Calefacción: Combinación de calefacción por infrarrojos y bomba de calor

Combinar la calefacción por infrarrojos con una bomba de calor es posible y, en algunos casos, puede resultar ventajoso. A continuación, se presenta información importante al respecto:

Cómo funciona la calefacción por infrarrojos

Los calefactores infrarrojos funcionan emitiendo radiación infrarroja, que calienta directamente objetos y personas. A diferencia de los calefactores convencionales que calientan el aire, un calefactor infrarrojo calienta las superficies de la habitación, que a su vez irradian calor al aire circundante.

Cómo funciona la bomba de calor

Una bomba de calor utiliza energía del entorno (como el aire, el agua o el suelo) y la convierte en calor para calentar un edificio. Funciona mediante el principio de intercambio de calor y también puede utilizarse para refrigeración.

Ventajas de la combinación

Combinar un calefactor infrarrojo con una bomba de calor ofrece varias ventajas. Dado que los calefactores infrarrojos emiten calor directo, proporcionan rápidamente un calor confortable. La bomba de calor, por otro lado, funciona eficientemente y utiliza fuentes de energía renovables para generar calor. Juntos, ofrecen una solución de calefacción energéticamente eficiente y confortable.

Utilizando la bomba de calor como fuente principal de calefacción

En la mayoría de los casos, la bomba de calor se utiliza como fuente principal de calefacción debido a su eficiencia energética. La calefacción por infrarrojos puede emplearse como fuente complementaria para proporcionar calor adicional con mayor rapidez y precisión, especialmente en habitaciones con menor uso.

Control y regulación

Un control y una regulación minuciosos son esenciales para combinar eficazmente ambos sistemas. Existen sistemas de control inteligentes que gestionan tanto la bomba de calor como el sistema de calefacción por infrarrojos para lograr una temperatura ambiente óptima y ahorrar energía.

Sin embargo, es importante tener en cuenta que la combinación de calefacción por infrarrojos y bomba de calor depende de varios factores, como el aislamiento del edificio, el tamaño de la habitación y las necesidades individuales de calefacción. Se recomienda consultar con expertos para encontrar la mejor solución para su situación específica.

El estudio «Evaluación del Potencial de los Sistemas de Calefacción por Infrarrojos para la Cobertura de Cargas Máximas» de la Universidad Técnica de Dresde confirma que la calefacción por infrarrojos es una solución para reducir el consumo de combustibles fósiles en edificios residenciales existentes a corto plazo y, al mismo tiempo, prepararlos para la instalación de bombas de calor. Los resultados se presentarán en la conferencia «Calefacción por Infrarrojos en la Construcción Residencial»

Los propietarios que no puedan cambiar rápidamente a una bomba de calor en una vivienda existente, ya sea por dificultades de suministro, altos costes de inversión o falta de tiempo del instalador, pueden utilizar inicialmente la calefacción por infrarrojos para ahorrar combustibles fósiles a corto plazo. Posteriormente, podrán sustituir el antiguo sistema de calefacción de agua por una bomba de calor de menor capacidad y utilizarla en combinación con el sistema de calefacción por infrarrojos. Según un estudio de la Universidad Técnica de Dresde, este enfoque es técnicamente viable. El propietario primero reduce la temperatura del sistema (temperatura de impulsión) de la calefacción de gas existente, cubriendo así solo la carga base de la vivienda. Las mayores demandas de calefacción (las llamadas cargas punta) pueden cubrirse con calefactores infrarrojos de acción rápida. Esto reduce el consumo de combustibles fósiles a la vez que mantiene una temperatura constante y confortable en la vivienda, sin necesidad de reformas costosas y complejas como nuevos radiadores, ventanas o aislamiento de paredes exteriores.

Este enfoque y la demanda energética resultante se investigaron en el estudio "Evaluación del Potencial de los Sistemas de Calefacción por Infrarrojos para la Cobertura de Cargas Máximas" de la Universidad Técnica de Dresde, utilizando como ejemplo una vivienda unifamiliar representativa. Los resultados fueron presentados por primera vez por el Prof. Dr.-Ing. habil. Joachim Seifert, Jefe del Departamento de Tecnología Energética de la Edificación del Instituto de Tecnología Energética de la TU Dresde, en la conferencia "Calefacción por Infrarrojos en la Construcción Residencial", celebrada el 11 de mayo de 2023 en Würzburg. "Los sistemas de bomba de calor en combinación con calentadores infrarrojos eléctricos representan una opción tecnológica para los edificios existentes. Esta combinación de sistemas puede garantizar tanto las necesidades de calefacción como el confort térmico", concluyó el científico.

Combinación de calefacción por infrarrojos y bomba de calor

En un estudio encargado por la asociación industrial IG Infrarot, científicos de la Universidad Técnica de Dresde investigaron si un sistema de calefacción existente basado en agua con altas temperaturas de flujo se puede adaptar para su funcionamiento con una bomba de calor de baja temperatura combinándolo con un calentador infrarrojo.

Para representar de forma representativa el parque inmobiliario en Alemania, el equipo eligió una casa unifamiliar con 160 metros cuadrados de superficie útil calefactada y un estándar de aislamiento térmico según la Ordenanza de Aislamiento Térmico 95.

La carga térmica estándar es de 9,2 kilovatios y la carga térmica específica es de 57,20 vatios por metro cuadrado. La simulación se realizó con el software TRNSYS-TUD, que combina simulación de edificios y plantas.

En la simulación, el edificio existente cuenta con una caldera de gas de baja temperatura. El calor se transfiere mediante radiadores. Con base en esto, los investigadores redujeron la temperatura de flujo para demostrar el potencial de la calefacción por infrarrojos para mantener una temperatura base utilizando la caldera de gas o los radiadores existentes.

Combinación de calefacción básica no regulada y calefacción infrarroja regulada

El análisis se realizó siguiendo una secuencia que refleja los procedimientos prácticos para los propietarios de viviendas. En primer lugar, se elevó la temperatura del edificio a una temperatura básica mediante el sistema de calefacción de gas. Partiendo de un sistema de calefacción que funcionaba a una temperatura de impulsión de 70 °C y una temperatura de retorno de 55 °C (ϑV/ϑR = 70 °C/55 °C), la temperatura máxima de la curva de calefacción se redujo a una temperatura de impulsión (ϑV) de 40 °C, estableciéndose una curva de calefacción de ϑV/ϑR = 40/30. En siete de cada diez habitaciones, los radiadores, ahora sin regular, se complementan posteriormente con calefactores infrarrojos.

En el siguiente paso, se sustituyó la caldera de baja temperatura por una bomba de calor aire-agua. Los investigadores no modificaron las dimensiones del sistema de transferencia de calor (es decir, los radiadores) ni el estándar de aislamiento. Con base en esto, se compararon las dos opciones y se determinó la demanda final de energía requerida. Un requisito previo en todo momento fue el cumplimiento de los criterios de confort térmico durante las horas de funcionamiento. Con los parámetros seleccionados, el sistema de calefacción por infrarrojos cubre entre el 26 % y el 38 % de la energía requerida.

Los déficits de rendimiento se pueden compensar mediante calefacción por infrarrojos

"Los resultados muestran que el déficit de rendimiento resultante puede compensarse con calefacción por infrarrojos", escriben los científicos de la Universidad Técnica de Dresde en la conclusión del estudio, y añaden: "En general, el estudio demuestra que, al complementar un sistema de calefacción por agua con calefacción por infrarrojos, un sistema de calefacción existente, diseñado para temperaturas más altas, puede utilizarse con temperaturas bajas sin sustituir las superficies de calefacción, por lo que es ideal para combinarlo con una bomba de calor. Los análisis han demostrado que, en comparación con la variante básica, el consumo final de energía puede reducirse hasta en un 62 % mediante este uso combinado". Si bien los picos de carga a una temperatura base más baja pueden cubrirse con varios sistemas, "la calefacción por infrarrojos es especialmente adecuada para este fin gracias a sus cortos tiempos de respuesta"

Utilice los ahorros para el sistema fotovoltaico

"Dado que los calentadores infrarrojos son económicos, están fácilmente disponibles y se pueden instalar en pocas horas, los propietarios de viviendas pueden implementar este enfoque con poca antelación y con bajos costos de inversión", afirma Lars-Henric Voß, presidente de IG Infrared Alemania.

El estudio demuestra que se puede evitar la renovación integral de la envolvente del edificio y la modificación del sistema de transferencia de calor por agua. Esto se traduce en unos costes de inversión significativamente menores y, por consiguiente, en una menor carga financiera para los propietarios, además de beneficiar a la economía nacional, al no requerirse subvenciones. «El dinero ahorrado de esta manera se puede utilizar eficazmente en un sistema fotovoltaico de mayor tamaño para generar energía solar aún más respetuosa con el medio ambiente, no solo para calefacción, sino también para electricidad para los usuarios, agua caliente sanitaria y movilidad eléctrica», añade Dirk Bornhorst, presidente de IG Infrared.

Fuente: Nota de prensa 'La calefacción por infrarrojos acelera la transición a las bombas de calor'

Generalmente es posible combinar un sistema de calefacción básico sin regulación y un sistema de calefacción por infrarrojos regulado. A continuación, se ofrece información al respecto:

Calefacción básica no regulada

Un sistema de calefacción básico no regulado se refiere generalmente a un sistema de calefacción central tradicional donde el calor se distribuye mediante radiadores o suelo radiante. Este tipo de calefacción suele controlarse mediante un termostato que mide la temperatura ambiente y la enciende o apaga según corresponda.

Calefacción infrarroja controlada

A diferencia de la calefacción básica sin regulación, la calefacción por infrarrojos suele poder controlarse de forma individual y precisa. Los calefactores infrarrojos modernos incorporan termostatos y controles programables que permiten ajustar con precisión la temperatura ambiente y los tiempos de calentamiento.

Combinación de sistemas de calefacción

Combinar un sistema de calefacción principal sin regular con un calefactor infrarrojo regulado puede ser ventajoso en ciertas situaciones. Por ejemplo, el sistema de calefacción principal podría servir como fuente de calor principal, elevando la temperatura de la habitación a una temperatura mínima específica. El calefactor infrarrojo podría utilizarse como fuente de calor complementaria para proporcionar mayor confort y calor localizado en zonas específicas de la habitación.

Ventajas de la combinación

Al combinar un sistema de calefacción estándar con calefacción por infrarrojos, podrá disfrutar de las ventajas de ambos. El sistema de calefacción estándar proporciona una calidez uniforme y general a la habitación, mientras que la calefacción por infrarrojos ofrece un tiempo de respuesta rápido y un calor localizado. Esto puede ser especialmente ventajoso en habitaciones que se usan solo ocasionalmente o donde existen preferencias individuales de calefacción.

Control y regulación

Es importante contar con controles adecuados para combinar eficazmente ambos sistemas de calefacción. Idealmente, el calefactor infrarrojo debería tener una unidad de control independiente del sistema de calefacción principal. Esto le permite ajustar la potencia calorífica del calefactor infrarrojo a sus necesidades individuales y ahorrar energía.

Tenga en cuenta que se recomienda consultar con especialistas sobre los requisitos específicos de su edificio y sistema de calefacción. Ellos podrán ayudarle a encontrar la mejor combinación y opciones de control para su situación particular.