Generador de calor: funciones y utilidades

Existen muchos métodos y dispositivos para generar calor dentro de un espacio, garantizando condiciones de confort térmico adecuadas para una vivienda, y todos se basan en la presencia de un generador de calor.

De hecho, diseñar un sistema térmico implica, después de calcular las cargas térmicas de la estructura, elegir el tipo de generador de calor más adecuado y luego dimensionarlo y dimensionar las redes de distribución del propio sistema.

¿Qué se entiende por generador de calor?

El generador de calor es el núcleo del sistema de calefacción: es capaz de satisfacer la demanda de calefacción de los espacios transfiriendo energía térmica al fluido portador de calor.

Los generadores de calor pueden clasificarse según:

• la fuente de energía utilizada para producir calor (como gas, electricidad o biomasa);
• el estado en el que el combustible utilizado está disponible (gaseoso/líquido/sólido en el caso de las calderas);
• el modo de instalación;
• el fluido portador de calor que sale del generador y circula en el sistema, generalmente aire o agua.

El lugar donde se instala el generador a menudo se llama «central térmica», en el caso de estructuras públicas y terciarias, estas pueden ser salas dedicadas exclusivamente al generador. Mientras que, en el caso de viviendas residenciales, la central térmica a menudo coincide con trasteros, lavanderías o balcones.

¿Cuáles son los generadores de calor más comunes en el mercado?

Los generadores de calor más comunes en el mercado son:

• la caldera;
• el sistema de biomasa;
• la bomba de calor;
• el sistema híbrido.

Analicemos juntos características y funcionalidades.

1. Caldera

La caldera es el generador de calor más comúnmente utilizado en las viviendas. Permite la generación y transferencia de energía térmica al fluido portador de calor mediante la combustión de varios productos.

El combustible reacciona con el oxígeno presente en el aire atmosférico y genera una reacción química de oxidación, produciendo calor y productos gaseosos de combustión.

Esquema de una caldera

Se pueden clasificar en función de:

• el combustible utilizado:
  • generadores de gas natural: pueden ser de cámara abierta o estanca y necesitan una red de distribución de gas natural cercana. Ocupan poco espacio, generalmente se prefiere instalarlos en el exterior y son económicos;
  • generadores de GLP: representan una solución válida donde no llega el gas natural, pero requieren un espacio dedicado y seguro para el tanque de almacenamiento de Gas Licuado de Petróleo. El GLP se considera limpio y no contaminante. La función de una caldera de GLP es mantener constante la potencia de la mezcla de gas y aire, asegurando así altos estándares de rendimiento;
  • generadores de gasóleo, se utilizan donde es difícil conseguir otros combustibles. Generalmente se caracterizan por emisiones más altas y rendimientos más bajos, sin embargo, el coste del combustible es extremadamente reducido. Requieren un espacio dedicado para el tanque de almacenamiento del combustible que a veces también puede estar incorporado;
  • generadores eléctricos, no tienen quemador, pero utilizan resistencias eléctricas para calentar agua, que va al sistema, o aire, que luego se transfiere y dirige a través de un ventilador;
• la evacuación de los productos de combustión:
  • el generador de tipo A, también conocido como generador de cámara abierta, no está conectado a un conducto para la evacuación de humos, lo que significa que toma el aire del local en el que está instalado y expulsa los productos de combustión en el mismo local;
  • el generador de tipo B siempre es de cámara abierta, por lo que toma el aire del local en el que está instalado, pero tiene un conducto de evacuación de humos que expulsa los productos de combustión al exterior. La ventilación puede ser natural o forzada, en este último caso es un ventilador el que garantiza la expulsión de los humos;
  • el generador de tipo C, también llamado de cámara estanca o de tiro forzado, tiene una cámara de combustión aislada. En la actualidad, todas las calderas de condensación en el mercado son de este tipo.
• la gestión del calor: existen generadores de temperatura constante que, de hecho, cuando están en funcionamiento mantienen una temperatura fija, o generadores de temperatura variable, que se activan según la demanda y las condiciones climáticas. Estos últimos suelen caracterizarse por valores de eficiencia más altos.

A lo largo de los años, se ha pasado de un uso masivo de la caldera de gas al uso de la caldera de condensación, dada su eficiencia mucho más alta.

Las calderas de condensación son generadores diseñados para maximizar la eficiencia energética recuperando energía de los gases de escape. En estas calderas, el vapor de agua presente en los gases se enfría hasta el punto de rocío, convirtiéndolo en condensado. Este proceso permite recuperar energía latente que se utiliza para calentar el agua destinada al sistema de calefacción o a la producción de agua caliente sanitaria.

2. Calderas de biomasa

Con una caldera de biomasa se produce energía térmica renovable mediante la combustión de biomasa, materiales residuales y de desecho de origen biológico y vegetal.

Los generadores de esta categoría más comunes son las calderas de pellets o astillas: ambos provienen de los residuos del procesamiento de madera sin tratar, pero el pellet se origina al prensar estos residuos, una vez secos, mientras que las astillas simplemente se trituran y se convierten en piezas uniformes de pequeño tamaño.

Una caldera de biomasa permite la generación de energía térmica renovable porque, si se quema correctamente, la madera emite la misma cantidad de dióxido de carbono absorbida por la planta durante su crecimiento, por lo que no altera el equilibrio ambiental.

3. Bomba de calor

La bomba de calor es una máquina capaz de transferir calor de un ambiente a temperatura más baja a un sistema a temperatura más alta.

La bomba de calor extrae calor de una fuente natural (aire, agua o suelo), para transferirlo al ambiente a acondicionar.

Se configura como un circuito cerrado, compuesto por cuatro componentes: un compresor, un condensador, una válvula de expansión y un evaporador.

El rendimiento de una bomba de calor eléctrica (llamado COP) siempre es superior al de una caldera de gas, este generador, de hecho, se configura como una solución sostenible capaz de reducir el consumo de energía y satisfacer todas las necesidades de climatización, incluso en verano.

Para profundizar sobre el tema, te recomiendo que leas el artículo «Bomba de calor: cómo funciona, tipos y ventajas«.

4. Sistema híbrido

Un sistema híbrido combina dos generadores de calor: una bomba de calor y una caldera de condensación. La primera, generalmente alimentada eléctricamente, mientras que la segunda, alimentada con gas natural o GLP.

Esquema sistema híbrido

Tener dos generadores de calor significa elegir en todo momento el funcionamiento más conveniente, gracias a la presencia de un dispositivo de control y regulación que prioriza una máquina sobre la otra según las necesidades reales de calefacción y las condiciones externas.

Este sistema se adapta bien a cualquier situación climática y puede conectarse directamente al sistema existente, que prevé únicamente la sustitución del generador de calor anterior.

Típicamente, con temperaturas exteriores altas, solo funciona la bomba de calor; a medida que las temperaturas se acercan a cero, el sistema funciona de manera combinada, activando tanto la bomba de calor como la caldera de condensación; para temperaturas muy frías, solo funciona la caldera de condensación.

De esta manera, se minimiza el consumo de gas y energía eléctrica, reduciendo simultáneamente las emisiones de CO2, obteniendo beneficios económicos y ambientales.

Cómo elegir un generador de calor?

Para elegir adecuadamente un generador de calor, es importante considerar una serie de aspectos importantes:

• características del edificio: las dimensiones, la orientación y la conformación estructural influyen mucho en el comportamiento energético de un edificio y en la consecución de ciertos niveles de confort interno.
• tipo de intervención: si se está construyendo, habrá muchos menos restricciones prácticas que en una intervención de renovación. En el primer caso, es posible elegir un generador de última generación que garantice niveles de rendimiento muy altos; en el caso de la renovación, a menos que sea una renovación importante de primer nivel, a menudo la elección del generador está condicionada por el sistema de distribución, los terminales de emisión existentes y los espacios disponibles;
• fuente de energía disponible: los tipos de generadores varían según el vector energético que se desee utilizar. Gas, energía eléctrica o biomasa, la elección a menudo está determinada por la disponibilidad local y los costos.