La tendència dels darrers anys posa de manifest l'ús creixent de la calefacció. La calefacció pot arribar a representar una part molt important de l'energia consumida als edificis. Segons el tipus d'energia utilitzat, pot significar més del 50% dels consums energètics totals.

El sistema de calefacció més estès en el sector de l'edificació consisteix en un circuit d'aigua que s'escalfa en un generador (caldera) i es distribueix per una xarxa de canonades fins als emissors de calor (radiadors).

Per al sector residencial, la calefacció representa el 47% del consum d'energia i aquest consum es tradueix en: un 41,8% de gas natural, un 34,8% d'electricitat, un 20,3% de gasoil i GLP (butà i propà), un 1,6% de biomassa i un 0,5% de carbó.

La calor es transmet dels cossos més calents als més freds per conducció, convecció o radiació.

• Conducció: és la transmissió d'energia calorífica de partícula a partícula dins del mateix cos o entre cossos en contacte.
• Convecció: és el procés de transport de calor pels corrents de fluids (líquids o gasos). En escalfar-se part d'un fluid, li augmenta el volum, o el que és el mateix, perd densitat i es trasllada a la part alta del recinte que el conté.
• Radiació: és un moviment vibratori, semblant al de la llum, mitjançant el qual els cossos transmeten la seva calor a través de qualsevol mitjà, fins i tot del buit.

Els factors que determinen el sistema de calefacció són:

• El clima. Depèn de quatre paràmetres: la temperatura de l'aire, la radiació de les superfícies, la humitat relativa i el moviment de l'aire.
• El confort. És la sensació agradable i equilibrada entre humitat, temperatura i qualitat de l'aire. La humitat relativa ha d'estar compresa entre els valors del 40% al 70%.
• La temperatura. La ideal és la que permet que el nostre cos exerceixi millor les seves funcions.
• La demanda energètica és l'energia necessària per mantenir unes condicions de benestar a dins de l'edifici, definides reglamentàriament en funció de l'ús de l'edifici i de la zona climàtica on hi estigui situat.

3.1 Calefacció per combustible

Combustibles

Els combustibles utilitzats per a calefacció poden ser sòlids (llenya, carbó), líquids (gasoil, fuel) i gasosos (propà, butà i gas natural). Actualment els que es fan servir més són el gasoil, el gas natural o la biomassa. Els motius per escollir-ne un o un altre estan més relacionats amb el subministrament que amb la rendibilitat.

Calderes

El principi bàsic de funcionament de les calderes de calefacció consisteix en una cambra on es produeix la combustió amb l'ajuda de l'aire comburent, i a través d'una superfície d'intercanvi es realitza la transferència de calor a l'aigua. Estan formades per les parts principals següents: fogar, cremador, xemeneia, fluid termòfor i l'intercanviador.

Hi ha diverses formes de classificar les calderes:

Materials: fosa, acer o murals.

Presa d'aire: oberta amb tiratge natural, oberta amb tiratge forçat o estanc.

Rendiment o temperatura de sortida dels fums: Tenim les de baixa temperatura i condensació, que es caracteritzen per aprofitar més la calor dels fums i per la possibilitat d'abaixar-hi la temperatura de l'aigua fins a provocar fins i tot la condensació del vapor d'aigua dels fums.

Calderes atmosfèriques: calderes en depressió o en sobrepressió.

Disseny:

• Segons el mode de combustió, es classifiquen en: fogar a sobrepressió (amb cremador), fogar en depressió (combustió de sòlids en general) i fogar atmosfèric (calderes de gas).
• D'acord amb la posició relativa dels tubs en aquotubulars (l'aigua recorre els tubs i exteriorment circulen els gasos de la combustió) i pirotubulars (els gasos recorren tubs envoltats d'aigua).

Cremadors:

Els cremadors són els equips en què es genera la flama, mitjançant la combustió de la mescla del combustible amb l'aire. Poden ser atmosfèrics o de tiratge forçat (amb ventilador d'aire), i, segons es regulin, poden ser d'una sola marxa, dues marxes o modulants.

Cossos emissors

Radiadors

Els radiadors d'aigua calenta funcionen amb altes temperatures d'impulsió, entorn dels 90º C, i un salt tèrmic de 20º C.

Tubs aletejats

Aquests tipus de cossos emissors estan formats normalment per canonades d'acer que duen aletes del mateix material, generalment helicoïdals, i s'utilitzen en instal·lacions d'aigua a temperatura mitjana o alta.

Es col·loquen en els sòcols dels locals que es vol caldejar, i es recobreixen d'un envoltant decoratiu que ha de tenir entrades i sortides d'aire per a l’escalfament. Funcionen per convecció.

Aerotermos

Són aparells formats per una bateria aletejada, generalment de coure o acer i un ventilador helicoïdal que pot estar col·locat abans o després de la bateria; són aparells molt compactes, que emeten una gran quantitat de calor per unitat de volum, i que tenen el gran inconvenient que solen ser molt sorollosos a causa del tipus de ventilador amb què van equipats.

Aerotermos o ventiloconvectors

Són equips amb una bateria (radiador) a dins dels quals hi circula l'aigua calenta (o freda) i un ventilador que obliga l'aire a passar-hi a través.

Climatitzadors

S'hi condiciona l'aire amb l'aigua calenta (o freda), i es distribueix per conductes i s’emet pel sostre, les parets o els terres mitjançant difusors. És un sistema més complex i que s'empra per a superfícies mitjanes o grans, o bé on calgui escalfament i refrigeració amb un mateix sistema (a més de renovació d'aire, filtratge, etc.).

3.2 Calefacció elèctrica directa

És el sistema de calefacció més senzill. Es basa en un pas del corrent elèctric per unes resistències, amb què produeix calor per efecte Joule, que s’emet directament a l'aire per caldejar en el mateix moment en què es produeix, sense cap acumulació.

Els tipus d'emissors o equips terminals s'agrupen en cinc classes: radiadors convencionals, radiadors per infrarojos, convectors, ventiloconvectors, i terra tèrmic mitjançant fils calefactors.

3.3 Calefacció elèctrica per acumulació

Gràcies als avantatges econòmics que s’obtenen de consumir energia elèctrica durant les hores vall, el sistema més emprat és el d’acumulació, que consisteix a escalfar un material refractari durant la nit mitjançant resistències elèctriques, per poder aportar aquesta calor a l'ambient durant el dia. Hi ha dos tipus d'acumuladors:

• Els acumuladors estàtics disposen d'una entrada d'aire per la part inferior i una reixeta de sortida per la part superior, de forma que l'aire de l’habitació pot circular a través del nucli i escalfar-s'hi quan hi passa.
• Els acumuladors dinàmics es diferencien dels estàtics pel fet que l'aire circula a través del nucli acumulador forçat mitjançant un ventilador.

3.4 Regulació i control

Els sistemes individualitzats de control de la temperatura permeten uns estalvis d'energia que van del 20% al 30%. Aquests sistemes de regulació poden ser bàsicament de tres tipus: regulació en funció de la temperatura interior, en funció de la temperatura exterior o regulació per zones.

5.1 Combustibles

La pressió d'alimentació de combustible s’ha d'ajustar a les característiques del combustible emprat, de manera que s'obtingui una polvorització correcta per evitar que es formi fum i sutge, ja que aquests redueixen el rendiment de la combustió i la transferència de calor. Per controlar-la ha d'haver-hi uns manòmetres fiables tant en l'alimentació com en el retorn del combustible.

La relació d’aire/combustible ha de ser l'adient per al combustible emprat. És important aconseguir treballar amb el mínim excés d'aire possible, sense que es produeixin incremats, ja que l'aire sobrer, que no participa en la combustió arrossega a l'ambient, juntament amb els gasos de la combustió, part de la calor que s'hi allibera.

La viscositat del combustible ha de ser l'adient per al sistema de polvorització emprat. Perquè sigui així les resistències d'escalfament i els seus termòstats han de ser en un perfecte estat.

5.2 Calderes

Reviseu periòdicament que la temperatura de fums no superi els paràmetres prefixats. Si hi ha un excés de temperatura és convenient revisar la combustió i el mode de funcionament de la caldera. Una disminució de 20º C de la temperatura dels gasos de sortida suposa un augment d'un 1% del rendiment de les calderes.

Reviseu l'aïllament de les parets de la caldera i els refractaris.

Les calderes s'han de sotmetre a revisions periòdiques. És aconsellable una revisió anual a l'inici de la temporada de calefacció. Una caldera bruta té dificultats per a fer la combustió i, per tant, consumeix més.

Feu-la servir amb càrrega plena, sense fraccionar-hi la potència o bé substituïu-la per unes quantes calderes.

5.3 Emissors

Purgueu tots els radiadors fins assegurar-vos que no hi quedin bosses d'aire.

Per aconseguir una emissió òptima de la calor, no s'han de cobrir amb mobles ni altres objectes que en dificultin el funcionament, i cal netejar-ne les superfícies.

5.4 Regulació

Mantingueu-vos dins dels marges que la ITE 02.2.1 estableix com a condicions interiors de disseny; per cada grau que se supera es consumeix un 7% més d'energia:

Un bon manteniment i un sistema de regulació adequat permeten, en els serveis comuns, estalvis totals d'energia superiors al 20%.

5.5 Altres

Si es generen corrents d'aire per les cambres d'aire dels murs de doble full convé demanar pressupost a alguna empresa que injecti escumes aïllants de poliuretà o de cel·lulosa.

En dissenyar la instal·lació, zonifiqueu les habitacions situades al nord de les situades al sud, ja que a les primeres hi haurà més necessitat de calefacció.

La ventilació natural ha de realitzar-se abans que comenci l'horari de calefacció. No cal tenir obertes les finestres més de deu minuts per aconseguir la renovació total de l'aire.

En locals d'alçària lliure superior a 4 m s'evitarà l'estratificació de l'aire durant els períodes de demanda de calor.

Cal procurar que els caixetins de persiana no tinguin escletxes i estiguin ben aïllats.

En una oficina de 400 m2 amb 15 radiadors d'aigua amb vàlvules manuals, es proposa la instal·lació de vàlvules termostàtiques.

4.1 Calderes

Les calderes de condensació i les de baixa temperatura, malgrat que són més cares que les convencionals (fins al doble de preu), poden generar uns estalvis d'energia superiors al 25%, per la qual cosa se'n pot recuperar el sobrecost en un període de 5 a 8 anys; és a dir, en menys de la meitat de la vida útil d'un equip d'aquestes característiques.

Les calderes de cos pressuritzat consumeixen un 20% menys d’energia que les atmosfèriques.

Instal·leu economitzadors per acostar la temperatura de l'aigua d'alimentació a la temperatura de generació de vapor.

Col·loqueu recuperadors en el conducte dels gasos de combustió a la sortida de la caldera (a una temperatura superior a 230º C) i després de l'economitzador, per preescalfar l'aire o l'aigua de combustió. Els períodes d’amortització se situen entre 1 o 2 anys.

4.2 Sistemes

L'avantatge d'emprar terra tèrmic és que la temperatura necessària per escalfar és inferior a la que cal en sistemes convencionals, és a dir inferior als 45º C, per la qual cosa també es pot fer servir l'energia solar tèrmica.

4.3 Distribució

Aïlleu bé els sistemes de distribució, ja que més del 10% de l'energia total es pot perdre a través de les canonades de distribució.

Per a sistemes de calefacció per radiadors és més eficient la instal·lació bitubular que la monotubular.

4.4 Regulació

Utilitzeu sistemes de gestió que permetin controlar el funcionament dels equips en funció de les demandes de cada moment.

Si la instal·lació col·lectiva té una distribució per anells, és convenient col·locar un comptador d'aigua calenta. S’ha demostrat que el desconeixement del consum individual comporta un augment del consum.

4.5 Emissors

El millor sistema per obtenir un grau òptim de benestar, quan la calefacció utilitza radiadors com a emissors, consisteix a instal·lar vàlvules termostàtiques, que s'encarreguen de fer fluir l'aigua calenta a dins del radiadors fins a assolir la temperatura que hem prefixat, i redueixen i fins i tot tallen el flux quan s'assoleix aquesta temperatura. Aconsegueixen estalvis d'un 20% en el consum de combustible.

4.6 Altres

L'aïllament de parets, l'ajustament de portes i finestres i l'ús de doble envidrament són mesures que ajuden a evitar el malbaratament d'energia. Instal·leu rivets adhesius a les portes i les finestres. Es poden reduir les pèrdues de calor d'un 5% a un 10%.

Un mur de maó sense aïllament perd, al llarg de tot l' hivern, l'equivalent a 3 kg de gasoil per cada m2 de façana.