.En los módulos siguientes se examina varias tecnologías de calefacción incluyendo, eficiencias de funcionamiento, generación de calor, sistemas de distribución y reguladores de la calefacciónThe following modules examine various heating.

Módulo 5.1

Sistemas de calefacción

Al finalizar este módulo los estudiantes serán capaces de:

Explicar el principio de los sistemas de calefacción principales y secundarios.Identificar los sistemas principales y secundarios más comunes.

Sistemas de calefacción principales y secundarios

La demanda de calor anual de una casa determinará la potencia de salida de la energía necesaria del generador de calor que se deberá instalar. Esta demanda se puede satisfacer con dos tipos generales de sistemas de calefacción; principal y secundario.

El sistema de calefacción principal (fudamental) es aquel que calienta la mayor parte de una vivienda. Es un sistema de calefacción que no suele basarse en calefactores individuales en las habitaciones (aunque puede estarlo), y a menudo proporciona también agua caliente.

Ejemplos típicos de sistemas de calefacción principales:

Por agua - sistemas hidráulicosSeca - sistemas de aire caliente/artificial Radiante – calefacción bajo el suelo Almacenamiento eléctrico

El sistema de calefacción secundario (calefactores locales): se basa en el calefactor de una habitación.

Ejemplos típicos:

Chimenea abiertaEstufa de gas (en la chimenea, catalítica o de tiro balanceado) Chimenea eléctrica con efecto de leñaEstufa de pellets de madera, de leña, multicombustible o de aceiteCualquier otro electrodoméstico fijo que caliente el salón.Los calefactores eléctricos se dan por hecho donde las estufas de almacenamiento se utilizan como fuente de calefacción principal.

Tipos de sistemas de calefacción central

Sistemas de calefacción central por agua

“por agua” se refiere al hecho de que el calor generado por la caldera se transporta por toda la casa mediante agua por una red de tuberías hasta un emisor de calor.Este es la propuesta más común de calefacción central en el norte de Europa.

Existen dos adaptaciones principales del sistema por agua básico; de tiro natural y cerrado.

Ventilación abierta [2]

‘Conducto de ventilación abierto’ hace referencia al conducto de ventilación apartado que está abierto a la atmósfera. El sistema también necesita una cisterna de alimentación y expansión para permitir los cambios del volumen de agua derivados de la temperatura.

Sistemas cerrados [2]

La cisterna de alimentación y expansión se sustituye por un vaso de expansión que incorpora un diafragma para adaptarse a las variaciones del volumen del agua.

La calefacción bajo el suelo es una tecnología de buena reputación que se utiliza frecuentemente en instalaciones de calefacción nuevas; la calefacción de suelo radiante es un sistema de bucles continuos de tuberías que se extiende dentro de un suelo y que transporta agua de temperatura baja hacia habitaciones específicas o “zonas”, dispersando el calor a través de la superficie del suelo.

Calefacción bajo el suelo

Calefacción bajo el suelo Cont.

Ventajas de la calefacción bajo el suelo: Puesto que el sistema proporciona calefacción radiante a baja temperatura, el perfil de temperatura de la habitación es constante; esto puede proporcionar uno de los mejores niveles de confort térmico. No se pierde espacio con estufas. El sistema está clasificado como “agua caliente de muy baja temperatura” (VLTHW) y aprovecha las calderas de condensación de alta eficiencia, las bombas de calor y los paneles solares. A diferencia de otras formas de calefacción, no provoca corrientes de aire, sequedad del aire o circulación de polvo. Por la naturelaza del funcionamiento de la calefacción por suelo, se mueve menos aire y, por consiguiente, se deposita menos polvo.

Calefacción bajo el suelo Cont.

Desventajas de la calefacción bajo el suelo: La masa del suelo que se sitúa encima del aislamiento térmico subyacente donde éste está compuesto por rollo de hormigón en el que se sostienen las tuberías puede causar un tiempo de respuesta lento. Por esto, es mejor utilizarla en viviendas o edificios que van a estar en uso durante largos periodos de tiempo. El acabado del suelo se debe elegir con cuidado para asegurar que no causa un efecto de aislamiento térmico.

Sistema de calefacción central seca (aire artificial)

Este tipo de sistema de calefacción generalmente utiliza una única caldera grande y una red de conductos para transportar el calor por todo el edificio.El beneficio principal de utilizar este sistema es que se le puede acoplar un sistema de aire acondicionado centralizado. Este sistema no se ve casi nunca en el norte de Europa, ya que la gente no suele necesitar aire acondicionado en las viviendas debido al clima; la mayoría de los edificios nuevos tienen un sistema de calefacción central por agua.

Módulo 5.2

Sistemas de calefacción de combustible

Al finalizar este módulo los estudiantes serán capaces de:

Explicar el principio de energía repartida y primaria.

Manifestar una conciencia en el debate fuentes de energía renovables contra las no renovables

Energía repartidaEnergía repartida, en kWh/año: corresponde al consumo de energía que normalmente aparece en las facturas de la vivienda para la supuesta ocupación estandarizada y el considerado uso apropiado.

Energía primariaEnergía primaria, en kWh/año: incluye la energía repartida, más un margen por la energía utilizada para extraer, procesar y transportar un combustible o otro tipo de energía a la vivienda.

Unidades primariasLa conversión de una fuente de energía primaria (carbón, petróleo, gas, biomasa) a una energía repartida depende de la eficiencia del proceso. Los ejemplos siguientes (basados en cifras de Irlanda) demuestran la proporción de unidades de energía primaria versus energía repartida.

Con petróleo y gas, por ejemplo, se usa energía para extraer el petróleo y el gas del suelo, refinarlo y transportarlo hasta las viviendas. Los factores de energía primaria para el petróleo y el gas son 1.1… en otras palabras, una unidad de energía utilizada en una casa supone un total de 1.1 unidades de primaria llevándola allí (1 unidad de la reserva de petróleo/gas y 0.1 unidades para llevarlo allí).

Se necesita mucha más energía primaria para repartir electricidad a la casa por las pérdidas en las estaciones energéticas y de los cables y transformadores que transportan la energía desde las estaciones energéticas hasta las casas. Los factores de energía primaria de la electricidad son 2.7… en otras palabras, una unidad de energía utilizada en la vivienda supone un total de 2.7 unidades de primaria para llevarla allí (1 unidad de la reserva de carbón/petróleo/gas y 1.7 unidades para combertirlos en electricidad)

Emisiones de dióxido de carbono (CO2) Un aumento en la concentración de los gases de efecto invernadero en la atmósfera ha provocado una intensificación del efecto invernadero. Las emisiones de CO2 son el contribuyente más importante de este problema. A nivel del uso apropiado particular, el seguimiento del consumo de energía primaria es necesario en el desarrollo de las políticas de estabilización del dióxido de carbon.

Fuente – DEAP [3]

Fuente - SEAI Energy policy statistical Report 2008 [8]

Uso energético residencial final - Fuel Mix 2006

Consumo energético residencial

La calefacción de los hogares representa una gran demanda de energía, el consumo para la calefacción en la Unión Eurpea representa aproximadamente el 60% del consumo energético total en edificios del sector residencial [véase módulo 1.1.1].

Esto hace que el sector de la calefacción se convierta en un objetivo obvio para la reducción del uso de hidrocarburos.

Heating Policy Strategy

La UE ha considerado cuidadosamente los mejores cursos de acción para alcanzar sus metas de reducir la dependencia en hidrocarburos, reducir el consumo de energía global y reducir las emisiones de gases de efecto invernadero. Su estrategia política sobre la calefacción destaca que una reducción de la demanda de calor para las viviendas reduciría el consumo de hidrocarburos mientras que el cambio a los combustibles renovables alcanzaría la reducción restante.

Heating Policy Strategy Cont.

La Unión Europea se ha comprometido a aumentar la proporción de energía renovable al 20% en 2020 (en comparación a 1990)[4]. Los países de la UE están desarrollando planes de acción nacionales con vista a alcanzar sus propias metas. Ejemplos:

En Alemania, todos los propietarios de edificaciones nuevas deben cubrir parte de su demanda de calor con fuentes de energía renovable [7]. La proporción está especificada según la fuente de energía que se utilice:

Radiación solar, como mínimo el 15%Biogas, como mínimo 30%Todas las demás, como mínimo el 50%.

En Irlanda, un requisito mínimo obligatorio de energía renovable en todos los hagares nuevos, basado en los siguientes niveles de abastecimiento [1]

10 kWh/m2/año colaborando con el uso de energía para el calentamiento de agua sanitaria, calefacción y refrigeración, o4 kWh/m2/año de energía eléctrica, oUna combinación de ambas que tenga un efecto equivalente.

Heating Policy Strategy Cont.

Fuente:ESTIF [15]

Optimizar el rendimiento del sistema de calefacción de un edificio nuevo

Mida y elija el sistema de generación de calor más eficiente posible.

Sitúe y diseñe el edificio más sostenible posible.

Asegúrese de que el edificio está aislado y cerrado de forma eficiente.

Mida y elija el sistema de generación de calor más eficiente posible.

Elija el sistema de emisión de calor más eficiente y práctico posible.

Asegúrese de que haya una regulación eficiente de la calefacción y del agua caliente.

Cuando los propietarios deciden mejorar las condiciones de confort térmico en una vivienda ya existente, es importan te que se lleve a cabo un asesoramiento exhaustivo para asegurar que sus fondos se invierten de forma sabia. El gráfico de arriba muestra cómo optimizar mejor estas mejoras en relación a la retribución.

Optimizar el rendimiento del sistema de calefacción de un edificio existente

Fuente - Efficiency in Domestic Heating Systems [5]

Elegir el tipo de combustible

Hay muchos factores que se deben considerar a la hora de elegir el tipo de combustible de una vivienda. Todos los combustibles deben ser capaces de satisfacer los requisitos de un uso correcto en términos de:

Impacto medioambientalCoste razonableDisponibilidadSi se necesita un equipo especialista o instalaciones, por ejemplo, acumuladorSi es fácil de usar

Hidrocarburos

Como los hidrocarburos se agotan, las nuevas reservas de hidrocarburos se hacen más difíciles y caras de explotar hasta que sea antieconómico explotar energía de los hidrocarburos. Estos combustibles contienen un alto porcentaje de carbón e hidrocarburos.La quema de hidrocarburos provoca la produccón de dióxido de carbono (CO2). Este es la mayor causa del fenómenos cono cido como “cambio climático”.

Hidrocarburos Cont.

Existen tres tipos principales de hidrocarburos: carbón, petróleo y gas natural. Otro hidrocarburo, gas licuado del petróleo (GLP), se deriva principalmente de la producción de gas natural.

CarbónPetróleoGas naturalGas licuado del petróleo (GLP)

Hidrocarburos Cont.

El Gas Natural es el hidrocarburo más limpio. Está compuesto principalmente por metano, los productos principales de la combustión del gas natural son el dióxido de carbono y el vapor de agua.El Carbón y el petróleo están compuestos por moléculas mucho más complejas, con una proporción de carbón mucho más alta y contenidos más elevados de n itrógeno y azufre. Esto significa que when combusted, el carbón y el petróleo liberan niveles más altos de emisiones dañinas, incluyendo una proporción más alta de emisiones de carbono, óxidos de nitrógeno (NOx), y dióxido de azufre (SO2). Ya se está trabajando para establecer los bio-combustibles como sustituyentes completos o parciales del queroseno (el combustible utilizado por la mayoría de calderas de petróleo domésticas).

Hidrocarburos Cont.

El GLP, es una mezcla de hidrocarbonos gaseosos producida por la extracción del gas natural y del petróleo así como del refinamiento de petróleo. La huella de carbón del gas natural es ligeramente más baja que la del GLP, a pesar de que los límites de diferencia son insignificantesalthough the difference borders on insignificance.

Fuentes renovables

La preocupación por el cambio climático unida a los altos precios del petróleo y el incremento del apoyo de los gobiernos están impulsando una mayor comercialización de la energía renovable.

Tecnologías renovables – Calefacción

Calderas/chimeneas de biomasa sólida: troncos de madera, pellets de madera y astillas de maderaSistemas térmicos solaresBombas de calor

Biomasa sólidaLa biomasa sólida se considera un combustible carbono cero. Mientras los árboles crecen, el dióxido de carbono se absorbe por fotosíntesis y después liberado a la atmósfera durante la rotting o la combustión. Esta liberación se absorbe por el crecimiento de plantas nuevas. No hay una red de liberación del CO2 si el ciclo de crecimiento y cosecha de se sotiene.Sin embargo, hay algunas redes de emisiones de CO2 que surgen de la utilización de la biomasa. Éstas son emisiones de hidrocarburos utilizadas en el cultivo de biomasa, cosecha y transporte. En general, son pequeñas en comparación con el CO2 que se evita al reemplazar los hidrocarburos por energía procedente de la biomasa.

Las calderas de madera modernas utilizan hasta un 90% de energía contenida en la madera para la calefacción, de forma similar a las calderas de petróleo y gas de buena calidad. [10]. Muchas calderas modernas también incluyen ignición automática y limpieza del intercambiador de calor, eliminación automática de ceniza y compresión de ceniza (la madera tiene un contenido de ceniza muy bajo, así que las cenizas sólo se tienen que eliminar unas pocas veces al año). Algunos fabricantes ofrecen incluso monitorización remota y regulador de caldera.

Biomasa sólida Cont.

Biomasa sólida Cont.

Troncos [9]: La quema de troncos de madera normalmente está restringida en zonas rurales arboladas de forma que el suministro de los habitantes rurales es limitado y estacional. Además, el petróleo se carga manualmente y requiere atención diaria. Esta es una ventaja, a parte de mantener los troncos secos y limpios, no hay requisitos especiales de almacenamiento.

Biomasa sólida Cont.

Pellets [9]: son ligeros y de alta densidad, por lo que son perfectos para sistemas domésticos automatizados en los que el espacio de almacenamiento del combustible es limitado. Su alta densidad los hace útiles para aplicaciones más grandes con espacio de almacenamiento limitado, como la conversión del sistema de carbón al de madera en el que el tanque original de petróleo no se puede agrandar.

Biomasa sólida Cont.Astillas [9]: son menos ligeras que los pellets por lo que necesitan un equipo más especializado para introducirlas automáticamente en un sistema de calefacción. También son menos densas, por lo que necesitan un espacio de almacenamiento mayor. Sin embargo, son mejores para sistemas grandes porque son más baratas que los pellets y cuanto menor sea el coste del combustible más compensa el coste capital elevado.

Nota: para más información acerca de la biomasa sólida, véase módulo 9.3

Una bomba de calor es un medio de calefacción que puede adquirir calor a baja temperatura y elevarla a una temperatura más alta y útil mediante el simple proceso de refrigeración. Este calor de baja temperatura puede proceder de casi cualquier fuente ambiental, por ejemplo, aire del exterior, agua o recursos térmicos del suelo.

Bomba de calor

Las bombas de calor no son estrictamente una fuente de energía renovable, pero puesto que los sistemas geotérmicos sacan el 70% de la energía que usan de la tierra, los beneficios medioambientales son obvios.Sin embargo, el rendimiento de las bombas de calor debe equilibrarse por el hecho de que la eficiencia de la generación de energía en Irlanda es menor del 37% de eficiencia, esto significa que por cada unidad de electricidad utilizada, se deben quemar 2.7 unidades de energía primaria.

Por lo tanto, una bomba de calor con un COP de 4:1, impulsada por electricidad generada por una planta de energía térmica tiene una eficiencia de energía primaria de 160%. Esto es significativamente mejor que el 90-100% alcanzado por la caldera de condensación de gas/petróleo.

Bomba de calor Cont.

Nota: para más información acerca de las bombas de calor, véase el módulo 9.2

Sistemas térmicos solaresLos sistemas de energía térmica solares utilizan colectores solares situados en techos orientados al sur para recoger calor, está energía derivada directamente de la radiación solar y puede aprovecharse para repartir calor para sistemas de agua caliente y calefacción. Aunque los sistemas térmicos solares se asocian principalmente a los sistemas de agua caliente, se pueden integrar en los sistemas de calefacción para reforzar otra fuente de calor.

Los sistemas de calefacción son particularmente apropiados para nuevas construcciones ya que la tecnología es más eficiente cuando abastece sistemas de distribución de baja temperatura, como la calefacción bajo el suelo. Las temperaturas de funcionamiento bajas aumentan la disponibilidad de energía solar “coleccionable”.

Nota: para más información acerca de sistemas térmicos solares, véase el módulo 9.1.

Módulo 5.3

Eficiencia del rendimiento del equipo

Al finalizar este módulo los estudiantes serán capaces de:

Comparar las calderas de condensación con las tradicionales.

Entender cómo se calcula el rendimiento de una caldera.

Eficiencia estacional de las calderas domésticas

Con el paso de los años, el desarrollo de la tecnología de las calderas ha visto crecer ampliamente los niveles de eficiencia. La eficiencia de las calderas se define como el valor del calor del combustible se convierte en calor útil.Las calderas de condensación absorben más calor de los gases de combustión, permitiendo al vapor de agua que se condense y, por lo tanto, proporcionando un aumento de eficiencia. Cualquier combustible hidrocarburo quemado en una caldera, ya sea propano, gas natural o fuel-oil, produce vapor de agua durante el proceso de combustión.Las calderas convencionales no son calderas de condensación y tienen materiales que no pueden tolerar las propiedades corrosivas del tiro de condensación o de los gases de la chimenea. Las calderas convencionales tienen aproximadamente un 80% de eficiencia, en comparación con más del 90% de eficiencia de las calderas de condensación eficientes. Otros factores también influyen en la eficiencia de la calderas, como las pérdidas de la carcasa de la caldera, las pérdidas de las tuberías y las pérdidas del circuito.

Eficiencia estacional de las calderas domésticas Cont.

TamañoEl tamaño apropiado está directamente relacionado con la eficiencia global de la caldera. El ciclado corto (a menudo los ciclos encendido-apagado) y las grandes pérdidas de la carcasa de una caldera demasiada grande pueden disminuir mucho la eficiencia de la planta de calefacción.Siempre es importante calcular las cargas de calor de una instalación para calcular correctamente el tamaño de una caldera, especialmente para recambios de calderas en los que la caldera existente puede ser dos o tres veces más grande de los necesario.Los diseñadores a menudo eligen múltiples calderas de tamaño pequeño para adaptarse mejor a los cambios de las cargas de calor y proporcionar superfluidad.

Eficiencia estacional de las calderas domésticas Cont.

SEDBUK [11]SEDBUK (Seasonal Efficiency of a Domestic Boiler in the UK) se desarrolló bajo el programa de prácticas recomendables de la eficiencia energética del gobierno del Reino Unido con la cooperación de fabricantes de calderas y proporciona una base para comparar imparcialmente diferentes modelos de calderas de petróleo y gas.Según las Directivas de la UE – El método de cálculo se basa en la carga completa y el 30% de los resultados de la prueba de eficiencia de la carga parcial como requiere el propósito de la Directiva (Council of the European Communities Directive 92/42/EEC)

La clasificación SEDBUK es la eficiencia anual media conseguida en situaciones domésticas típicas, que sensibiliza en temas de clima, regulación, patrón de uso y otros factores similares.

El rendimiento de la caldera se evalúa permitiendo colocar la caldera en un sistema de franjas utilizando una escala de “A” a “G”. Las calderas clasificadas como "A" son las más eficientes.

Franjas de eficiencia energética

Eficiencia estacional de las calderas domésticas Cont.

Normativas irlandesasLa base de datos HARP (Home-heating Appliance Register of Performance) es una base de datos de eficiencia de electrodomésticos de calefacción a petróleo y a gas que se utilizan en Irlanda. [12]. Es una versión adptada de la base de datos “SEDBUK”.

Desde el día 31 de marzo de 2008, la parte L (conservación del combustible y la energía) de las Irish Building Regulations requiere que las calderas de petróleo y de gas en las viviendas nuevas deben alcanzar un mínimo de eficiencia estacional del 86% y cuando las calderas de petróleo y de gas se van a instalar como recambios en las viviendas ya existentes, deben alcanzar un mínimo

estacional de eficiencia del 86% siempre que sea posible [1].

Eficiencia estacional de las calderas domésticas Cont.

Módulo 5.4

Condiciones de funcionamiento estandarizadas

Al finalizar este módulo los estudiantes serán capaces de:

Explicar las condiciones del confort térmico.

Identificar las condiciones estandarizadas típicas utilizados para calcular el rendimiento energético de un edificio – programa de calefacción, capacidad del calor interior del área habitable.

Condiciones de confort

Los factores que influyen en las condiciones de confort térmico en las habitaciones de un edificio son:

Temperatura del aireLas temperaturas de las superficies de la habitaciónLa velocidad del aire en la habitación causada por las corrientes de aire de la ventilaciónExtremos de humedad (por encima del 70% o por debajo del 35% de humedad relativa)La cantidad de ropa que llevan los ocupantesEl nivel de actividad de los ocupantes

Dwelling Energy Assessment Procedure

Dwelling Energy Assessment Procedure (DEAP), es el procedimiento oficial irlandés para calcular y asesorar el rendimiento energético en las viviendas. El procedimiento tiene en cuenta la energía necesaria para la calefacción, ventilación, calentamiento de agua e iluminación, menos el ahorro de las tecnologías de generación de energía de. Para la ocupación estandarizada, calcula los valores anuales del consumo de energía repartida, consumo de energía primaria y emisiones de dióxido de carbono, ambos globales y por metro cuadrado de la superficie total del suelo de la vivienda.

El procedimiento es compatible con el marco metodológico dispuesto en la Directiva de la UE de rendimiento energético de los edificios (EPBD) [13]. El marco de cálculo del DEAP se basa en IS EN 13790, y se vale de los procedimientos de cálculo y datos tabulados del UK Standard Assessment Procedure (SAP) que se utiliza en la clasificación energética de las viviendas en el Reino Unido.

Programas de calefacción

Como la gente varía en la forma de reaccionar en un medio térmico; las condiciones que a una persona le parecen confortables no son necesariamente satisfactorias para otra. Para el objetivo de calcular la clasificación energética de las viviendas en Irlanda (DEAP), las horas de calefacción y las temperaturas internas estándar se basan en las necesidades de un propietario típico.

Las horas de calefacción y las temperaturas interiores necesarias en DEAP se basan en las necesidades de un propietario típico. El programa es el siguiente:

Entre semana: de 07.00 a 09.00 y de 17.00 a 23.00Fines de semana: de 07.00 a 09.00 y de 17.00 a 23.00

Programa de calefacción Cont.

Este programa normalizado para el cálculo de la clasificación energética utilizado en Irlanda representa un periodo de calefacción total de 56 horas a la semana.Las temperaturas interiores necesarias (set-point) durante los periodos de calefacción son:

Zonas de estar: 21oCResto de la vivienda: 18oC

Zona de estar: 21oC

La zona de estar es la habitación pública más grande (independientemente del uso que le den los ocupantes particulares), junto con cualquier habitación que no esté separada de esta habitación, e incluida cualquier despensa a los que se acceda directamente desde esa habitación.Sin embargo, la zona de estar no se extiende a más de un piso, incluso cuando las escaleras estén en la propia zona de estar.Las cocinas (incluidas habitaciones como cocinas-comedor) no se consideran habitaciones públicas en sí mismas. Sin embargo, si no hay puerta entre la habitación considerada la habitación pública más grande y la cocina, entonces la cocina se debe incluir al calcular el área del salón.

Capacidad de calor interior

El término masa térmica se utiliza para referirse a la capacidad de los edificios para almacenar calor dentro de su envoltura de aislamiento exterior. Un término más preciso es capacidad de calor interior. To give a few examples, en una pared de mampostería con cámara de aire y con aislamiento en la cámara de aire, la capa interior contibuye a la masa térmica, pero la capa exterior no. De la misma forma, si un suelo de hormigón tiene aislamiento debajo del bloque, el bloque contribuye a la masa térmica, pero si el aislamiento está encima del bloque no. Las paredes internas de hormigón denso contribuirán significativamente a la masa térmica del edificio, pero los tabiques ligeros con vigas de madera no.

Capacidad de calor interior Cont.

La capacidad de calor interior de un edificio puede influir en las necesidades de calefacción de las dos formas siguientes. En primer lugar, un edificio con una capacidad de calor alta se enfriará más despacio fuera de los periodos de calefacción, y tendrá una temperatura interior más alta. Esto tenderá a aumentar la necesidad de calefacción. En segundo lugar, un edificio con una capacidad de calor alta hará un mejor uso de las ganancias interiores y solares, que tenderán a reducir la necesidad de calefacción.Estos dos efectos van en direcciones opuestas, y la cuestión de si el aumento de la capacidad de calor en una vivienda es beneficiosa o perjudicial depende de lo que sea más importante en las circunstancias particulares. Los factores que influyen en su importancia relativa son, entre otros, el nivel de aislamiento del edificio, la cantidad de ganancias solares y los patrones del inquilinato.

Módulo 5.5

Reguladores del sistema de calefacción

Al finalizar este módulo los estudiantes serán capaces de:

Describir la gama de reguladores utilizados normalmente en los sistemas de calefacción y qué funciones tienen.Demostrar que los reguladores de la calefacción no sólo ayudan al medio ambiente reduciendo las emisiones de CO2, sino que también benefician a los propietarios aumentando los niveles de confort y reduciendo los costes de la calefacción del hogar.

Beneficios de los reguladores

Pueden reducir el consumo de combustible y las emisiones de CO2 en un 18%.

Aseguran el mantenimiento de las condiciones de confort evitando temperaturas más altas de lo necesarias.

Bajar el termostato de una habitación 1°C reduce el consumo de la calefacción un 6-10%.

Un programador fácil de usar que se ajusta al patrón de ocupación ayuda a reducir la calefacción innecesaria cuando no hay nadie en casa.

Reguladores individuales

Time Switch – Un simple regulador de tiempo que sólo cambiará un circuito. Se debe seleccionar para que sea más fácil de entender y reajustar, especialmente cuando hay un cambio en la rutina doméstica del inquilino.

Programador – Puede cambiar dos o más circuitos por separado. Un programador completo permite un ajuste del tiempo completamente independiente (los circuitos de estar y de dormir pueden programarse por separado) de la calefacción y el agua caliente.

Reguladores individuales Cont.El termostato de habitación, ya sea mecánico o digital, simplemente permite al usuario ajustar una temperatura del “set-point” que se mantendrá mientras el reloj esté encendido. Funciona midiendo la temperatura del aire, encendiendo la calefacción cuando la temperatura del aire es más baja que la temperatura programada en el termostato y apagándola una vez alcanzada esta temperatura.

Termostato de habitación programable – Este dispositivo combina un “time-switch” y un termostato de habitación y permite al ocupante a fijar diferentes periodos de tiempo con diferentes temperaturas meta para la calefacción.

Reguladores individuales Cont.

El termostato anti-escarcha es fundamental si la caldera está situada fuera del edificio o si el local va a permanecer vacío durante un largo periodo de tiempo. Se situa en un espacio no climatizado (sala de calderas, garaje, desván) que está conectado al programa de regulación de forma que el programador, cuando está apagado está invalidado cuando hay un gran salto de temperatura (2-3ºC).

Normalmente, lleva untermostato de tuberíaincorporado, como muestrael diagrama, para prevenirque el sistema permanezcaen funcionamiento toda lanoche.

Reguladores individuales Cont.

Válvula termostática de radiador (TRV) – Las TRVs se utilizan para limitar la temperatura en las habitaciones individuales

(excepto en las habitaciones con termostato).

Válvulas motorizadas – De dos o tres puertos utilizadas para proporcionar la regulación de zonas, por ejemplo, permitir el ajuste de temperaturas más bajas para las zonas de dormir.

Reguladores individuales Cont.

Bloqueo de caldera: La esencia de un buen regulador de calefacción es que asegure que la caldera no funcione si no hay una demanda; esto se llama bloqueo de caldera. El bloque de caldera no es un dispositivo físico sino una orden de los reguladores del sistema.para prevenir el ciclo de la caldera (que la caldera caliente cuando no hay una demanda de calor).

Bloqueo de caldera en un sistema con dos válvulas de dos puertos (la figura muestra

el circuito lógico)

Reguladores individuales Cont.

Compensación climática – Es un sistema que varía las temperaturas de flujo de la caldera dependiendo de las necesidades de la carga interior y la condición climática exterior.El compensador climático es especialmente beneficioso en sistemas con caldera de condensación.

Sistema de calefacción que incorpora reguladores de compensación climática

Reguladores individuales Cont.

Compensador de carga – Este dispositivo regula la temperatura del agua en el circuito de calefacción en relación directa a la temperatura medida dentro de la vivienda.

Administrador de energía de la caldera – Este dispositivo mejora el control de la caldera utilizando una selección de elementos detallados anteriormente, como la compensación climática y de carga, el bloqueo de caldera, la regulación por zonas, etc. Es una forma muy eficiente de manejar el sistema de calefacción de una vivienda.

Según la legislación irlandesa vigente [1], un requisito necesario es la administración de la potencia de salida del espacio y calentamiento de agua mediante los siguientes sistemas de regulación.

Regulador independiente de tiempo y temperatura

Como requisito mínimo, los sistemas de calefacción deben dividirse en dos zonas reguladas independientemente (menos de 100 m2).

Incorporar una zona de calefacción y una zona de agua caliente.

Sistemas de calefacción por zonas

Típica administración por zonas para una vivienda con una superficie de suelo menor a 100m2

(cumple con las normas de división por zonas irlandesas)

Las normas irlandesas vigentes [1] sugieren que para hogares de más de 100m2 hel sistema de calefacción deben dividirse como mínimo en dos zonasConcretamente, habitaciones (más frescas) y zonas de estar (más cálidas).

Sistemas de calefacción por zonas Cont.

Típica administración por zonas para una vivienda con una superficie de suelo mayor a 100m2

(cumple con las normas de división por zonas irlandesas)

Las bombas múltiples son una alternativa a las válvulas motorizadas.

Esto significa que se podrán elegir velocidades independientes para ajustarse mejor a la necesidad de velocidad del agua de una zona específica.

Sistemas de calefacción por zonas Cont.

Ejemplo de utilización de bombas de circulación

múltiples como alternativa a las válvulas motorizadas Fuente: SystemLink [14]

Sistemas de calefacción por zonas Cont.Ejemplo de instalación de una bomba de circulación múltiple

Principios de funcionamiento de SystemLinkSystemLinks es un colector de escape de distribución patentado para utilizar en sistemas de calefacción divididos por zonas. Abarca todos los requisitos para una corecta instalación del sistema.Los circuitos por zonas y los circuitos de las calderas son independientes: cuando la bomba de una zona en particular o el circuito de la caldera está inactivo, no hay agua que mueva el circuito. Permitiendo que cada zona o circuito de caldera sediseñe como un módulo individual sinnecesidad de tener en cuenta su efectoen el resto del sistema.Neutral point created: Crea un puntoneutral en la unidad automáticamente. Reguladores eléctricos: con terminalesde instalación eléctrica de ajuste fácil,conexiones para los termostatos de laszonas, reguladores de tiempo, de potenciade las bombas divididas por zonas de lacaldera y regulador automático de la caldera(bloqueo de caldera incluido).

La figura muestra el principio de funcionamiento del colector de escape SystemLink [14]

Ejemplo de combinación de panel solar (para agua caliente sanitaria), bomba de calor, cisterna de contención, caldera de

gas/oil, calefacción bajo el suelo, radiadores y depósito de agua caliente sanitaria. Fuente: Systemlink [14]

Sistemas de calefacción por zonas Cont.

Sistemas de calefacción por zonas Cont.Ejemplo de instalación de una bomba de circulación múltiple

Principios de funcionamiento del Sistema principal de circuito cerradoLas instalaciones de circuito cerrado principal han sido una práctica normalizada en edificios comerciales durante muchos años y ofrece una gran versatilidad en términos de funcionamiento eficiente, mantenimiento sencillo, controlabilidad y fácilinstalación.

Permite una regulación independiente del tiempo y de latemperatura de diferentes zonas.

Circuito de desviación permanente Presión positiva en el sistema en

todo momento. Para asegurar una regulación

independiente del tiempo y de latemperatura, el flujo y las conexionesde retorno a las zonas independientesdeben estar separadas a una distanciade no más de 15cm C/C con un mínimo de20cm de tubería corriente arriba y corrienteabajo de estas conexiones.

La figura muestra un sistema principal de circuito cerrado típico para una instalación con un circuito de radiadores, un circuito de agua caliente sanitaria y un circuito de calefacción

bajo el suelo.

Bibliografía:

1. Building Regulations 2007 – TGL Part L – Conservation of fuel and energy2. CE51 - Central heating system specifications (CHeSS) Year 20083. Dwelling Energy Assessment Procedure (DEAP) 2008 Edition, Version 3.1 - Irish official

method for calculating and rating the energy performance of dwellings4. DIRECTIVE 2009/28/EC OF THE EUROPEAN PARLIAMENT AND OF THE COUNCIL of

23 April 2009 on the promotion of the use of energy from renewable sources and amending and subsequently repealing Directives 2001/77/EC and 2003/30/EC

5. Efficiency in Domestic Heating Systems. The Retrofitting Challenge. Paul Kenny Tipperary Energy Agency copy right SERVE Project, 2008 (Presentation)

6. European Commission - Improving the Energy Efficiency of Buildings - Short presentation of the Commission’s proposal for a Directive April 2001

7. German Federal Ministry for the Environment, Nature, Conservation and Nuclear Safety - Heat from Renewable Energies. What will the new Heat Act achieve?

8. SEAI Energy policy statistical support unit Energy in the Residential Sector 2008 Report prepared by Fergal O’Leary, Martin Howley and Dr. Brian Ó Gallachóir

9. Wood: today’s heating fuel - briefing paper - Ashden Awards for Sustainable Energy, 2007.

10. http://www.seai.ie/Renewables/Bioenergy/Wood_Energy/Technologies/Commercial/11. http://www.sedbuk.com/12. http://www.seai.ie/Your_Building/BER/BER_Assessors/Technical/HARP_Database/13. http://www.seai.ie/Your_Building/EPBD/14. http://www.systemlink.ie/15. http://www.estif.org/fileadmin/estif/content/events/downloads/Potential%2520Solar%

2520Thermal_Webinar.pdf