Dos esquemas de DOS de una casa particular en las afueras: cuál elegir?

Elegir el sistema de calefacción adecuado es una de las decisiones más importantes a la hora de diseñar una casa en las afueras de la ciudad. Esta importante decisión afectará al confort, la eficiencia energética y los gastos a largo plazo de la vivienda. Para elegir con conocimiento de causa, hay que conocer los dos sistemas principales, dada la multitud de opciones disponibles.

El primer plan utiliza un sistema convencional basado en la caldera, que es una tecnología fiable y bien establecida. Con esta técnica, el agua se calienta en una caldera y luego se bombea a través de tuberías de calefacción por suelo radiante o radiadores. Muchos propietarios confían en este sistema de eficacia y eficiencia probadas.

Sin embargo, también existe el más reciente sistema de bomba de calor. Esta opción ofrece una solución respetuosa con el medio ambiente y posiblemente más asequible, ya que utiliza tecnología punta para extraer calor del suelo, el aire o el agua. Aunque el coste inicial puede ser mayor, las ventajas a largo plazo, como el menor impacto ambiental y el ahorro de energía, lo convierten en un sustituto deseable.

A la hora de elegir entre estos dos sistemas, hay que tener en cuenta una serie de factores, como las necesidades particulares de su hogar, su presupuesto y sus preferencias medioambientales. En este artículo analizaremos los detalles de cada sistema y explicaremos sus ventajas e inconvenientes para que pueda tomar la mejor decisión en cuanto a calefacción para su casa de las afueras.

Esquema 1: Sistema centralizado	Esquema 2: Sistema descentralizado
Todas las habitaciones están conectadas a una única unidad de control, lo que facilita su gestión.	Cada habitación tiene su propia unidad de control, lo que permite un control individual.
La instalación puede ser más compleja y costosa debido a la gran cantidad de cableado.	Instalación más sencilla y económica, con menos cableado.
Mejor para viviendas grandes con varias habitaciones y grandes necesidades energéticas.	Ideal para viviendas más pequeñas o zonas con patrones de uso variables.
Más eficiente para mantener una temperatura constante en toda la casa.	Permite un control más preciso de la temperatura en habitaciones individuales.
Potencial para una mayor eficiencia energética y facturas más bajas si se utiliza correctamente.	La flexibilidad de uso puede suponer un ahorro de energía.

Esquema de suministro de agua caliente con un calentador de agua que funciona

Como un calentador de agua que funciona, se puede utilizar:

• Columna de gas GVS;
• contorno de calentamiento de la DOS de una caldera de calefacción de doble circuito;
• Calentador eléctrico de agua.
• Intercambiador de placas conectado al circuito de calefacción.

Cuando se abre el grifo del agua caliente, el calentador de agua instantáneo empieza a calentar el agua en cuanto se extrae.

En el breve tiempo que el agua pasa por el calentador, toda la energía utilizada para calentar se transfiere del calentador al agua casi instantáneamente. El diseño del calentador de agua instantáneo permite limitar el caudal de agua, lo que ayuda a obtener rápidamente agua a la temperatura deseada. El caudal de agua del calentador instantáneo, es decir, el volumen de agua caliente que sale por el grifo, influye considerablemente en la temperatura del agua a la salida.

El calentador de agua instantáneo debe tener una potencia mínima de 10 kW para suministrar agua caliente a un solo cabezal de ducha. Un calentador con una potencia superior a 18 kW puede llenar un cuarto de baño en un tiempo razonable. Además, si abre el grifo de la cocina mientras llena la bañera o se ducha, necesitará una potencia mínima de 28 kW.

En general, una caldera más pequeña es suficiente para calentar una vivienda de clase económica. En consecuencia, la demanda de agua caliente determina la potencia que debe tener una caldera de doble circuito.

Los siguientes factores impiden que el sistema de ACS con un calentador de agua en funcionamiento permita a la vivienda utilizar agua caliente de forma cómoda y asequible:

• La temperatura y la presión del agua en las tuberías dependen mucho del valor del consumo de agua. Por esta razón, al abrir otro grifo, la temperatura del agua y la presión en el sistema DIS cambian mucho. Utilizar agua al mismo tiempo incluso en dos lugares no es muy cómodo.
• Con un pequeño consumo de agua caliente, el calentador de agua instantáneo no se enciende en absoluto y no calienta el agua.Para obtener agua a la temperatura requerida a menudo hay que gastar más agua de la necesaria.
• El agua caliente de la grúa aparece con cierto retraso. El tiempo de espera aumenta a medida que aumenta la longitud de las tuberías desde el calentador de agua hasta el punto de recogida de agua. Al principio, parte del agua tiene que vaciarse inútilmente en el desagüe. Además, se trata de agua que ya se ha calentado, pero que ha conseguido enfriarse en las tuberías.
• Los depósitos de cal se acumulan rápidamente en una pequeña superficie dentro de la cámara de calentamiento del calentador de agua instantáneo. El agua dura requerirá una descalcificación frecuente.

Al final, la instalación de un calentador de agua instantáneo en el sistema de ACS tiene como resultado un aumento de la cantidad de agua utilizada y de aguas residuales vertidas, un aumento de la energía utilizada para la calefacción y una cantidad inadecuada de agua caliente de uso confortable en el hogar.

A pesar de sus inconvenientes, los sistemas de ACS con calentadores de agua instantáneos siguen utilizándose por su reducido tamaño y su coste asequible.

Instalar un calentador de agua instantáneo cerca de cada punto de consumo mejorará la eficiencia del sistema.

Instalar calentadores eléctricos de paso es práctico en esta situación. Sin embargo, estos calentadores pueden consumir una gran cantidad de electricidad de la red eléctrica (hasta 20-30 kW) cuando extraen agua simultáneamente de varios puntos. El sistema eléctrico de una casa particular no suele estar diseñado para esto, y la electricidad es cara.

Seleccionar el mejor esquema es esencial para la comodidad y la eficiencia a la hora de organizar la DOS (Distribución de Servicios) para una vivienda privada suburbana. Los sistemas centralizados y descentralizados son dos tipos populares. Una ventaja del sistema centralizado es que todos los servicios pueden gestionarse desde un único lugar, lo que puede simplificar el mantenimiento y posiblemente ahorrar costes. Sin embargo, un sistema descentralizado ofrece mayor personalización y flexibilidad, garantizando que cada habitación de la casa tenga los suministros exactos que necesita. El presupuesto de cada persona, su estilo de vida y el tamaño de su casa son algunos de los factores que influyen en la elección. Puede tomar una decisión con conocimiento de causa si conoce las ventajas e inconvenientes de cada plan con la ayuda de este artículo.

Cómo elegir un calentador de agua instantáneo

La cantidad de agua que puede calentar un calentador instantáneo es la principal consideración a la hora de elegirlo.

Se aconseja concentrarse en los siguientes volúmenes de consumo de agua caliente a 55 °C en los puntos de análisis para un uso confortable:

• del grifo del fregadero o del lavabo 4.2 l/min (0.07 l/seg);
• del grifo de la bañera o la ducha 9 l/min (0.15 l/seg).

Un calentador de agua instantáneo está conectado a tres puntos de análisis: un fregadero de cocina, un lavabo de baño y una ducha. Debes elegir un calentador que pueda suministrar al menos 9 litros por minuto de agua a 55 °C, si sólo quieres llenar la bañera. Además, este tipo de calentador de agua permitirá el uso simultáneo de agua caliente de los grifos del fregadero y del lavabo.

Si el calentador puede suministrar agua caliente al menos 9 l/min + 4.2 l/min = 13.2 l/min, entonces el uso simultáneo de agua caliente en la ducha y el lavabo será cómodo.

El rendimiento máximo de un calentador de agua instantáneo suele indicarlo el fabricante en las especificaciones técnicas. Este rendimiento se basa en calentar agua a una diferencia de temperatura específica, dT, como 25 oC, 35 oC o 45 oC. Esto indica que, al máximo rendimiento, saldrá agua del grifo a una temperatura de +35 °C, 45 °C o +55 °C si el suministro de agua tiene una temperatura de +10 °C.

Tenga cuidado. Algunos vendedores indican en su publicidad el rendimiento máximo del aparato, pero "olvidan" por mencionar la diferencia de temperatura en la que se basa ese rendimiento. Aunque existe un calentador de agua de gas con una capacidad de 10 litros por minuto, sólo calienta el agua hasta 35 оС, o 25 °C, a ese caudal. Con una columna así, usar agua caliente puede no ser muy cómodo.

Una caldera de doble circuito o un calentador de agua a gas con una productividad máxima de al menos 13.2 l/min a dT=45 °C es adecuado para nuestro ejemplo. Con estos parámetros de agua caliente, la potencia del aparato de gas será aproximadamente de 32 kW.

Otro factor a tener en cuenta a la hora de elegir un calentador de agua instantáneo es el rendimiento mínimo, o caudal l/min, a partir del cual se activa el calentamiento.

El calentador de agua no se encenderá si el caudal de agua de la tubería es inferior al indicado en las especificaciones técnicas del aparato. Por ello, a menudo es necesario utilizar más agua de la necesaria. Seleccione un aparato que tenga la menor capacidad mínima posible, por ejemplo, no más de 1.1 l/min.

La potencia máxima de calentamiento de los calentadores eléctricos instantáneos destinados a uso residencial oscila entre 5.5 y 6.5 kW. El agua se calienta a dT = 25 °C con una productividad máxima del 3.1 – 3.7 l/min. Un único punto de agua, como un fregadero, una ducha o un lavabo, recibe el servicio de uno de estos calentadores de agua.

Circuito de ACS con acumulador (caldera) y circulación de agua

Se denomina caldera o acumulador de ACS a un depósito metálico de gran volumen con aislamiento térmico.

Una resistencia eléctrica y un intercambiador de calor tubular conectado a la caldera de calefacción son los dos calentadores que suelen integrarse simultáneamente en la parte inferior del depósito del calentador de agua (esquema de conexión del calentador a la caldera). La mayor parte del tiempo, la caldera calienta el agua del depósito.

Cuando la caldera está apagada, el calentador eléctrico se activa según sea necesario. Un término común para este tipo de caldera es caldera de calefacción indirecta.

En una caldera de calefacción indirecta, el agua caliente se consume por la parte superior del depósito. En su lugar, el agua fría del suministro de agua entra directamente en la parte inferior del depósito, se calienta mediante un intercambiador de calor y sube a la parte superior.

En la Unión Europea, los calentadores y colectores solares son obligatorios para los sistemas de agua caliente de las viviendas de nueva construcción. Se instala un intercambiador de calor adicional en la parte inferior de la caldera de calefacción indirecta para conectar el colector solar.

Un colector solar calienta el agua del calentador. La caldera o el calentador eléctrico se encienden si el colector no produce suficiente calor. Ver el artículo "Sistema de ACS con colector solar."

Circuito de ACS con caldera de calefacción estratificada

El agua caliente se consume desde la parte superior del depósito. En su lugar, el agua fría del suministro de agua fluye inmediatamente a la parte inferior del depósito. La bomba impulsa el agua del depósito a través de un calentador de paso y la suministra directamente a la parte superior del depósito. De este modo, el agua caliente llega al consumidor muy rápidamente, sin necesidad de esperar a que se caliente casi todo el volumen de agua, como ocurre en un calentador indirecto.Últimamente, está ganando popularidad un sistema de suministro de agua caliente con una caldera de calefacción estratificada, en la que el agua se calienta mediante un calentador de paso de una caldera de doble circuito. Esta caldera no tiene intercambiador de calor, lo que reduce su coste.

Sin renunciar al confort, se puede instalar una caldera más pequeña en la vivienda y reducir la potencia del calentador de paso gracias al rápido calentamiento de la capa superior de agua.

Los fabricantes fabrican calderas de doble circuito con una caldera de calefacción por capas integrada o remota. Por ello, los costes de equipamiento y las dimensiones del sistema de ACS son ligeramente inferiores a los de una caldera de calefacción indirecta.

Independientemente de que se utilice o no, el agua de la caldera se precalienta. Puedes usar agua caliente en casa durante varias horas gracias a la reserva de agua caliente del depósito.

Esto permite calentar el agua del depósito durante un largo periodo de tiempo, acumulando gradualmente energía térmica en el agua caliente. Por ello, la caldera también recibe el nombre de "calentador de agua de acumulación"."

El uso de un calentador de potencia relativamente baja es posible gracias al prolongado periodo de calentamiento del agua.

Calentador de agua a gas de acumulación – caldera

En los sistemas de agua caliente sanitaria, las calderas de acumulación -cuyo agua se calienta mediante un quemador de gas- son menos comunes. Es bastante más caro instalar sistemas de calefacción y agua caliente en una vivienda con dos aparatos de gas: una caldera de gas y una caldera de gas.

La instalación de calderas de gas puede ser beneficiosa para viviendas con calefacción central o para residencias privadas calentadas por calderas de combustible sólido que utilizan gas licuado para calentar el agua en el sistema de calefacción urbana y acueducto.

Al igual que las calderas, los calentadores de agua a gas pueden adquirirse con o sin cámara de combustión abierta, con o sin evacuación forzada de gases de combustión y con o sin tiro de chimenea.

Existen calderas de gas de acumulación que no necesitan conectarse a una chimenea. (Las estufas de gas para viviendas no necesitan chimenea para funcionar.) Los quemadores de gas de estos aparatos tienen una potencia modesta.

Las calderas de gas de hasta 100 litros de capacidad pueden instalarse en la pared. Los calentadores de agua de gran volumen se montan en el suelo.

El encendido por gas se utiliza en los calentadores de agua de varias formas: hidrodinámica, electrónica y mediante una mecha piloto.

En los aparatos que utilizan una mecha piloto siempre arde una pequeña llama que se enciende manualmente en primer lugar. En este soplete, una cierta cantidad de gas se quema inútilmente.

El encendido electrónico funciona con un acumulador o una batería.

Al abrir el grifo, el agua fluye a través de una turbina que gira, iniciando el encendido hidrodinámico.

Cómo elegir el volumen de un acumulador de agua caliente – caldera

El nivel de confort de uso de agua caliente en la casa aumenta con el volumen del calentador de agua de almacenamiento. Sin embargo, cuanto más grande es una caldera, más caro es, más costará mantener y reparar, y más espacio requerirá.

Los siguientes factores se tienen en cuenta a la hora de elegir el tamaño de la caldera.

Está ampliamente reconocido que un volumen de caldera de 20 a 30 litros por persona bastará para proporcionar el mínimo confort al utilizar agua caliente en toda la casa.

Una caldera, cuyo volumen se elige a razón de 30 a 60 litros por usuario de agua, aumentará la comodidad.

Un calentador de agua de 60 a 100 litros por cada persona que resida en la vivienda ofrecerá un alto grado de confort.

Es necesario utilizar casi toda el agua de una caldera de 80-100 litros para llenar la bañera.

Cómo elegir la potencia de una caldera de ACS

A la hora de elegir la potencia de la resistencia instalada en la caldera, debes tener en cuenta lo siguiente. Por ejemplo, es necesario instalar un calentador de caldera (intercambiador de calor, quemador de gas integrado o resistencia) con una potencia aproximada de 20 kW para calentar 100 litros de agua a 55 oC en 15 minutos.

Cuando se enciende la calefacción por primera vez, la temperatura del agua de la caldera es en realidad igual a la temperatura del agua del suministro de agua. En el futuro, el agua de la caldera se precalentará casi siempre a una temperatura determinada. Los aparatos de calefacción de menor potencia se utilizan para llevar el agua a la temperatura deseada en un tiempo razonable.

No obstante, es aconsejable averiguar cuánto tardará la caldera en calentar el agua. Para ello, aplica la siguiente fórmula:

La fórmula es t = m-cw-(t2 – t1)/Q, donde t es el tiempo de calentamiento del agua en segundos (s); m es la masa de agua de la caldera en kilogramos (la masa de agua en kilogramos es igual al volumen de la caldera en litros); cw es la capacidad calorífica específica del agua, que es igual a 4.2 kJ/(kg-K); t2 es la temperatura a la que debe calentarse el agua; t1 es la temperatura inicial del agua en la caldera; y Q es la potencia de la caldera, en kW.

A modo de ejemplo, el tiempo necesario para calentar 200 litros de agua con una caldera de 15 kW desde 10 °C (suponiendo que el agua entra en la caldera a esta temperatura) hasta 50 °C es de 200 x 4.2 x (50 – 10)/15 = 2240 s, es decir, aproximadamente 37 minutos.

Esquema de ACS con circulación de agua en el sistema

La circulación de agua caliente en las tuberías se puede arreglar con el uso de un calentador de agua de almacenamiento en un sistema de agua caliente. A cada punto de muestreo de agua caliente se conecta una tubería anular que hace circular continuamente el agua caliente.

La longitud del tramo de tubería de cada punto de consumo de agua caliente desde la tubería anular no debe superar los dos metros.

Una bomba de circulación se encarga de que el agua circule por todo el sistema de ACS. La bomba sólo tiene unas pocas decenas de vatios de potencia.

Ciertos diseños de tuberías de ACS permiten crear una circulación natural del agua sin necesidad de bomba.

La circulación de agua del sistema de ACS garantiza el suministro continuo de agua caliente a los puntos de muestreo.

El modo de suministro de agua es más estable en un sistema de ACS que dispone tanto de circulación de agua como de un calentador de acumulación:

• Siempre hay agua caliente disponible en los puntos de muestreo.
• El agua se puede recoger simultáneamente en varios lugares. La temperatura y la presión del agua cambian ligeramente cuando varía el caudal.
• Se puede tomar cualquier cantidad, por pequeña que sea, de agua caliente del grifo.

Además de mejorar el confort del suministro de agua en zonas de difícil acceso de la casa, el circuito de recirculación permite conectar a él circuitos de suelo radiante en habitaciones individuales. Por ejemplo, un suelo calentado por agua en un cuarto de baño será acogedor todo el año.

En un sistema de suministro de agua caliente con circulación de agua se utiliza continuamente energía para hacer funcionar la bomba de circulación y compensar las pérdidas de calor en la caldera y las tuberías de circulación de agua. Para ahorrar energía, se recomienda instalar una bomba de circulación con un temporizador programable integrado que cierre la circulación del agua durante las horas de menor consumo. El aislamiento rodea las tuberías de agua caliente y la caldera.

Desventajas de un sistema de suministro de agua caliente con una caldera de gas de doble circuito

Como es sabido, una caldera de gas de doble circuito puede calentar el sistema de calefacción y suministrar agua caliente a una vivienda. El intercambiador de calor de paso continuo de la caldera produce agua caliente.

Con frecuencia, se descubre que la potencia de la caldera necesaria para producir agua caliente es mucho mayor que la potencia necesaria para calentar todas las habitaciones de la casa.

Las calderas de doble circuito tienen una potencia máxima bastante grande, de unos 24 kW o más, suficiente para calentar la cantidad de agua necesaria. Las calderas están equipadas con un sistema automatizado que puede reducir la potencia de la caldera a un mínimo de aproximadamente el 30% de la potencia máxima variando la llama del quemador. Una caldera de gas de doble circuito suele tener una potencia mínima de 8 kW o más. Tanto en el modo calefacción como en el de ACS, ésta es la potencia más baja de la caldera.

El quemador de gas de una caldera de doble circuito no puede funcionar de forma constante con una potencia inferior a la mínima (menos de 8 kW) debido a sus características de diseño. Además, la caldera en modo calefacción necesita a menudo una potencia inferior a 8 kW para funcionar con la calefacción de una casa particular o con la calefacción autónoma de un piso.

Por ejemplo, 8 kW de potencia son suficientes para calentar una casa o apartamento con una superficie de 80 a 110 m³, especialmente durante los cinco días más fríos de la temporada de calefacción. La potencia de la caldera debería ser mucho menor durante los meses más cálidos.

Se producen problemas con la adaptación (coordinación) de la caldera de doble circuito y el sistema de calefacción porque la caldera no puede funcionar con menos potencia que la mínima.

La caldera genera más calor del que puede soportar el sistema de calefacción cuando se trata de pequeños objetos que necesitan poco calor para calentarse. Cuando hay una discrepancia entre los parámetros de la caldera y los del sistema, la caldera de doble circuito entra en modo de impulsos o "reloj" como se suele llamar.

La vida útil de las piezas de la caldera se acorta en gran medida cuando se trabaja en el modo de "relojería" modo, y la eficiencia también disminuye mucho.

Continuar leyendo "Cómo ajustar la potencia de una caldera de gas de doble circuito"

Las calderas de gas de doble circuito tienen un rendimiento inferior al 80% cuando funcionan a potencia mínima y superior al 93% cuando funcionan a potencia máxima. Considere la reducción adicional de la eficiencia que resultaría de forzar una caldera de este tipo a funcionar en modo de impulsos, en el que el quemador de gas se encendería constantemente.

Hay que tener en cuenta que una caldera de doble circuito consume muy poca energía cuando está calentando durante la mayor parte del año. Será literalmente un desperdicio de al menos 1/4 del gas utilizado para calefacción. Incluya en esto el precio de sustituir las piezas de la caldera que se desgastan demasiado pronto. Esto cubrirá el coste de la instalación de los sistemas de calefacción y agua caliente de la casa, que son baratos.

Con menos de 8 kW de potencia del sistema de calefacción.Instalar una caldera junto con un calentador de agua de 60-120 litros es más rentable.

Puede instalar una caldera con una potencia máxima menor, inferior a 9-11 kW, si dispone de una caldera de acumulación. Tanto el modo de calefacción como el de agua caliente funcionarán de la forma más eficiente posible cuando la caldera trabaje en tándem con él.

Precisamente para estas situaciones, varios fabricantes de equipos de calefacción crean kits especiales que incluyen una caldera y un calentador empotrado o remoto. Aunque estos equipos cuestan más, ahorran gas, prolongan su vida útil y permiten un uso más cómodo del agua caliente.

Pero desde hace poco, se pueden comprar calderas de doble circuito de 11 kW de potencia máxima aproximadamente. Estas calderas están hechas para calentar una pequeña cantidad de agua para un solo usuario. El lavabo y la ducha son suyos. Utilizar agua caliente en el fregadero y la ducha al mismo tiempo causará problemas. Además, la bañera tarda mucho en llenarse.

Seleccionar el plano DOS (Domestic Open Space) ideal es esencial para establecer un espacio vital acogedor y útil en su vivienda suburbana. En última instancia, la decisión entre los dos sistemas principales depende de sus necesidades, gustos y de las características de su vivienda.

Si su prioridad es la intimidad y prefiere un diseño más dividido, el plano compartimentado convencional es el más adecuado. Este método crea espacios separados para diversas actividades, lo que puede ser especialmente útil para familias numerosas o personas que reciben invitados a menudo. También crea una sensación de orden y separación.

Por otro lado, una distribución diáfana da una sensación contemporánea y aireada si valoras la transparencia y una transición fluida entre zonas. Esta disposición deja entrar más luz natural y puede dar a tu casa una sensación de apertura y comunidad. Es perfecto para las personas a las que les gusta recibir invitados y necesitan una zona más adaptable que pueda servir para diversos fines.

El esquema de DOS ideal para su casa de las afueras se reduce, en última instancia, a encontrar un equilibrio entre la practicidad y las preferencias personales. Piense en sus planes de futuro, en cómo utiliza su espacio a diario y en cómo encajará cada distribución en su estilo de vida. Puede hacer una elección informada que mejore la usabilidad y el disfrute de su casa considerando cuidadosamente estos factores.

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