En lugares con inviernos fríos, los sistemas de calefacción de espacios tienen un papel fundamental en los edificios. Sin ellos, las temperaturas interiores se volverían rápidamente inadecuadas para la ocupación humana. El clima local es uno de los factores más importantes al diseñar un sistema de calefacción; Si se desarrollan 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. Las siguientes son algunas formas en las que se puede clasificar el sistema de calefacción:
-
Por fuente de energía: Algunas opciones comunes son gas natural, combustible para calefacción, propano y electricidad. También puede estar disponible vapor o biomasa.
-
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 empotrados en paredes y techos.
-
Por diseño: Algunos diseños utilizan equipos de calefacción centralizados para todo el edificio, mientras que otros utilizan una instalación separada para cada área del edificio.
Como en 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 óptima de la calefacción de espacios cambia según la propiedad. También debe tenerse en cuenta el clima local, ya que influye en el rendimiento.
Diseñe un sistema de calefacción de edificio adecuado para su zona climática.
Rendimiento del sistema de calefacción durante inviernos extremos
Los sistemas de calefacción de espacios se llevan al límite durante los días más fríos del invierno, especialmente cuando grandes masas de aire frío se mueven desde los polos hacia las regiones templadas. Por ejemplo, Nueva York ha alcanzado temperaturas invernales por debajo de -10 ° F, mientras que Chicago ha tenido inviernos por debajo de -20 ° F.
La combustión de combustible y la resistencia eléctrica se han utilizado durante décadas como métodos de calentamiento:
-
Los sistemas de calefacción de combustión tienen un costo operativo más bajo, pero producen emisiones de gases de efecto invernadero. Tenga en cuenta que incluso los calentadores de biomasa emiten emisiones.
-
Los calentadores de resistencia eléctrica no generan emisiones, pero su costo operativo 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, al tiempo que tienen costos operativos comparables a los de los calentadores de combustión. Una bomba de calor se puede visualizar como un frigorífico o un acondicionador de aire funcionando al revés:
-
Al igual que un acondicionador de aire elimina el calor interior con la evaporación y compresión del refrigerante, una bomba de calor puede extraer energía térmica del aire exterior.
-
Bombas de calor de fuente de aire extraer el calor del aire exterior.
-
Bombas de calor geotérmicas extraer calor del subsuelo.
Las bombas de calor de fuente de aire tienen una limitación clave en el frío extremo: su eficiencia cae junto 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 respectiva área interior. Otro desafío es evitar la acumulación de escarcha 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 de fuente terrestre pueden funcionar de manera eficiente durante el clima frío, pero tienen un precio más alto. El principal desafío al instalar estas bombas de calor es enterrar el circuito de agua que recolecta el calor subterráneo. 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 una pérdida de rendimiento durante el clima frío, siempre que su entrada de energía esté disponible. Sin embargo, tenga en cuenta que los calentadores de combustión pueden sufrir una escasez de combustible en algunos casos:
-
Si el sistema de calefacción depende de un combustible que se entrega en camión, el suministro puede interrumpirse durante condiciones climáticas extremas.
-
Los calentadores de gas natural son servidos por un sistema de tuberías subterráneas, lo que los convierte en la opción más confiable.
Mejora 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.
-
Cuando las temperaturas exteriores están dentro del rango óptimo para la bomba de calor, el propietario del edificio puede aprovechar su eficiencia superior.
-
Si la temperatura es demasiado baja para la bomba de calor sola, 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 obtener una factura de electricidad muy alta durante los meses más fríos del invierno.
Para obtener una configuración óptima del sistema de calefacción para su edificio, la mejor recomendación es ponerse en contacto con una empresa de ingeniería MEP calificada. Los ingenieros profesionales están muy familiarizados con los códigos de construcción locales y pueden diseñar una instalación de alto rendimiento mientras obtienen una rápida aprobación del proyecto por parte de las autoridades locales.