Calefacción Radiante

Más que como capa intermedia complementaria al sistema de recubrimiento rígido modular con una función específica, la calefacción radiante debe considerarse como una solución constructiva del proceso edificatorio, en la actualidad muy vinculada a objetivos de sostenibilidad, óptima gestión energética y confort de la Arquitectura.

Como solución constructiva involucra a diferentes oficios, materiales y fases del proceso edificatorio, tal como se contempla en la mayoría de las normas, incluso en las dedicadas específicamente a esa funcionalidad: Sistema de calefacción por el suelo.

El hecho de incorporarla en esta sección dedicada a las capas intermedias de los recubrimientos rígidos modulares obedece a la estrecha vinculación de esa opción funcional [la calefacción radiante] con los acabados rígidos modulares que, por sus características intrínsecas, son los más idóneos como acabado respecto al rendimiento energético y la durabilidad de esta solución constructiva.

La calefacción radiante desde el suelo y también a través de paramentos no es una innovación del siglo XX ni una aportación de la arquitectura nórdica de finales del siglo XIX.

En el siglo I de nuestra Era, Cicerón atribuye a Sergius Orata la técnica de la calefacción radiante. Debajo de la vivienda romana existía un hogar (praefernium) desde el que se distribuían los gases de combustión a través de espacios huecos (hipocausto) dispuestos en la parte inferior del pavimento de mosaico, tanto en habitaciones y estancias como en atrios y patios. Tal vez sea una solución constructiva heredada de la Arquitectura Etrusca, por su especialización temprana en la terracota funcional y, en consecuencia, con más de 2500 años de antigüedad.

Sigue empleándose en la Edad Media en las solerías de las iglesias (glorias) y los baños musulmanes y pervive en viviendas rurales hasta bien entrado el siglo XX. Su sustitución por la calefacción por radiadores y caldera representa primero el declive de la calefacción por aire caliente pero después su renacimiento en la modalidad de serpentines con agua caliente a baja temperatura [35‑50 ºC] o mediante resistencias eléctricas, embebidas en una solera radiante.

En la medida que se ha avanzado en el conocimiento de la Termodinámica aplicada a la Arquitectura y se ha profundizado en el confort térmico, asociado a parámetros evaluables [ambientales, del cuerpo humano y vestimenta] y escalas de sensaciones térmicas, se ha recuperado el concepto de calefacción radiante desde superficie y se ha difundido su uso.

Hoy en día es una opción de consideración casi imprescindible en edificios ubicados en zonas de clima continental, bajo los objetivos de eficiencia energética y sostenibilidad.

Son abundantes las normas sobre esta solución constructiva y las particulares sobre los productos que intervienen en un sistema de calefacción radiante; también la bibliografía disponible.

Superficies y sistemas radiantes

Bajo el principio de contrarrestar las variaciones de temperatura de un recinto mediante el control de la temperatura de una o varias de sus superficies, con el objetivo de mantener el recinto bajo un rango de temperaturas asociado a la percepción de confort por el ser humano, se proyectan y se ejecutan diferentes sistemas que llamamos radiantes desde una o varias superficies.

La(s) superficie(s) intercambia(n) calor por radiación y convección con el ser humano, con el resto de superficies y el ambiente del recinto. Las superficies radiantes tienen dos características destacadas:

• Se alcanzan mejores niveles de confort térmico pues el intercambio de radiación calorífica con el ser humano es en todas direcciones y de forma uniforme

• Se consiguen ahorros energéticos por la baja temperatura de ejercicio (en la calefacción) y posibilitar mayor temperatura en la refrigeración; es decir, mayor eficiencia en el intercambio energético; también por ser menores las pérdidas por ventilación e infiltraciones, al ser inferior la diferencia de las temperaturas entre el interior y el exterior.

Bajo criterios económicos, la radiación se concentra en una sola superficie o a lo sumo dos (suelo y techo), aprovechando un único circuito con agua caliente para calefacción desde el suelo y agua fría, desde el techo o desde el suelo.

El concepto de superficie radiante se concentra en los siguientes sistemas:


►  Suelo radiante para calefacción

Según la publicación DTIE 9.04 de Atecyr^[1], son características fundamentales de este sistema:

• La temperatura superficial máxima para el suelo de 29 ºC [35 ºC en cuartos de baño y zonas perimetrales (hasta 1 m) en los recintos]
• La temperatura del agua, entre 30 ºC y 50 ºC, no debiendo superar en ningún caso los 55 ºC. Con ese rango, es posible emplear paneles solares, bombas de calor y generadores a baja temperatura
• Consecución de una óptima uniformidad de temperaturas, incluso variando la densidad de tuberías sobre zonas sometidas a más rápido enfriamiento (por ejemplo, junto a ventanas)
• Muy baja velocidad del aire (inferior a 0,05 m/s), con la favorable influencia sobre el confort térmico y la cantidad de partículas en suspensión, que es mucho menor que con otros sistemas, al no producirse turbulencias.
• Un mayor ahorro energético que con los sistemas convencionales, al superponerse:
  • Menores pérdidas de calor en la red de distribución al operarse con agua a temperaturas mucho más bajas (como mínimo 25 ºC menos)
  • Menores pérdidas por conducción desde el techo, al operar con aire en contacto con él 6-10 ºC por debajo
  • Menor temperatura del ambiente para alcanzar el confort y, con ello, un menor salto térmico en el exterior.

Optimización de la gestión energética y logro del confort térmico a menor temperatura ambiente son las claves de este sistema. Por contra, son inconvenientes su mayor coste económico, la complejidad de reparación en caso de fuga y la necesidad de una ejecución precisa que prevea incluso el vaciado de la instalación y la purga de aire.

En recintos con techos altos todavía es más ventajoso este sistema, al trabajar con temperatura ambiente al menos 2 ºC por debajo de la necesaria en sistemas convencionales.


►  Suelo refrescante

Con la misma instalación y sistema generador por bomba de calor o máquina de absorción puede lograrse, con pequeñas variaciones en la instalación, que el suelo se mantenga fresco (a una temperatura no inferior a 19 ºC) siempre que no exista posibilidad de condensaciones en función de la temperatura y la humedad del ambiente. Este sistema no es apto en climas tropicales como consecuencia de que la temperatura de rocío es alta.

En lugares de clima templado y humedad relativa media este sistema contribuye a moderar la ganancia de carga térmica de los suelos y, en menor medida, también al confort térmico (siendo la refrigeración desde el techo la más adecuada para alcanzar un alto nivel de confort).

Los techos y paredes radiantes son otros sistemas minoritarios que tienen viabilidad en algunos tipos de recintos.

El aprovechamiento de la energía geotérmica y los sistemas aire-agua abren múltiples posibilidades a las superficies radiantes desde suelo y techo, optimizando más si cabe la gestión energética para la consecución de confort térmico.

Los componentes del sistema de calefacción radiante desde el suelo

El sistema básico de calefacción radiante sobre un soporte plano, nivelado y entregado a cota incorpora un aislamiento térmico, un elemento calefactor y una superficie de acabado. Distingue dos grandes variantes según el elemento calefactor:

• Los sistemas radiantes por agua caliente a baja temperatura [30-50 ºC], circulando por serpentines

• Los sistemas radiantes por cable eléctrico que disipa energía por efecto Joule y que también se dispone en serpentines, con las resistencias eléctricas envainadas para su protección

^[1] Documentos Técnicos de Instalaciones en la Edificación. DTIE 9.04, SISTEMA DE SUELO RADIANTE Fco. Javier Rey Martínez, Eloy Velasco Gómez. Asociación Técnica Española de Climatización y Refrigeración [ATECYR] ISBN: 978-84-95010-23-0. Edita: ATECYR, Madrid, 2008.