19.4.12

INSTALACIONES DE CALEFACCION INDIVIDUAL

Condiciones de diseño
2.1 Temperaturas de los locales
Las instalaciones de calefacción se deben diseñar para poder cubrir las pérdidas de calor en las épocas más frías del año; las condiciones exteriores dependen de la localidad de ubicación del edificio, éstas se concretan en la “Guía técnica. Condiciones climáticas exteriores de proyecto” a la cual se remite.
En invierno, la temperatura interior de diseño de los locales habitualmente ocupados será la especificada por el RITE en la IT 1.1.4, estando comprendida entre 21°C y 23°C para personas con una actividad de tipo sedentario y para ropa de manga larga; si se tienen otras condiciones la temperatura se fijará con los criterios indicados en la norma UNE EN ISO 7739.
2.2 Condiciones de ventilación
Las viviendas de nueva construcción deben cumplir los requisitos de ventilación indicados en el documento HS3; para el resto de los locales se aplica el RITE.
2.3 Producción de ACS
Aunque el RD 865/2003 de prevención de la legionelosis no es estrictamente aplicable a las viviendas, los datos de caudales a garantizar en las griferías indicados en el documento HS4 corresponden a temperaturas de 60°C, por ello esta será la temperatura de referencia del ACS, al margen de que posteriormente los usuarios puedan regular los equipos para temperaturas inferiores.
Los caudales mínimos que deben asegurarse en las griferías se dan en la tabla 2.1 del documento HS4. En la siguiente tabla (Tabla 3) se muestran los valores en l/s indicados en el CTE y los valores en l/h empleados para el cálculo de la potencia necesaria para producción instantánea.
En las instalaciones individuales está muy extendido el uso de calderas con producción instantánea de ACS, lo que implica necesidades de potencia elevadas, muy superiores a las potencias de calefacción requeridas en las viviendas.
Se incluyen tres columnas con las potencias necesarias para la producción instantánea; las mismas se tienen suponiendo temperaturas en punto de consumo de 60°C, 50°C (mínimo a garantizar en el punto más alejado según los requerimiento del RD 865/2003) y 45°C que puede considerarse como habitual en viviendas, pero sin olvidar que los caudales mínimos corresponden a 60°C, por lo que reglamentariamente la potencia necesaria es la correspondiente a esa temperatura.

Como se puede comprobar en la tabla anterior, en los locales donde sea de obligado cumplimiento el RD 865/2003, cualquiera excepto viviendas, las potencias instantáneas resultan muy elevadas, lo que conduce a recomendar los sistemas de producción de ACS con un cierto volumen de acumulación.
En las viviendas, tomando como temperatura de referencia 45°C (temperatura de uso de confort en duchas y bañeras), la producción instantánea con calderas individuales hasta 30 kW (aunque existan calderas murales instantáneas de mayor potencia) puede atender solo una bañera o dos duchas; por ello, aunque no existe obligación reglamentaria, es más que aconsejable limitar el uso de calderas con producción instantánea a viviendas con un máximo de dos cuartos de baño, debiéndose optar por calderas con acumulación en viviendas con tres o mas baños.
Tipos de calderas
Antes de analizar los requisitos fijados para las calderas es preciso definir la clasificación de las mismas; esta clasificación puede atender a varios criterios entre los que se destacan:
• Por el tipo de combustible.
• Por la limitación de la temperatura de retorno (Directiva 92/42/CEE).
• Por la forma de combustión y evacuación de humos.
• Por los servicios cubiertos.
3.1 Clasificación por el tipo de combustible
La primera forma de clasificación de las calderas es por el tipo de combustible que utilizan, el cual determina las condiciones de instalación. Los combustibles pueden ser sólidos (biomasa), líquidos (gasóleo) o gaseosos (gas natural y gas propano).
Básicamente, el tipo de caldera seleccionado dependerá de la disponibilidad del combustible. En la actualidad, para reducir las emisiones de contaminantes se están desarrollando cada vez más las instalaciones de biomasa, si bien aún suponen un número pequeño, debido a sus especiales características. Las mismas se tratan exclusivamente en una Guía Técnica de Aplicación del RITE a la cual se remite.
En instalaciones hasta 70 kW las calderas más ampliamente utilizadas son las murales de gas y las calderas de pie de gasóleo o gas.
3.2 C lasificación según directiva europea 92/42/CEE
La Directiva 92/42/CEE fue transpuesta a la legislación española mediante el Real Decreto 275/1995 de 24 de febrero, siendo este documento al cual remite el RITE.
La clasificación de las calderas según esta Directiva se establece por el rendimiento de generación al 100% y al 30% de la carga, pero supeditado al comportamiento de la caldera frente a las temperaturas de retorno a la misma.
Únicamente se aplica a calderas de combustibles líquidos o gaseosos.
Los hidrocarburos están compuestos por carbono (C) e hidrógenos (H); la combustión del primero origina CO2, mientras que la del segundo produce agua (H2O); el agua normalmente abandona la caldera hacia la chimenea
en forma de vapor, sin embargo, si en el circuito de humos de la caldera se producen temperaturas suficientemente bajas, ese vapor puede llegar a condensar.
Esta situación depende básicamente de la temperatura de retorno del circuito a la caldera, ya que teniendo en cuenta la mayor capacidad de transmisión de calor del agua frente a los humos, en los tramos finales de la caldera la temperatura de ésta en el lado de humos es prácticamente la de retorno del agua.
Atendiendo a esta característica se establecen tres tipos de calderas:
• Caldera estándar. Es aquella cuyos componentes no pueden soportar los efectos de las condensaciones en su interior, por lo que debe trabajar con temperaturas de retorno de la instalación superiores al punto de rocío de los humos, aspecto que deberá tenerse en cuenta en el diseño de la instalación.
• Caldera de baja temperatura. Los fabricantes han desarrollado calderas con diseños especiales que permiten trabajar con temperaturas de retorno del agua inferiores a la de rocío de los humos sin que se produzcan condensaciones.
• Calderas de condensación. Se fabrican con materiales que soportan las condensaciones, siendo este el efecto buscado, trabajando con temperaturas de retorno lo más bajas posible para aprovechar el calor latente de condensación de los humos.
Las calderas que no aprovechan el calor de condensación de los humos (estándar y baja temperatura) sólo pueden extraer el Poder Calorífico Inferior (PCI) de los combustibles; mientras que las calderas de condensación pueden llegar a obtener el Poder Calorífico Superior (PCS) de los mismos. Como los analizadores de combustión analizan humos secos, los rendimientos de las calderas se refieren al PCI, motivo por el cual las calderas de condensación pueden alcanzar rendimientos superiores al 100%.
En la directiva se establecen los rendimientos mínimos que deben proporcionar las calderas, al 100% de la carga y al 30% de la misma; los rendimientos se fijan para un rango de potencias comprendido entre 4 y 400 kW, y son:

El rendimiento mínimo es creciente con la potencia de las calderas; para la carga total la temperatura media es de 70°C para todos los tipos de calderas, sin embargo, para el rendimiento a carga parcial del 30% se establecen diferentes temperaturas de referencia:
• Calderas estándar: al menos 50°C, para evitar el riesgo de condensaciones. Debido a este requerimiento las calderas estándar tienen menor rendimiento a carga parcial que a carga total, ya que las pérdidas por la envolvente son prácticamente constantes por lo que adquieren
mayor peso cuanto menor potencia proporcione la caldera.
• Calderas de baja temperatura: 40°C, ya que por su diseño no presentarán condensaciones. En estas condiciones, a carga parcial, una caldera de este tipo es capaz de mantener los mismos rendimientos que a carga total.
• Calderas de condensación: 30°C, puesto que se busca potenciar las condensaciones para incrementar el rendimiento, situación que se da a carga parcial.
Evidentemente, para aprovechar al máximo las características de los diferentes tipos de calderas es preciso que las regulaciones de los circuitos permitan el retorno a caldera en las condiciones que cada tipo requiere, ya que si se utilizan calderas que permiten funcionar con temperaturas más bajas (baja temperatura y condensación), pero el retorno se mantiene siempre a alta temperatura, el rendimiento medio estacional no será el óptimo.
En el apartado 5.2 se indican los rendimientos mínimos exigibles a las calderas a partir del 1 de enero de 2010 y del 1 de enero de 2012 fijados en el Real Decreto 1826/2009, de 27 de noviembre, por el que se modifica el Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios, aprobado por el Real Decreto 1027/2007 de 20 de julio.
Teniendo presente el objetivo de mejora de la eficiencia energética perseguido por el RITE, lo más adecuado es instalar calderas de condensación pues, en este tipo de calderas, los fabricantes han incluido los elementos más eficientes, por ello incluso cuando no se dan las condiciones de condensación, presentan mayores rendimientos que las de baja temperatura y estándar.
3.3 Clasificación por la forma de combustión
Por la forma en que se introduce el aire de combustión se distinguen tres tipos de quemadores:
• Quemadores atmosféricos: sólo se utilizan con combustibles gaseosos; el aire accede a la cámara de combustión por la depresión creada por “efecto Venturi”, al pasar el gas a través del inyector a la tobera del quemador. A partir de ese punto la circulación de la mezcla aire/gas se realiza por el tiro creado por los productos de la combustión, que al estar a mayor temperatura que la ambiente ascienden por la cámara de combustión. En estos quemadores la potencia está limitada al caudal de aire que se puede desplazar sin emplear medios mecánicos.
• Quemadores de premezcla: al igual que los atmosféricos se han desarrollado exclusivamente para combustibles gaseosos. Mediante un ventilador fuerzan la mezcla aire/gas que posteriormente accede a la cámara de combustión; el desplazamiento de los productos de la combustión se efectúa por tiro natural ayudado por la acción del ventilador.
• Quemadores mecánicos o de sobrepresión: la aportación del aire de combustión se realiza con un ventilador que es capaz de introducir los caudales de aire adecuados a la potencia a disipar y al mismo tiempo vencer las pérdidas de carga (sobrepresión) que le ofrezca el circuitos de humos; se emplean con combustibles gaseosos o líquidos. Con combustibles líquidos el motor del ventilador mueve al mismo tiempo la bomba de combustible, mediante la cual se alcanza la presión necesaria para pulverizar el gasóleo introduciéndolo en la cámara de combustión como una nube que garantiza una mezcla íntima con el aire.
3.4 C lasificación por la toma del aire de combustión
Para la combustión es imprescindible la aportación de aire, siendo por tanto la ventilación una de las servidumbres de todos los locales donde se instalen las calderas.
Respecto a cómo se realiza esta toma de aire se distinguen dos tipos de calderas:
• Cámara abierta: la cámara de combustión está en contacto directo (abierta) con el aire del local donde se instala el aparato, por lo que es preciso que el propio local disponga de entradas de aire.
• Cámara cerrada: la caldera dispone de un conducto que le permite tomar el aire directamente desde el exterior, por lo que la cámara de combustión no está en contacto con el local donde el aparato se ubica (cerrada). En calderas de hasta 70 kW está solución se desarrolló inicialmente para calderas de gas, pero en la actualidad también se ofrece para calderas de gasóleo, en el lenguaje común se han denominado como “aparatos estancos”.
3.5 C lasificación por la forma de evacuación de los productos de la combustión (humos)
Una vez que los Productos de la Combustión (PdC) o Humos han cedido su calor al agua en el interior de la caldera es preciso evacuarlos al exterior del local donde se encuentra el aparato, para ello se utilizan los conductos de humos y las chimeneas.
La circulación del aire comburente y los humos hasta la salida del aparato puede realizarse de dos maneras:
• Tiro natural: los PdC, al estar a una temperatura superior a la temperatura ambiente, experimentan lo que se conoce como tiro natural, que es la fuerza ascensional debida a la diferencia de densidad entre el aire ambiente y los humos; si este tiro interno es suficiente para vencer las pérdidas de carga del recorrido de los humos en el interior del aparato (toma de aire, cámara de combustión e intercambiador de calor) se dice que el aparato funciona con tiro natural.
• Tiro forzado: si las pérdidas de carga del circuito de combustión son superiores a las que es capaz de vencer el tiro natural se incluyen ventiladores que compensan mecánicamente esa diferencia; las soluciones con ventilador se denominan tiro forzado.
3.6 Clasificación por los servicios cubiertos
En instalaciones individuales las calderas se pueden clasificar según los servicios cubiertos directamente por la caldera, distinguiéndose dos tipos:
• Caldera de calefacción: únicamente disponen de un circuito al cual se puede conectar la calefacción, o realizar externamente los circuitos de calefacción y agua caliente sanitaria.
• Calderas de calefacción y ACS: también denominadas calderas mixtas, proporcionan al mismo tiempo ambos servicios, dando prioridad al ACS. En este tipo de calderas, en función de cómo proporcionen el ACS, se distinguen otros dos tipos:
– Calderas instantáneas: producen el ACS de manera instantánea según se consume.
– Calderas de acumulación: incorporan un acumulador de ACS, lo que les permite hacer frente a consumos instantáneos de mayor caudal.
Para instalaciones individuales lo más habitual es que las calderas incorporen todos los elementos necesarios para el adecuado funcionamiento de las instalaciones:
válvulas de seguridad, vasos de expansión, bombas de circulación, etc. Tratándose en realidad de verdaderas salas de calderas en miniatura, lo que permite su instalación simplemente conectándolas a los circuitos interiores.
En este tipo de equipos para su instalación es preciso prever:
• Conexión al sistema de evacuación de humos.
• Alimentación eléctrica, con conductores de fase, neutro y protección (tierra).
• Conexión del termostato de ambiente.
• Conexiones de impulsión y retorno de calefacción.
• Alimentación de agua fría para consumo humano.
• Salida de ACS.
• Previsión para la descarga de la válvula de seguridad, conectada a la red de saneamiento.
• Previsión para la recogida de condensados, conectada a la red de saneamiento; aunque no se instalen calderas de condensación es conveniente dejar una previsión para esta conexión de manera que en el futuro el usuario pueda optar por calderas de este tipo.