Archivos de Autor: Hogarsense

Evolución del aire acondicionado: desde la antigüedad hasta nuestros días

Para llegar al aire acondicionado como lo conocemos en la era Moderna tenemos que retroceder algunos siglos. Desde tiempos remotos el ser humano siempre ha buscado a través de diferentes técnicas la forma de climatización y/o refrigeración.

Fuente de la imagen: National Geographic

Por ejemplo, ¿sabías que en el antiguo Egipto ya se utilizaban sistemas y métodos para poder reducir el calor? La técnica que utilizaban era principalmente para mejorar la sensación de calor dentro del palacio del Faraón, que contaba con unas paredes formadas de enormes bloques de piedras con un peso superior al de las 1.000 toneladas. El sistema no era otro que utilizar a 3.000 esclavos durante la noche para desmantelar las paredes y cargar las piedras al desierto. ¿Por qué? El clima por la noche en el desierto disminuye a niveles muy bajos y eso hacía que las piedras se enfriasen de manera notable. Tras pasar la noche en el desierto, poco antes de que amaneciera se volvían a colocar las piedras en el palacio. Una acción que hacían cada noche y que permitía al Faraón contar con una temperatura media en palacio de unos 26°C.

Por otro lado, ¿sabías que en la antigua India se colgaban esteras de hierba húmeda en las puertas y ventanas para así al entrar aire disminuyera la temperatura. ¿O que en algunos palacios del Imperio Musulmán las paredes estaban llenas de vegetación que se rociaban de agua continuamente para que la evaporación hiciera que se enfriara el ambiente?

Técnicas modernas

Y es que el ser humano siempre ha estado a la búsqueda de nuevas técnicas. Si nos vamos al año 1555, se tiene constancia de que se llevó a cabo el primer procedimiento técnico para acondicionar el aire, basado en un ventilador artificial utilizado, sobre todo, para las cuevas de minas. No sería hasta 1711 cuando Johann Justus Bartels ideó el primer ventilador que funcionaba para ambientes cerrados, como túneles.

En 1715 el francés Gaugger sería quien publicase, tras un estudio sobre la ventilación, su importancia para poder combatir enfermedades de tipo infecciosa. Una idea que llevaron a cabo en 1741 Stephen Hales y Martin Friewald cuando inventaron el acondicionados de aire para las habitaciones de hospital y los camarotes de los barcos. Un invento que estaba construido a través de dos palas grandes de molino. Su función era bombear el aire y dirigirlo a través de tubos para generar corrientes de aire.

100 años más tarde, sería el médico norteamericano John Gorrie quién creó la primera máquina frigorífica que utilizaba el conocido principio de expansión de aire para aliviar el calor a sus enfermos. Ya en 1842 el físico y matemático Lord William Thomson Kelvin inventó el principio del aire acondicionado. Con el objetivo de conseguir un ambiente agradable y sano, el científico creó un circuito frigorífico hermético basado en la termodinámica: absorción de calor a través de un gas refrigerante.

1902: llegada del aire acondicionado moderno

Sería en el año 1902 cuando el estadounidense Willis Haviland Carrier sentara las primeras bases de la refrigeración tal y como la conocemos. Carrier, con seis colegas, invirtió 32.600 dólares en su propia compañía, Carrier Engineering Corporation. Empresa dedicada exclusivamente al aire acondicionado y muy centrada en la investigación e innovación tecnológica de este producto, sobre todo aplicado al sector industrial. Algunos de sus primeros clientes fueron el Madison Square Garden y los departamentos del senado de los Estados Unidos y la cámara de representantes.

Fuente de la imagen: Carrier

Ya más adelante, en 1921, el propio Carrier patentó una máquina de refrigeración centrífuga, que fue el primer invento que permitía enfriar grandes espacios. Esto llevó a la compañía a ser pionera en diseño y fabricación de máquinas de refrigeración de espacios grandes. Aumentando la producción industrial durante el verano. El aire acondicionado revolucionó, sin duda, la vida norteamericana.

Aire acondicionado para viviendas

Pero no fue hasta 1928 cuando Carrier desarrolló el primer equipo dedicado a enfriar y calentar los hogares. Invento que lamentablemente, en un primer momento, acabó chocando con la gran depresión económica de los Estados Unidos, que hizo que sus ventas no cumplieran las expectativas creadas. Pero a partir de la II Guerra Mundial la situación cambió y comenzó a extenderse la compra de los sistemas de refrigeración en todo el país y a nivel mundial.

La importancia de un hogar bien climatizado

No encontrar este confort en el hogar puede tener consecuencias directas en nuestra salud. En primer lugar, en una casa mal ventilada la humedad se acumula en techos, alfombras y paredes. Además, los altos índices de agua en el ambiente ocasionan microclimas idóneos para la proliferación de ácaros y moho. Por otro lado, la temperatura adecuada de una vivienda debe estar en torno a los 20ºC. No podemos olvidar que tanto el calor como el frío se escapan a través de puertas y ventanas. Por lo que una buena solución para combatir estos problemas es la instalación de un equipo de climatización.

Otras alternativas de refrigeración

Fuente de la imagen: Fotolia

  • Refrigeración evaporativa

Es un proceso que se ha utilizado desde hace siglos como enfriador de aire. Sus principales ventajas son su elevada eficiencia energética, su seguridad y el respeto por el medio ambiente. Es un proceso natural que se basa en la utilización del agua como un refrigerante. Gracias a ello, es posible la transmisión a la atmósfera de todo el calor que resulta excedente en las máquinas de tipo térmico. Los equipos más comunes que emplean el enfriamiento evaporativo son los condensadores y las torres de enfriamiento.

  • Sistema aerotérmico de ventilación

Uno de los métodos que mejor funcionan para obtener una buena ventilación y a la vez conseguir eficiencia energética, que nos permite tener una temperatura confortable en nuestra vivienda, es el sistema por aerotermia. Este tipo de sistema es muy eficiente no sólo para la refrigeración de las casas en verano, sino incluso, para calentar las estancias en invierno.

  • Ventilación mecánica o inteligente

Dentro del sistema de ventilación mecánica encontramos por un lado la ventilación mecánica controlada que funciona con una central de ventilación que fuerza la extracción del aire para renovarlo y garantizar así la calidad del aire interior. Este tipo de ventilación permite gestionar eficientemente el consumo energético a la hora de renovar el aire interior de un espacio.

  • Aire acondicionado solar

Este tipo de sistemas cuentan con el mismo funcionamiento que un aire acondicionado tradicional, pero obtienen la energía del sol. Para ello, cuenta con paneles fotovoltaicos integrados para poder absorber la energía solar y así alimentar el sistema de aire acondicionado. Cuando hablamos de aire acondicionado solar podemos diferenciar dos tipos: el solar híbrido y el por absorción.

Historia del calentador de agua

Hoy en día, vemos de lo más natural tener algún electrodoméstico en casa que nos caliente el agua para ducharnos, lavar la vajilla, lavar la ropa, limpiar los suelos, etc. Pero eso no ha sido siempre así, y casi podemos decir que es algo muy joven. Porque apenas hace 150 años no existía ningún equipo o electrodoméstico en las casas que proporcionase esa comodidad, y solo los más afortunados podían calentar agua en el hogar de leña o carbón, utilizando un recipiente que servía igual para cocinar.

Orígenes y evolución: ¿quién lo inventó y por qué?

Retrocediendo en el tiempo, Heródoto explicaba que si hacía falta tomar un baño caliente, el mejor método era verter agua sobre piedras calientes. También recordamos los baños romanos, hace ya 2000 años. Todo un lujo solo para los más privilegiados de la época. Un gran adelanto en tema de higiene personal, pero aún como una instalación comunitaria

Fuente de la imagen: English Heritage. Reconstrucción de la casa de baños del siglo IV en el fuerte romano de Housesteads, en el Muro de Adriano.

 

El mundo Islámico también tuvo su aportación con el hammam, que es un baño de vapor húmedo con orígenes en las termas romanas, llamado en Francia «bain maure» («baño moro», refiriéndose a los de la España musulmana de Al-Andalus) o «baño turco» por los demás occidentales. Unos siglos más tarde se produce otro hecho importante. Horace de Saussure inventó en 1767 lo que él mismo llamó «la caja caliente». Esta consistía en una caja acristalada por la parte por la que entran los rayos del sol, mientras que el interior iba pintado de negro. Salvo la cara de cristal, todas contaban con material aislante que permitía retener el calor en el interior. De esta manera, las temperaturas que se alcanzaban podían llegar a los 109º. Este pequeño invento era, nada más y nada menos, que el primer colector solar de la historia de la energía solar térmica.

Fuente de la imagen: Solar Cookeng International. “Caja caliente” de Horace de Sausurre, 1767.

Pero el padre de los calentadores podemos decir que se invento hace unos 150 años, en Londres. En el año 1868, un pintor de casas llamado Benjamin Waddy Maughan patentó el primer calentador de agua instantáneo para uso doméstico que no usaba combustible sólido. Antes de la invención de Maughan, los hogares calentaban el agua en tandas sobre una estufa de gas, un procedimiento incómodo. El invento de Maughan, quien lo bautizó Geyser por los chorros de agua caliente que salen de la tierra, permitía que el agua fría en la parte superior del tanque fluyera sin problemas a través de las tuberías calentadas por los gases de la combustión de un quemador en la parte inferior. Pero este proceso era bastante peligroso porque no había chimenea para eliminar los gases, que permanecían en la habitación donde el equipo estaba instalado.

Fuente de la imagen: Bateman Water Heating Engineering Inc. El Geyser de Maughan.

Primer calentador de agua en el mercado

Si hablamos del primer calentador como lo conocemos hoy en día, tenemos que referirnos al ingeniero noruego Edwin Ruud. Quién fue inspirado por el invento de Maughan pocos años después. Ruud estudió en “The Horten Technical School” en Noruega, pero emigró a Pittsburgh en EE.UU. En 1880, Ruud patentó el primer calentador de agua a gas con tanque de almacenamiento automático. Ese éxito inicial marcó el comienzo de una tradición de innovación y valor que llevó a la introducción de equipos de calefacción y aire acondicionado RUUD en la década de 1950. Desde entonces, RUUD se ha convertido en uno de los mayores fabricantes de productos de calefacción, refrigeración y agua de calidad para uso residencial y comercial de América del Norte.

Fuente de la imagen: Rheem Manufacturing Company. Edwin Ruud con uno de sus primeros modelos de calentador.

Impacto social: ¿dónde se instalaron los primeros calentadores de agua?

Al igual que ha sucedido con otros muchos inventos que se han podido fabrican en grandes cantidades y a precios relativamente asequibles, el impacto social que tuvo la puesta en el mercado de los primeros calentadores de agua fue muy grande. Hasta el punto de que hoy en día es impensable que una vivienda no disponga de algún tipo de calentador de agua. Pero hablando concretamente de los primeros tiempos de este invento, podemos señalar que, en 1915, había aproximadamente cien mil unidades del Tipo F fabricado por Ruud instaladas en todo Estados Unidos y Canadá. Lo que representa una cantidad importante teniendo en cuenta que el señor Edwin Ruud no empezó su aventura empresarial hasta en 1898, el poder adquisitivo de los contemporáneos no era muy elevado y las redes de distribución no eran tan eficientes como las actuales.

Tipos de calentadores con los que contamos en la actualidad

Para suministrar agua caliente para uso humano, tanto en nuestras viviendas como en locales de ocio, oficinas o en la industria, disponemos hoy en día de diferentes tipos de “electrodomésticos”. Que se diferencian en función del tipo de combustible que utilizan, o si acumulan agua para un uso posterior. Aunque el fin ultimo de todos ellos sea el mismo, dependiendo de nuestras necesidades (consumo), condiciones energéticas de nuestro hogar, o incluso del espacio disponible para su instalación, nos convendrá uno u otro tipo:

Calentadores instantáneos de gas

Estos calentadores funcionan con de un sensor de flujo, para que sólo se activen (y consuman gas) cuando detectan la circulación del agua. Una vez que el grifo está cerrado, el sensor apaga automáticamente el calentador y cierra la válvula del gas.

Características:

  • Pueden suministrar agua caliente durante grandes periodos de tiempo si interrupción.
  • Pueden usar gas natural, gas propano o gas butano.
  • Se ven afectados por variaciones del caudal en la vivienda donde suministran el agua caliente.

Calentadores acumuladores eléctricos o termos

Este tipo de calentador es junto con los calentadores instantáneos de gas los modelos más populares. En este caso, su funcionamiento se basa en un tanque interno donde se calienta el agua con una resistencia eléctrica y se almacena para un uso posterior.

Características:

  • Caudal de agua a una temperatura con un flujo estable.
  • Tienen la capacidad de llegar hasta 70 °C.
  • Capacidades de 15 litros y hasta 300 litros.

Calentadores acumuladores de gas

Este tipo de calentador no es muy común, a pesar de tener tamaños pequeños de 100 litros en muchos fabricantes. Son la solución diseñada para abastecer varios puntos de abastecimiento. Es por ello que si sin comunes en instalaciones deportivas, pequeños hoteles, campings, etc. Su funcionamiento se basa en un tanque interno donde se calienta el agua con una resistencia eléctrica y se almacena para un uso posterior.

Características:

  • Pueden usar gas natural, gas propano o gas butano.
  • Están preparados para la recirculación y la desinfección.
  • Capacidades de hasta 300 litros.

Calentadores instantáneos eléctricos

Al igual que los de gas, estos calentadores funcionan con de un sensor de flujo, para que sólo se active la resistencia eléctrica cuando detectan la circulación del agua. Una vez que el grifo está cerrado, el sensor apaga automáticamente la resistencia. Su consumo eléctrico es elevado, es por ello que no son muy comunes, y por lo general se instalan cuando las otras opciones son inviables, por diferentes motivos (no hay posibilidad de ventilación, o de instalar una chimenea para los humos, no se dispone de espacio, o para cuando su uso es muy excepcional y es un servicio muy alejado del equipo de agua caliente principal)

Características:

  • Son un 40% más pequeños que un calentador de gas convencional.
  • Pueden ser instalados dentro de gabinetes o cajones ya no requieren ventilación.
  • Consumo eléctrico elevado.

Calentadores solares o Termosifón

Son equipos que aprovechan la radiación solar para calentar agua contenida en un deposito, gracias y un captador solar térmico.

Características:

  • No necesitan de otras fuentes de energía, ya sea electricidad o gas.
  • Se necesita tener un tejado o terraza donde de el sol.
  • Por lo general funcionan como apoyo a uno de los sistemas anteriores.

Bomba de calor para ACS – Aerotermia

Están formados por un acumulador de agua vertical que en su parte superior tiene una bomba de calor aire-agua. Ésta, calienta el agua fría mediante un serpentín condensador en el interior del acumulador. El evaporador toma aire del local donde se instala o de un local anexo mediante dos conductos, uno de entrada y otro de salida de aire. También se puede instalar el equipo sin conductos tomando directamente el aire del local donde se instala.

Características:

  • Hay modelos compactos que se pueden instalar dentro de casa.
  • Tienen un nivel sonoro mínimo.
  • Diversos tamaños de acumulación.
  • Suelen ser compatibles con sistemas solares.
  • Clasificación energética A+.

Apostando por el futuro: calentadores solares como alternativa de ACS

Teniendo en cuenta la tendencia de muchos países y organizaciones intergubernamentales, y por supuesto, de todas las organizaciones no gubernamentales que fomentan un mundo más ecológico y sostenible, de encaminarse hacia un futuro más limpio. Y conociendo la intención de la Unión Europea de intentar conseguir el ya famoso objetivo 20/20/20, es muy importante hacer una referencia especial a los sistemas para agua caliente que mejor se adaptan a ese objetivo.

Este objetivo de la UE  contempla un paquete de medidas que contiene legislación vinculante para garantizar el cumplimiento de los objetivos climáticos y de energía asumidos por la UE para 2020. Esas metas, establecidas por los dirigentes de la UE en 2007 e incorporadas a la legislación en 2009, también figuran entre los objetivos principales de la estrategia Europa 2020 para un crecimiento inteligente, sostenible e integrador. Los objetivos fundamentales del paquete de medidas son tres:

  • 20%de reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero (en relación con los niveles de 1990).
  • 20% de energías renovables en la UE.
  • 20% de mejora de la eficiencia energética.

Fuente de la imagen: @Fotolia

Para ayudar en la consecución de este objetivo, que todo hay que decirlo es bastante ambicioso, podemos cada uno de nosotros aportar nuestro granito de arena y apostar por las tecnologías que menos contaminan. Y cuando necesitemos renovar o hacer una instalación en nuestros hogares usar predominantemente placas solares o bombas de calor, de entre los diferentes tipos de sistemas que se han explicado anteriormente. ¿Por qué?, muy sencillo.  Para contribuir a la no emisión de CO2 ni otros gases de efecto invernadero, o que puedan producir lluvia ácida, debemos descartar los combustibles fósiles, y aunque de entre todos ellos el gas natural, y los GLP (gases licuados del Petróleo) son los menos contaminantes, también contienen nitratos y sulfuros que una vez en la atmósfera son también perjudiciales.

Así mismo, los termos eléctricos o calentadores instantáneos eléctricos, aunque no produzcan humos en el momento de producir agua, mientras en nuestro país no cambie el mix de generación eléctrica, si lo hacen para producir esa electricidad, que además se genera a muchos kilómetros de distancia y que pierde hasta un 40% en su viaje hasta nuestro termo eléctrico. Por ello, solo nos quedan como alternativas de futuro la energía solar, y en el caso que nos ocupa en su versión de placas solares térmicas, para usarlas en sistemas solares termosifón o forzados, para la generación de agua caliente sanitaria y de calefacción, o las bombas de calor o aerotermia. Esta última, sigue necesitando de energía eléctrica, que es aún generada con sistemas contaminantes, pero al tener una eficiencia energética mucho mayor que un termo eléctrico, su impacto es mucho menor.

Enfriamiento evaporativo: orígenes, desarrollo y beneficios

Para poder entender los enfriadores evaporativos de nuestros días tenemos que retroceder a los años 30. Fue en Estados Unidos con el ingenio de las personas donde aparecieron los primeros sistemas de refrigeración evaporativa artesanales. Lo que se hacia era colgar en las ventanas de sus viviendas paños mojados para que los ventiladores eléctricos empujaran aire mojado al interior. Más adelante, se comenzó a reemplazar el paño por paja o fibras de madera y encerraban el ventilador en una caja de madera con la paja envuelta en malla de gallinero.

Fuente de la imagen: Wikipedia. Carl Georg Munters

 

No fue hasta 1955 cuando se realizó el descubrimiento más importante en relación al enfriamiento evaporativo de la mano de la marca Munters. Una empresa innovadora en soluciones para el control climático, fundada por el inventor y empresario Carl Munters. Sobre la empresa Munster tenemos que destacar que fue construida en base a sus ideas sobre las leyes de la termodinámica, en combinación con una capacidad de traducir ese entendimiento en una tecnología pionera. Convirtiéndose en todo visionario e innovador de su época. Cómo dato anecdótico podemos decir que el señor Munsters solicitó alrededor de 1.000 patentes diferentes enfocadas sobre todo en áreas de deshumidificación y enfriamiento evaporativo. Y que una de ellas, el panel patentado Celdek para un enfriador sigue siendo, en la actualidad, uno de los componentes con mayor efectividad del mercado.

 

¿Qué es y cómo funciona un equipo de refrigeración evaporativa?

 El funcionamiento de los equipos de enfriamiento de aire por evaporación parte de la absorción de aire seco y caliente del exterior, para luego mediante un ventilador expulsar el aire, haciéndolo pasar por un filtro húmedo previamente. Al entrar en contacto el aire caliente y el agua parte de esta se evapora, llevándose consigo parte del calor obteniendo un aire fresco y húmedo.

 

Tecnología:

El proceso de enfriamiento se realiza mediante un contacto aire/agua estrecho y la transferencia del calor al aire por evaporación de agua a pequeña escala. A continuación, el calor se disipa a través del aire impulsado, saturado y caliente. ¿Pero con qué componentes cuenta?:

  • Entrada de agua caliente
  • Sistema de distribución de agua pulverizada
  • Medio de transferencia de calor
  • Sistema de ventilación
  • Entrada de aire ambiental
  • Balsa de acumulación de agua
  • Salida de agua fría
  • Salida de aire saturado caliente
  • Eliminadores de gotas

 

¿Dónde se puede usar la refrigeración evaporativa?

Este tipo de refrigeración es ideal en lugares donde el aire es caliente y la humedad es baja. Se puede usar en viviendas, negocios, edificios públicos. Siendo una de las soluciones más innovadoras y eficaces en el sector de la climatización.

 

España

Aunque en nuestro país es todavía una opción poco conocida, en otros lugares del mundo como Estados Unidos o Australia es normal encontrar los climatizadores evaporativos. La principal diferencia de la refrigeración evaporativa, del aire acondicionado tradicional es que no es necesario cerrar puertas y ventanas para optimizar su rendimiento. Un climatizador evaporativo trabaja utilizando el aire que circula. Se recomienda así mantenerlas abiertas. Gracias a esta particularidad pueden emplearse también en el exterior.

El climatizador evaporativo haría pasar el aire caliente que se encuentra en la vivienda por el ventilador. Con el filtro que lleva una cortina con micropartículas de agua se refresca el aire que llega. También se eliminan así del aire los restos de polvo u otras sustancias que pueden causar alergias y ensuciar el ambiente. Un climatizador evaporativo nos permite reducir la temperatura del ambiente hasta en 12ºC. Por lo tanto, cubre perfectamente las necesidades de frío que podamos tener durante las estaciones de calor. Funciona como la brisa que nos llega del mar, ya que esta se enfría rápidamente gracias a las partículas del agua que se mezclan con el aire.

Cuando queremos enfriar una vivienda completa y no solo una habitación, el climatizador evaporativo se coloca en el tejado o en las zonas comunitarias si se trata de un edificio. Con la instalación de los ventiladores, se ejerce una sobrepresión sobre el aire que le obligará a desplazarse.

 

Beneficios de la climatización por evaporación:

  1. Funcionan bien en espacios abiertos:Se pueden usar en lugares o estancias abiertas, al contrario que otros sistemas de refrigeración hacen circular el aire y funcionan mejor en espacios cerrados.
  2. Funciona con ventanas abiertas: a diferencia del aire acondicionado, necesita que la estancia este abierta, empujamos el calor y provocamos una agradable circulación de aire fresco.
  3. 100% ecológicos:al utilizar solo agua en vez de refrigerante.
  4. Alta capacidad para regular temperatura:son capaces de reducir la temperatura interior en hasta 14º en climas secos (20%-30% de humedad relativa media), y en 5º en climas muy húmedos (70% – 80% de humedad relativa media) respecto a la temperatura del exterior.
  5. No afecta la legionela: al enfriar el aire por contacto y no mediante la generación de aerosoles, no les afecta la legionela. Además, no tienen que ser sometidos a controles de sanidad como otro tipo de aparatos.
  6. Ahorro energético:suponen un ahorro energético de hasta un 80% en consumo eléctrico.
  7. Añaden humedad en climas secos:mejorando considerablemente la sensación de confort.
  8. Pueden ser portátiles:con un mismo aparato, se pueden refrigerar distintas estancias de la casa.
  9. Fácil mantenimiento: mantenimiento prácticamente nulo.
  10. Renueva el aire interior:no funcionan haciendo circular el aire como otros aires acondicionados sino que, renuevan totalmente el aire de la estancia por aire limpio, fresco y filtrado, eliminado posibles humos y olores.

 

¿Cómo elegir un climatizador evaporativo?

Para que la refrigeración por evaporación pueda funcionar bien, debe ser posible abrir las puertas y las ventanas. Si no, la eficiencia se verá reducida y no lograrán eliminar toda la humedad. También, debemos tener en cuenta que es necesario llenar el depósito de agua. Si no lo hacemos no podrá realizarse el proceso de evaporación. Por último, cuanto más calor haga y menor sea la humedad, mejores serán las condiciones para que el climatizador evaporativo trabaje. Debido a ello, son recomendables en las viviendas cuyo clima es seco y con mucho calor. Y, por consiguiente, en aquellas zonas de mucha humedad están desaconsejados.

 

Para su elección valoraremos entonces la temperatura, si se usará en interior o en exterior y el tamaño de la estancia. Para aquellas habitaciones entre los 10 y los 15 m2, necesitaremos una potencia de unos 100w. Y cuando el tamaño sea mayor, subiremos a una potencia de 150 W.

 

 

Sistemas híbridos: tecnología y opciones

¿Qué es un sistema híbrido?

 Los sistemas híbridos son aquellos que nos permiten combinar dispositivos de calefacción tradicionales, que usan combustibles fósiles, con dispositivos de energía renovable. ¿Qué significa esto? Pues que es posible aprovechar una instalación de un sistema tradicional como una caldera y añadirle un sistema de energía renovable. Toda una ventaja que nos permite ahorrar en energía y reducir el gasto medio de calefacción y agua caliente sanitaria. Además, es un tipo de sistema que no sólo aporta beneficios en el ahorro económico y energético, sino también que ofrecen un alto rendimiento.

    Calefacción con caldera mixta para radiadores (fuente:@fotolia)

 

Beneficios de un sistema de calefacción híbrido

1.     Ahorro considerable de energía, ya que sólo consume 1 kW por 4 kW de energía calorífica producida.
2.     Regulación inteligente integrada que permite un mejor control de diferentes aspectos: precio, electricidad, consume.
3.     Mayor confort en comparación a otros sistemas de calefacción tradicional.
4.     Instalación rápida y reducido impacto en la vivienda.
5.     Rápida amortización de la inversión inicial (50% en un año) y ahorro de hasta un 65% en la factura anual.
6.     Disminuye la emisión de gases contaminantes y emisiones de CO2.
7.     Permite cubrir alrededor del 90% de las necesidades de calefacción y ACS en casa.

 

¿Cómo es el funcionamiento de un sistema híbrido de calefacción?

Es mucho más sencillo de lo que parece, ya que ambos sistemas están preparados para que puedan impulsar el calor hacía el emisor térmico del cual están compuesto cada uno. Está función la llevan a cabo de manera alternativa y siempre dependiendo d e la temperatura exterior que hayamos seleccionado anteriormente. El punto de unión de ambos sistemas de calefacción se da en el llamado punto de temperatura bivalente. Un punto que según la tecnología del propio dispositivo puede quedar también preestablecida. Liberándonos de tener que realizar un control más exhaustivo de su funcionamiento.

 

Energía solar como sistema híbrido: ¿lo conoces?

 Dentro de los sistemas híbridos podemos encontrar en el sector de la energía solar la tecnología híbrida con los paneles solares híbridos. La idea de unir ambas tecnologías y de dar forma a un único sistema que permita aprovechar la energía fotovoltaica y la térmica y con el objetivo de intentar solucionar el problema que presentaban las placas solares fotovoltaicas con el aumento de la temperatura. ¿Qué quiere decir esto? El rendimiento de las células fotovoltaicas que se comercializan en la actualidad está comprendido entre un 15% y un 25%, es decir, que sólo una pequeña parte de la energía lumínica se aprovecha realmente en forma de energía eléctrica. Este rendimiento es menor cuanto más alta es la temperatura.  El aumento de temperatura en las células supone un incremento en la corriente, pero al mismo tiempo una disminución mucho mayor, en proporción, de la tensión

Con el diseño, de las placas solares híbridas se pretendía conseguir un incremento notable en la eficiencia de los paneles solares. Previniendo que sería superior al 15% sobre la potencia de pico suministrada por el panel FV (fotovoltaico) normal. Este incremento de potencia es muy significativo, ya que la eficiencia conseguida en los paneles, como ya indicamos anteriormente, está situada entre el 15% y el 25%.

Por otra parte, actualmente para instalar energía solar fotovoltaica y térmica antes de la producción y comercialización de los paneles solares híbridos, requería de dos instalaciones completamente independientes en el lugar de captación que habitualmente es la cubierta de los edificios. Esto implica tener que disponer de una mayor superficie para realizar ambas instalaciones. El Instituto para la Diversificación y Ahorro de Energía (IDEA) calcula que para una vivienda de cuatro personas, 100 m2, hacen falta uno o dos metros cuadrados de paneles, dependiendo de la zona en la que este ubicada la vivienda.

¿Y cómo es su funcionamiento?

Existen dos tipos de tecnologías:

Función fotovoltaica-agua caliente

El funcionamiento por separado de los dos tipos es ya conocido. En los paneles térmicos, el sol incide en la superficie del panel, y el agua que circula por el interior es calentada por transferencia de calor. En los paneles fotovoltaicos, el sol incide sobre unas células que transforman la energía solar en electricidad, estas células son normalmente de silicio y hay de dos tipos: Monocristalinas y policristalinas. Los paneles fotovoltaicos convencionales, tan sólo aprovechan el 15% de toda la irradiación solar que reciben, un 5% es reflejado y el 80% restante se pierde en la cara frontal y posterior del panel. La peculiaridad de un panel híbrido es que aprovecha parte de la pérdida de calor de la cara posterior, alrededor de un 40%.

     Fuente de la imagen: ©EndeF.com

Estas placas están compuestas desde la parte superior a la posterior por:

  • Un vidrio solar que hace la función de protección. Un conjunto de celdas fotovoltaicas de silicio, que son las encargadas de transformar la luz del sol en electricidad.
  • Una pasta térmica, que hace las veces de unión entre la parte fotovoltaica y la térmica.
  • Una pletina de cobre como base recolectora del calor, y detrás de esta un serpentín de cobre, por el que circulara el fluido caloportador (glicol), como soporte para el serpentín suele ir otra pletina de cobre, y debajo un aislante, que ayudará a mantener el calor dentro de la estructura y de esta forma que se aproveche al máximo para calentar el fluido.
  • Todo ello está contenido en una carcasa que generalmente es de aluminio, a que hace la función de protección de todo el conjunto y de consolidación para que cada componente este fijo y se eviten roturas.

 

Función aero-fotovoltaica

Este tipo de placas solares híbridas buscan otro objetivo, aunque similar en su meta, es decir por una parte generar electricidad, igual que los anteriores, pero en su segunda función busca el objetivo de climatizar la vivienda a través de una corriente de aire. Es decir, ayuda a refrescar el panel en su parte interior y al mismo tiempo esta corriente de aire captura el calor que hay en el interior de la placa y es impulsado al interior de la vivienda, pasando a través de unos filtros de partículas. Todo ello, para así, asegurar que el aire entra en la vivienda limpio, sin polvo ni polen, y además calentado. Para regular la temperatura de este aire, y que el confort sea máximo, un dispositivo en el interior de la vivienda, combina parte de este aire, calentado dentro de las placas solares, con parte de aire interior de la vivienda o incluso del exterior directamente. La idea es conseguir que el aire que se distribuye en las diferentes estancias este a la temperatura deseada.

 

                  Función aero-fotovoltaica Rvolt de SISTOVI 

¿Qué otras opciones existen como sistemas híbridos?

1. Bomba de calor – suelo radiante

Se presenta como una combinación que es muy respetuosa con el medio ambiente y con la que es posible alcanzar una eficiencia energética realmente grande. Los expertos en calefacción aseguran que, al tener instalada una bomba de calor con un suelo radiante, se logra una distribución muy uniforme del calor o climatización en las habitaciones o estancias por las cuales esta compuesta la vivienda o establecimiento.

Es posible la reducción de zonas frías o calientes, ya que no sólo elimina las corrientes de aire que originan otros sistemas, sino que, además no remueve polvo. Una ventaja que beneficia a personas que sufran problemas de salud, como asma o alergias. Además, este tipo de sistema híbrido evita cualquier problema de espacio y favorece la decoración en casa. En lo referente a la eficiencia, es un sistema que nos abastece de temperaturas inferiores en calefacción y superiores en refrescamiento. Reduciendo de manera considerable el coste energético y proporcionando altos niveles de confort en la vivienda.

2. Caldera híbrida

Una combinación bastante particular ya que funciona con combustible y energía solar. La caldera híbrida logra calentar el agua sanitaria (ACS) con la fuerza de la energía solar. Si se diera el caso de que no hubiera más energía solar disponible o se necesitase, a su vez, abastecer a la vivienda de calefacción, la demanda se lleva a acabo a través del combustible de la caldera. Una buena solución que no sólo nos permite ahorrar espacio en la vivienda, sino que nos evita contar con dos aparatos (solar y caldera) con sus respectivas instalaciones y conexiones.

Calentador de agua solar con caldera y radiador (fuente:@fotolia)

Caldera de condensación y radiadores

Decidirse por una combinación de caldera de condensación con radiadores es una opción muy positiva. La caldera de condensación al ser un generador de calor muy versátil y eficaz, en comparación con el resto de calderas consigue generar calor de manera rápida y eficiente. Es un tipo de dispositivo que además se puede combinar muy bien con un sistema híbrido. Una combinación que junto con los emisores térmicos ofrece a la vivienda un gran rendimiento energético y ahorro. Por regla general, la caldera de condensación se puede también combinar con suelo o techo radiante. Un mix que nos aporta en la vivienda de un elevado confort.

Cómo podemos ver los beneficios de contar con un sistema híbrido en casa son bastantes. Un mercado que todavía se encuentra en España en el punto de partida pero en el que se puede augurar un buen futuro. El clima altamente favorable en nuestro país para el abastecimiento de energía a través de las renovables y los objetivos europeos de eficiencia energética, así lo acreditan.

 

 

 

 

Suelo radiante para aplicaciones urbanas

Orígenes del suelo radiante: por qué surge y cuál es el objetivo

¿Cómo funciona?

Antes de hablar de los orígenes del suelo radiante, conviene recordar qué es y cómo funciona. Llamamos suelo radiante, al sistema de calefacción que emplea el suelo de un local o superficie como emisor de calor. Pero también mencionar que el emisor puede ser cualquiera de los paramentos de los locales a calefactar (suelo, paredes o techo), aunque lo más corriente es emplear el suelo. Y su funcionamiento se basa en aportar calor (o frío) al material que forma el suelo, generalmente hormigón, haciendo que este eleve su temperatura y la mantenga durante un periodo largo de tiempo. Dada la extensión superficial del emisor se emplean bajas temperaturas, porque la emisión depende de la diferencia de temperaturas entre el emisor y el ambiente, y de la superficie del emisor (a mayor superficie de emisión será necesaria una diferencia de temperaturas menor). Algunas normativas limitan esta temperatura del suelo a 28 o 29 ºC.

Existen dos tipos principales de suelo radiante, el de agua y el eléctrico. El de agua se construye a base de tuberías que recorren todo el subsuelo y por las cuáles circula el agua que hemos calentado o enfriado previamente. Y que es la que le aporta al hormigón esa diferencia de temperatura que queremos trasladar luego al ambiente. El eléctrico también se instala en el suelo embebido en el hormigón, pero se diferencia en dos cosas.  La primera es que solo es capaz de producir calor, ya que lo que se instala es un cable eléctrico que es básicamente una resistencia que trasforma la corriente eléctrica en calor por efecto Joule. Y la segunda es que por su naturaleza no utiliza ningún fluido, solo corriente eléctrica. Y por ello no necesita de ningún generador, de calor o frío para el agua como es el caso del anterior.

En realidad, el suelo radiante puede funcionar también con solados de madera o moqueta, pero no resulta razonable tener un emisor térmico con su superficie cubierta por un aislante térmico. Lo que ocurrirá es que el sistema funcionará con más lentitud, obligando a que el calor tenga que traspasar la barrera aislante. Lo ideal es utilizar superficies que tengan buena conductividad térmica.

Orígenes y desarrollo

El origen del suelo radiante lo podemos encontrar en la antigua roma, cuando el ingeniero romano Cayo Sergio Orata diseñó, en el siglo I antes de Cristo, un sistema de calefacción que se emplearía con éxito en las termas romanas. Dados los buenos resultados de este invento, también se empleo con posterioridad en muchas casas de Patricios Romanos. Los restos más antiguos de este ingenio se han encontrado entre las ruinas de la ciudad de Olimpia y datan de la misma época que su presunto inventor. Dicho sistema recibe el nombre de hipocausto, y consistía en un horno desde el que se canalizaban los gases calientes resultantes de su combustión.

Este calor fluía a través de las canalizaciones que se encontraban bajo el suelo del edificio que se quería calentar. Al ser las baldosas y ladrillos de los que estaban construidos los suelos buenos conductores del calor, el resultado era un ambiente cálido y uniforme en el interior de la estancia. Se sabe que empleaban leña en el horno de combustión, y se calcula que la temperatura máxima alcanzada por esta calefacción no superaría los 30 ºC. También se aprovechaba el horno donde se quemaba la leña, para calentar en grandes tinas de cobre el agua que se utilizaría en los baños.

En Corea, la calefacción radiante por suelo radiante se utiliza desde hace unos 2.000 años. El concepto Ondol, que significa «piedra caliente», consiste en la utilización de piedras y conductos subterráneos para ayudar a transportar el aire caliente de la cocina a las habitaciones de la casa. La mayoría de las casas y edificios en Corea todavía usan ondol, aunque ahora usan agua caliente y sistemas eléctricos. Viajando a la época moderna encontramos a principios del siglo XX al arquitecto americano Frank Lloyd Wright, que descubrió ondol y lo utilizó en muchos de los edificios que diseñó. Además, también fue el inventor del sistema de agua caliente bajo el suelo de las viviendas.

Ciudades en las que se encuentran este tipo de sistemas de calefacción

Centrándonos más concretamente en las instalaciones en el exterior, las aplicaciones urbanas del suelo radiante se encuentran en la calefacción, y más concretamente, en la gran mayoría de los casos, para evitar la acumulación de nieve o hielo en calles, algunas carreteras y por supuesto en estadios de fútbol u otros deportes. Y es evidente, que este tipo de instalaciones se ejecutan en latitudes que sufren inviernos muy rigurosos, principalmente en los países nórdicos europeos y en el extremo sur de América, en zonas de Argentina.

Europa

Así encontramos algunos ejemplos en Islandia, lugar en que se encuentran numerosos yacimientos de aguas termales. En su capital, Reikiavik, las calles se congelan con facilidad en los meses de más frío. Para evitar resbalones y otros peligros se ha instalado calefacción por suelo radiante en diversas calles de la ciudad, evitando que se forme hielo. Otro ejemplo en Europa lo encontramos en Finlandia, donde varias ciudades disponen de suelo radiante en algunas calles. En este país nórdico son varias las ciudades que tienen escondido bajo su asfalto suelo radiante. Entre ellas su capital Helsinki o Joensuu, lo tienen instalado bajo sus calles más comerciales.

Otro ejemplo de calefacción por suelo radiante en el exterior son los recintos deportivos. Algunos deportes son negocios muy importantes y atraen a grandes cantidades de personas, llegando al punto en que la suspensión de partidos por nieve y hielo es un riesgo financiero considerable. Además de las ventajas en la práctica al poderse celebrar los partidos y los entrenamientos durante todo el año y el menor riesgo de que los jugadores se lesionen, por ello una calefacción de césped resulta también económicamente rentable. La Federación alemana del fútbol define la calefacción de césped en los estadios de primera división de la liga federal como estándar. Y ya existen más de 170 estadios equipados con calefacción de césped. Los tubos colocados debajo de las raíces del césped mantienen el campo de juego libre de heladas.

Un ejemplo lo encontramos en el Estadio de fútbol “Rhein Neckar Arena”, en la localidad de Sinsheim, conocida en Alemania por su “Museo del Coche y la Técnica”, y que tiene ahora una nueva atracción. El Estadio Rhein Neckar Arena, para el que se construyó expresamente la vía de acceso “Sinsheim Süd”. El estadio es el campo del equipo de fútbol TSG Hoffenheim y ha sido construido con ayudas y financiación privada.

Por último tenemos el ejemplo de la utilización del suelo radiante en grandes zonas comerciales o sistema de calefacción y refrescamiento por suelo radiante para naves industriales, como el supermercado Penny del Grupo REWE en Colonia-Bocklemünd, donde se invirtió en un centro logístico de más de 15.000 m² de superficie, aunque no es específicamente una instalación exterior. En la nave de almacén de gran superficie, sometida en algunas zonas a elevadas cargas puntuales, se ha instalado una calefacción industrial por superficies radiantes. Este rentable sistema de calefacción combina grandes exigencias al material con un rango de temperaturas, costes operativos y de inversión bajos. Las superficies que no es necesario calefactar, por ejemplo, los puntos de almacenaje y las estanterías de gran altura, que simplemente no se han tenido en cuenta al hacer el diseño y desarrollar el proyecto.

Sudamérica

Un ejemplo en el que se han aprovechado sus aguas termales naturales para instalar un sistema de calefacción por suelo radiante en la población es Copahue, una pequeña villa de la provincia de Neuquén, en Argentina. El sistema se inauguro en el año 1999 y con ello, se ha conseguido hacer el duro invierno mucho más amable para sus habitantes y visitantes. El informe de Feinmann sobre “veredas calefaccionadas” en el Sur de Argentina, criticaba estas instalaciones debido a que se alimentaban con calderas de gas. Quedando testimonio de su instalación en algunas zonas del sur del país.

¿Y en España en particular?

En nuestro país, encontramos el municipio de Salardú, que acoge la estación de esquí de Baqueira Beret, donde se ha colocado calefacción en un par de calles de la población. El objetivo de estas instalaciones es garantizar la movilidad en invierno en dos calles propensas a provocar colapsos cuando se hielan. Estas dos calles son muy transitadas en invierno (sobretodo por los esquiadores que visitan la estación de Baqueira Beret) y se provocan importantes colapsos por culpa del hielo. En especial, en la calle de Estudis que tiene una fuerte pendiente y que conecta la carretera C-28 con el acceso a Bagergue y Unha. Este sistema es muy caro, tanto en su instalación como en su mantenimiento y funcionamiento, y que por este motivo, solo se ha instalado la calefacción en lugares «concretos y determinados».

Varios estudios demuestran los grandes beneficios que conlleva la instalación de calefacción de suelo radiante para evitar catástrofes. Y su utilidad es aún mayor en aeropuertos o puentes, por ejemplo. En este sentido, otra de las aplicaciones que se está estudiando es para las pistas de aterrizaje de los aeropuertos, donde se han realizado las primeras placas de hormigón a escala real que en su interior son conductoras de electricidad para el pavimento exterior de los aeropuertos, llevadas a cabo en la Universidad del Estado de Iowa por el profesor Halil Ceylan, con el objetivo que los aviones aterricen sin problemas y que no se salgan de las pistas por el hielo.

¿Qué es el District Heating?: orígenes y funcionamiento

La Calefacción Urbana, o District Heating en inglés, no es muy conocida por muchos de nosotros, pero todos hemos visto las típicas películas ambientadas en Nueva York, donde en invierno vemos salir una niebla de algunas alcantarillas o salidas de túneles debajo de las calles. Eso es una calefacción urbana, que significa, un sistema de suministro de agua caliente sanitaria y calefacción (y en algunos casos también refrigeración), en la cual el calor o energía térmica es producido en una central (como una gran fabrica de calor) y se distribuye por una red de tuberías urbana, del mismo modo en que se hace con el resto de servicios que utilizamos en nuestras viviendas, es decir, el gas, el agua, la electricidad o las telecomunicaciones.

Lo que distingue esta red de las calefacciones centrales de muchos edificio es que sirve a un grupo de edificios que puede ser más o menos grande y sus conducciones discurren bajo el pavimento de las calles o de las zonas comunes del barrio. La extensión de la red puede ser pequeña, para un grupo de casas, mediana o grande, abarcando toda una población, áreas metropolitanas completas, e incluso explotaciones ganaderas grandes.

Orígenes del District Heating

La primera vez que se utilizó un sistema básico de calefacción urbana fue en la época romana, donde construyeron entre los siglos IV y II A.C. sus baños públicos en los cuales utilizaban agua y aire caliente calentados en “salas de calderas” externas, y el agua caliente circulaba por los canales abiertos hasta llegar a los edificios donde se aprovechaba como aguas termales en los baños. Ya en la Edad Media se construyó un sistema de distribución de agua caliente urbana, construido a base de troncos huecos de madera y que se realizó en el año 1332, en el pueblo de Valois en Chaudes-Aigües, en Francia, el que es el sistema más antiguo todavía en funcionamiento, siendo la primera red de calefacción urbana que abastecía agua caliente a 30 vivienda.

Aunque el término energía renovable aún no se acuñó, esta instalación está formada por tubos de madera y está basada en energía geotérmica, aprovechando las aguas termales que había en la localidad, y puede considerarse la fuente de varias tecnologías modernas para la calefacción urbana y las redes de calefacción. Este pequeño pueblo de Cantal se encuentra en el Macizo Central en el corazón de los volcanes de Auvernia y alberga el manantial termal de Par, el manantial más caliente de Europa con temperaturas entre 80 y 82 ° C. Otra gran ventaja natural de este precursor de la red de calefacción es que el caudal promedio durante la primavera es de 17 m3/h. Estas características fueron beneficiosas tanto para el desarrollo de un sistema de calefacción de distrito como para la naturaleza geológica de la región.

No fue hasta 1818 que se utilizó nuevamente el principio de la energía geotérmica en la región italiana de Volterra. La técnica, conocida como «Logoni techada», fue desarrollada para absorber los vapores de lodo volcánico utilizados para alimentar bombas de agua bóricas. La Academia Naval de EE. UU. En Annapolis inició el servicio de calefacción a vapor de distrito en 1853. Aunque estos y muchos otros sistemas estuvieron en funcionamiento durante siglos, en 1877 el primer sistema de calefacción de distrito comercialmente exitoso fue introducido en Lockport, Nueva York, por el ingeniero hidráulico estadounidense Birdsill Holly, a quien se le atribuyó la fundación de calefacción de distrito moderna. El primer sistema moderno de calefacción geotérmica de distrito se desarrolló en 1930 en Reykjavik.

Tras la segunda Guerra Mundial y debido sobre todo a la expansión de otras fuentes de energía más baratas, principalmente los derivados del petróleo, este sistema se dejo un poco de lado. Durante este periodo en Europa las redes de calefacción urbana se siguieron instalando, sobre todo en los países nórdicos debido sobre todo a la escasez de gas natural y electricidad. En los años 70, con la crisis del petróleo las redes urbanas de calefacción volvieron a recuperar la importancia que tenían, sobre todo en Estados Unidos, así como en el norte de Europa, Rusia, Japón, China y Corea. De esta forma el desarrollo de la energía geotérmica fue estimulado por las dos crisis del petróleo en los años setenta. La producción geotérmica global aumentó de 400 W en 1960 a 9800 MW en 2007. Hoy en día, la energía geotérmica es una fuente popular de energía renovable utilizada en lugares como Ginebra y Maisons-Alfort.

Funcionamiento de un sistema District Heating

El sistema District Heating o calefacción urbana consta de los siguientes componentes:

  • La central térmica
  • La red de distribución
  • Las subestaciones de transmisión térmica en los edificios

Central térmica

Las tipologías de la central térmica varían en función de la tecnología utilizada para la generación de calor (o frío en su caso), así como de las fuentes energéticas utilizadas, es decir, el combustible. La central térmica puede funcionar a partir de gas, biomasa u otros combustibles. La planta térmica se suele situar en una construcción exclusiva para su uso, a modo de una fábrica, en la que no se fabrican productos, sino que se calienta agua u otro fluido, que se conducirá hasta los edificios de viviendas para usarlo en las calefacciones, para Agua Caliente Sanitaria, como vapor en algunos negocios como tintorerías, planchado, etc… En esta “fabrica” se ubican todos los elementos y maquinaria necesarios para la generación de calor, así como los grupos de bombeo utilizados para la impulsión del fluido calo-portante hasta los distintos puntos de consumo. Las centrales térmicas funcionan de forma automática, en función de la variación de la demanda, es decir, si aumenta el número de viviendas que enciende su calefacción, es detectado por el sistema de control, basado en controladores digitales situados en la central y en cada una de las subestaciones térmicas de los distintos edificios.

Red de distribución

Una vez generada el agua caliente o el vapor, se procede a su distribución hasta los diferentes edificios por medio de una red de tuberías aisladas térmicamente, que evitan en parte las pérdidas de calor. Esta línea de transporte de calor consta de dos conducciones, una para la ida y otra para el retorno. En el caso de redes de Calefacción y Refrigeración Centralizada (también llamadas District Heating & Cooling) Estas líneas de transporte constan de cuatro conducciones. En las nuevas construcciones urbanísticas, el sistema District Heating reduce el coste de ejecución de la obra, ya que la red de distribución de agua caliente sustituye a la red de distribución de gas y aprovecha las zanjas de la red de abastecimiento de agua. La tubería aislada térmicamente está constituida por un tubo portador fabricado en acero al carbono, un aislamiento térmico de poliuretano y una envolvente exterior de polietileno que la protege de la corrosión. Este sistema de conducción presenta una serie de ventajas frente a las tuberías aisladas en obra por el método tradicional:

  • Se minimizan las pérdidas térmicas.
  • Se agiliza el montaje y se disminuye la mano de obra.
  • Una vida útil más larga y se minimiza el mantenimiento.
  • Existe una gran gama de dimensiones y accesorios para las tuberías, existiendo también tubería rígida y flexible.
  • Fácil detección de fugas en la red, con una precisión de 1 metro.

Subestaciones de transmisión térmica

Desde un punto próximo al edificio se conecta el mencionado edificio con la red de distribución, conectándose a la red en paralelo, de forma que todos los edificios disponen de las mismas condiciones de suministro, es decir, no se pierde calidad o calor por estar más cerca de la “fabrica” de calor (central térmica). Una vez dicho enganche esta en el edificio, se ubica una subestación de transmisión térmica, formada por un sistema de intercambio de calor, sin intercambio de fluido ni de presión, mediante el cual se cede calor a los elementos terminales para el servicio de calefacción y agua caliente sanitaria de las viviendas. Estas subestaciones de cada edificio permiten la combinación con otras fuentes de calor para la aportación a la calefacción y el agua caliente sanitaria, como puede ser la instalación de energía solar térmica del edificio.

La instalación está provista de sistemas individuales de control y medida del consumo, lo cual ofrece tres importantes ventajas:

  • Regulación automática: al funcionar de un modo automatizado, son los consumos de los usuarios los que, mediante la el aumento o disminución del consumo, regulan el funcionamiento de la central térmica. Al igual que un mando termostático que se utiliza en muchas duchas, el regulador mantiene constante la temperatura en la red.
  • Control individual: con programador termostático convencional en cada vivienda, el usuario puede establecer las condiciones de confort en su hogar.
  • Facturación individual: se instalan unos contadores de calor para cada vivienda, y al disponer de estas mediciones de consumos individuales de energía, el sistema permite la facturación individual a los usuarios, facilitando la gestión de la explotación.

Ventajas del District Heating

a. Para la empresa:

  1. Se reduce el coste de ejecución de la obra civil.
  2. Se reduce el coste de ejecución de las instalaciones.
  3. Se disminuye el tiempo de instalación y montaje.
  4. Se posibilita al inversor a convertirse en productor eléctrico y/o proveedor de servicios energéticos.
  5. Permite disponer de más superficie útil en venta, ya que la sala de calderas no está en el edificio.
  6. Ayuda Pública con las acciones divulgativas, mejorando el impacto promocional y mejora la Imagen Corporativa.
  7. Acceder a subvenciones de las Administraciones Públicas cuando se promueven programas de Eficiencia Energética y/o Energías Renovables.
  8. Se contribuye a la Responsabilidad Social.

b. Para el usuario:

  1. Se reducen los ruidos de las instalaciones en los edificios.
  2. Se reduce el coste de explotación y mantenimiento de la instalación.
  3. Los consumidores pueden acceder a mejores tarifas de combustible.
  4. Evitan los problemas asociados al bajo rendimiento en las calderas antiguas.
  5. No se tiene que manipular ni almacenar combustible en el edificio.
  6. Se reducen o se anulan las revisiones periódicas a las instalaciones térmicas.

c. Para el medio ambiente:

  1. Posibilita el uso de biomasa.
  2. Mejora la eficiencia energética de la instalación.
  3. Reduce las emisiones de CO2 y Gases de Efecto Invernadero.
  4. Se posibilita además la cogeneración.
  5. Mejora de la eficiencia energética global.

Casos de District Heating en el mundo y España

El District Heating es una tecnología madura con casi 100 años de antigüedad. La primera instalación de Calefacción Urbana, propiamente dicha, se ejecuta en el año 1877, cuando se instaló el primer sistema comercial de calefacción urbana en Lockport, EEUU. Y continuó en el mismo país en los siguientes años en ciudades como Boston, Denver, y concretamente en 1882, tiene lugar la creación del famoso sistema vapor en Manhattan (Nueva York). Pero volviendo al viejo continente, nos encontramos ya en 1900, cuando el primer sistema es construido en Dresden (Alemania), a esta ciudad le siguieron posteriormente otras ciudades. Hoy en día hay en Europa instalados más de 70.000 km de tuberías en redes de calefacción.

El primer ejemplo lo tenemos en Suecia. El país nórdico fue el primer país en instalar una red de calor alimentada con energía solar en la década de los 70. Hoy en día este país goza de 22 complejos solares de este tipo, pero Dinamarca es el país que dispone de la mayor instalación que alimenta un sistema de calefacción urbana, se trata de la red urbana de la ciudad de Marstal que tiene una superficie de colectores de 18300 m2. También en Dinamarca encontramos la ciudad de Odense. Donde se estableció la primera red de calefacción en 1920, habiendo evolucionado hasta la actualidad, en la que presenta una longitud de conducciones de 1.500 km, con más de 50.000 puntos de consumo y cubriendo el 95% de las necesidades de la ciudad. Pocos años después se realiza una instalación similar en Copenhague, concretamente en 1925.

Otro caso a destacar es el de Berlín, la capital de Alemania, donde su región Oriental dispone de una red de calefacción que comenzó a instalarse en 1960 y actualmente dispone de más de 529 km de conducciones. El tercer ejemplo es el de París, Francia. París posee la red más extensa de Europa para el suministro de calefacción mediante vapor a una temperatura de 280°C. La red tiene una longitud de tuberías de 335 km, dando servicio a más de un millón de habitantes y aprovechando la energía procedente de la incineración de Residuos Sólidos Urbanos. En Arbesthal, Austria, encontramos un cuarto ejemplo. La planta da servicio a 108 viviendas en el centro de la localidad, con una red de 4,5 km de longitud. Los combustibles utilizados son residuos procedentes del cultivo y proceso del girasol. Otro caso en Francia es el de Corte, Isla de Córcega, donde la central de calefacción se alimenta de residuos forestales y ofrece servicio a 14 edificios públicos. En Italia tenemos la instalación de Ferrara, en la Toscana, que cuenta con un sistema de calefacción alimentado por fuentes geotermales que suministra a 12.000 usuarios a través de una red de 12 km de longitud.

Fuente: Base de datos DHC de la Universidad de Halmstad. Ciudades Europeas de más de 5000 habitantes con sistemas de Calefacción Urbana o colectivo.

En estos mapas se pueden observar las ciudades europeas de más de 5.000 habitantes que en el año 2011 tenían algún sistema de calefacción o enfriamiento urbano o colectivo. Cabe destacar que en muchos casos, como son los ejemplos citados anteriormente, no afectan a una ciudad entera, o a un barrio, sino a instalaciones más concretas y localizadas de una empresa o una institución, pero se consideran como sistemas de calefacción urbana pos que afectan a diferentes edificios y tienen la estructura constructiva anteriormente mencionada (central, red de distribución y subestaciones de transmisión térmica)

¿Y en España?

Hablando de nuestro país, nos encontramos con las primeras instalaciones de este tipo, realizadas en la Ciudad Universitaria de Madrid en 1932, seguida por el Instituto de Ciencias de la Construcción, Eduardo Torroja, también en Madrid en 1948. En el año 1952 es la Empresa Nacional Siderúrgica, ENSIDESA en Avilés la que instala un sistema de calefacción urbana para sus instalaciones, y la empresa automovilística SEAT lo hace en sus instalaciones de la Zona Franca para la calefacción del comedor de los empleados en 1954. Y ya en el año 1961 se realiza el anteproyecto de calefacción urbana de Pamplona. Otros ejemplos más recientes los encontramos en Universidad Pública de Navarra (Pamplona) y en los Recintos Feriales de Madrid IFEMA (Madrid) realizadas en el año 1990. La iniciativa se puso en marcha en 1998 con la colaboración del Ayuntamiento, el EREN y el IDAE. La red dispone de dos calderas: una principal de 5.200 kW de potencia y otra auxiliar de 700 kW, ambas alimentadas con biomasa procedente de residuo forestal. La inversión fue realizada por el IDAE con sus propios recursos y se recuperó mediante los ahorros energéticos inducidos.

Fuente: Base de datos DHC de la Universidad de Halmstad. Ciudades Europeas de más de 5000 habitantes con sistemas de Enfriamiento colectivo.

Un ejemplo con Calefacción centralizada por biomasa se desarrolló en Cuéllar provincia de Segovia, en 1999, que abastece un barrio construido en los años setenta que incluye varios bloques de pisos con aproximadamente 1.000 habitantes, un colegio, un polideportivo y un centro cultural. En el presente siglo se ha seguido construyendo instalaciones con esta estructura, siendo ejemplos muy importantes los realizados en el Fórum District Heating y barrio 22@ (Barcelona) en el año 2004, y la Central Térmica construida para la Expo-Zaragoza de 2008, y en el mismo año la Central Térmica realzada para la Ciudad Agroalimentaria de Tudela (Navarra), y como ejemplos más recientes tenemos en 2017 la inauguración del District Heating más grande de España en Móstoles; y en el año 2011, la instalación de la Central Térmica en la Ciudad de la Justicia de Madrid y la Central Térmica Ciudad Medio Ambiente en Soria.