Sistemas de calefacción por agua
Una instalación de calefacción por agua está integrada por tres sistemas:
- sistema de generación: que transforma una energía primaria (combustible, eléctrica, solar, etc…) en energía térmica.
- sistema de distribución:a través de cuyos elementos se transporta la energía térmica desde el sistema de generación hasta el consumo.
- Sistema de emisión: formado por elementos que reciben la energía térmica transportada y la emiten o la transmiten al aire ambiente.
*caldera con quemador de gas natural
Cada uno de ellos da lugar a su vez, a diferentes sistemas, que combinados conforman la gran variedad de tipos de instalación que existen en calefacción.5
Sistemas de generación
Los sistemas de generación se originan en función de la energía primaria que transforman en calor:
Energía química
Reacción de oxidación (combustión) que se desarrolla en el interior de una caldera, diferente según el tipo de combustible.
- Caldera de combustible sólido : leña o carbón
- Caldera de combustible líquido: Fuel-oil o gasóleo
- Caldera de gas: Propano, butano o gas natural
Energía Eléctrica
- caldera eléctrica: calentamiento del agua mediante resistencias eléctricas por efecto Joule
- Bomba de calor aire-agua o agua-agua: máquina de refrigeración que toma calor del medio exterior frío y lo traslada a un circuito interior de agua formado por el condensador de la máquina y elementos emisores.
Energía renovable
- Energía solar
- paneles planos
- De tubos de vacío
- Geotérmica (bomba de calor tierra-agua):Aprovechamiento de la temperatura constante del subsuelo poco profundo, del que se absorbe energía térmica que se transfiere a un flujo de agua mediante una bomba de calor.
- Biomasa(calderas de biomasa): Instalación de calefacción con caldera de combustible sólido adaptada y mecanizada para el consumo de biomasa residual, de forma directa (cáscaras, titos, etc…) o transformada (pellets).
Sistemas de distribución
El fluido calentado transporta la energía térmica desde el generador hasta los emisores a través de tuberías. El conjunto de las tuberías con los accesorios necesarios para hacer efectivo el transporte, forman el sistema de distribución, que puede ser:
- Monotubulares: Radiadores o elementos terminales conectados en serie
- Bitubulares: Radiadores o elementos terminales conectados en paralelo
- Retorno invertido (En bucle Tichelmann): Los elementos terminales retornan en el mismo orden en que recibieron la tubería de ida. Se pretende de esta forma que todos los elementos tengan la misma longitud de recorrido entre ida y retorno y por tanto la misma pérdida de carga. El sistema es muy ingenioso y efectivo cuando todos los terminales son iguales y de la misma potencia.
En España, hasta hace unas décadas, todas las instalaciones eran bitubulares, pero había varios tipos en función de la fisonomía de la red de distribución, muchos de los cuales aún persisten.
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- Distribución inferior o en candelabro: consiste en una distribución horizontal de ida y retorno por el techo de la planta más baja, generalmente el sótano, y desde la que arrancan montantes verticales para enganchar los elementos homólogos en cada planta
- Distribución superior o en paraguas: distribución horizontal de ida y retorno por el suelo del bajo cubierta y desde la que arrancan descendentes verticales para enganchar los elementos homólogos en cada planta
- Distribución mixta superior/inferior: Distribución horizontal por el bajo cubierta con descendentes verticales que cogen la entrada de los elementos en cada planta y descendentes verticales que cogen las salidas de los radiadores y se recogen en el techo de la planta más baja
- Distribución por columnas: En general, distribución que se hace a base de tuberías verticales.
- Distribución por anillos: Distribución horizontal que recoge los elementos terminales de una planta, por grupos unidos en anillos monotubulares.
La distribución por columnas está despareciendo en edificios de vivienda, ya que la prohíbe la reglamentación actual7 porque imposibilitan la distribución de los gastos energéticos entre los usuarios por el medio más económico y fiable, un contador de calor.
De cualquier forma, los tipos de instalación actuales según la distribución, también se multiplican teniendo en cuenta la diversidad de materiales y sistemas de montaje para tuberías ;tuberías de acero, de cobre, tubería multicapa, de polietileno, polietileno reticulado (PEX), polipropileno, con unión mecánica, soldada por polifusión, etc…, cada uno de ellos con multitud de variantes y todas de gran simplicidad de montaje, lo que hace que en el momento actual, sea más complicado elegir el sistema apropiado que montarlo.
Sistemas de emisión
El sistema emisor lo forman los elementos terminales que reciben el calor transportado y lo transmiten o lo intercambian con el aire ambiente.
- El radiador es el emisor más común. Puede ser de diferentes materiales y formatos.
- Suelo radiante.-Este sistema, usa como emisor los paramentos de un local, especialmente el suelo, cuya superficie se calienta por la transmisión de calor desde tubos de plástico embutidos en el mismo y por los que circula el agua caliente procedente de la generación del sistema.
*Distribución de tuberías de un suelo radiante, mostrando la taca de alojamiento de colectores.
- ventiloconvector o Fan-coil.- Constan de una o dos baterías de agua y un ventilador de baja presión. Se usan más como emisores en climatización para cubrir las dos cargas; de calefacción y refrigeración, pero eventualmente pueden usarse para solo calefacción con una única batería de agua caliente.
- Aerotermos.- son esencialmente iguales a los fan-coils , pero con un ventilador de media presión y una única batería de agua caliente. Debido a su alto nivel de ruido y gran alcance, se usan principalmente para calefacción de naves industriales.
Se puede considerar otra clasificación de los sistemas de calefacción por agua, no, como la anterior, en cuanto a los elementos o métodos empleados en su funcionamiento, sino al servicio que dan:
- Instalaciones individuales: Son las que dan servicio a un único usuario o unidad de consumo
- Instalaciones centralizadas: son aquellas que a partir de un único sistema de generación, distribuyen la calefacción a múltiples usuarios, como pueden ser los inquilinos de un edificio de viviendas, los diferentes departamentos de un edificio institucional o los diferentes usos en otro tipo de edificios.
- Instalaciones urbanas o instalaciones de distrito: Se trata del mismo concepto que las centralizadas pero atendiendo a varios edificios. En este tipo de instalaciones, una parte de la distribución discurre por el exterior en canales enterrados o atarjeas. Aunque siempre el sistema de generación es único y centralizado, sin embargo pueden existir locales técnicos en cada edificio suministrado, en los que se reacondiciona el nivel térmico de la distribución. Es muy normal que la central produzca agua sobrecalentada (120 – 140ºC) o vapor de agua a alta presión (hasta 180/200ºC), lo cual llega hasta los locales técnicos, donde intercambiadores de calor, transmiten la energía térmica a un flujo de agua con 80ºC de temperatura de salida.
En el momento actual, es preceptivo que cada usuario disponga de un sistema de contaje que permita el prorrateo de gastos entre todos los usuarios de una misma central.