Calefactor infrarrojo de película: estructura, principio de funcionamiento, revisión de tipos de sistemas IR

Los sistemas de calefacción para locales no residenciales y residenciales están disponibles en el mercado en una enorme cantidad. Y entre toda esta diversidad, el calentador infrarrojo de película se destaca por su alta eficiencia, larga vida útil y mayor seguridad operativa.

En el artículo que presentamos se describe detalladamente el principio de funcionamiento del equipo utilizado para formar la calefacción radiante. Se enumeran las ventajas y desventajas, se proporcionan las características técnicas. Le presentaremos las opciones de aplicación y las formas de instalación de los populares sistemas de película.

Aparatos eléctricos para calefacción IR

La abreviatura PLEN significa «calentador eléctrico radiante de película» o simplemente «calentador eléctrico de película». Está permitido utilizar la película calefactora IR como fuente de calor tanto adicional como principal.

En realidad, se trata de una película con elementos calefactores internos que emiten ondas infrarrojas como resultado del paso de corriente eléctrica a través de ellos.

Ventajas del principio infrarrojo

El calentamiento de las masas de aire en una habitación desde una u otra fuente puede realizarse mediante:

• conductividad térmica;
• convección;
• radiación térmica.

Los dos primeros principios de transferencia de calor se utilizan en radiadores de agua y radiadores de aceite, así como en ventiladores con espirales calefactoras.

En ellos, primero se calienta una superficie de trabajo mediante un refrigerante o un elemento calefactor, desde la cual luego se calienta el aire de la habitación en su proximidad. Luego, mediante convección natural o forzada, se produce el intercambio de aire en toda la habitación.

Los calentadores IR de película pertenecen a los sistemas de calefacción que no calientan directamente el aire de la habitación, sino primero las superficies de las paredes, los muebles, el suelo y el techo de la misma.

La radiación térmica implica la transferencia de calor desde una fuente mediante radiación electromagnética del espectro infrarrojo. El aire no puede calentarse directamente con los rayos IR.

Son capaces de calentar únicamente superficies de materiales sólidos. Es decir, primero, como resultado del funcionamiento del sistema de calefacción PLEN, se calientan los muebles y los acabados de la habitación, y luego estos ceden el calor al aire.

Los rayos infrarrojos suelen denominarse «radiación térmica» porque el ser humano percibe táctilmente el efecto del funcionamiento del equipo infrarrojo como una sensación de calor y no causa ninguna molestia.

El calor infrarrojo consiste en ondas electromagnéticas en el rango de 0,74–2000 μm. Si miramos al Sol, aproximadamente el 40% de su radiación que llega a la Tierra corresponde a la luz visible, y alrededor del 10% y el 50% a los rayos ultravioleta e infrarrojos, respectivamente.

Los calentadores eléctricos de película tipo IR generan energía térmica con una longitud de onda de alrededor de 9,2 micras. Para los humanos, estos rayos son completamente seguros y naturales, ya que se asemejan más a la «luz solar». De hecho, el propio cuerpo humano irradia calor del espectro infrarrojo con una longitud de onda de 9,6 micras.

Estructura del sistema de calefacción de película

Los calefactores eléctricos de película IR incluyen tres elementos principales:

• calefactor;
• transmisor;
• radiante.

El primero convierte la energía eléctrica en térmica. El segundo distribuye el calor generado por toda el área del PLEN, y el tercero emite rayos infrarrojos.

Además de la película calefactora IR, el sistema de calefacción por película también incluye un termostato con uno o varios sensores de temperatura y cables para conectar el calefactor a la red eléctrica.

El elemento calefactor en el PLEN está hecho de un conductor de alta resistencia. Por lo general, es una tira delgada de nicromo (con este material se fabrican las espirales en los elementos calefactores) o de carbono. Además, prácticamente todos los fabricantes de calentadores IR de película ahora han pasado a la segunda opción. El carbón es más económico, barato y eficiente.

El elemento transmisor consiste en una capa de papel de aluminio que posee una alta conductividad térmica. Se coloca en uno o ambos lados de la película IR. Además, algunos fabricantes no utilizan aluminio en absoluto, confiando únicamente en el material radiante.

La capa superior del calentador de película en cuestión está hecha por ambos lados de PET (tereftalato de polietileno). La película de este termoplástico tiene un alto coeficiente de radiación IR, soporta tranquilamente temperaturas de hasta +200⁰C y es un excelente dieléctrico.

La película protege los elementos calefactores internos del condensado y la humedad, forma un sistema calefactor unificado a partir de componentes dispares y reduce el riesgo de descarga eléctrica para las personas prácticamente a cero.

La película infrarroja está diseñada para que los elementos calefactores en su interior solo puedan calentarse hasta +55 °C. Las temperaturas superiores están prácticamente excluidas; dicho calentamiento solo es posible brevemente en una situación de emergencia durante un pico repentino de voltaje en la red eléctrica.

El cálculo y la instalación de un calefactor infrarrojo de película se realizan teniendo en cuenta que la película no funcionará de forma continua, sino en intervalos cortos de unos segundos a unos minutos.

Es decir, este calentador infrarrojo eleva rápidamente la temperatura de las superficies de la habitación hasta los valores requeridos, y luego se apaga mediante un termostato. Y luego se alimenta nuevamente de la red eléctrica solo de vez en cuando a medida que se enfría el aire de la habitación.

Ámbito de aplicación del infrarrojo PLEN

Los calentadores eléctricos radiantes de película se utilizan con mayor frecuencia como complemento de la calefacción por agua. En las regiones del sur, pueden servir como sistema de calefacción principal. Solo es necesario calcular correctamente el área de película infrarroja necesaria para la situación requerida.

Con un calefactor infrarrojo de película se puede calentar el suelo total o zonalmente. Se instala en el techo y las pendientes del ático, en las paredes de salas de estar comunes e incluso en baños, ya que las películas con IP 54 soportan bien la alta humedad.

Los calefactores infrarrojos de película se pueden instalar en:

• casas de campo residenciales;
• apartamentos urbanos;
• baños y saunas;
• instalaciones industriales y de almacenamiento;
• patios para alojamiento de animales;
• garajes con y sin calefacción;
• invernaderos, etc.

No hay limitaciones fundamentales para el uso de los calentadores eléctricos de baja temperatura considerados. La única limitación para el dispositivo de calefacción infrarroja es que la habitación debe tener una altura de hasta 3 metros. Si los techos son más altos, será necesario instalar modelos de calentadores infrarrojos de alta temperatura y más costosos.

Características y tipos de películas IR

Los calentadores eléctricos infrarrojos se dividen en dos tipos: de baja temperatura y de alta temperatura. Los primeros solo pueden calentarse hasta +50 ⁰C, mientras que los segundos pueden alcanzar hasta 200 ⁰C. En el hogar solo se utilizan las variantes del primer tipo en forma de PLEN o dispositivos de lámpara o panel, diseñados para funcionar con una red eléctrica de 220 V.

El grosor de las propias películas IR no supera 1 mm, pero también hay terminales metálicos para conectarlas al cableado, que son algo más gruesos.

Las características técnicas de los calefactores infrarrojos de película de baja temperatura son las siguientes:

1. Tensión nominal – 220 voltios.
2. La temperatura máxima de calentamiento de la película es de 40–55⁰C, según el modelo y el fabricante.
3. El grado de protección IP es de «22» a «67».
4. El peso de la lámina calefactora es de aproximadamente 500 gramos/m².
5. Potencia específica: 150–300 W/m².
6. Carga de corriente: 0,68–1,4 A/m².
7. Longitud: 0,25–7 m.
8. Anchura: 0,5–1 m.

Los fabricantes ofrecen una garantía de 10 a 15 años para la película infrarroja. Sin embargo, en la práctica, estos sistemas de calefacción pueden durar hasta medio siglo.

Según el método de instalación, los calefactores de película infrarroja se dividen en:

• de pared – «cuadros calefactores» (para calefacción local adicional);
• de techo – debajo de techos tensados y suspendidos;
• de suelo – «suelos radiantes».

El análogo de suelo es ligeramente inferior en eficiencia al de techo. No se puede colocar suelo radiante de película debajo de armarios, camas y sofás. Y los muebles siempre ocupan mucho espacio en una vivienda. Los «cuadros» y simplemente las películas detrás de la decoración en la pared son la peor manera de utilizar los calentadores de película infrarroja.

La opción de techo es la más eficaz, ya que los rayos infrarrojos desde el techo cubren la máxima superficie posible de la habitación.

Las películas calefactoras infrarrojas se fabrican en forma de:

• modelos de dimensiones determinadas (por ejemplo, «ZEBRA» o «NIRVANA»);
• láminas para corte individual según las dimensiones del proyecto, se fabrican con un ancho de 50 a 100 cm.

La primera opción no se puede cortar en el lugar de instalación. Estos sistemas se fabrican listos para usar, solo hay que conectar los cables con terminales. Es necesario elegirlos con especial cuidado de entre la gama de tamaños disponible del fabricante, para que la instalación posterior no cause problemas.

La segunda variante de películas se vende en rollos de hasta 7 metros de largo. Esta variante de suelo radiante infrarrojo se puede cortar a las dimensiones requeridas directamente en la habitación con tijeras comunes.

Ventajas y desventajas de los calentadores de película

Las ventajas de las películas calefactoras infrarrojas son las siguientes:

1. Alta seguridad y fiabilidad.
2. Plazos mínimos de instalación del sistema de calefacción eléctrica.
3. Calentamiento de la habitación máximo rápido y confortable para las personas.
4. Aspecto estético del sistema de calefacción, completamente oculto tras la decoración.
5. Automatización completa del funcionamiento del calentador, como consecuencia, ausencia de necesidad de mantenimiento.
6. Alta eficiencia.
7. Riesgo cero de fugas de agua (fluido caloportador) de los radiadores.
8. Ausencia de problemas de sequedad y de quema de oxígeno en el aire de la habitación.
9. Funcionamiento absolutamente silencioso.
10. No hay convección, no hay polvo que se deposite en todas partes.
11. Posibilidad de establecer en cada habitación de la casa su propio microclima de acuerdo con los parámetros establecidos.
12. Ausencia de cambios bruscos de temperatura en altura (la diferencia entre el suelo y el techo será de 2 a 3 grados).

Los conductores y elementos calefactores en el calentador infrarrojo se sellan de manera confiable en una película de PET en condiciones de fábrica. Además, no hay partes móviles en absoluto en dicho sistema de calefacción. No hay nada que se desgaste, se rompa o se corroa.

En una casa de 100 metros cuadrados, el sistema de película IR junto con el cableado y la protección en el cuadro eléctrico se instala en 2–3 días. Lo principal es que la red esté diseñada para las cargas requeridas.

El encendido/apagado del calentador eléctrico se realiza mediante un termostato, que monitorea la temperatura en la habitación con sensores incorporados y suministra energía a los elementos calefactores. También hay termostatos programables que permiten configurar diferentes modos para diferentes habitaciones y momentos del día.

La alta eficiencia económica del uso de calefactores IR se debe a su corto tiempo de funcionamiento; el termostato los enciende en total solo de 10 a 20 minutos por hora.

Entre las desventajas de los calefactores eléctricos de película IR cabe mencionar:

1. Facturas elevadas de electricidad.
2. Necesidad de disponer de suficiente potencia en la entrada de la red eléctrica de la casa.

Con la misma superficie de una casa o apartamento, los costos de electricidad serán de 1,5 a 2 veces más altos que los gastos de calefacción de gas de la red principal. Pero la caldera de gas, su conexión a la red principal o al depósito de gas, y la instalación de radiadores con tuberías también representan un costo significativo.

La instalación de un sistema de calefacción radiante costará varias veces menos que esa opción. Y frente a las calderas de combustible sólido, gana aún más tanto en consumo de combustible como en costo de instalación.

Características de la instalación de la calefacción IR de película

Los calefactores de película flexible se pueden instalar sin mucha dificultad por uno mismo. Lo principal es no doblar la película durante el transporte y el corte con un ángulo superior a 60 grados. Se corta en los lugares indicados por el fabricante en el material.

Como aislante, lo mejor es colocar debajo de la película isolón o penofol con una capa reflectante de papel de aluminio que refleje los rayos infrarrojos. Y el termostato debe instalarse lejos de la luz solar directa, radiadores y corrientes de aire.

Si se instala un termostato programable, se pueden calentar diferentes habitaciones de la casa de forma secuencial e individual. Esto permitirá reducir significativamente los picos de carga de corriente y potencia en la entrada de la red eléctrica de la casa.

Para lograr el máximo efecto, la superficie del calefactor de película debe alcanzar el 60–70% del área de la habitación a calentar. Además, no se puede colocar la película IR debajo de los muebles en el suelo ni sobre armarios altos cerca del techo. Tal calefacción no servirá de nada para las personas, pero sí aparecerán puntos de sobrecalentamiento local en la habitación.

Además, las tiras del calentador eléctrico flexible infrarrojo deben separarse de las paredes entre 15 y 20 cm. Para calcular y extender correctamente la película, es necesario elaborar de antemano un plano de la habitación con todos los espacios requeridos y los lugares para colocar los muebles.

Cualquier material de acabado actúa como una pantalla para la radiación infrarroja. La cuestión radica únicamente en su grado de transparencia, la atenuación de los rayos IR y el calentamiento de dicho acabado o revestimiento. Algunos elementos de revestimiento dejan pasar más calor radiante, y otros menos.

Opción #1 – en el suelo

La instalación del calefactor infrarrojo IR en la versión de suelo se realiza sobre una base rugosa y nivelada de hormigón, tableros de madera o placa de yeso. No se puede colocar sobre solera de hormigón o capa de adhesivo para baldosas, la película polimérica no está diseñada para la acción alcalina del cemento utilizado.

Como revestimiento final superior se puede colocar:

• laminado (sin base de corcho);
• moqueta fina sobre un entarimado de aglomerado o contrachapado;
• linóleo sin capa aislante térmica.

No se recomienda colocar parquet sobre la película IR. La madera de las tablas de parquet se agrietará y crujirá por el sobrecalentamiento.

Está prohibido colocar muebles con patas sobre el calefactor de película, ya que esto puede provocar su aplastamiento y daño, así como un sobrecalentamiento local del revestimiento del suelo.

Según las normas sanitarias, el suelo en las salas de estar solo se puede calentar hasta +26 ⁰C. Sin embargo, con una fuerte helada en el exterior, el sistema de calefacción por suelo radiante IR deberá encenderse a máxima potencia para alcanzar temperaturas de aire confortables en la estancia.

Y en ese caso, caminar descalzo sobre él se volverá incómodo. Este es el principal inconveniente de la versión de suelo del calefactor infrarrojo de película.

Opción #2 – en el techo

Los calefactores de película infrarroja en versión de techo se pueden cubrir con:

• tablilla europea, MDF y placa de yeso laminado con un grosor de hasta 12 mm;
• techos tensados (de PVC o tela);
• sistemas suspendidos tipo «Armstrong» o «Grillato».

También se pueden usar paneles de plástico, pero solo si su fabricante permite calentar su decoración hasta +50⁰C.

Cuanto más cerca esté el acabado del techo de la película infrarroja, mejor. Como máximo, se pueden separar entre sí solo 20 mm.

Si el calefactor de película IR se instala junto con un techo suspendido, la película calefactora debe colocarse directamente sobre la estructura del sistema. No se puede fijar al forjado, ya que habría un espacio de aire demasiado grande entre PLEN y el acabado final.

No se deben montar sobre la película infrarroja ningún tipo de estructuras de acabado metálicas, de espejo o de vidrio. También se debe evitar el uso de paneles de vidrio-magnesio.

Conclusiones y video útil sobre el tema

Vídeo #1. Sobre las ventajas y la instalación del PLEN de techo:

Vídeo #2. Tipos de películas infrarrojas calefactoras:

Vídeo #3. Pros y contras de la calefacción por infrarrojos:

El calor radiante infrarrojo en su hogar es una forma eficiente y segura de calentar la vivienda. La instalación de películas IR eléctricas se amortiza en un plazo de 2 a 3 años gracias al ahorro en combustible sólido para calderas y en el coste del equipo de caldera.

Incluso frente a la calefacción de gas de red, los calefactores considerados resultan más ventajosos a fin de cuentas. Solo hay que calcularlos correctamente para el espacio concreto y disponer de las condiciones técnicas adecuadas en cuanto a la potencia de la red eléctrica.

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