En lugares con inviernos fríos, los sistemas de calefacción de espacios juegan un papel fundamental en los edificios. Sin ellos, las temperaturas interiores rápidamente se volverían inadecuadas para la ocupación humana. El clima local es uno de los factores más importantes a la hora de diseñar un sistema de calefacción; Si se construyen dos edificios idénticos en Miami FL y la ciudad de Nueva York, la carga de calefacción será mucho mayor para la propiedad de Nueva York.
Los sistemas de calefacción de edificios se caracterizan por una amplia gama de configuraciones disponibles. A continuación se muestran algunas formas en que se puede clasificar el sistema de calefacción:
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Por fuente de energía: algunas opciones comunes son el gas natural, el gasóleo para calefacción, el propano y la electricidad. También puede estar disponible vapor o biomasa.
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Por método de distribución de calor: algunos sistemas de calefacción liberan calor directamente al aire, mientras que otros utilizan agua o vapor como medio de transferencia de calor entre el equipo de calefacción y las áreas interiores. También existen sistemas de calefacción radiante, con tuberías de agua caliente o paneles de resistencia integrados en paredes y techos.
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Por distribución: Algunos diseños utilizan equipos de calefacción centralizada para todo el edificio, mientras que otros utilizan una instalación separada para cada zona del edificio.
Como ocurre con todas las decisiones de ingeniería, no existe una “mejor” opción cuando se trata de calefacción de espacios. Dado que cada edificio es único, la configuración ideal de calefacción cambia según la propiedad. También se debe tener en cuenta el clima local, ya que influye en el rendimiento.
Diseñe un sistema de calefacción de edificios adecuado para su zona climática.
Rendimiento del sistema de calefacción durante inviernos extremos
Los sistemas de calefacción de espacios se ven llevados al límite durante los días más fríos del invierno, especialmente cuando grandes masas de aire frío se desplazan desde los polos hacia las regiones templadas. Por ejemplo, Nueva York registró temperaturas invernales inferiores a -10 °F, mientras que Chicago registró inviernos inferiores a -20 °F.
La combustión de combustible y la resistencia eléctrica se han utilizado durante décadas como métodos de calefacción:
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Los sistemas de calefacción basados en combustión tienen un coste operativo menor pero producen emisiones de gases de efecto invernadero. Tenga en cuenta que incluso los calentadores de biomasa liberan emisiones.
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Los calentadores de resistencia eléctrica no generan emisiones, pero su costo de operación es muy alto, especialmente si vives en un lugar con inviernos fríos.
Las bombas de calor eléctricas son una opción más moderna: ofrecen un funcionamiento limpio al igual que los calentadores de resistencia, pero tienen costos operativos comparables a los de los calentadores de combustión. Una bomba de calor puede verse como un refrigerador o aire acondicionado que funciona a la inversa:
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Así como un aire acondicionado elimina el calor interior evaporando y comprimiendo el refrigerante, una bomba de calor puede extraer energía térmica del aire exterior.
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Las bombas de calor aerotérmicas extraen calor del aire exterior.
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Las bombas de calor geotérmicas extraen calor del subsuelo.
Las bombas de calor de fuente de aire tienen una limitación importante en condiciones de frío extremo: su eficiencia disminuye con la temperatura y son tan ineficientes como un calentador de resistencia cuando la temperatura exterior cae por debajo del punto de congelación del agua (32 °F). En este punto, es posible que la bomba de calor simplemente no pueda producir suficiente calor para su área interior. Otro desafío es evitar que se acumule hielo en los componentes exteriores de las bombas de calor; algunos modelos están equipados con un sistema de descongelación que elimina el hielo a intervalos regulares.
Las bombas de calor geotérmicas pueden funcionar de manera eficiente durante el clima frío, pero tienen un precio más alto. El principal reto a la hora de instalar estas bombas de calor es enterrar bajo tierra el circuito de agua que recoge el calor. La instalación puede resultar especialmente difícil si el edificio se encuentra en un centro urbano concurrido sin acceso directo al suelo.
Los calentadores de combustión y los calentadores de resistencia no sufren pérdida de rendimiento durante el clima frío siempre que su aporte de energía esté disponible. Sin embargo, tenga en cuenta que los calentadores de combustión pueden experimentar falta de combustible en algunos casos:
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Si el sistema de calefacción depende del combustible entregado por camión, el suministro puede verse interrumpido en condiciones climáticas extremas.
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Los calentadores de gas natural funcionan mediante un sistema de tuberías subterráneas, lo que los convierte en la opción más confiable.
Actualización de una bomba de calor con un sistema de calefacción de respaldo
Cuando las bombas de calor de fuente de aire se utilizan en lugares con inviernos muy fríos, una solución común es agregar calefacción por combustión o calefacción por resistencia como respaldo. Esta configuración se denomina sistema de calefacción híbrido.
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Cuando las temperaturas exteriores están dentro del rango ideal para la bomba de calor, el propietario del edificio puede aprovechar su eficiencia superior.
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Si la temperatura es demasiado baja solo para la bomba de calor, se activa el sistema de calefacción de respaldo.
Una bomba de calor con un calentador de gas de respaldo logra el costo operativo más bajo, pero también es la opción más cara porque se deben instalar dos fuentes de energía. Por otro lado, una bomba de calor con calefacción por resistencia de respaldo es más asequible porque solo hay una fuente de energía; la desventaja es tener una factura de electricidad muy alta durante los meses más fríos del invierno.
Para obtener una configuración ideal del sistema de calefacción para su edificio, la mejor recomendación es ponerse en contacto con una empresa de ingeniería cualificada de MEP. Los ingenieros profesionales están muy familiarizados con los códigos de construcción locales y pueden diseñar una instalación de alto rendimiento mientras obtienen rápidamente la aprobación del proyecto por parte de las autoridades locales.
