Introducción
Hasta ahora nos hemos centrado en hablar de los equipos de generación de energía térmica para la climatización de nuestros hogares y locales. Pero esta es sólo la mitad de la ecuación. Para aprovechar al máximo nuestra nueva bomba de calor, necesitamos un sistema de distribución optimizado para sus características de funcionamiento y que permita mejorar aún más el rendimiento del sistema.
Tradicionalmente, se han usado radiadores como forma de distribuir calor, pero necesitan alcanzar una temperatura muy elevada para ser capaces de climatizar una estancia completa, lo que se traduce en un gasto enorme de energía. Este gasto podría reducirse si se usase un sistema capaz de aprovechar mejor las leyes de la termodinámica y distribuir el calor y el frío de forma más eficiente. Sistemas como los fancoils o el suelo radiante.
Por ello, en este artículo vamos a hablar de los sistemas de distribución por fancoils y por suelo radiante frente a los sistemas de radiadores tradicionales.
Formas de transmisión de calor
Para poder entender las diferencias entre estos sistemas, debemos repasar las distintas formas de transferencia de calor:
Ilustración 1. Formas de transferencia de calor (Fuente: www.concepto.de)
- Radiación: Una fuente caliente emite radiación electromagnética, que puede ser absorbida por otros cuerpos. Al contrario que las siguientes, no necesita un medio para transmitir energía
- Conducción: Se produce a través de un medio material por contacto directo entre sus partículas, cuando existe una diferencia de temperatura en virtud del movimiento de sus partículas.
- Convección: Ocurre en gases y fluido. La variación desigual de temperatura de una sustancia genera una diferencia de densidades dentro del medio, provocando un movimiento que desplaza la parte calentada lejos de la fuente, que es sustituida por la parte fría debido a su mayor densidad. Algunos ejemplos de este movimiento son:
- El aire, al aumentar su temperatura, disminuye su densidad, de forma que, al calentarlo, sufrirá un movimiento ascendente mientras que el aire más frío (y más denso) descenderá a causa de la diferencia de densidad, acercándose a la fuente caliente y reiniciando el proceso.
- Al calentar agua en una cacerola, el agua de la parte baja, en contacto con la base caliente, ascenderá por el centro, mientras que el agua fría descenderá por los laterales, que están a menor temperatura.
Ilustración 2. Convección en un fluido (Fuente: Google Sites)
Sistemas de distribución
Dicho esto, hablemos de los sistemas de distribución:
Los radiadores tradicionales son estructuras de aluminio, chapa de acero o hierro fundido por las que circula agua caliente que calienta el metal, convirtiéndolo en una fuente de calor puntual. El principal método de transmisión de calor de este sistema es por radiación, por lo que se necesita agua a muy alta temperatura (70-80 ᵒC) para que la radiación generada pueda elevar y mantener la temperatura de la estancia. También generan convección de forma natural, pero al ser fuentes puntuales, es menos relevante.
Por su parte, los fancoils se basan en un sistema de ventiladores que generan una convección forzada, haciendo pasar aire de la estancia por su interior, donde se produce un intercambio de calor con un circuito hidráulico que toma energía de la bomba de calor de la vivienda. A pesar de tratarse de una fuente puntual, la convección forzada genera un movimiento de aire en toda la estancia, distribuyendo el calor o el frío de forma casi uniforme por la habitación sin necesidad de que el circuito hidráulico alcance temperaturas especialmente altas (45 ᵒC).
Por último, el suelo radiante consiste en una serie de tuberías colocadas por debajo del suelo de las diferentes habitaciones de la vivienda o local, por los que se impulsa agua a una temperatura media (35 ᵒC). Gracias a su diseño, se comporta como una fuente de energía distribuida y no puntual, produciendo una transmisión de calor tanto por radiación como por convección natural generalizada en la estancia, reduciendo la energía necesaria para climatizar la habitación.
Comparativa
Los tres sistemas, bien dimensionados, permiten climatizar una misma estancia. La clave está en la temperatura a la que tiene que pasar el agua por su sistema para funcionar, conocida como temperatura de impulsión. Cuanta más alta es, más energía tenemos que invertir para conseguir el mismo resultado. Así mismo, los radiadores, por la alta transmitancia del metal, pierden el calor muy rápido una vez el equipo generador se apaga. Esto hace que se necesite un flujo constante y muy elevado de energía, algo que sólo una caldera puede proporcionar.
Por su parte, el suelo radiante, al ser una fuente distribuida uniformemente, no necesita de una temperatura de impulsión tan alta, ya que se está emitiendo energía por toda la estancia en lugar de desde un único punto para todo el espacio. Así mismo, es capaz de mantener la inercia térmica por un largo periodo de tiempo una vez se apaga la bomba de calor, permitiendo ahorrar energía y usar el propio suelo como almacenamiento de energía térmica. Un plus importante, que es propio de su instalación, es una capa de aislación en el suelo que además de servir de guía para las tuberías, disminuye drásticamente las pérdidas de energía por la base de la habitación, una característica poco considerada a la hora de mejorar térmicamente una estancia, pero al asumir esa variable los resultados en ahorro energético son considerables.
Finalmente, los fancoils representan un punto intermedio entre las tecnologías anteriores. Realizar convección forzada garantiza una mejor distribución de la energía por toda la estancia que la que se consigue con una fuente puntual de radiación, pero necesita una temperatura de impulsión ligeramente más alta que el suelo radiante y, por las características de su funcionamiento, no puede mantener inercia.
Gracias a estas temperaturas de impulsión reducidas, tanto fancoils como suelo radiante, especialmente este último, son ideales para funcionar con bomba de calor, cuyo rendimiento se ve notablemente incrementado al trabajar precisamente en ese rango de temperaturas en lugar de las que requieren los radiadores.
En adición, es importante recalcar que, tanto fancoils como suelo radiante pueden funcionar también para refrigerar la estancia en la que se encuentran, eliminando la necesidad de instalar un equipo adicional de aire acondicionado y permitiendo explotar al 100% las capacidades de la bomba de calor.
Conclusiones
A la hora de decidirnos a cambiar nuestro sistema de climatización tradicional por uno de alta eficiencia con bomba de calor, no debemos ver el cambio del sistema de distribución como un sobrecoste adicional, sino como una inversión adicional, ya que es el trabajo en equipo de ambas partes lo que va a conseguir que ahorre tanto energía como dinero en la climatización de su hogar o negocio, y llegando incluso a mejorar los niveles de confort que le puede proporcionar su sistema de climatización.