Sistemas radiantes: calefacción y refrescamiento según naturaleza

En los últimos años los sistemas radiantes han experimentado un relanzamiento gracias al empleo de las nuevas tecnologías, a los modernos métodos de cálculo y a los materiales poliméricos de nueva generación.

Las razones de este renovado éxito se encuentran en algunas de las características típicas de estos sistemas: elevado grado de confort, ahorro energético y aumento del espacio disponible en las habitaciones gracias a la eliminación de los radiadores.

El constante desarrollo tecnológico ha permitido además aumentar las posibilidades de instalación de estos sistemas. Partiendo del tradicional “suelo” radiante a día de hoy se dispone de una gama más amplia de soluciones que ofrecen la posibilidad de instalar el sistema también en paredes y techos. De este modo es posible encontrar siempre la solución ideal para cada cliente.

Este desarrollo se refleja no sólo en las posibilidades de instalación del sistema, sino también en la posibilidad de su empleo durante todo el año, ya sea para la calefacción en invierno como para el refrescamiento en verano.

Los sistemas radiantes son actualmente capaces de garantizar el máximo confort y de reducir el consumo energético anual; además, el sistema elimina los radiadores, con lo cual los espacios de las habitaciones ganan en estética.

Confort

Con los sistemas radiantes la transmisión del calor se realiza principalmente por radiación térmica, mediante el empleo de temperaturas superficiales ligeramente superiores a la temperatura ambiente deseada.

La distribución homogénea del calor, típica de los sistemas radiantes, permite alcanzar un equilibrio térmico entre el cuerpo humano y el entorno climatizado, aumentando de este modo la sensación de bienestar.

La temperatura de las superficies tiene de hecho una incidencia destacada sobre la sensación de confort. Como permite observar la siguiente gráfica, existen límites de temperatura precisos que no pueden sobrepasarse por razones médicas y fisiológicas:

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Las ventajas de los sistemas radiantes en cuanto a confort resultan evidentes. En régimen de calefacción el valor límite de las superficies radiantes ha sido establecido en un máximo de 29° C (véase UNE EN 1264: Calefacción por suelo radiante. Sistemas y componentes) con una temperatura ambiente de 20° C. Gracias a los actuales sistemas, en la práctica la temperatura de las superficies difícilmente alcanza este valor, permaneciendo normalmente entre los 23° C y los 25° C, valores de temperatura más favorables para la sensación de confort.

El mismo fenómeno puede considerarse para el período estivo (régimen de refrescamiento), ya que la temperatura de las superficies alcanza valores comprendidos entre los 21° C y los 23° C con una temperatura ambiente de 26° C.

En régimen de refrescamiento se evitan además completamente las corrientes de aire frío que podrían perturbar la sensación de confort. En verano, de hecho, los sistemas radiantes no tienen por objetivo reducir la temperatura del aire (como resulta en los tradicionales sistemas de refrigeración del aire) sino que mantienen fresco el ambiente del edificio.

Gracias a la integración de deshumificadores especialmente diseñados para el sistema se mantiene también el nivel óptimo de humedad del aire (55-60%).

Para completar las prestaciones en confort, el sistema radiante tiene también presente el perfil térmico en régimen de calefacción para el invierno.

Es generalmente conocido que los sistemas tradicionales tienden a sobrecalentar el aire del ambiente en las zonas más elevadas de los locales y, en consecuencia, a sufrir pérdidas de temperatura en las zonas más bajas.

Los sistemas de calefacción por suelo radiante garantizan por el contrario un óptimo perfil térmico muy próximo al ideal. Los siguientes gráficos ponen de manifiesto las diferencias de perfil térmico según el sistema de calefacción empleado:

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Ahorro energético

El ahorro energético reviste un interés creciente debido principalmente a tres factores: los efectos globales del calentamiento del planeta, el constante aumento del precio de los combustibles tradicionales y el agotamiento de las reservas petrolíferas.

La legislación española se ha ocupado intensamente en los últimos años en fomentar la reducción del consumo energético y de las emisiones derivadas de los sistemas de calefacción de los edificios.

Para ofrecer indicaciones claras y parámetros adecuados se han publicado diversas normas que conllevan una mejora del aislamiento térmico de los edificios, mayores niveles de rendimiento de los sistemas de calefacción y un aumento significativo de la cuota de energía procedente del uso de fuentes renovables.

En este nuevo entorno el empleo de los sistemas radiantes resulta altamente adecuado.

Los sistemas radiantes mejoran el aislamiento térmico gracias a que la colocación de los tubos se realiza por encima de una capa de aislante adjunta, garantizan además un mayor rendimiento de emisión de calor y combinan a la perfección con los sistemas de energía solar, geotermia y calderas de condensación.

Por lo que respecta a la mejora del grado de aislamiento del edificio, es preciso subrayar que la aplicación de una capa adicional de aislante, conforme a la normativa en vigor, por debajo de los tubos por los que circula el agua caliente (en período invernal) o fría (en período estivo) contribuye a limitar de modo eficaz las dispersiones hacia abajo.

Sin embargo, muy a menudo no se presta la suficiente atención a esta medida en el uso de otros sistemas radiantes como los de techo o pared, que tienen el mismo efecto sobre los cerramientos aplicados, facilitando la rehabilitación de edificios en los que por diversos motivos no es posible efectuar intervenciones de mejora de las prestaciones energéticas.

Por lo que atañe al rendimiento de emisión, podemos tomar como parámetro de referencia los datos publicados en la normativa UNE–EN 15316–2–1: 2008

  • Paneles radiantes con aislamiento de la estructura = 0,97;
  • Radiadores con temperatura de impulsión de 85° C en pared externa sin aislamiento = 0,90.

Estos dos sencillos datos ofrecen una idea de cómo la elección del sistema de calefacción radiante en vez de los tradicionales sistemas ya durante la fase de proyección ayuda al proyectista a alcanzar el valor de rendimiento mínimo requerido por la normativa actualmente en vigor.

El siguiente ejemplo práctico da fe de ello.

El valor de rendimiento medio estacional se obtiene por medio de cada uno de los rendimientos:

ηp = rendimiento de producción;

ηr = rendimiento de regulación;

ηd = rendimiento de distribución;

ηe = rendimiento de emisión.

Simulación del ejemplo:

Un sistema con caldera de condensación con regulación para ambiente tipo on-off, distribución con tubos aislados según normativa, radiadores o, como alternativa, suelo radiante obtiene los siguientes resultados:

Con radiadores:                  74%

Con suelo radiante:           80%

Con las mismas condiciones es posible por lo tanto mejorar hasta un porcentaje total de 6 puntos el rendimiento medio estacional.

Obviamente en el segundo caso para completar el sistema de modo ideal sería preciso realizar una regulación climática con curva de compensación en función de la temperatura externa estudiada expresamente para los sistemas radiantes, capaz de aprovechar al máximo las características de inercia de estos sistemas para garantizar el óptimo confort y el máximo ahorro energético.

Como se ha mencionado anteriormente, los sistemas radiantes trabajan con temperaturas muy próximas a las de las zonas que deben acondicionar.

En invierno la temperatura de impulsión del agua está comprendida entre los 40° C y los 45° C, mientras que en verano los valores se mantienen entre los 19° C y los 17° C aproximadamente.

Esta característica hace que los sistemas radiantes resulten ideales para el aprovechamiento de las fuentes de energía renovables como, por ejemplo, la energía solar térmica o la geotermia.

Ambos sistemas pueden aprovechar al máximo su potencial si se emplean en invierno con temperaturas de impulsión no demasiado elevadas.

La energía solar térmica garantiza una buena cobertura durante los meses menos fríos y un excelente rendimiento en los meses menos calurosos; por otra parte, las bombas de calor geotérmicas trabajan siempre de manera eficaz con coeficientes de rendimiento (COP) muy elevados.

En verano las bombas de calor geotérmicas mantienen siempre COP elevados y durante los períodos menos calurosos obtienen de igual modo la temperatura de impulsión deseada sin la ayuda del compresor del circuito frigorífico, logrando un funcionamiento free cooling.

En los períodos menos calurosos o en edificios con bajas cargas la temperatura de impulsión deseada se obtiene impulsando el agua directamente al subsuelo; el intercambio térmico obtenido por medio de la diferencia de temperatura entre agua y subsuelo resulta suficiente para satisfacer los requisitos del sistema radiante.

Los sistemas clásicos de acondicionamiento no pueden disfrutar de esta ventaja puesto que se abastecen con agua a 7° C y en nuestro territorio el terreno no alcanza nunca temperaturas tan frías.

Aumento del espacio habitable

Los clientes finales aprecian especialmente este último aspecto porque tienen un impacto más evidente sobre quienes necesitan espacio libre y para quienes valoran la distribución de los espacios desde un punto de vista estético.

El sistema radiante puede emplearse tanto en suelos como en paredes o techos y no precisa de grandes espacios.

Los techos radiantes están ganando cada vez más adeptos porque son la solución ideal para edificios de uso comercial y en espacios abiertos; además, gracias a la baja inercia térmica, se adaptan rápidamente a las variaciones de carga térmica o de aforo.

En la proyección y realización de un sistema radiante es preciso prestar la máxima atención a la tipología de los materiales usados y al sistema de regulación.

Por lo que atañe a los tubos, debe tenerse siempre presente su vida útil y su capacidad de resistencia ante picos breves de temperatura.

En este sentido, el material más empleado y que ofrece mayores garantías de duración en el tiempo es el polietileno reticulado de clase A, más conocido como PE-Xa.

Este tipo de material es particularmente indicado gracias a su larga vida útil y a la facilidad de manipulación que ofrece incluso a bajas temperaturas.

Por lo que respecta a los colectores de distribución, los más empleados para la calefacción son los de latón, acreditados y con una excelente relación prestación/precio; en los sistemas de refrescamiento se aconseja sin embargo el uso de colectores poliméricos.

Este producto reduce notablemente la formación de condensación durante el período estivo; en este sentido los sistemas para techo son los que obtienen el mejor rendimiento.

Como anteriormente mencionado, la regulación tiene un papel fundamental en las instalaciones de climatización y los sistemas radiantes no son una excepción en este sentido. La regulación de un sistema de este tipo debe tener presente la inercia térmica del interior de la instalación y presentar un alto grado de sensibilidad.

Tratándose principalmente de sistemas de intercambio térmico por radiación, una ligera variación de la temperatura de la superficie corresponde a una gran diferencia de sensación por parte del usuario de la instalación.

La regulación de los sistemas radiantes debe por lo tanto ser muy precisa y tener siempre controlados todos los parámetros de funcionamiento, la temperatura, la humedad y los tiempos de modo que puedan garantizar el máximo confort y un óptimo uso de la energía en circulación.

Artículo técnico gentileza de Rehau

8 thoughts on “Sistemas radiantes: calefacción y refrescamiento según naturaleza

  1. quiero poner calefaccion central y no se sacar el calculo de los radiadores ni la caldera que se necesito si no es una molestia me podrias decir como ago el calcula para los elementos y la caldera gracias un saludo

  2. Buenos días. Voy a hacer una casa y el sistema de calefacción elegido es suelo radiante. Estoy valorando la opción de “refrescamiento” por ese mismo suelo radiante, pero tengo dudas de su eficacia (el aire frio baja y el caliente sube). La diferencia de inversión (SOLICLIMA) es de unos 8000 euros. Cantidad mas que razonable para tirarme de los pelos si no funcionara. De igual forma el uso de una bomba de calor para la generacion de frio/calor me produce ciertas dudas sobre la factura mensual de luz (desconocimiento al haber usado siempre gas natural). Finalmente me surgen dudas sobre el funcinamiento en verano de la bomba de calor, teniendo que cambiar de ciclo cada vez que necesite apoyar a los calentadores solares en la produccion de agua caliente. ¿es eso sano para la bomba?

  3. Perdon y un par de cuestiones finales:

    ¿Es técnicamente complicado y/o economicamente caro el uso de energía solar como apoyo a la calefaccion y/o refrigeración a través de una bomba de calor?.

    ¿Conocéis de alguna ampres física en Madrid (yo conozco solo SOLICLIMA)que pueda asesorar y realizar estas instalaciones?.

    muchas gracias

  4. Son muy positivos los avances que se están produciendo en este campo.
    Me alegro ya que gracias a estos avances a parte de mayor comodidad para las personas, conseguimos ahorrar más energía, lo cual es muy bueno para el medio ambiente.

    Un saludo,
    Diana Moreno

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