Sistemas de Acondicionamiento Térmico: Eficiencia Energética y Tipos

I. Balance Energético

Puente Térmico

Un puente térmico es una zona (puntual o lineal) donde el flujo de calor es más importante que en el resto de la envolvente térmica.

Ahorro Energético al Apagar la Calefacción

¿Se genera ahorro energético al apagar la calefacción durante la noche? La respuesta es sí, pero el tiempo de detención del sistema de calefacción tiene que ser suficiente para generar un ahorro significativo. Como lo muestra la Figura 4, se puede ahorrar un 10% del consumo de energía después de 12 horas de detención para una construcción de inercia baja (I), mientras que se genera solo un 5% para una construcción de inercia alta (II).

Dimensionado de los Sistemas

Emisores y Sistemas Autocontenidos

La potencia de los emisores de calor y/o de frío debe ser superior a la carga térmica de diseño para que el emisor pueda asegurar el recalentamiento del recinto. Por otro lado, es importante no sobredimensionar los emisores, ya que podrían afectar el funcionamiento de la instalación.

Sistemas Centralizados

Para dimensionar calderas, se suman las cargas térmicas de todos los recintos que se van a alimentar por estas calderas y se multiplica por un margen de diseño que depende de la carga térmica acumulada.

Cañerías

El diámetro mínimo de las cañerías de la red de distribución se determina en función de la carga térmica de los recintos que va a alimentar. Considerando que la carga térmica de los recintos considera una sobrepotencia de recalentamiento, se debe considerar para dimensionar el diámetro la carga máxima que puede administrar la cañería.

II. Sistemas de Acondicionamiento Térmico

1. Combustión

Cuando se dan las condiciones: presencia de los componentes y alta temperatura para iniciar la reacción química exotérmica (combustión), se produce la combustión.

• Existen varios componentes que al mezclarse con el oxígeno producen esta reacción exotérmica (principalmente el carbono y el hidrógeno).
• Los combustibles son una mezcla en diferentes proporciones de estos elementos principales que pueden producir esta reacción exotérmica.

El poder calorífico del combustible es la cantidad de calor (J) que puede producir una unidad de combustible (kg o m³) al mezclarlo con el oxígeno (principalmente).

• PCI: Poder Calorífico Inferior (el vapor formado durante la combustión está en estado gaseoso).
• PCS: Poder Calorífico Superior (el vapor formado durante la combustión está en estado líquido).

Los diferentes combustibles no solo difieren en la cantidad relativa de estos elementos, sino que también en la existencia de otros elementos que producen compuestos adicionales, como el azufre, que produce ácido sulfúrico.

También los combustibles se diferencian en otras propiedades como: densidad, volatilidad, temperatura de inflamación, temperatura de explosión, etc.

Son los calefactores que más comúnmente se utilizan en Chile: estufas.

2. Calderas

Las calderas murales exteriormente son muy similares a los calefones a gas; sin embargo, en general, tienen mayor eficiencia. Para distinguir físicamente una caldera de un calefón, lo más fácil es:

1. Ubicar el indicador de presión de la red de calefacción.
2. Fijarse en el número de cañerías que llegan al equipo (cuidar de no confundirse con un calefón solar).
3. Identificar el pequeño intercambiador de placas que calienta el agua de la caldera.
4. Identificar el estanque de expansión en el interior.

Calderas de Condensación

En el rango de las calderas para calefacción, se pueden obtener muy buenos rendimientos con las calderas a condensación. Eso sí, como se dijo antes, hay que mantener baja la temperatura de salida para optar a los altos rendimientos; por tanto, se ha podido bajar la temperatura de los gases a valores del orden de 50 °C o menos.

Hoy que se puede condensar, se sigue manteniendo la misma base, por eso es que este tipo de calderas puede tener rendimientos por sobre el 100% (ejemplo: 105%).

Rendimientos Calderas

En el rango de las calderas para calefacción, se pueden obtener muy buenos rendimientos con las calderas a condensación. Eso sí, como se dijo antes, hay que mantener baja la temperatura de salida para optar a los altos rendimientos.

3. Calefacción Eléctrica

Se conoce como efecto Joule al fenómeno que se produce cuando una corriente eléctrica circula a través de una resistencia. En general, esta transformación tiene un 100% de eficiencia, es decir, toda la energía eléctrica se transforma en calor.

Estufas Eléctricas

• + Bajo costo de inversión.
• + Respuesta térmica rápida.
• - Balance ecológico desfavorable: Rendimiento red eléctrica 0,47.

Útil para:

• Un recinto para un guardia de noche.
• Un hall con paneles radiantes.
• Un recinto con una ocupación puntual, como un baño.