Calefacción por acumulación

5/16/2018 Calefacción por acumulación - slidepdf.com

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Calculo practice de

calefaccion electricapor acumuladores

en una vivienda,WNJ. energu ia .corn

1. Introducci6n

SALVADOR DEL PINMARTINEZ

Ingenierfa

Ginespie/ Electren

La calefaccion electrlca poracumuladores de calor, desde elpunto de vista dornestlco, es unacalefaccion limpia e individualque transforma la energia electri-ca en calorifica. Ello se producedurante las horas de tarifa electri-ca reducida. Horas fijadas por lascornpafiias suministradoras, queson casi siempre nocturnas.

Ello supone que, si, con uncoste inferior de la energia elec-trica, almacenamos energia calo-rifica por la noche, y el resto deldia la descargamos de forma

controlada segun la evolucion de

Fig. 7 .

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MONTAJES E INSTALACIONES - FEBRERO 1995

las condiciones cllmaticas, esta-mos teniendo una calefacclonmas econornlca que la calefac-

cion electric a normal y optimi-zando los recursos de forma masracional.

Cuando los acumuladores decalor estan en servicio manualcontrolado 0 autornatico y la ins-talaclon bien dlsenada, terrnlca yelectrlcarnente, este tipo de cale-fa cc ion en el area domestic aofrece ventajas, sobre todo, en 10

que a posibilidades de regula cionse refiere.

Sin embargo, no se pretendecomparar este sistema con otrosen los que, en muchos casos, no

solo se han de tener en cuentalos facto res economlcos (inver-sion y amortizacton), sino varia-bles como la higiene, el medioambiente, disponibilidad del su-ministro, fiabilidad, seguridad,olores, etc., todos ellos criteriosmuy particulares y que hacen di-ficil establecer prioridades, porser de caracter humano.

2. Principio

de funcionamiento

Los radiadores de acumula-cion estan provistos de unas re-

sistencias de alta calidad Ni/Cr80-20 que durante la noche ca-lientan unos ladrillos refractarios,que alcanzan temperaturas deaproximadamente 650°C, aun-que con la proteccion del calori-fugado (lana mineral 0materialesasimilados), las partes externasno superan los 90°C de tempera-tura superficial por su propia ra-diacion,

La capacidad de almacena-

miento nominal de calor se con-sigue con la conexi on de las re-sistencias durante ocho horas



IWMI. enerqula. enITI

ininterrumpidas (Fig.1).Los ladrillos refractarios, por 10

general, son del tipo ceramlcoaglutinante de magnestita en altadensidad. Por cada kW de aco-metida, se precis an 35 0 40 kgde masa de ladrillo, 10 que haceque estos radiadores sean cierta-mente pesados. Por otra parte,los nuevos desarrollos los hacenbastante esteticos y decorativos,incIuso ya es posible ofrecerlosen version extraplana. Los acu-muladores se presentan en dife-rentes potencias electrlcas a niveldornestico, y suelen estar en tor-no a los 3,2 kW, 2,4 kW, 1,6 kWY 800 W siempre en 220 V c.a.

La regulacion de los equipos seefectua mediante dos reguladores(carga y descarga), y existe a lavez la posibilidad de funciona-miento en automatico.

EI regulador de carga determi-na la cantidad de calor almace-nado y, por consiguiente, la tem-peratura del nucleo de los ladri-1I0s refractarios, con su termosta-to de seguridad. EI regulador dedescarga es un reglaje mecanlcoque abre 0 cierra un registro desalida que permite mayor circu-lacion de aire y, por tanto, la ob-

tenclon de una ernislon de calormayor 0 menor dependiendo dedicha regula cion (Fig. 2).

La cornblnacion adecuada deestos dos reguladores permite unfuncionamiento automatlco paratodos los dias, puesto que el re-gistro se abre dependiendo de latemperatura del nucleo y el re-glaje de descarga por procedi-mientos blmetallcos,

En muchos casos, estos acu-mula dores lIevan incorporado unsistema calefactor de apoyo parautllizaclon en dias de temperatu-

SAuc.'"E . NW . .. .ros

ras extremas 0 cuando, por razo-nes de corte del suministro, nohubiera carga por la noche. Losconsumos de estas resistenciasadicionales no estan acogidas ala tarifa reducida.

Los acumuladores puedenofrecerse tambien opcionalmentecon una turbina interior que per-mita el paso forzado del aire porel nucleo y, por tanto, la descargacalorifica de forma mas raplda,hecho recomendable cuando sedesea caldear un habltaculo enun periodo de tiempo mas corto.Se trata de los acumuladores di-narnlcos. Los acumuladores sinturbina son los denominados es-

tatlcos,

3. Instalaci6n

ehictrica

Para la consecucion de la tari-fa nocturna, la lnstalaclon electri-ca de la vi vi end a requiere deequipos y circuitos diferentes alos de una Instelacion normal desimple tarifa.

Las compafiias suministra-doras instalan conjuntos de me-

dida con contadores de doble ta-rifa (llano-valle), relojes discrimi-nadores de horas nocturnas yprotector general, principalmen-teo Es importante recordar que,en horas nocturnas, las compafii-as suministradoras no ponen li-

mite de potencia que no sea laspropias Iimitaciones tecnicas dela acometida, y, por tanto, el ter-mine de potencia contratado endichas horas no existe, mientrasque, en el resto del dia, los circui-tos estan Iimitados por el ICP co-rrespondiente a la potencia con-

Fig.2.

tratada. EI consumo del kW tieneun descuento de casi un 55% conrespecto al kW normal; esta es la[ustiflcaclon basica para poderoptar a una calefacclon electricaventajosa, que reune una ampliagama de caracteristicas de bie-nestar.

En la actualidad, muchas sonlas viviendas que, en su proyectoinicial, han previsto este tipo detarifa, de tal forma que, cuandose efectua el contrato de energiaelectrlca, las compafiias suminis-tradoras ofrecen en sus instala-ciones y medida dicha tarifa. Aunasi, cuando el usuario tiene lainstalacion en tarifa simple y de-

sea sustituir su contrato para be-neficiarse de horas valle, el costedel cambio no supone precio al-guno que no sea un sensible au-mento del alquiler de los equiposde medida, ya que son mas cos-tosos.Y un recargo del 3% en elprecio de kWh consumido duran-te el dia (tarifa normal).

Ahora bien, la lnstaleclon elec-trica interior requiere modifica-ciones que han de realizar insta-ladores autorizados, requisito im-prescindible para efectuar elcambio. Estas instalaciones se

pueden ofrecer principal mente endos tipos:

a) La primera, independizandolos circuitos de las tomas de co-rriente don de estan conectadoslos acumuladores que, debida-mente protegidos, finalizan en uncontactor principal que se conec-ta por orden del interruptor hora-rio de la compafiia. Hay otro relojtemporizado en el interior de laInstalaclon (del c1iente) que dis-crimina tarnbien la conexi on dela tarifa, para ampliar las posibili-dades de regula cion voluntariapor parte del cIiente, dentro delos Iimites del interruptor horario.

b) En la segunda, toda la ins-talacion est a supeditada al inte-rruptor horario, que ordena elcambio de tarifa y el termlno depotencia mediante un contactor,de tal forma que, por cada unode los acumuladores a instalar enla vivienda, se requiere un inte-rruptor horario individual que co-necte en las horas previstas.

Desde el punto de vista econo-

mico y de regula cion en el man-tenimiento, la solucion primeratiene unos costes menores de

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instalaclon. Las cornpafiias sumi-nistradoras ofrecen normas y re-comendaciones para que los ins-taladores y clientes tomen enconsideracion protecciones, Iimi-tes, seguridades y condiciones atener en cuenta y que inciden di-recta mente en el coste de inver-sion de este tipo de calefaccion ynueva contrataclon,

Es importante contratar el ter-mine de potencia que incida enlos consumos diarios en horasllano.

Los acumuladores son equiposde gran peso y se suministrandesmontados de ladrillo y resis-tencias, 10 que obliga a su insta-

leeton in situ, siempre por insta-ladores autorizados privados 0

del servicio post-venta del fabri-cante.

4. Calculos

Las condiciones de la viviendaque vamos a considerar son deuso comun, como las que se ex-ponen a continua cion:

• La vivienda dispone de aisla-miento termico en paredes y te-chos (poliestireno expandido)con doble acristalamiento 0 saitotermlco equivalente.

• Los acumuladores estan si-tuados debajo de las ventanas.

• Se consideran 20°C comouna temperatura confortable parauna persona en reposo.

• La vivienda tiene dos pare-des exteriores y esta situada enMadrid 0 zonas de condicionescllmaticas similares, sequn el Ins-tituto Estadistico de Meteorologia.

• Temperatura exterior conuna media superior a 10 dias alafio de -3°C.

• Recinto calentado en unifor-midad, se mantiene en sentidohorizontal y verticalla temperatu-ra deseada.

• La velocidad del aire de 0,15m/s.

• Humedad relativa alrededordel 50%.

• Orlentaclon de la vivienda

norte/este,

• Superficie de la vivienda de

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\"l\!\~'_(fl ~rglll",. cum

90 m2 habit abies y 2,5 m de altu-ra en techo.

Para el calculo, hem os de par-tir de los siguientes datos tecnl-

cos:

transmlsion, perdidas de calorpor ventllaclon, superficies exte-riores frias y rendimientos, queno son calculos previstos en esteanallsis, sino que sus resultadosfinales expresados en la Tabla IIse han de tener en cuenta para

calculos particulares de viviendassimilares de una forma practice yraptda. (Las condiciones deconstruccion a efectos termicosen una vivienda son actualmentemuy similares a las condicionesexpuestas en las hipotesls de cal-culo).

Las perdidas de calor totales(analizadas desde la diferencialde -3°C) quedan expresadas enla Tabla II.

Si ten em os en cuenta la equi-valencia 1 kW = 860 kcal/h ycalculamos la potencia electrica

1 kWIh = 860 kcal/h

EI rendimiento de un equipoacumulador es practicamente del100%, ya que la totalidad detransrnlslon de energia electrlcase transform a casi en su totalidaden energia calorifica, el resto deperdidas es despreciable.Mediante la Tabla I y teniendo

en cuenta las condiciones deconstrucclon de la vivienda y pa-rametros tecnlcos que hem osenunciado anteriormente, se cal-cui an las perdidas de calor por

Tabla I

A r e a s Te m p e r a tu r a D C Super f ic ie m2 O r ie n ta c io n

Sa l6 n 20 30 N /E

Dorm ito rio 1 1 8 15 N

Dorm ito rio 2 18 12 IN T

Dorm ito rio 3 18 9 IN T

Aseos (2 ) 1 8 9 E

Pas illos 1 5 5 IN T

Coc ina 16 1 0 IN T

Tota l 1 7 , 5 m e d 90



IWMI. enerqula. enITI

Tab la II

Perd idas Superf ic ie P .Tota les

A reas kcal /m 2 m 2 kcal /m 2

Sa l6n 92 30 2.760

D orm ito rio 1 90 15 1 .350

D orm ito rio 2 84 12 1 , 008

D orm ito rio 3 84 9 756

A se os (2 ) 80 9 720

P as illos 40 5 20 0

Coc ina 64 1 0 640

To ta l 7 6 ,3m ed 90 7 .43 0

Tab la III

Po tenc ia Superf ic ie Po t . To t a l

A reas Wm 2 m 2 T e or ic a kW /h

Sa l6n 1 07 30 3,21

D orm ito rio 1 1 05 15 1 ,58

D orm ito rio 2 98 12 1 , 18

D orm ito rio 3 98 9 0,88

A se os (2 ) 93 9 0,47/0 ,37

Pas illos 47 5 0,24

C oc ina 74 1 0 0,74

To ta l 96m ed 90 8,68

Fig,4,

Estos son los calculos de su factura

_D_ire_CC_i6_n_d_el_su_m_in_is_tr_0 T...lar del ContratoN.I.F.

Tipo de Lecturaconsumo abteriorLLANO 7500

VALLE 14325

Lecturaactual7598

14597

Energfa Cargo Importeenptae.consumida abono FACTURACIONPORPOTENCIA

98 6,60kW X 1,84 MESESX 274,00 PTS .

272 FACTURACIONPORCONSUMO

370kWh X 15,55 PTS ..

3.327

5.754

-2.265

39D ES CU EN TO C ON SU MO N OC TU RN O

R EC A R GO C O N SU MO D I UR NO • •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• ••

ALQUILER

2 ~ila 05'r1~9~' Cf.A.~~~o MErl~~:·~~~~·~·~·I~·~·~~~~~~~~·,~~·~~~~;~~~ ...

~ __ ~~, 15,0%(6855) + 15,0%(434) ..

Olicina comercial Telelono

CL SILOS12 ARGANDA 915944994

Periodo de lectura

15.09.94 a 10.11.94

434

1.093

N'Recibo0708342801 .8-94111 0

N' Factura

41941111372111MPORTETOT L 8_382

E st a f ac tu ra s o lo t e nd r a v al id ez c on 1 8 a ut en tif ic ac i6 n d e 1 8 of ic in a d e c ob ro

Este es su consumo electrico en graficos

que necesitamos para calentar 1m2 a la temperatura deseada.

En el salon, por ejemplo,

92 kcal m2/h- - - - - - = 107 W m2

860 kcal/h

Y, si seguimos con la mismarelacion en el resto de los habita-cuios de la vivienda, se obtiene laTabla III.

Y comprobamos que, dividien-do las 7.434 kcal/h totales de laTabla III por 860 kcal/h , da co-mo resuItado 8,68 kW/h totalesde potencia electrica,

Esta seria la potencia electrica

necesaria para mantener la tem-peratura deseada y cubrir las per-didas de calor propias de la vi-vienda; sin embargo, las cur vasde carga y descarga de la figura1 muestran que la dlslpaclon noes constante ni repartida. Por elcontrario, tiene un ascenso maxi-mo al terminar la carga y des-ciende con una pendiente de per-dida media de 200 W por cadacuatro horas aproximadamente,salvo que se efectue la aperturade la trampilla.

Por tanto, el valor medio de los

acumuladores se ha de repartir enel transcurso de las 24 horas deldia interpolando entre sus puntasy descensos de dislpacion.

- Acumulador de 3,2 kW cedeen ocho horas 25,6 kW.h




Valores diferentes al de capa-cidad de acumulacion, que siem-

pre esta por debajo de un 8%aproximadamente.Asimismo, se puede afirmar

que en term inos de salida en wa-tios medios por cada uno de losacumuladores de un dia comple-to serian:

3,2 kW 25,6 kW.h 24h ..... 1 ,4 kW.h

2 ,4 kW 19 ,2 kW.h 24h ..... 1 kW.h

1 ,6 kW 12 ,8 kW.h 24h 0,7 kW.h

0 ,8 kW 6,4 kW.h 24h O ,35 kW.h

Obtenidas las potencias teorl-

cas de cada habitaculo, y conoci-das las potencias medias de losacumuladores mas usuales, nos




T a b la IV

A re a P . Te o ric a k W /h P . R e a l (2 0 % ) E q u ip o s W/lm 3

Sal6n 3 ,2 2 ,6 2de3 ,2 85 ,3

D orm ito rio 1 1.58 1 .3 1 de 3 ,2 85 ,3

D orm ito rio 2 1 .18 0,95 1 de 2.4 80

D orm ito rio 3 0,88 0 ,7 1 de 1 .6 71

Coc ina 0,74 0 ,6 1 d e 1 .6 64

Aseo 1 0 ,47 0 ,4 1 d e 0 ,8 64

Aseo 2 0 ,37 0 ,3 1 de 0 ,8 80

Pasil io 0 ,24 0 ,2

Tota l e s 8 ,6 8 7 ,0 5 1 7 k W 7 5 m e d

vemos obligados a la adaptaci6nmas pr6xima con los equipos deacumulaci6n previstos. Es muyimportante tener en cuenta queeste tipo de calefacci6n esta ac-tuando to do el dia y esto sup oneconsiderar un factor de reducci6nmantenido por la inercia termica,que es diferente a la de otros ti-pos de calefacci6n que por ejem-plo s610 estan conectadas en in-tervalos de 12 horas maximo dia-rias. En este calculo se ha consi-derado una reducci6n del 20% deperdidas de calor en las paredes

y techos de la vivienda.EI resultado del replanteo que-

da segun la Tabla [V incluyendoel nuevo factor.Asi, por ejemplo, en [a figura 3

puede observarse una disposi-ci6n de equipos adaptado al re-sultado de la Tabla [V donde elpasillo se acondiciona por e[ ca-lor de los habltaculos anexos queen algunos casos estan dimensio-nadas por encima de los resulta-dos.

Las posibilidades de regula-ci6n de los equipos permiten

adaptar la potencia real a la te6-rica, y siempre es conveniente te-ner lnstalado un margen mayorde potencia real, ya que, con unabuena regulaclon, no se desper-dicia energia ni se modifican losva[ores de temperatura.

Los 75 W/m3 medios son un

dato importante a la hora de for-marse una raplda idea de la po-

tencia necesaria en una viviendade caracteristicas similares y decualquier superficie.

Los costes de energia con pre-cios en la fecha de realizaci6n deestas estimaciones, y s610 para lacalefacclon, ascenderian aproxi-madamente, por cad a dos me-ses, a los siguientes:

• 17 kW x 8 horas x 15,55 ptakW/h x 0,55 de descuento tarifanocturna = 1.163 pta/die

• 1.163 pta/dia x 60 dias =

69.788 pta blmensual, a plenorendimiento, sin impuestos ni al-quiler de equipos de medida(ejemplo de facturaci6n en la fi-gura 4).

Los costes de los acumulado-res de [a vivienda tipo que hem osanalizado, en una calidad media,sin resistencias de apoyo incor-poradas, serian de unas 300.000

pta, sin incluir e[ [VAni tampoco

la mana de obra del montaje, quedepende mucho del tipo de insta-

laci6n que exista.

5. Conclusiones

Con la determinaci6n de la po-tencia electric a necesaria paracalenter 1 m2/l m3 de aire para


W\"'''. (fl< J O r g u 1 a r o m

mantener una temperatura deconfort, que depen de del tipo dehabttaculo de [a vivienda, se per-mite un analisls practice y rapidode los consumos necesarios quefaciliten el razonamiento de costede [a factura electrica en los me-ses frios y, a la vez, [a posiblecomparaci6n con e[ sistema decalefaccion que tenga instalado 0previsto en la actualidad.

Cuando [a vivienda esta aeon-dicionada con una instalaci6nelectrica de tarifa doble, e[ mon-taje de acumuladores electrlcosno precisa de obras, con el aho-rro de tiempo que ello implica, nirompe la estetica de sus decora-

dos.Este tipo de c alefacclon esefectiva [as 24 horas del dia.

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