Calderas de calefacción: qué caldera quema mejor?

Ya con los primeros fríos tenemos que volver a la ciudad – nuestro clima no es que se pueda vivir en una casa fría. Pero no es una tarea difícil calentar la casa, sobre todo si todo lo que se necesita para ello está disponible en el mercado en gran variedad.

Y al tener una casa de campo cálida, puedes escaparte allí el fin de semana en cualquier momento, independientemente de la estación del año, y si la casa no está demasiado lejos del trabajo, e incluso vivir allí todo el año.

El reto de crear un sistema de calefacción para una vivienda unifamiliar no es nuevo. Pero si antes sólo afectaba a una categoría limitada de propietarios de casas particulares que vivían sobre todo en zonas rurales, ahora, cuando casi todos tenemos dachas o casas de campo, se ha convertido en algo universal.

Además, con la llegada de los turbocompresores, cuyo funcionamiento elimina la necesidad de una chimenea tradicional, también se han utilizado sistemas de calefacción individual para un solo piso en casas de varios pisos, y tenemos experiencia de primera mano con el sistema poco fiable e inflexible de la calefacción central, no hace falta explicar las ventajas de los sistemas autónomos.

Además, como demuestran no sólo los cálculos de los expertos, sino también los ejemplos concretos de la calefacción de los apartamentos en algunos distritos de Madrid y sus suburbios, la falta de gastos para calentar el líquido refrigerante en las tuberías que están tan mal que los accidentes se suceden, supone un ahorro de varias veces. Ahorro tanto como portador de energía, que es un bien público, como consecuencia de nuestros gastos individuales de calefacción.

Las posibilidades de un sistema líquido

Los sistemas de calefacción más comunes, que permiten calentar grandes superficies durante todo el año, son las calderas de calefacción por líquido. El principio es sencillo: la energía liberada en la caldera durante la combustión del combustible o de los elementos calefactores se transfiere al portador de calor a través de un intercambiador de calor normalmente agua que fluye por las tuberías hasta los radiadores instalados en la habitación .

Este sistema es el más eficaz y, aunque la instalación es relativamente compleja y costosa, su uso es fácil y económico. En comparación, el uso de varios convectores eléctricos para calentar tu casa supondrá un gasto energético mucho mayor, y también necesitarás más trabajo para instalarlos en este caso: debido a la gran potencia de los aparatos necesarios para calentar toda la casa, probablemente habrá que cambiar el cableado .

Por cierto, puede suministrar agua caliente no sólo a los radiadores, sino también al sistema de calefacción por suelo radiante, lo que le permite lograr la distribución de temperatura más eficiente. Otra ventaja importante de este sistema es la preservación de la frescura y la humedad en la habitación porque la temperatura de los radiadores por no hablar del «campo caliente» no supera los 50-70 ° C.

Para vivir con total comodidad, la casa debe tener un sistema de agua caliente además del de calefacción es decir, los mismos servicios por los que ahora recibimos una factura aparte con una cifra muy elevada en los pisos de ciudad . Normalmente se utiliza un calentador de agua para la producción de agua caliente, pero si tiene una caldera no necesita un calentador de agua: la caldera se encarga de ambas tareas.

Se lleva a cabo de dos maneras: mediante una caldera de dos circuitos, que representa 2 unidades de intercambio de calor conectadas constructivamente una unidad – para la calefacción, la otra – para la recepción de agua caliente técnica o mediante la conexión de una caldera de calefacción de un circuito a una caldera de almacenamiento incorporada en el dispositivo o externa .

Por supuesto, la opción con una caldera de dos circuitos es más compacta, pero hay que tener en cuenta que incluso con una caldera de dos circuitos no se puede prescindir de una caldera de almacenamiento para el agua caliente en varios lugares por ejemplo, los grifos de la cocina y el baño, la ducha .

Caldera: el corazón del sistema

Es evidente que la caldera es el corazón del sistema. La idea de los que asocian una caldera con algo muy grande y necesariamente mugriento hace tiempo que está superada: el diseño moderno, ergonómico y compacto de la caldera hace que sea fácil encontrar espacio para ella en una habitación, y una caldera montada en la pared es a veces indistinguible de un calentador de agua. Si hay poco espacio, es posible elegir el modelo destinado a la instalación en el exterior estas calderas pueden funcionar a la temperatura exterior hasta -15°C .

Diferentes portadores de energía

Aunque las calderas pueden funcionar con varios combustibles, no todos están disponibles. Por lo tanto, si no hay electricidad ni red de gas, no se puede elegir entre combustible sólido carbón, madera, turba o líquido gasóleo . Las calderas, que funcionan con combustible sólido, tienen un bajo rendimiento y no son cómodas en su funcionamiento hay que alimentar el combustible manualmente , por eso no son tan populares.

A diferencia de las calderas de combustible sólido, el rendimiento de las calderas de combustible líquido alcanza el 92%, pero su uso está limitado por los altos costes tanto iniciales como operativos y las dificultades durante la instalación y el servicio: es necesario coordinar con la inspección de incendios, equipar una sala separada con un sistema de extracción, llevar a cabo el suministro de combustible y la limpieza, la limpieza periódica de la caldera de cenizas y hollín. Es cierto que el quemador de gasóleo se puede sustituir fácilmente por el de gas – la caldera se puede utilizar incluso si la zona está gasificada.

El gas es la fuente de energía más barata, y las calderas de gas de alto rendimiento pueden tener una potencia ilimitada. Su instalación también requiere un permiso de gas y una sala especial de al menos 8 m2 con una ventana y acceso a la calle. La caldera debe tener un sistema automático que evite las fugas de gas.

Las calderas eléctricas no requieren una sala separada, ya que la energía necesaria para la calefacción no se genera por combustión, sino por el paso de la corriente a través del elemento calefactor, y su conexión requerirá cables eléctricos reforzados separados – con una potencia superior a 9kW, sólo se permite la conexión trifásica.

Las calderas eléctricas son seguras, respetuosas con el medio ambiente y fáciles de manejar, pero la potencia de las calderas, debido al elevado coste de la energía, no supera los 15 kW, y la resistencia tiene una vida útil limitada.

También podríamos mencionar las calderas combinadas, que funcionan con diferentes tipos de combustible, pero esto es probablemente sólo para completar, ya que no hay ninguna necesidad especial de trabajar con diferentes tipos de combustible, y el costo de tales calderas – tanto de puesta en marcha como de funcionamiento – es muy alto.

Lo primero es lo primero

La amplia gama de calderas que ofrece el mercado permite a todos hacer la mejor elección. Primero debe definir sus necesidades exactas en función de las circunstancias, sus opciones y sus exigencias: tipo de combustible, espacio calentado, número de puntos de extracción, etc.

Una estimación de la potencia

Es posible estimar la potencia necesaria para calentar la habitación simplemente aplicando la relación de que 1 m2 de superficie necesita 100W para calentarla. Por supuesto, esto es sólo una estimación aproximada basada en la suposición de que la habitación está bien aislada y no tiene más de 3 metros de altura. Para las habitaciones con varias ventanas, esquinas o adyacente a la habitación sin calefacción, necesitará al menos 150 vatios por 1 m2, pero el cálculo exacto, teniendo en cuenta todas las características de la habitación sólo puede hacer que los profesionales.

Las calderas con una potencia de 20 a 45 kW son las más populares entre nosotros, ya que se ajustan al tamaño típico de la mayoría de los hogares. Se trata principalmente de calderas de gas, que pueden ser murales o de pie.

La potencia de las calderas murales de gas que no ocupan superficie y se ubican fácilmente en la cocina o el baño es de 10 a 35 kW, lo que es más que suficiente para crear condiciones de confort en una superficie de 50-350 m2.

Las calderas de gas de pie, por el contrario, necesitan un espacio adicional para su instalación, pero este inconveniente se ve compensado con creces por su elevada potencia, que alcanza los 60-80 kW.

Cuánta agua caliente se necesita para un confort total?

Si quiere matar dos pájaros de un tiro, es decir, resolver los dos problemas, el de la calefacción de la casa y el del suministro de agua caliente, debe calcular también la cantidad de agua caliente que necesita.

Calderas de gas de dos circuitos con capacidad de paso es decir. e. el número de litros de agua calentados en 1 minuto está entre 10 y 20 litros/min. – Dicho caudal será suficiente no sólo para lavar los platos y fregar, sino también para una ducha o incluso un baño para su información: un chorro de agua del grifo fluye a una velocidad de 6-7 litros por minuto . .

Sin embargo, la elección de la opción con un sistema de preparación de agua caliente, no se olvide de volver a calcular la capacidad: ahora será determinado por el mayor de los dos componentes – para la calefacción y el calentamiento de agua de servicio.

La regla general para calcular la potencia necesaria para la calefacción en modo continuo es también muy sencilla: la potencia es aproximadamente el doble de la que se obtiene al calentar el agua a 25°C y el triple de la que se obtiene al calentar el agua a 35°C teniendo en cuenta que el agua caliente utilizable tiene una temperatura de unos 40°C, y que las temperaturas del agua fría varían según la estación .

En la práctica, el funcionamiento de una caldera de dos circuitos se organiza de tal manera que la calefacción se desconecta mientras dura la preparación de agua caliente. Este llamado «esquema prioritario de preparación de agua caliente» no supone ningún inconveniente para el usuario: el sistema de calefacción es tan inerte que la desconexión de su calentamiento durante un breve periodo de tiempo no se notará.

Si sus «apetitos» son tan grandes que quiere agua caliente en todos los grifos al mismo tiempo, es preferible, como ya se ha dicho, disponer de una caldera con acumulador interno o externo, que almacene un suministro de agua caliente preparado de antemano. Las calderas murales también están disponibles con calderas, mientras que las calderas de gas de pie suelen estar equipadas con una caldera integrada con una capacidad de 60 a 150 litros, que permite llenar rápidamente una bañera o sumergirse en una ducha grande.

Características de las calderas de gas

Las calderas son unidades muy complejas, y su diseño difiere considerablemente en función del tipo de combustible para el que están diseñadas. A continuación, nos centraremos únicamente en las calderas de gas, las más comunes debido a una serie de ventajas significativas: combustible barato y sin problemas con su transporte y almacenamiento, alta eficiencia y alta potencia. Sin embargo, incluso con esta limitación, la elección de un modelo adecuado sigue siendo muy difícil debido a las numerosas diferencias en los componentes, los materiales utilizados y los sistemas de control y supervisión.

Materiales

Los cuerpos de las calderas son de hierro fundido o acero. El hierro fundido se distingue por su gran resistencia a la corrosión y, gracias a su elevada conductividad térmica, el calor se transfiere al agua de manera uniforme por toda la superficie de la caldera.

Sin embargo, el hierro fundido no es lo suficientemente elástico, por lo que no tolera tanto las altas fluctuaciones de temperatura como la baja calidad del agua. La caldera de hierro fundido es de construcción seccional, lo que facilita el transporte y la instalación, y es fácil de mantener. Las calderas de acero son elásticas, lo que garantiza su fiabilidad, y son más ligeras y baratas que las de hierro fundido, pero la corrosión es una amenaza constante.

El hierro fundido también se utiliza en la fabricación de intercambiadores de calor, pero los de cobre se calientan más rápido la baja inercia se debe al mayor coeficiente de transferencia de calor de todos los materiales utilizados en la construcción de calderas .

Los intercambiadores de calor de cobre están revestidos en su superficie para protegerlos de la corrosión, y la falta de resistencia al calor del cobre, que a veces puede provocar quemaduras, se supera con el revestimiento de silicona y aluminio. También se suelen utilizar intercambiadores de calor de acero inoxidable.

Componentes

El nodo más importante donde se libera realmente la energía suministrada al medio calefactor es la cámara de combustión, que puede estar abierta o cerrada. En la cámara abierta, el aire necesario para el proceso de combustión se toma directamente de la sala de calderas y los gases de combustión se extraen a través de una chimenea convencional bajo la influencia del tiro natural resultante de su mayor temperatura en comparación con el aire ambiente. El local donde se instala la caldera con cámara de combustión cerrada debe tener un suministro de aire constante, ya que la combustión de 1 metro cúbico de gas natural requiere de 12 a 15 metros cúbicos de aire.

En una cámara cerrada, el tiro es forzado: la salida de los productos de la combustión y el suministro de aire están asegurados por un ventilador integrado a través de un sistema de entrada de gases de combustión y aire montado en la pared dicho sistema puede consistir en dos tubos separados o en tubos coaxiales, donde un tubo está dentro del otro . En este caso, el aire de la habitación no se utiliza, por lo que no es necesario un suministro de aire adicional y, lo que es más importante, el oxígeno contenido en el aire de la habitación no se quema. Por cierto, es más fácil hacer funcionar esta chimenea coaxial, pero hay que tener en cuenta que no funcionará sin electricidad.

La elección del tipo de cámara de combustión depende de la situación individual: si la caldera se instala en una habitación ya equipada con una chimenea, es más fácil y más barato utilizar una caldera con una cámara de combustión abierta; si no hay chimenea, se prefiere la caldera con una cámara de combustión cerrada.

Los quemadores propiamente dichos pueden ser de dos tipos: atmosféricos o de aire forzado también conocidos como quemadores de ventilador o turbo . En los quemadores atmosféricos, la mezcla de aire y gas alimentada bajo la presión de la red de gas se produce debido al tiro natural de la chimenea. En el caso de la versión sobrealimentada, el gas se mezcla con el aire del ventilador, por lo que las calderas equipadas con este tipo de calderas emiten un estruendo característico, que puede resolverse fácilmente con la instalación de un aislamiento acústico.

El control

Las calderas de gas modernas, equipadas con todo tipo de automatismos, son extremadamente fáciles de controlar. La caldera puede encenderse con un encendido piezoeléctrico o eléctrico. En el primer caso, basta con pulsar un botón en el panel de control para encender la caldera, mientras que el encendido eléctrico se inicia y se detiene automáticamente cuando finaliza el suministro de gas o su desconexión.

El caudal de gas en el quemador modulante utilizado en la mayoría de las calderas modernas está controlado por el caudal de agua, de modo que la temperatura del flujo de salida se mantiene constante independientemente de la presión en la red de agua y de si otros grifos están abiertos o no.

Un sistema de control de la potencia del quemador que permite una variación infinita de la potencia, desde el 30-40 % hasta el 100 %, no sólo mejora el confort, sino que también reduce el riesgo de formación de cal en el intercambiador de calor, que aumenta drásticamente una vez que la temperatura del agua alcanza los 65 grados centígrados. En la práctica, si la caldera funciona a la máxima potencia cuando calienta el agua, reduce automáticamente su potencia cuando sólo se necesita mantener la temperatura en el nivel alcanzado. Esto reduce la frecuencia de encendido y apagado, lo que se traduce en una vida útil considerablemente mayor de la caldera.

La temperatura del agua se ajusta mediante el termostato integrado en el sistema que regula la calefacción en ambos circuitos. Sin embargo, debido a la inercia del sistema, es mejor ajustar la temperatura del circuito de calefacción mediante un termostato de ambiente adicional que corrija automáticamente la potencia de la caldera en función de la variación de la temperatura ambiente.

Sin embargo, la solución óptima es contar con un sistema automático controlado por el clima que funcione en función de un sensor situado en el exterior de la habitación, que garantice una temperatura ambiente constante independientemente de lo que ocurra en el exterior y sin ningún esfuerzo por nuestra parte. Además, el ahorro real de gas que se puede conseguir con estas calderas es bastante significativo.

Seguridad

Un sistema de seguridad sirve para garantizar tanto la seguridad del usuario como la protección de los componentes de la caldera.

El usuario tiene garantizada la máxima seguridad de funcionamiento mediante dos sistemas de control: un detector de corrientes de aire y un sistema de detección de llamas por ionización. El sensor de tiro supervisa el escape y si por cualquier motivo obstrucción de la chimenea o fallo del ventilador éste no se produce, el suministro de gas se corta instantáneamente.

El sistema reaccionará de la misma manera si el quemador no se enciende o se apaga, ya sea por falta de agua en el sistema o por una bomba defectuosa que no suministra el caudal necesario.

Un sistema de autodiagnóstico electrónico le ayudará y le permitirá detectar hasta 10 tipos de posibles problemas: ausencia de suministro de gas u obstrucción del escape, ausencia de agua o sobrecalentamiento en el sistema de calefacción, un sensor de temperatura defectuoso en uno o ambos circuitos..

Para garantizar un funcionamiento sin problemas de todos los componentes de la caldera, se han previsto diversas medidas de protección. El sobrecalentamiento del agua y de los intercambiadores está controlado por un termostato de seguridad que desconecta la calefacción cuando se alcanza la temperatura crítica. En el caso contrario, si la temperatura baja demasiado y el agua del sistema se congela, la caldera se calienta automáticamente.

La presión del agua está controlada por un presostato, que se activa cuando la presión es insuficiente, y una válvula de seguridad, que impide que se exceda en el circuito de calefacción. Para evitar la acumulación de incrustaciones en la bomba y el agarrotamiento de la válvula de tres vías, el agua pasa por el sistema cada 24 horas; además, se utiliza un escudo electrónico de agua o un tratamiento magnético y se instala un filtro atrapa sedimentos en la entrada de agua fría. Y para evitar que la electrónica de la caldera se dispare por fuentes extrañas, presentes en abundancia en cualquier hogar, se instala en ella un filtro de radiointerferencias.

Adaptación a las condiciones rusas

Dado que la gran mayoría de las calderas que hay en el mercado son de «origen extranjero», es muy importante que se adapten a las condiciones en las que van a funcionar aquí.

Esto se aplica en primer lugar a la presión del gas en la red. El hecho es que mientras la mayoría de los aparatos europeos se prueban a una presión nominal de gas de 18-20 mbar, nuestra presión nominal es de 13 mbar y a veces la mitad . Con esta presión, la caldera no podrá desarrollar su potencia nominal y, por tanto, no será adecuada para las zonas a las que está destinada.

Sin embargo, cuando está bien ajustada y a 13 mbar, la caldera mantiene al menos el 90 % de su rendimiento máximo. Además, algunos modelos pueden encenderse y funcionar de forma fiable incluso con una caída de presión de hasta 2 mbar, lo que suele ocurrir en nuestra inestable red de suministro de gas.

Lamentablemente, las fluctuaciones también son características de los suministros de agua y electricidad, por lo que la adaptación de las calderas también debe tener en cuenta la inestabilidad de estos parámetros. La mala calidad del agua también causa muchos problemas: las calderas no sólo deben estar equipadas con filtros para eliminar las impurezas, sino también con un sistema antisalino.

El último punto al que hay que prestar atención son las dimensiones de los elementos de transición y las conexiones utilizadas para conectar e instalar los aparatos. La no conformidad de los accesorios de gas de los aparatos importados con las normas rusas obligará al comprador a realizar una soldadura complicada, insegura y costosa.