Ahorro en calefacción
tipos DE CALEFACCIÓN
Los sistemas de calefacción utilizados en las viviendas y edificios se basan en la transformación de una fuente energética determinada en calor. A la hora de decidirse por un sistema de calefacción hay que tener en cuenta la inversión necesaria, el coste del calor (depende del sistema elegido), tipos de energía disponible y las ventajas e inconvenientes de cada sistema.
Fuentes de energía en calefacción:
Gas:
El gas es un combustible limpio, pero su almacenamiento y uso puede ser peligroso, con lo que en todos las modalidades hay que hacer revisiones periódicas para asegurar el funcionamiento correcto. Las distintas maneras de conseguir gas en las viviendas son:
1. En entornos rurales se puede obtener en bombonas de butano y propano, que normalmente las transporta un camión del suministrador, aunque también se consiguen en gasolineras.
Se necesitará tener un contrato con dicha compañía, indicando el número de bombonas que tenemos en propiedad y que aparatos se van a utilizar en la instalación.
En este caso solo habrá que pagar el gas que se consuma, no hay una cuota fija mensual. Hay que pasar inspecciones periódicas y estar atentos a que la goma que conecta a los equipos de consumo con la bombona no esté caducada, pues no se podrá pasar la revisión.
2. En poblaciones más extensas se puede obtener el gas a través de las canalizaciones de gas de la propia compañía, tipo "Gas natural". Se necesitará tener un contrato con dicha compañía y hacer una acometida a la vivienda. En este caso si que hay una facturación mensual que incluye un termino fijo y otro variable que depende de la cantidad de gas consumida. Igual que en el caso anterior hay que pasar revisiones periódicas.
Notas:
En ambos sistemas hay que tener rejillas de ventilación en la parte superior e inferior de cada estancia en la que tengamos equipos que utilicen gas.
Este sistema de calefacción se puede utilizar tanto para radiadores convencionales como en suelo radiante, techo radiante y ACS.
Gasoil:
Este tipo de calefacción es muy utilizado en entornos rurales y en calefacciones centrales de edificios urbanos. También se puede utilizar para Agua Caliente Sanitaria (ACS).
Se necesita tener un depósito en donde almacenar el combustible, que debe tener en su parte inferior una bandeja o similar para recoger las posibles fugas de combustible que se puedan producir en los repostajes y manipulaciones del gasoil. El depósito es bastante voluminoso, con lo que se ha de tener espacio suficiente para él. En muchos casos se puede soterrar bajo el suelo, sobre todo en grandes instalaciones.
Hay que tener en cuenta que el gasoil es mucho menos peligroso de lo que lo es la gasolina, mucho más volátil y con peligro de explosiones. En realidad el gasoil es un tipo de aceite que solo arde si tiene una alta temperatura. Así es fácil comprender que los depósitos de gasoil tienen que estar siempre en un lugar alejado del sol y si puede ser bajo tierra para evitar las altas temperaturas y evitar podibles accidentes.
No se necesita tener ningún contrato con ninguna compañía suministradora, ya que simplemente con llamar por teléfono a un comercial de combustible, nos acercarán el combustible al punto de consumo. En muchos pueblos existen remolques con un depósito a disposición de los consumidores de gasóleo de calefacción para que ellos mismo puedan transportar el combustible desde el punto de suministro a sus hogares.
En este tipo de calefacción se pueden utilizara todos los tipos de gasoleo del mercado, de automoción (A), agrícola(B) o de calefacción(C).
El de automoción (A) es el más caro, pero puede sacarnos de un apuro en caso de falta de combustible.
El agrícola (B) está subvencionado, es muy barato y solo se lo venden a los agricultores. Tiene un colorante rosa que puede dejar marcados los depósitos de manera que puede delatar al usuario que lo usa ilegalmente ante las autoridades. Tiene un poder calorífico menor y no es rentable para su uso en calefacción.
El de calefacción (C) es más barato y el que tiene más poder calorífico de todos. Aunque es un gasoil muy límpio no esta pensado para utilizarlo en motores de vehículos.
Electricidad:
En sí no es un combustible, es energía que puede ser convertida a calor a través de resistencias eléctricas por efecto Joule. Es una energía limpia y segura, aunque a veces en el punto de generación se utilicen técnicas contaminantes para producirla.
En estos sistemas hay que tener contrato con una compañía eléctrica. Tiene la ventaja que en prácticamente todos los hogares la electricidad está siempre disponible.
Hay varios sistemas de calefacción eléctricos, radiadores convencionales, de energía azul, de energía verde y bombas de calor.
Radiadores convencionales:
Convierten la electricidad en calor a través de una resistencia eléctrica cuyo calor es transmitido al aire del ambiente que la rodea. El rendimiento es muy bajo y caro debido al precio de la electricidad. Solo calienta cuando el radiador está encendido, es calor instantáneo.
Hay radiadores que aumentan un poco el rendimiento y confort utilizando aceites u otros productos para transferir el calor al ambiente de una manera más óptima, como por ejemplo la energía azul.
Acumuladores de calor:
Son como los anteriores pero incluyen en su interior ladrillos refractarios que acumulan el calor producido por las resistencias, de manera que podemos acumular el calor cuando la electricidad es barata y entregarlo al ambiente en otros periodos horarios mas caros.
El principal inconveniente es que tiene una inercia térmica muy grande, con lo que en principio no es adecuado para "viviendas de fin de semana".
Bomba de calor:
Es un sistema que utiliza la energía eléctrica consumida para intercambiar el calor del exterior de la calle por el frió del interior que hay en la estancia a calentar. Hay que tener en cuenta el COP del equipo "Coefient Of Performance", que puede llegar a tener un valor de 4.
Esto significa que cada vatio eléctrico consumido genera hasta 4 vatios de calor.
Es uno de los sistemas más eficaces que hay actualmente. Se está empezando a utilizar para calentar el agua utilizada en sistemas de suelo radiante, aunque convencionalmente se utiliza para calentar el aire de la habitación.
Biocombustibles:
Se considera una energía limpia ya que el combustible viene de restos de poda de la naturaleza y de plantas en general. En estos casos se cumple el CO2 que se genera en su combustión queda compensado por el CO2 que la planta consumió durante su crecimiento. El problema que tiene la biomasa es el almacenamiento y el método de introducir el combustible a la caldera.
Leña y carbón: Es el sistema tradicional que se ha utilizado habitualmente en los entornos rurales y que aún hoy en día se sigue utilizando. El motivo es que los agricultores pueden obtener la biomasa de manera gratuita de sus propios cultivos. Este sistema es trabajoso e inviable para edificios grandes ya que habría que tener contratada a una persona que realizara las tareas de almacenaje y alimentación de la caldera.El principal inconveniente de este sistema es que hay que encender el fuego manualmente, la leña debe permanecer seca, y por lo tanto tener un lugar de almacenamiento. Además dependiendo del tipo de leña se genera más o menos calor y se obtiene más o menos durabilidad (la mejor leña es la de encina y la peor la de chopo).
Se ha de hacer una anotación sobre el carbón. El carbón vegetal es una fuente de energía renovable y no contaminante, mientras que el carbón mineral no es renovable y además es contaminante.
Hay varias maneras de producir calor con leña y carbón que se explican a continuación.
Chimenea:
Es el método más ineficaz para obtener calor de la leña pero el más extendido, sólo calienta la estancia en la que está la chimenea y el resto de calor se pierde por salida de humos. Es un sistema que ensucia mucho (ceniza, humo), su rendimiento se estima en un 20% como mucho.
Hay chimeneas modernas o estufas que utilizando el mismo sistema pero modificado aprovechan el calor mucho más, hasta un 70% de rendimiento.
Caldera de leña:
Se puede utilizar tanto leña como carbón para calentar el agua de los radiadores de calefacción.
Normalmente se instala fuera de la vivienda, en una sala con salida de humos al exterior, con lo que la suciedad producida no afecta a la vivienda.
La alimentación de la caldera es manual con lo que hay que estar pendiente de añadir combustible cuando sea necesario.
Están optimizadas para aprovechar el mayor calor posible de la combustión.
Biomasa:
Pellets, huesos de aceituna y similares: Se utilizan una caldera específica para este tipo de combustible, que es como la caldera de leña, pero se han automatizado el encendido y la alimentación de combustible, de manera que no hay que estar pendiente continuamente de quedarse sin combustible.
El combustible se almacena en un silo o depósito que alimenta a la caldera a través de un tornillo sinfín que termina en la cámara de combustión.
Unidades de energía térmica
A continuación se va a hacer una relación de las distintas unidades que se utilizan para medir la energía térmica y en las valoraciones energéticas de los edificios. También es conocida como energía calorífica.
- 1Kj=0.24Kcal
- 1Kw=3600Kj/h
- 1Kw=860Kcal/h
- 1CV=735,49875W
- 1Kwh=3600Kj
- 1Kwh=869Kcal
NOTA: Es importante observar que los Kw se convierten en Kj/h o Kcal/h. Esto es debido a que por definición un julio es el equivalente a un vatio por segundo. Una caloría es la energía necesaria para elevar un grado la temperatura de un gramo de agua, en caso de otros líquidos hay que tener en cuenta el calor específico correspondiente.
Observación: Hay que distinguir entre energía térmica y energía eléctrica, son dos cosas distintas y a veces equivalentes. La energía térmica se puede obtener a partir de la energía eléctrica de distintos modos.
- El primer modo es a través de una resistencia eléctrica, que convierte el flujo eléctrico en flujo calorífico con un rendimiento que ronda el 100%, en este caso si que se puede suponer que la energía eléctrica es igual que la energía calorífica.
- El segundo modo es a través de una bomba de calor, que intercambia calor entre el aire del exterior y el del interior. En este caso, y dependiendo del valor del COP del equipo, se obtiene una mayor energía térmica que la energía eléctrica consumida. Por ejemplo, con un COP de 3, con un 1Kw eléctrico se consiguen hasta 3Kw térmicos, con lo que el rendimiento de este sistema es del 300% sobre la energía consumida.
Poder calorífico de los combustibles y rendimiento
El poder calorífico de un combustible es la capacidad que tiene un combustible determinado para generar calor durante su combustión. Se puede medir en calorías/hora o bien en kW.
Se ha de tener en cuenta el rendimiento de la caldera, es decir, cuanto calor del que se ha producido durante la combustión es aprovechable y no se pierde en el proceso. El calor producido real es el producto del poder calorífico del combustible por el rendimiento de la caldera.
El objetivo principal de cálculo en esta sección es saber el precio real de cada Kwh realmente aprovechable en la parte final de una instalación. Así hay que tener en cuenta tres factores: El precio de mercado del combustible, el poder calorífico del combustible y el rendimiento de la caldera utilizada.
A continuación se hace una relación del poder calorífico de las fuentes de energía más utilizadas en calefacción:
Combustibles tradicionales:
- Gasoleo C: 10,28kWh/litro ó 8842kCal/litro
- Gas Natural: 10,83kWh/m3 ó 9317kCal/m3
- Gas Butano: 12,73kWh/kg ó 10938kCal/kg
- Gas Propano: 12,86kWh/kg ó 11055kCal/kg
Biocombustibles:
- Pelets: 4,5kWh/kg ó 4500kCal/kg
- Leña: una media de 4,5kWh/kg ó 3340kCal/kg
- Carbón: 9,08kWh/kg ó 7809kCal/kg
- Electricidad: 1kWh ó 860kcal
- Encina 4.548 kcal/kg
- Roble 4.619 kcal/kg
- Olivo 4.678 kcal/kg
- Astillas de pino 4.557 kcal/kg
- Briquetas 4.700 kcal/kg
- Pellets 4.593 kcal/kg
Los precios de los combustibles mencionados son aproximadamente de (IVA incluido):
- Gasoleo C: 0,95€/litro (2015), 0,56€(2016)
- Gas Natural: 0,06€/kWh (2015), 0,058€/kWh (2016). 12,46€ la botella de 12,5kg
- Gas Butano: 1,26€/kg (2015), 0,996€/kg (2016). 10,96€ la botella de 11kg
- Gas Propano: 1,26€/kg (2015), 0,996€/kg (2016)
- Pelets: 0,23€/kg (2015), 0,25€/kg (2016)
- Leña: 0,15€/kg (2015), 0,15€/kg (2016)
- Carbón: 0,09€/kg
- Electricidad: 0,13€/kWh
- Discriminación horaria: 0,0973€/kWh
El rendimiento de la caldera para cada tipo de combustible es:
- Gasoleo C: 88%
- Gas Natural: 90%
- Gas natural condensación: 109%
- Gas Butano: 90%
- Gas Propano: 90%
- Pelets: 90%
- Leña: 90%
- Carbón: 90%
- Electricidad radiadores: 96%
- Electricidad bomba de calor: 400%
Para calcular el precio real de cada kWh hay dividir el precio del combustible entre el poder calorífico de ese combustible, obteniendo lo que cuesta cada Kwh a la entrada de la caldera. Ese precio hay que dividirlo por el rendimiento de la caldera para obtener el precio final en el punto de consumo.
Los precios finales obtenidos son:
- Gasoleo C: 0,95€/litro / (10,28kWh/litro x 0,88) = 0,1050€/kWh (2015), 0.0619€/kWh (2016)
- Gas Natural: 0,05€/kWh / 0,90 = 0,0672€/kWh (2015), 0,0645€/kwh (2016)
- Gas natural condensación: 0,05€/kWh / 1.09 = 0,0459€/kWh (2015), 0,044€/kWh (2016)
- Gas Butano: 1,26€/kg / (12,73kWh/kg x 0,9) = 0,11€/kWh (2015), 0,087€/kWh (2016)
- Gas Propano: 1,26€/kg / (12,86kWh/kg x 0,9) = 0,109€/kWh (2015), 0,086€/kwh (2016)
- Pelets: 0,23€/kg / (4,5kWh/kg x 0,90) = 0,0668€/kWh (2015), 0,617€/kWh (2016)
- Leña: 0,15€/kg / (4,5kWh/kg x 0,90) = 0,037€/kWh (2015 y 2016)
- Carbón: 0,09€/kg / (9,08kWh/kg x 0,9) = 0,011€/kWh
- Electricidad radiadores: 0,13€/kWh / 0,96 = 0,1354€/kWh
- Electricidad bomba de calor: 0,13€/kWh / 4 = 0,0325€/kWh
- Discriminación horaria: 0,0973€/kWh / 0,96 = 0,10€/kWh
NOTA: En los cálculo no se tienen en cuenta los términos fijos de los contratos de gas o electricidad. Hay que hacer el estudio correspondiente en cada caso particular.
Cálculo de la calefacción de una vivienda
A la hora de calcular la energía necesaria para calentar cada habitación de la vivienda hay que analizar las pérdidas térmicas de la vivienda, por donde se producen, volumend de la habitación un largo etcétera. Este sería el método más exacto y justo para tener en cuenta las particularidades de una vivienda. En este enlace se puede ver un ejemplo de cálculo.
De manera práctica se puede seguir una serie de pasos más sencillos para realizar este cálculo, que son los pasos numerados que se detallan a continuación:
1. Volumen de la habitación (A): El primer paso está relacionado con el tamaño de la habitación en metros. Hay que multiplicar el ancho x largo x alto para calcular el volumen de aire a calentar. Se tomará una altura de 2,5m en habitaciones que tengan una altura menor de 2,5 metros.
2. Zona climática (B): Para tener en cuenta la climatología de cada zona de España y que le corresponde a la vivienda hay que consultar el siguiente mapa, que divide la peninsula en 5 zonas, desde la más fría a la más cálida. Se multiplicarán los cálculos por una constante asignada a a cada zona climática.
- Zona 1: 0,88
- Zona 2: 0,95
- Zona 3: 1,04
- Zona 4: 1,12
- Zona 5: 1,19
3. Orientación de la habitación (C): Elegir la orientación de la habitación. Se la habitación de a dos orientaciones elegir la de peores condiciones para asegurar que se aporta la energía suficiente para su calefacción.
- Norte: 1,12
- Sur: 0,92
- Este: 1
- Oeste: 1
4. Aislamiento térmico (D): Indica el nivel de aislamiento que tiene la habitación
- Alto: 0,93. Si hay doble ventana y cámara de aire
- Medio: 1. Si solo hay doble ventana ó solo cámara de aire
- Bajo: 1,10. Si no hay ni doble ventana ni cámara de aire
En este apartado se pueden dar muchas variables, ventanas con rendijas aunque tengan doble cristal, rejillas de aireación, ect. En estos casos elegir la opción más apropiada según se estime oportuno.
5. Necesidad calorífica: El resultado obtenido estará en vatios(W).
Potencia necesaria (W) = A x B x C x D x 34
Ejemplo: Una habitación que mide 3 metros de alto, 5 metros de ancho y 6 metros de largo.
A. Volumen de la habitación: 3m x 5m x 6m = 90 metros cúbicos
B. Zona climática: Si está en Madrid el mapa indica que es zona 4 = 1,12
C. Orientación: Si es norte 1,12
D. Aislamiento térmico: Si es alto 0,93
Resultado: 90 x 1,12 x 1,12 x 0,93 x 34 = 3570W
También se puede utilizar la siguiente calculadora online de Rayco.
A continuación para hacer un ejemplo de la calefacción de una vivienda se ponen las características técnicas de un elemento de un radiador de calefacción Ferroli Europa.
Radiador Ferroli - Modelo Europa C
En esta tabla se puede ver la potencia calorífica que produce cada elemento del radiador dependiendo de la altura de cada módulo y de la diferencia de temperatura entre el ambiente y el agua de su interior.
Si en el ejemplo anterior se necesitaba una potencia de 3750W para calentar la habitación, se puede calcular el número de elementos necesarios para la calefacción eligiendo una altura de radiador y la temperatura del agua.
Si se utiliza una caldera de condensación y se quiere aprovechar su rendimiento se elegirá una diferencia de temperatura de 40ºC. Eligiendo el elemento de tamaño medio (Europa 700 C) se ve que entrega una potencia de 102,2W por elemento.
El total de elementos será: 3750W/102,2W= 36,69 elementos, es decir que habrá que poner 37 elementos para conseguir la potencia deseada.