sistema calefacción

Criterios de ahorro para sistemas de calefacción

por Ismael Caballero

Calor, frio y confort
Podemos definir el calor como una de las formas en que se expresa la energía, se transmite de un elemento radiante, que tiene cierta temperatura, a un receptor con menor temperatura. A través de ondas electromagnéticas. Su transmisión tiene lugar de tres maneras:

Conducción, el calor se transmite de molécula a molécula por contacto directo.

Convección, el calor se transmite mediante el movimiento de masa de aire (el aire caliente es menos denso y asciende a capas superiores mientras que el menos caliente, desciende. Su comportamiento es principalmente de forma laminar.

Radiación, se da por la transformación de energía radiante en energía de agitación molecular. Se diferencia de las dos anteriores en que no necesita de un medio para la transferencia de calor sino que ocurre de forma similar a la transmisión de la luz. Esta es la forma de transporte energético más saludable y económica pues la transmisión de calor no necesita de un elemento intermediario y se trabaja con saltos térmicos más bajos para el aporte de calor. Se requieren grandes superficies a menor temperatura, con lo cual la cantidad de calor residual no aprovechable es mucho menor.
El frio sólo existe como sensación de ausencia de calor. Cuando un cuerpo nos da sensación de estar frío, es porque le estamos cediendo calor o nos lo está robando, depende de nuestra actitud ante la circunstancia.

El CONFORT es la sensación agradable y equilibrada entre humedad, temperatura y calidad del aire (no viciado). Estas varían en función de la actividad que desarrollemos y la edad que tengamos.
La humedad relativa debe estar comprendida entre los valores del 40% al 70% (no me voy a extender en ella pues ello requeriría tratar el tema de climatización, el cual es mucho más complejo).
La calidad del aire está condicionada por innumerables factores, el más importante es el que depende de su renovación y ésta no solo debe realizarse por la necesidad de oxigeno para respirar, como sería lo lógico, sino también para minimizar la concentración de toxinas que emanan muchos de los materiales con los que convivimos. La renovación del aire no debe ser inferior a 9m3/hora por persona y aunque a simple vista esto nos parezca una exageración (es muy fácil de cumplir con las ventanas de madera sin junta de caucho)la normativa ITIC en el apartado 02.3 exige a los técnicos tener en cuenta este valor.
Si además se colocaran materiales ecológicos, no se darían nunca las concentraciones excesivas de elementos nocivos, como ocurre en la mayoría de las viviendas de las ciudades. El no tener presente la calidad del aire es uno de los principales factores de lo que se denomina "Síndrome del Edificio Enfermo"(1).
Tanto la calidad del aire como el de la humedad relativa son temas tan extensos que requieren de un tratamiento especial.

La temperatura ideal es aquella en la que nuestro cuerpo mejor desarrolla sus funciones y esto no siempre se da cuando tenemos sensación de calor. Se suelen escuchar ciertas frases que nos dan una idea de lo que ocurre en muchos de los ambientes calefactados: “si tengo calefacción es para estar caliente" o "en mi casa no hay quien pare, para que los de la zona Norte estén calientes, yo tengo que abrir las ventanas". Es posible que nuestro bolsillo pueda permitiese este derroche, pero ¿se lo puede permitir el planeta?.
En un sistema convencional de radiadores, la temperatura óptima, medida a la altura de la cabeza, debe ser la siguiente:

a) Para una actividad sin esfuerzos: para un bebé de 24°C a 27¼C, para un niño pequeño de 21°C a 24°C, para un niño mayor de 1 8°C a 20°C, para un joven de 17°C a 19°C, para una persona de 3Q a 45 años de 18°C a 21°C, para una persona de 45 a 60 años de 19°C a 22°C, para una persona mayor de 60 años entre 21°C y 24°C.

b) Para una actividad con esfuerzos: debemos restar 3°C a las referencias del apdo. a.

c) Para el descanso: debemos restar 2°C (menos a los bebés) a las referencias del apdo. a.

Si el sistema de calefacción, en lugar de ser por radiadores, es a través de muro bajo radiante, o zócalo o suelo radiante, debemos de quitarle un grado más.

Mejoras que podemos realizar para conseguir un ahorro energético y económico con los sistemas de calefacción tradicionales
La mayor parte de los problemas que se generan en un sistema de calefacción son por falta de un mantenimiento adecuado. Este se puede dividir en dos partes:

a) Mantenimiento que puede realizar el usuario, se basa en mantener el circuito hidráulico a la presión adecuada, (que para los circuitos cerrados y con una - temperatura de 20°C debe estar comprendida entre 1 y 1>3 Kg/cm2). En revisar que no halla fugas de agua o gasóleo. En el caso de una instalación de gas, para comprobar que no hay fugas debemos pulverizar con agua jabonosa en las uniones, codos, válvulas y empalmes de todo el circuito, al mismo tiempo, comprobaremos que las rejillas de ventilación no se encuentran obstruidas. Las chimeneas debemos revisarlas periódicamente. En las calificaciones de gas el tramo individual se revisará cada 2 años y el colectivo, cada 4 años. En las de gasóleo, el tramo individual, antes de empezar la temporada y el tramo colectivo, cada 3 años. En una de carbón cada 2 meses. En una de leña secas cada mes y en una de restos de podas o leña verde, cada semana. Los radiadores deben estar limpios y sin obstáculos que impidan la salida de aire caliente por su parte superior o la radiación por su parte frontal. Si están colocados a una distancia inferior a 1,5 cm de la pared, deberemos llamar al calefactor para que nos coloque unas alargaderas que dejarán el radiador mas separado y se facilitará la convección. Además le podemos pedir que nos coloque una lámina de corcho aluminizada para ayudar a que la pared no robe calor y la convección se realice de una forma óptima. Simplemente con esto podemos conseguir un ahorro de hasta el 13% en combustible. También deberemos purgarlos periódicamente, si son de chapa o hierro fundido cada 2 meses, si son de aluminio y, sobre todo, con tubería de cobre cada 2 semanas. La puerta de la calle no debe tener rendijas superiores a 0,5 mm. en su parte inferior, de la misma forma las ventanas no deben superar 0,2 mm, en los laterales podemos colocar una banda elastómera o de caucho. Para saber si tenemos muchas pérdidas por filtraciones podemos pasar un trozo de folio por las juntas, si esto ocurre tenemos muchas pérdidas y debemos hermetizar, si pasamos una vela es suficiente que la llama se ladee en un tramo de 8 cm. por persona para aportar la renovación de aire adecuada. Las casas de las persianas tendrán un cierre estanco por el lado de la habitación. Si su caldera de gas es con llama piloto, no la tenga encendida todo el día, es mejor que solo la encienda cuando vaya a usarla pues el consumo del piloto le puede costar unas 3000 pts/año, contando sólo el período de calefacción; si además la utiliza para A.C.S., le puede costar hasta 14000 pts/año.
Si su caldera es de gasóleo debe limpiar el filtro del depósito como mínimo una vez al año y cada vez que le llenen el depósito debe esperar un mínimo de 3 horas antes de volver a poner en marcha el quemador, pues los lodos sedimentados quedan revueltos y podemos obstruir el filtro. La temperatura a la que debe trabajar una caldera de gasóleo convencional es entre 75°C y 90°C evitaremos condensaciones en su interior y de esta forma podemos alargar la vida útil de la caldera. Si bien éste es uno de los inconvenientes que tiene la calefacción a gasóleo convencional, pues la cantidad de aire que discurre por su interior es mayor cuanta más temperatura tenga el hogar y en consecuencia más se enfría, con lo que consumirá mas.

b) Mantenimiento que debe realizar un mantenedor cualificado, con su carnet en vigor y el contrato debidamente cumplimentado. Si la calefacción es comunitaria, además hay que llevar el libro de mantenimiento rigurosamente, pues se asume una gran responsabilidad civil tanto por parte del mantenedor como por parte del presidente de la comunidad de vecinos.

c) Dentro de las mejoras a realizar debemos tener muy presente el aislamiento, junto al control y regulación. Para que nos hagamos una idea, un acristalamiento sencillo de 1m2 en la fachada norte, puede suponemos un coste anual de 5.500 pts.; si le colocamos doble cristal (un 4.12.4) y contraventanas, podemos reducirlo a 1.200 pts. De la misma manera un acristalamiento de 1m2, en la fachada Sur o mejor aún Suroeste, puede ser aprovechado adecuadamente para obtener calor si, cuando el sol incida sobre él, no le ponemos obstáculos como cortinas, permitiendo obtener ahorros de 4.500 pts/año.
Otro ejemplo de la importancia del aislamiento y de una forma mas técnica y precisa: en una pared que mira al Este y tiene 25 m2, realizada en ladrillo cara vista con tabique interior y cámara de aire de 8 cm., las perdidas através de la fachada son para este tipo de muro el “k” es de 1,26 kcal / h X m2 X °C.

Suponiendo que la temperatura exterior es de 7°C y la interior de 19°C resulta que tenemos un salto térmico de 12°C durante 10 horas/diarias como media y durante 4 meses al ano, resulta:
1,26Kcal /(10h x 4 meses x 30 dias) x 25m2 x 12°C = 453.600 Kcal/año
Si los 8 cm de cámara de aire los rellenamos de corcho el 4'k" del muro nos cambia a 0,31 con lo que nos quedan unas pérdidas de 111.600 Kacl/h
El ahorro obtenido es de más del 75%

Cuando tenemos un piso con las paredes sin aislar tenernos varias opciones.

Si la pared tiene cámara de aire, realizando un agujero en la parte superior y otro en la inferior del lado contrario, podemos inyectar por ejemplo, viruta de celulosa (papel reciclado) cristalizada con sales de bórax, o corcho granulado, o viruta de paja (y/o madera) también tratada con sales de bórax ( y nos resultará lo más económico), o lana de roca (con reservas) o arlita (aunque según mi opinión no es nada ecológica y su emisión radiactiva más alta que la del resto de aislantes).

Cuando tengamos el caso de paredes macizas, sin cámara de aire, lo ideal sería aislar hacia el exterior y cerrar con un tabique sencillo y un buen revoco, por ejemplo: monocapa de bermiculita.

El techo de las viviendas es otro de los puntos negros pues el aire caliente tiende a ocupar los espacios mas elevados, al ser menos denso) y en consecuencia el salto térmico entre el interior y el exterior es mayor. El techo se puede aislar con placas de perliescayola o con placas de escayola armadas con viruta de celulosa, o con placas de cartón-yeso y rellenando el hueco resultante a modo de sanwich con cualquier aislante de los mencionados anteriormente.

En el medio rural, las casas semienterradas son las que mejores resultados obtienen, pues son frescas en verano y cálidas en invierno.
También debernos tener en cuenta que el control y regulación mediante cronotermostatos o válvulas termostáticas más reloj-programador ayudan a conseguir un importante ahorro energético y cómo no, económico; se estima que el uso de estos aparatos ahorra entre un 10% y un 20%7 pues no solo nos encienden y apagan la calefacción a una hora predeterminada sino que además se debe dar la condición de que el termostato detecte falta de temperatura. Los termostatos de ambiente no deben actuar sobre la alimentación eléctrica de la cadera, sino sobre la bomba recirculadora, pues se corre el riesgo de dejar sin producción de A.C.S. a la vivienda.
En las viejas comunidades de vecinos, cuando se consiguen los ahorros más importantes cuando se colocan contadores de A.C.S. a cada usuario, y contadores horarios que registran el tiempo en que transcurre la electroválvula abierta dando paso al agua de calefacción. Esta electroválvula debe estar comandada por el ya mencionado cronotermostato. También se han observado interesantes ahorros al colocar centralitas de regulación (actuando sobre válvula válvula de 3 ó 4 vías), las cuales están comandadas por sondas colocadas estratégicamente, como por ejemplo, una en el conducto de ida, otra en el retorno, otra en la fachada norte y otra en el local mas característico. A dichas centralitas se les designa una curva de trabajo, en función de la temporada y las características propias de la instalación.

Como elegir el combustible más adecuado
El combustible a utilizar dependerá de los recursos energéticos propios del lugar y de la accesibilidad del transporte si se requiere.
En el medio urbano, lo razonable es optar por el gas, natural o propano, pues son menos contaminantes que el gasóleo y requieren de menos mantenimiento. El coste de la termia, a fin de cuentas, sale por el estilo.
Hoy en día, si debemos poner una caldera nueva en nuestra comunidad de vecinos; recurriremos en primer lugar al gas pero, si no tenemos acceso a él, lo sensato es optar por una caldera de baja temperatura con recuperador de gases y a gasóleo, el ahorro del 20% está garantizado. Si la caldera que debemos cambiar es la de nuestra vivienda o sea individual, siempre que se pueda optaremos por una caldera estanca de condensación a gas, a medio plazo el bolsillo y el medio ambiente nos lo agradecerán.

En el medio rural, hay un potencial desaprovechado impresionante. Lo primero sería realizar un estudio de los recursos renovables propios del lugar y sacarle el máximo provecho, de tal manera que la energía que no pudiéramos obtener mediante el Sol, el Viento o el Agua la obtuviéramos de un elemento secundario como puede ser el biogás, el bioalcohol o la biomasa, y, en el peor de los casos, recurriríamos a los combustibles fósiles.

a) En lugares ganaderos, lo suyo es realizar una planta de aprovechamiento de los residuos propios de la actividad y mediante digestores anaerobios obtener biogás (metano) para funcionar con equipos de cogeneración (pronto, trigeneración) y conseguir la autosuficiencia eléctrica y térmica; posteriormente, los lodos residuales tratarlos en composteros para obtener abono y así enriquecer la tierra, al mismo tiempo que evitamos la emisión de una buena parte de gases nocivos a la atmósfera.

b) En lugares agrícolas, lo más conveniente sería un sistema combinado de biogás, como en los lugares ganaderos, y otro de biomasa, sobre todo en los agroforestales. Aquí los restos de limpiezas forestales, podas, residuos inflarnables, etc... se incineran en una caldera de vapor, la cual mueve una turbina que, a su vez, hace funcionar un generador eléctrico, y el calor residual es aprovechado como energía térmica para A.C.S. y/o calefacción.

Necesidades de calefacción según la vivienda y su entorno
Las necesidades de calefacción dependen de determinados factores como son: el clima, orientación, forma constructiva, calidad de los materiales con los que se ha realizado la construcción (en lo referente a cerramientos y aislamientos) y del uso que realicemos de la misma.
Las necesidades de calefacción aumentan en la misma proporción que aumentan las superficies a calefactar y, más aún, cuando los cerramientos dan al exterior en lugar de a la casa de otro vecino. Cuantos menos vecinos tengamos, más necesidad de calefacción. Sirva como ejemplo que, con un mismo aislamiento, un chalet convencional necesita el doble de calefacción que un piso en una ciudad. Ahora bien, si este chalet lo construimos aplicando soluciones bioclimáticas (orientación y distribución adecuadas, protección de los vientos dominantes con barreras vegetales, semienterrada sobre todo en su vertiente Norte, con aislamientos que proporcionen a los cerramientos un "k" inferior a 0,2, etc...), podemos obtener ahorros considerables respecto del piso convencional.

La Bioclimática, el aprovechamiento solar pasivo, es la forma más económica de calentar o, como minino, templar una vivienda. Quizás no sea valorada en su justa medida porque no pagamos "tasa solar", y da la impresión de que lo que no cuesta, no tiene valor.
Para un buen aprovechamiento solar, sólo necesitamos un elemento captador, otro acumulador y, en algunos casos, un medio para transportarlo. Lo más típico y eficiente es abrir grandes ventanales al Sur, o colocar añadidos a la fachada de tipo invernadero o incluso muros Trombe (aunque éstos últimos son los menos útiles y prácticos; un buen acristalamiento es capaz de calentar cuatro veces su superficie, mientras que un muro Trombe solo calienta 2,5 veces su superficie acristalada). Este calor que penetra a través del cristal necesita de un elemento que lo absorba como, por ejemplo, un suelo de cerámica (cuanto más oscuro y mate, más absorbe), y bastante masa para acumular este calor y así poder transmitirlo poco a poco cuando el sol ya no caliente.
Cuando se plantea la necesidad de realizar una construcción en un lugar determinado, el buen proyectista lo primero que hará es ir al lugar y estudiar su orografía, los recursos propios del lugar y las construcciones existentes (sobre todo las antiguas) y todo ello junto con las necesidades que le planteen los futuros usuarios, configurará el marco idóneo para aplicar las soluciones más convenientes. El usuario debe dejarse asesorar por un buen profesional; a medio y largo plazo, seguro que ahorra energía y dinero. (No es común que las instalaciones de calefacción más baratas sean rentables. Primero dedique un poco de tiempo a informarse adecuadamente, para que luego no tenga que lamentarse).

El sistema de calefacción más eficiente y saludable es el solar
La captación solar pasiva es la forma más económica de conseguir energía térmica. Con ella podemos tener no solo calefacción muchos días de invierno, sino también Agua Caliente Sanitaria la mayor parte del año. Hoy por hoy, no es justificable económicamente el no colocar colectores planos para la producción de A.C.S., su amortización se realiza como mucho en 5 años. Otra cosa es pretender tener autosuficiencia total solo con la captación solar pasiva. Aunque se puede conseguir, como nos lo demuestra Feliciano García, con viviendas que tienen el "efecto cueva", con grandes masas de inercia térmica. Pero no es lo más común pues se tienen que dar ciertas condiciones constructivas y climáticas. Más adelante veremos que hay sistemas de apoyo muy saludables.
La captación solar pasiva está basada en el principio de "caja caliente". Se trata de un recinto orientada al sur, con amplio acristalamiento, cerramientos con muy buen aislamiento, en ocasiones un elemento reflector-concentrador, un elemento captador (con mejor rendimiento cuanto más oscura y mate sea su superficie) y también, en ocasiones y dependiendo de la aplicación que deseemos tenga, un acumulador con mucha masa y, en consecuencia, mucha inercia térmica. Con aleros bien diseñados para que en verano den sombra y en otoño, primavera e invierno dejen pasar los "rayos luminosos.
La bioclimática se sirve también de elementos vegetales para un mejor aprovechamiento como, por ejemplo, barreras vegetales, compuestas por hileras de arbustos y o árboles que minimizan la acción del viento, árboles de hoja caduca en el sur para dar sombra en verano y dejar pasar los rayos de sol en invierno.
El aprovechamiento más práctico y sencillo es a través de las ventanas orientadas al sur. Sin embargo, por condicionamientos sociales, complejos, miedo a que se invada nuestra intimidad, etc... se suelen colocar cortinas que frenan este sistema tan barato y los principios bioclimáticos se vienen al traste. Cuando queremos calentar en los días soleados toda la casa, sólo con las ventanas del sur no suele ser suficiente y hay que recurrir a grandes superficies acristaladas, tipo muro Trombe o invernadero. El muro Trombe está compuesto por un acristalamiento paralelo a la fachada, con rejillas en su parte inferior y superior, para que el aire del interior de la vivienda entre por su parte inferior y, al ser calentado por la incidencia del sol, vuelve a entrar a la vivienda por su parte superior, Yo personalmente prefiero la opción de invernadero, pues cumpliendo la misma función que el muro Trombe ganamos una estancia a la cual se le termina dando más uso que, por ejemplo, al salón del interior de la vivienda. Este invernadero es conveniente que esté dotado de un toldo para el verano, o de una exuberante vegetación de hoja caduca en el exterior, y con un sistema de ventilación que cree corrientes de aire convectoras, evacuadas por la parte superior mediante el efecto de "shunt térmico".
Luego tenemos los sistemas informatizados, por medio de la "domótica", los cuales consiguen muy buenos rendimientos mientras funcionen bien, pero son bastante caros y complejos. Están basados en servomotores que suben y bajan persianas o abren y cierran huecos de ventilación en función de unas sondas termostáticas colocadas en sitios estratégicos de la fachada y del interior, e incluso en algunos casos accionan ventiladores e intercamhiadores de calor, todos ellos comandados por un ordenador.

Sistemas de apoyo a la bioclimatica
Como hemos dicho antes, la captación solar pasiva es muy difícil que nos pueda aportar el 100% de la energía térmica que necesitamos en nuestros hogares, a un precio asequible; por lo que tenemos que echar mano de otros elementos y recursos que cubran esta carencia. Yo les propongo el muro bajo radiante y el zócalo radiante. Primero porque como ya hemos visto antes, el calor que necesitamos en invierno si es transmitido a través del efecto radiante, nuestro cuerpo lo acoge mejor, es más saludable. Pero Uds., se dirán que para esto ya está inventado el suelo radiante y tienen razón pero, con el suelo radiante, se producen ciertas anomalías en lo que concierne a la salud Primero, el calor que reciben las plantas de nuestros pies no es por el efecto de radiación sino por el de conducción y se ha observado en el transcurso de los últimos años que, en las viviendas donde se ha colocado "suelo radiante", sus moradores padecen con mucha más facilidad de problemas circulatorios y varices. Esto es debido en parte a que los sistemas de regulación y control tienen una vida útil determinada, y las sondas termostáticas o no son todo lo buenas que debieran o no se cambian en tiempo prudencial, pues en el momento que sobrepasemos la temperatura superficial de 27°C vamos a tener problemas seguros. Por otro lado está el tema de las geopatias provocadas por el hecho de que bajo nuestros pies haya una corriente sensible circulando, tema del que se ocupa la Geobiologia. En los últimos tiempos los buenos profesionales han visto como la solución al problema del «síndrome del edificio enfermo» pasa por tener presente la calidad del aire, de los materiales y de las emisiones radioeléctricas, electromagnéticas, etc... (que son emitidas por electrodomésticos, conducciones eléctricas empotradas, transformadores, líneas de alta tensión, fallas geológicas, corrientes de agua subterránea, etc...) y para ello nos nutrimos de la asociación GEA, dado que en su seno se encuentra el grupo de profesionales que más ha estudiado el tema.
Debido a estos problemas, en 1986, decidí buscar una solución, un, elemento que irradiara la energía térmica sin crear estos problemas, debía ser un elemento que radiara en sentido horizontal y más bien a la altura inferior de las estancias. Con las ventajas del suelo radiante y evitando sus inconvenientes sólo podía ser el zócalo radiante o muro bajo radiante. El porqué de radiar hacia las capas inferiores de las estancias es sencillo porque la cabeza tiene menos necesidad de absorber calor que los pies, prueba de ello es que nos encontramos más a gusto en una habitación donde la temperatura a nivel de los tobillos es de 18 S y a la altura de la cabeza de 17°C, como ocurre en este sistema, que en uno conveccional (de radiadores que calientan en su mayor parte por convención) donde para que los tobillos estén a 18°C la cabeza está a 21°C (y el techo puede estar a 24°C).
La confección del elemento es similar a la del suelo radiante, aunque la temperatura del fluido caloportador (agua de circuito 1°) es casi del doble en el zócalo o muro radiante (si en el suelo radiante la temperatura media de fluido es de 32°C, en el muro o zócalo radiante es de 55°C). El serpentín del conducto, en lugar de ir en sentido horizontal, se coloca como es obvio en sentido vertical; los cambios de dirección deben ser tenidos muy en cuenta por las dilataciones y para ello se coloca un elemento amortiguador; al mortero se le aplica el mismo aditivo que al del suelo radiante (para mejorar la transmisión térmica y absorber en parte las dilataciones) y se cierra con una cerámica.

Coste de calefacción para un piso en ciudad con unas necesidades de 5.000 Kcal/h

Tipo calefacción	PVP combustible/termia (1)	PVP mantenimiento anual	Rendimiento	Valoración ecológica
Gasóleo ÒCÓ	6,9 ptas.	12.000 ptas.	86%	Malo
Gas propano	7,2 ptas.	5.000 ptas.	92%	Regular
Gas natural	6,3 ptas	5.000 ptas.	92%	Aceptable
Biogás (2)	0 ptas.	28.000 ptas.	91%	Bueno
Leña de pino	4,9 ptas.	4.000 ptas.	69%	Bueno (3)
Leña de haya	53,2 ptas.	4.000 ptas.	66%	Bueno
Leña de roble	5,5 ptas.	4.000 ptas.	65%	Bueno
Carbón	8,6 ptas.	14.000 ptas.	70%	Muy mala
Electricidad noche	8,6 ptas.	1.000 ptas.	99%	Muy mala (4)
Electricidad dia	18,9 ptas.
Capt. solar pasiva	0 ptas.	1.000 ptas	100%	Excelente
Briqueta (5)	6 ptas.	4.000 ptas.	75%	Bueno

1,- 1 termia = 1000 kcal/h.

2,- de digestión abaeróbica de materia orgánica.

3,- Procedente de podas y mantenimiento controlado del bosque.

4,- Mientras una buena parte de su procedencia sea de centrales nucleares y/o térmicas de carbón o gasóleo.

5,- De serrín pretensado.