Sistemas de calefacción energéticamente eficientes: ¿cómo y en qué se puede ahorrar?

La calefacción de instalaciones industriales y viviendas resulta bastante cara. Reducir los gastos en facturas es posible gracias a los sistemas de calefacción energéticamente eficientes, con los cuales se pueden ahorrar cantidades significativas sin renunciar a las condiciones de confort en el interior.

Le proponemos que examine cuáles son las opciones para mejorar la eficiencia energética del hogar y cuáles son las particularidades de su aplicación. Una revisión detallada de las tecnologías de ahorro energético le ayudará a decidir sobre la conveniencia de instalar uno u otro tipo de sistema de calefacción.

Formas de mejorar la eficiencia energética del hogar

Se pueden reducir los costes de la energía utilizada para la calefacción mediante diferentes métodos:

• mejorando la eficiencia energética del edificio;
• aplicando el sistema «Hogar inteligente», así como otra automatización que permita minimizar los costes;
• reduciendo las pérdidas eléctricas mediante radiadores y otros dispositivos;
• aumentando la eficiencia de las calderas o estufas de calefacción;
• utilizando fuentes de energía ecológicas (leña, paneles solares).

Para obtener mejores resultados, se puede aplicar una combinación de dos o más opciones.

Incluso el sistema de calefacción más fiable y de calidad no servirá de mucho si en la casa se produce una pérdida de calor a gran escala, por lo que se deben tomar medidas que impidan las fugas de energía térmica a través de rendijas y ventanas abiertas.

Es importante dar pasos sencillos pero eficaces, revistiendo suelos, paredes, puertas, techos y marcos de ventanas con material aislante térmico. Además del aislamiento según los requisitos normativos, se puede colocar aislamiento adicional. Esto permitirá reducir aún más las pérdidas de calor, aumentando así la eficiencia energética del edificio.

Para realizar un aislamiento térmico de calidad, se puede llamar a un especialista en auditoría energética. Él realizará una termografía de la casa, lo que permitirá identificar los puntos de mayor pérdida de calor, cuyo aislamiento debe realizarse en primer lugar.

Como regla general, las mayores pérdidas de calor ocurren a través de las paredes, el techo del ático, así como el suelo sobre vigas. Estas áreas requieren un aislamiento térmico de calidad. Para evitar fugas de calor por las ventanas, se pueden utilizar contraventanas que se cierran por la noche.

Sistema de control «Hogar inteligente»

Los dispositivos automáticos del sistema “Hogar inteligente” pueden hacer una gran contribución al ahorro de los portadores de energía utilizados para obtener calor.

Se puede alcanzar el máximo nivel de eficiencia eligiendo un sistema equipado con una serie de funciones adicionales, a saber:

• control dependiente del clima;
• sensor de temperatura instalado en el interior;
• posibilidad de control externo con el intercambio de datos previsto;
• prioridad de los circuitos.

Examinemos todas las ventajas mencionadas con más detalle.

Control de temperatura dependiente del clima en el hogar implica ajustar el nivel de calentamiento del portador de calor según la temperatura del aire exterior. Si hace mucho frío afuera, el agua en el radiador será un poco más caliente de lo normal. Al mismo tiempo, cuando hace más calor, el calentamiento será menos intenso.

La falta de esta función a menudo conduce a un aumento excesivo de la temperatura del aire en las habitaciones. Esto no solo genera un consumo excesivo de portadores de energía, sino que tampoco es muy cómodo para los habitantes del hogar.

Los paneles de control táctil ofrecen la posibilidad de seleccionar la opción de modo de ahorro de energía, lo que permite ajustar la temperatura del hogar de forma rápida y sencilla.

La mayoría de estos dispositivos tienen dos modos: «verano» e «invierno». Al utilizar el primero, se desconectan todos los circuitos de calefacción, mientras que solo siguen funcionando los dispositivos destinados a uso durante todo el año, por ejemplo, el calentamiento de la piscina.

El sensor de temperatura ambiente no solo es necesario para controlar el mantenimiento de la temperatura configurada automáticamente. Por lo general, este dispositivo se combina con un regulador, lo que permite aumentar o disminuir la calefacción según sea necesario.

El sensor de temperatura exterior es una parte indispensable de la mayoría de las unidades de control de los «Hogares inteligentes». Estos dispositivos se instalan obligatoriamente en el interior, y si el suministro de calor se realiza por plantas, también en cada planta.

El termostato se puede programar para reducir la temperatura en las habitaciones durante ciertas horas, por ejemplo, cuando los habitantes del hogar se van a trabajar, lo que contribuye a un ahorro significativo en los gastos de calefacción.

Prioridad de los circuitos de calefacción cuando funcionan simultáneamente varios dispositivos. Así, al encender el calentador, la unidad de control desconecta los circuitos auxiliares y otros dispositivos del suministro de calor.

Gracias a esto, se reduce la potencia de la sala de calderas, lo que permite disminuir los gastos de combustible y también distribuir uniformemente la carga durante un período de tiempo determinado.

El sistema de control climático, que conecta en una red única la gestión del aire acondicionado, calefacción, suministro eléctrico y ventilación, no solo aumenta la comodidad en el hogar y minimiza el riesgo de situaciones imprevistas, sino que también permite ahorrar portadores de energía.

Los actuadores de control climático, que regulan todas las funciones de mantenimiento de los parámetros de temperatura en la habitación, generalmente se ocultan a la vista, por ejemplo, se colocan en un armario colector.

Gestión externa – la capacidad de transmitir datos a teléfonos inteligentes permite a los propietarios monitorear la situación para realizar ajustes rápidamente si es necesario. Una de esas soluciones es el módulo GSM para caldera de calefacción.

Reducción de costes mediante dispositivos

Se considera que el sistema de calefacción más efectivo es aquel que permite alcanzar un calentamiento confortable con la mínima temperatura del portador de calor. Para lograr este objetivo, lo mejor es utilizar el sistema de suelo radiante de agua.

Este método se caracteriza por su comodidad e higiene; además, las estructuras están completamente ocultas a la vista, lo que permite combinar el suelo radiante con diversos tipos de revestimientos tradicionales: baldosas, linóleo, moqueta, parqué.

Desafortunadamente, en condiciones de clima severo, los suelos radiantes a menudo no pueden compensar las pérdidas de calor, especialmente si la casa cuenta con grandes espacios acristalados. Esto se debe a que la temperatura máxima permitida del revestimiento del suelo tiene un límite estricto: no debe superar los +27°C.

La opción óptima en este caso es la combinación de suelo radiante con radiadores modernos, que se pueden conectar desde abajo desde el suelo o la pared, lo que permite eliminar del interior las tuberías de conexión no muy estéticas.

Se ofrece a la venta una amplia gama de radiadores, que se diferencian no solo por el fabricante y el tipo de dispositivo, sino también por el color, la forma y el tamaño. Esto permite encontrar el modelo óptimo para integrarlo en el interior.

Si se parte del principio de eficiencia energética, es mejor optar por el esquema de radiadores de dos tubos con colector y haz. En este caso, a cada habitación se lleva una rama de calefacción especial: el elemento de ida y retorno.

Un sistema así permite mantener en cada habitación su propia temperatura, afectando mínimamente a las habitaciones contiguas.

Calderas y estufas eficientes

Para ahorrar la energía obtenida de combustibles fósiles, conviene reemplazar el calentador tradicional por una estufa ecológica y eficiente (de aceite o gas) o por una caldera de calefacción. En el primer caso, es importante prestar atención al sistema de conductos de aire que distribuyen el aire caliente por las habitaciones.

Si la vida útil de la caldera vieja supera los diez años, es mejor reemplazarla por un modelo moderno, cuyo coeficiente de rendimiento puede alcanzar el 94 por ciento.

Al usar calderas, también es necesario planificar las tuberías por las que pasará el agua, dirigiéndose a los radiadores o sistemas de suelo radiante.

Al elegir calderas o estufas, es importante tener en cuenta los siguientes factores:

1. Presencia de ventilación. Una caldera o estufa equipada con una cámara de combustión hermética debe ser ventilada por una corriente de aire exterior. Esto evita la posible contaminación del aire dentro de la habitación y reduce la probabilidad de que entren masas de aire externas a la casa.
2. Presencia de encendido eléctrico. Estos modelos se consideran mucho más eficientes que las variantes con llama piloto.
3. Intercambiador de calor y condensador de gran capacidad, que permiten acumular energía excedente, lo que permite ahorrar en la producción de nuevas calorías.

Aunque las estufas y calderas modernas funcionan con combustibles fósiles (fuelóleo, propano), aún se consideran dispositivos energéticamente eficientes y ecológicos. Para su funcionamiento basta una cantidad mínima de combustible, y la cantidad de sustancias nocivas que se liberan durante la combustión es mínima.

Uso de combustible ecológico

Actualmente, se presta atención prioritaria al desarrollo de energías alternativas utilizando recursos renovables.

Entre las opciones más comunes se pueden mencionar las siguientes:

• madera;
• bombas de calor;
• dispositivos para el aprovechamiento de la energía solar.

Además, se están desarrollando otros métodos de tecnologías de ahorro de energía, por ejemplo, instalaciones de aerogeneradores.

Calefacción con estufas de leña

Durante siglos, la madera se ha utilizado ampliamente para calentar hogares y cocinar: es un recurso renovable accesible para la mayoría de la población. Para obtener calor, se pueden utilizar no solo árboles enteros, sino también residuos de madera, como ramas, leña menuda, virutas.

Para quemar este tipo de combustible existen estufas de leña especiales, que pueden ser de construcción ensamblada de hierro fundido o soldada de acero.

Desventajas de las estufas de leña

Al mismo tiempo, estos dispositivos tienen una serie de desventajas que dificultan su uso generalizado:

1. Las estufas de leña se consideran los calentadores menos ecológicos que funcionan con fuentes de energía renovables: al quemar madera, una gran cantidad de productos de combustión se liberan al aire.
2. La preparación de leña realizada por uno mismo requiere una cantidad considerable de trabajo: tala de árboles, serrado y rajado de leña. Además, es necesario limpiar frecuentemente las estufas de la ceniza acumulada.
3. Los dispositivos de calefacción de leña también se consideran los calentadores más peligrosos en cuanto a incendios, ya que, con un mantenimiento inadecuado de las chimeneas, puede producirse un incendio en ellos.
4. Las estufas calientan la habitación donde están ubicadas, mientras que el aire en otros espacios puede permanecer frío durante mucho tiempo.
5. Los calentadores de leña no son adecuados para instalar en viviendas urbanas comunes – algunos modelos pueden montarse también en apartamentos, pero este proceso requiere la aprobación y la tramitación de una gran cantidad de documentos.

Al elegir una estufa de leña, se debe dar preferencia a un modelo moderno y eficiente. Algunas opciones cuentan con dispositivos especiales – neutralizadores catalíticos, que permiten quemar líquidos y gases no completamente quemados, lo que aumenta la eficiencia y reduce las emisiones de elementos nocivos.

Para mayor eficiencia, algunos modelos de estufas de leña cuentan con dobles paredes o ventiladores. Estas opciones permiten mejorar la circulación del aire, aumentan la producción y la distribución del calor.

En algunas estufas de leña modernas también se incluyen tabiques especiales que se colocan sobre la cámara de trabajo. Dirigen los gases y líquidos restantes hacia el fuego, aumentando la eficiencia de los materiales combustibles. Estas construcciones también permiten reducir la acumulación de creosota.

Para un calentamiento más uniforme, se puede considerar la instalación de una estufa de gas y leña, que permite utilizar dos tipos de combustible a la vez. También es posible instalar estufas de leña al aire libre: con su ayuda se calienta el agua que circula a través de un sistema de intercambio de calor, calentando las habitaciones.

Dos tipos de bombas de calor

Estos equipos han ganado gran popularidad: son uno de los tipos de calefacción para hogares más eficientes y que representan un mínimo peligro para el medio ambiente.

Una variante común de la bomba de calor de aire se denomina 'mini-split'. Tiene una unidad exterior y una o varias unidades interiores, que pueden suministrar tanto aire caliente como frío.

Los modelos disponibles en el mercado son de dos tipos:

1. Bombas de calor de aire. Dispositivos equipados con mecanismos especiales capaces de captar calor de la atmósfera incluso en días fríos (hasta -20 °C) y luego distribuirlo por la casa mediante conductos de aire instalados.
2. Bombas de calor geotérmicas. Estos dispositivos permiten aprovechar el calor del suelo. Para ello, se realiza una instalación horizontal en anillos por debajo del nivel de congelación del suelo (generalmente por debajo de 1,2 m). Si la superficie del terreno es demasiado pequeña, las bombas se colocan en pozos perforados verticalmente, cuya profundidad puede alcanzar hasta 200 m. Más detalles sobre la organización de dicha calefacción se encuentran en este artículo.

Aunque para el funcionamiento de las bombas de calor se necesita electricidad, estos aparatos se consideran energéticamente eficientes, ya que en comparación con los recursos gastados, extraen mucho más calor – uno a tres para las de aire, uno a cuatro para las geotérmicas.

Además, estos dispositivos no contaminan el aire y son completamente ignífugos. Una ventaja de las bombas de calor es su capacidad para funcionar en modo inverso, es decir, no solo calentar sino también enfriar el aire. En los equipos geotérmicos también se pueden instalar calentadores de agua, garantizando el calentamiento del agua hasta +60°C.

Aunque el costo de los dispositivos geotérmicos es mayor que el de los de aire, la primera opción se considera más prometedora, ya que dichas bombas tienen una mayor eficiencia (+)

Las casas nuevas y las que se están renovando pueden equiparse tanto con dispositivos térmicos como geotérmicos, mientras que en las antiguas solo es posible instalar bombas del primer tipo.

Al usar bombas de calor, hay que tener en cuenta que su eficiencia depende de la diferencia de temperatura entre el consumidor y la fuente. En caso de heladas, es necesario utilizar equipos con un exceso significativo de potencia, o recurrir a dispositivos adicionales para calentar la casa, como calderas o estufas de bajo consumo.

Dispositivos solares de ahorro energético

Últimamente se le da gran importancia al desarrollo de tecnologías que permiten utilizar la energía solar para fines domésticos e industriales.

Colectores de aire solares

Un método sencillo y económico para calentar un edificio, que se utiliza con mayor frecuencia como fuente adicional de energía eléctrica. En este caso, se instalan dispositivos especiales en el tejado, en el lado sur de la casa, para que incluso en invierno reciban luz solar.

Una vez que se alcanza la temperatura máxima dentro de la cámara, se activa automáticamente un pequeño ventilador encargado del intercambio de calor. El aire de las habitaciones comienza a pasar a través del colector y, después de 'tomar' el calor, vuelve a entrar en la casa.

Dependiendo de la eficiencia energética del edificio y de la cantidad de luz solar, el colector puede calentar un espacio de 44 m² o más.

Los colectores de aire solares son dispositivos económicos, fiables y eficientes. Si se tienen ciertas habilidades, estos aparatos se pueden fabricar por uno mismo (+).

Los colectores duraderos, cuyo mantenimiento requiere un mínimo de recursos, son adecuados para su instalación en casas nuevas o renovadas.

Estos dispositivos son una opción ecológica y rentable para la calefacción de edificios, sin embargo, antes de su instalación se requieren cálculos cuidadosos para determinar correctamente la red de dimensiones y la potencia prevista de los colectores.

Según el diseño, los módulos solares pueden funcionar de forma completamente autónoma o utilizar una pequeña cantidad de electricidad de la red. En este último caso, será necesario realizar los cambios correspondientes en el tendido de las instalaciones eléctricas.

Colectores solares de agua

Una variante más compleja de los dispositivos solares son los sistemas solares de agua caliente sanitaria. Su construcción incluye los colectores descritos anteriormente, montados en el tejado del edificio, un tanque de almacenamiento, que generalmente se instala en una habitación auxiliar (sótano, trastero), así como las tuberías que los conectan.

El líquido portador de calor, que puede ser agua o un anticongelante no tóxico, es bombeado mediante una bomba hacia los colectores solares, donde la temperatura del líquido aumenta significativamente. Luego, este regresa al depósito, desde donde, a través de un intercambiador de calor, el calor se transfiere al agua que se encuentra en un tanque especial.

El líquido bien calentado se utiliza para uso doméstico, por ejemplo, para calentar el suelo radiante o un sistema de flujo continuo.

En el diagrama se muestra un sistema solar de agua caliente sanitaria. Con una gran cantidad de elementos solares y depósitos de gran volumen, es perfectamente adecuado para calentar toda una casa (+)

Los sistemas solares para calefacción de edificios funcionan de forma silenciosa, sin emitir sustancias nocivas. Se pueden utilizar para trabajar en diferentes climas, sin embargo, su eficiencia variará según la región específica – este indicador requiere verificación antes de la instalación.

El esquema de calefacción de bajo consumo es adecuado tanto para edificios nuevos como para edificios antiguos; solo es importante tener en cuenta que para el funcionamiento de los dispositivos de control electrónico y las bombas se requiere una pequeña cantidad de electricidad.

El principal inconveniente de este tipo de sistemas es la producción de exceso de agua caliente en las estaciones cálidas. En veranos calurosos, esto puede ser un problema: por lo general, el exceso de calor se descarga a través de un desagüe de una tubería enterrada en el suelo.

Calefacción solar pasiva

Una forma económica de calentar una casa es el uso de un sistema de calefacción solar pasiva. Este tipo de construcciones no requiere la instalación de servicios adicionales, ni el uso de dispositivos mecánicos adicionales, como bombas o ventiladores.

Lo único que se necesita para la calefacción – es un gran número de días despejados y un sol bajo, que proporciona calor a las ventanas situadas en el lado sur.

Por lo general, durante el día, el calor interno es absorbido por las paredes de ladrillo o yeso, así como por los suelos de hormigón. Durante la noche, se libera para mantener una temperatura confortable en el edificio.

Para que una casa de este tipo sea energéticamente eficiente, debe ser hermética y estar bien aislada térmicamente. Para ello se utilizan ventanas especiales de baja emisividad, que almacenan el calor en invierno y lo reflejan en verano.

La función de calefacción solar pasiva debe preverse ya en la etapa de diseño de la casa. Agregarla a un edificio existente es extremadamente difícil (+)

La opción solar pasiva en zonas soleadas permite ahorrar entre un 50% y un 79% de los gastos de calefacción. Es natural que la construcción de una casa así resulte mucho más cara para los propietarios que una edificación normal, pero a largo plazo el beneficio de este tipo de construcción es indiscutible.

Desafortunadamente, en el clima ruso este método no es muy demandado debido a las bajas temperaturas, en las que se pierde más calor a través de las ventanas del que se recibe de la luz solar.

La calefacción solar – es una dirección prometedora que gana cada vez más popularidad. El uso de sistemas solares es especialmente relevante para las regiones cálidas. En nuestro sitio web hay una serie de artículos dedicados a los sistemas solares de calefacción.

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2. Paneles solares para viviendas y casas de campo: tipos, funcionamiento y cálculo de sistemas solares
3. Cómo hacer un colector solar para calefacción por sus propias manos: guía paso a paso

Conclusiones y video útil sobre el tema

En el video que se presenta a continuación se habla de uno de los métodos más eficaces de ahorro de energía – el uso de colectores solares.

Existen muchas y variadas opciones de sistemas de calefacción que consumen un mínimo de combustibles fósiles. La tarea principal de los residentes es elegir el esquema más óptimo de calefacción de bajo consumo.

Aunque la instalación de este tipo de sistemas requerirá ciertos fondos, se amortizarán rápidamente, ya que ayudan a ahorrar eficazmente en los gastos de calefacción.

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