Regulación de una Calefacción por Suelo Radiante
Inercia del Suelo Radiante
La calefacción por suelo radiante tiene una inercia más
importante que una calefacción por radiadores ya que,
como se ha mencionado anteriormente, su espesor debe
ser de 4 cm. por encima del tubo.
De cara al confort, la inercia del suelo radiante tiene dos
efectos:
• Efecto Favorable frente a una acción todo o
nada de la regulación. En este caso, la acción
todo o nada se traduce en variaciones muy lentas
de la temperatura ambiente y con una amplitud
moderada (ver gráfico superior).
• Efecto Desfavorable frente a una variación súbita
de la temperatura de consigna (temperatura
marcada en el termostato) o un cambio repentino
del valor atribuido a una variable perturbadora,
como es el caso de las aportaciones gratuitas
(radiación solar, aumento del número de personas,
etc.). |
Autorregulación del Suelo Radiante
De lo anterior, podemos deducir que mientras sea la
temperatura exterior la única variable condicionante de la
temperatura ambiente, la regulación del suelo radiante,
aunque todo o nada, ofrece un nivel de confort superior
a cualquier otro sistema de calefacción.
Sin embargo, el confort es menor en casos de intermitencia
(tiempo de puesta en calor importante) o de aumentos de
las aportaciones gratuitas (sobrecalentamiento).
El fenómeno fundamental relativo al aprovechamiento de
las aportaciones de calor gratuitas en el caso del suelo
radiante es el antagonismo entre el efecto de inercia (efecto
negativo) y la baja temperatura (efecto positivo).
El efecto positivo es mayor cuanto más importante es el
aislamiento térmico del edificio. Los gráficos central e
inferior comparan el comportamiento frente a una aportación
solar de un suelo radiante regulado por termostato de
ambiente con una calefacción por radiadores de aceite
regulados por termostato de ambiente con resistencia
anticipadora. G (W/m3 K) es el coeficiente volumétrico de
las pérdidas de calor por transmisión (definido en las reglas
Th-G de la norma francesa). Si un local está bien aislado,
el valor de G será bajo. Por el contrario, si está mal aislado,
el valor de G será más elevado.
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Acción favorable de la inercia frente a una acción todo o nada de la regulación.
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Aprovechamiento de las aportaciones de calor debido a la radiación solar,
en el caso de un local bien aislado con G = 0,65 W / m3 K.
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Aprovechamiento de las aportaciones de calor debido a la radiación solar,
en el caso de un local mal aislado con G = 0,83 W / m3 K. |
Observando los gráficos adjuntos, se deduce que en el caso de un local mal aislado (gráfico inferior G=0,83 W/m3 K) el
sobrecalentamiento es ligeramente superior para el suelo radiante.
En cambio, en el caso de un local bien aislado (gráfico central con G=0,65 W/m3 K) los dos sistemas tienen un
comportamiento muy similar (considerando un desajuste de 1°C del punto de consigna).
De la misma manera, en ausencia de regulación específica en un local, se puede observar que el fenómeno de
autorregulación del suelo radiante se hace más patente cuando el suelo radiante funciona a más baja temperatura y
cuanta menos inercia tenga.
Tenemos: q = α • (Ts-Ta)1,1
siendo: q: la cantidad de calor cedida al ambiente (W/m2)
α: el coeficiente de transmisión global del suelo expresado en W/m2 K (α=8,92 W/m2K según el proyecto de
Norma Europea de suelo radiante).
Ta: la temperatura ambiente (°C).
Ts: la temperatura superficial del suelo (°C). |
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Analizando esta fórmula, se ve que si aumenta la temperatura ambiente (Ta), inicialmente en 20°C, debido
a una aportación de calor (incidencia solar p.e.), la
cantidad de calor cedida al ambiente (q) disminuye y se
restablece así la temperatura ambiente 20°C.
Las ventajas principales de este fenómeno de autorregulación
son el mayor confort y el ahorro de energía. En una habitación
calefactada por radiadores o aire en la que entre de pronto
un grupo de personas o incida la luz solar, se producirá un
sobrecalentamiento mayor y un mayor consumo de energía
que si la habitación estuviese calefactada por suelo radiante.
Ya que en el caso del suelo radiante éste deja de emitir calor
cuando se reduce la diferencia de temperatura entre el suelo
y el ambiente.
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Veámoslo con un caso práctico:
Consideramos una habitación de 20 m2 con unas necesidades caloríficas de 2.000 W para mantener una temperatura
ambiente de Ta=20‘C.
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| Caso 1: Calefacción por suelo radiante |
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Caso 2: Calefacción por radiadores |
La cantidad de calor cedida al ambiente viene dada por la
fórmula:
q = α • (Ts-Ta)1,1
y dados: α = 8,92 W/m2K
obtenemos: q = 8,92 • (29-20)1,1 = 100 W/m2
con lo que la emisión total será:
Q = 100 x 20 = 2.000 W.
Ahora suponemos que debido a la incidencia de la luz solar
la temperatura ambiente (Ta) sube a Ta = 24°C.
Por consiguiente,
q = 8,92 • (29-24)1,1 = 52,4 W/m2
o sea, una emisión total de:
Q = 52,4 x 20 = 1.048 W
Es decir, el suelo radiante ha disminuido su emisión calorífica
para compensar este aumento de la temperatura ambiente y
evitar un sobrecalentamiento y un derroche de energía.
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Supongamos que vamos a calefactar esta misma habitación
con uno radiadores de hierro fundido.
En las condiciones iniciales de proyecto tenemos una
temperatura media del radiador de Tm=80°C y una
temperatura de ambiente de Ta = 20°C.
Por lo tanto, el salto térmico entre el radiador y el ambiente
es de:
ΔT = Tm - Ta = 80 - 20 = 60°C.
Cada elemento emite en estas condiciones 109,4 W (dato
aportado por el fabricante) y por lo tanto, para calefactar la
habitación se necesitan 18 elementos (2.000/109,4 = 18).
Al igual que el caso 1, suponemos que la temperatura
ambiente (Ta) sube a 24°C.
Entonces, tenemos:
ΔT = Tm - Ta = 80 - 24 = 56°C.
Cada elemento emite en estas condiciones 100 W (dato
aportado por el fabricante) y por lo tanto, si tenemos 18
elementos instalados, la potencia total emitida es de:
Q = 18 x 100 = 1.800 W.
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Con este ejemplo, vemos claramente que en el caso de los radiadores, si no existe un control de la temperatura
ambiente en cada habitación (termostato de ambiente o válvulas termostáticas) tendremos un sobrecalentamiento
y un gasto de energía innecesario mientras que en el caso del suelo radiante el sistema de calefacción se ha
autorregulado para restablecer la temperatura ambiente de diseño.
En el caso de suelo radiante, aprovechamos 952 W (2.000-1.048) de energía gratuita mientras que en el caso de los
radiadores se aportan 752 W (1.800-1.048) innecesarios. Sin necesidad de regulación de la temperatura ambiente,
la calefacción por suelo radiante es más autorregulable y, por lo tanto, aprovecha mejor las aportaciones gratuitas
de calor que cualquier otro sistema de calefacción.
Por lo tanto podemos concluir que el suelo radiante tiene como principal caracterísitica la autorregulaciòn gracias
a trabajar con un menor salto térmico respecto a otros sistemas de calefacción.
En una calefacciòn por radiadores en la que se trabaja con una temperatura media del radiador de 80°C y se desea
conseguir una temperatura de 20°C , entonces el salto térmico será de 60°C. Si la temperatura de esa habitación subiera
a 22°C debido, por ejemplo a la aportación de calor solar o a la entrada de personas en la habitación, se produce una
muy pequeña disminución de la emisión de calor de los radiadores de aproximadamente un 3%.
Si el sistema de calefacción empleado fuera el suelo radiante, con una temperatura del suelo de 29°C y produciéndose
esa misma subida de temperatura de 20°C a 22°C en la habitación, la disminución de aportación de calor, será de un
22%, es decir, 7 veces más que en una calefacción por radiadores.
Este fenómeno de la autorregulación del suelo radiante produce un considerable ahorro de energía, ya que la
calefacción por suelo radiante aporta calor únicamente cuando es necesario.
Es por todo lo anterior que, las grandes diferencias entre las temperaturas diurnas y nocturnas que se dan en gran
parte de nuestra geografía, no suponen un problema para el suelo radiante gracias a su propiedad de autorregulación.
El suelo radiante emite calor por diferencia entre la temperatura de la superficie del suelo (28 °C) y la temperatura ambiente
de la habitación (22 °C). Durante las horas centrales del día, cuando la temperatura ambiente sube por la acción del sol,
la instalación reduce su aportación de calor. Y cuando llega el anochecer, y se vuelve a reducir la temperatura de la
estancia, el suelo radiante vuelve a aumentar su aportación de calor.
Esta propiedad de autorregulación del suelo radiante hace que éste sea precisamente el sistema de calefacción
más apropiado para nuestro clima.
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Suelo Radiante 
Introducción
