En una vivienda unifamiliar no hay gastos compartidos con otras viviendas como en los edificios plurifamiliares, pero esto, lejos de ser un inconveniente puede convertirse en una ventaja. Si se sabe elegir bien la forma de acondicionar la vivienda se puede ahorrar mucho en la factura energética.
Calefactar y refrigerar con distintos sistemas o unificados en el mismo…
Las instalaciones de calefacción o climatización en una vivienda unifamiliar son distintas a las que se pueda tener en un piso, principalmente porque están individualizadas por cada vivienda. Pero esto también puede ser una oportunidad para ser más eficiente…. Intentaremos aclarar dudas y conceptos útiles para un autopromotor.
Instalaciones de calefacción
La mejor forma de calentar una casa, y además la más barata, es con una buena orientación solar, dejando que el sol realice esa función. Pero como no siempre vamos a disponer de él, hay otras formas de calentar de forma eficiente.
Sistemas de calefacción
Un sistema de calefacción sencillo se compone de un generador de calor, caldera o similar, un sistema de acumulación, si la generación de calor no coincide con la demanda, un sistema de distribución o tuberías, si existe fluido calo-portador, y unos emisores, que son los que irradian el calor.
Los emisores más comúnmente utilizados son los radiadores. De diversos materiales y formas, todos calientan el aire de una habitación por convección, es decir, creando una corriente de aire caliente ascendente haciendo pasar al aire frío de la zona inferior a través del radiador, calentándolo, y volviendo a crear la corriente ascendente. Es por esta convección por lo que la posición ideal de un radiador es debajo de las ventanas, al impedir que el aire frío entre en la habitación.
Existen otro tipo de emisores que no calientan por convección y su eficiencia es mayor:
Suelo radiante
Es una instalación de calefacción a baja temperatura, por lo que la superficie que calienta es grande, por lo general todo el suelo de la vivienda. Se hacen pasar unos tubos, separados unos veinte centímetros, por toda la superficie del suelo, por los que circula un fluido, generalmente agua, a una temperatura de unos 45 grados centígrados.
El suelo radiante calienta por transmisión, es decir transmite el calor al material circundante, este a su vez al material del suelo, que a su vez transmite al aire de la habitación, creando una bolsa de aire caliente a nivel de suelo, dejando más frío el aire de capas superiores. Esto confiere un gran confort térmico a las habitaciones, pies calientes y cabeza fría, al contrario de lo que se produce con una calefacción por radiadores que la bolsa de aire se crea en la parte superior de la habitación dejando los pies fríos al ocupante.
Es muy importante disponer de un material conductor, en el acabado del suelo, como piedra natural o artificial, losetas… etc. Si pusiésemos un material aislante, como la madera, desaprovecharíamos el sistema, que sería menos eficiente, aparte del posible deterioro por contracciones y dilataciones que podría producir grietas en el parquet o tarima.
Calefacción por zócalo radiante
Es una instalación de calefacción de baja temperatura que calienta por radiación paredes y suelos de la habitación. Se posiciona en el lugar de un rodapié por el que se hace pasar dos tuberías, una de ida y otra de retorno, con fluido calo-portador, que calienta una chapa que es la que irradia calor.
Instalaciones de generación térmica
La generación de calor se realiza mediante diversos procesos. El más empleado es la combustión, reacción química de oxidación de un combustible que tiene lugar en el “hogar” de las calderas. En los quemadores se pulveriza el combustible y se mezcla con el oxigeno del aire para una perfecta combustión. El conjunto de caldera y quemador recibe el nombre de “grupo térmico” y es el elemento fundamental en la generación de calor. Por medio de éste se transforma la energía química de los combustibles en energía calorífica y se transmite al agua, que la transporta a los puntos de consumo. Existen grupos térmicos para combustibles líquidos como gasóleo y para combustibles gaseosos como gas propano o gas natural.
Calderas de biomasa
En este caso el combustible empleado es sólido. Se pueden utilizar Pellets, leña, cáscaras de frutos secos, huesos de aceituna…etc. Las calderas de biomasa pueden considerarse respetuosas con el medio ambiente y los biocombustibles como consumo responsable de energía, además tienen un efecto positivo en la calificación energética de una vivienda, al considerarse nulas las emisiones de CO². La carga del combustible en la caldera se puede realizar, según la demanda, de forma manual, vertiendo el contenido de los sacos en el depósito de la caldera, o automática desde un depósito, alojado en una habitación contigua, por medio de un tornillo sin fin.
Paneles solares
Captadores solares hay de dos tipos: fotovoltáicos y térmicos. Los paneles fotovoltáicos producen electricidad y los paneles térmicos o colectores solares, recogen el calor del sol elevando la temperatura de un fluido que circula por una placa. Son éstos últimos los que se utilizan en las instalaciones de paneles solares para una vivienda, como generadores de calor de baja temperatura. El problema del sistema de placas solares es la ausencia de sol en ciertos días de invierno, que acaban con las reservas del acumulador, por eso siempre es necesario una instalación de apoyo.
Instalaciones de refrigeración
Generalmente en un local, refrigerar es más caro que calefactar. Partiendo de esto, lo primero que deberíamos estudiar es la forma de no tener que refrigerar una vivienda, o realizarlo de forma natural como en la arquitectura bioclimática.
La forma más común de refrigerar, aunque no la mejor, es enfriando directamente el aire de una habitación, aunque también existen otros sistemas que enfrían paredes o suelos sin la incomodidad de tener un chorro de aire frío que pueda perjudicar nuestra salud, mientras paredes y suelos continuan irradiando calor.
¿Como funciona el aire acondicionado?
Se basa en la capacidad de un liquido, llamado refrigerante, de cambiar de estado líquido a gaseoso en un evaporador, absorbiendo calor, y volver a su estado líquido por la presión ejercida en un compresor, para volver a ceder ese calor en un condensador, en lo que se denomina “ciclo de refrigeración por compresión de vapor”, que es una variante más real del ideal Ciclo de Carnot. De esta forma tenemos un foco frío y otro caliente. El foco frío es el que normalmente se utiliza para proporcionar aire frío en los aires acondicionados, haciendo pasar ese aire por una rejilla en los terminales o split. El foco caliente se ventila hacia el exterior en el caso de los aires acondicionados, y también se puede ver en la rejilla posterior de un congelador.
Suelo refrescante
Al igual que en el suelo radiante calentamos el suelo para que irradie calor al local, se pueden utilizar los conductos alojados en el suelo, para recircular agua a menor temperatura que la ambiental y refrescar así las estancias. La instalación requerida de tuberías alojadas en el suelo es la misma, por lo que tendríamos una instalación de suelo radiante-refrescante, cumpliendo así la doble función de calefacción y refrigeración de la climatización.
Sistemas de climatización para viviendas
La climatización, se diferencia de la calefacción o la refrigeración, en que puede cumplir ambas funciones. Es un sistema que proporciona calor o frío, según la época del año, con los mismos componentes. Este sistema se llama bomba de calor y se basa en el mismo funcionamiento que el de refrigeración.
Diferencia entre aire acondicionado y climatizador
Como hemos visto en el funcionamiento de un Ciclo de Carnot tenemos un foco frío y otro caliente. El sistema de aire acondicionado, proporciona frío utilizando únicamente el foco frío. Pero, simplemente cambiando el sentido del flujo del refrigerante, podemos intercambiar los focos, utilizando el foco caliente para calentar en invierno, y el foco frio para refrigerar en verano. Este es el caso de la bomba de calor, que funciona como climatizador, proporcionando calor o frío según convenga.
Climatización por geotérmia
Se llama energía geotérmica a la que se encuentra en el interior de la tierra en forma de calor, como resultado de la desintegración de elementos radiactivos o como calor que se originó en los primeros momentos de formación del planeta. Esta energía se manifiesta por medio de procesos geológicos como volcanes, geíseres o aguas termales. Existen distintos tipos de yacimientos geotérmicos:
- Yacimientos de muy baja temperatura, a partir de los 15ºC.
- Yacimientos de baja temperatura: Entre 1.500 y 2.500 m. de profundidad. Su temperatura oscila entre 60 y 100ºC.
- Yacimientos de roca caliente: Entre 4.800 y 8.000 m. de profundidad, la roca caliente está seca.
- Yacimientos de alta temperatura: Rodeada de rocas impermeables, se guarda un fluído a alta tempertatura entre 150 y 350ºC.
Pero los yacimientos de altas temperaturas no son muy abundantes y fuera de ellos sólo puede aprovecharse la energía del subsuelo para la generación de calefacción doméstica.
La geotérmia es un sistema utilizando ampliamente en el norte de Europa. Se basa en el mismo principio que la bomba de calor, pero en este sistema se aprovecha la temperatura homogénea del subsuelo como intercambiador de calor. El subsuelo al tener gran inercia térmica, conserva una temperatura constante de alrededor de 15ºC. Las oscilaciones de la temperatura del aire se notan menos, cuanto mayor sea la profundidad. La bomba de calor geotérmica se puede utilizar tanto para calefacción, como para refrigeración, con un coeficiente de operatividad o rendimiento COP cercano a 5, es decir produce cinco veces más energía que la electricidad que consume.
Para instalaciones particulares de viviendas se suelen utilizar varios sistemas:
- Sistema de geotérmia horizontal de poca profundidad: De fácil instalación y coste reducido, necesita de una superficie casi del doble de la superficie a calefactar.
- Sistema de geotérmia horizontal de gran profundidad: Si se dispone de suficiente terreno, tiene las ventajas de producción del sistema vertical y el bajo coste del sistema horizontal. Este sistema permite refrigeración en el verano.
- Sistema de geotérmia vertical de sondas: No necesita espacio de terreno, ni mantenimiento. Es el sistema por excelencia de la geotérmia, el más instalado, al combinar economía y espacio. Sólo compatible con suelo radiante-refrescante.
- Sistema de geotérmia vertical de aguas subterráneas: Utiliza un flujo subterráneo o afloramiento de aguas subterráneas como fuente de energía. Se trata de un sistema abierto por lo que necesita mantenimiento, aunque produce calor y frío a muy bajo coste.
- Sistema de geotérmia vertical de aprovechamiento de estructuras: Aprovecha las perforaciones existentes de una cimentación en profundidad (pilotes), para instalar pilas de energía para la producción de calor y frío. No necesita mantenimiento al ser un sistema cerrado.
Aerotermia
El mismo sistema que la geotermia, basado en bomba de calor, pero recogiendo el calor del aire en vez del subsuelo. Por tanto se obtiene tanto calor como frío. Es un sistema que obtiene buenos resultados en climas templados, ya que su rendimiento baja, conforme bajan las temperaturas exteriores. Alcanza un coeficiente de operatividad o rendimiento COP también cercano a 5, pero variable según la temperatura exterior, a más frío exterior peor rendimiento, pudiendo bajar a un rendimiento de 1,5 con -15ºC. Para mejor aprovechamiento de la aerotermia es conveniente disponer de un sistema de calefacción de baja temperatura como el suelo radiante o refrescante en torno a 45ºC de salida del agua, aunque se pueden instalar también con radiadores convencionales con salida del agua a 60ºC, con un sistema de apoyo y consumiendo mucho más.
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