Los mecanismos básicos para conseguir esa temperatura de confort son la generación y la transmisión del calor. Existen tres métodos de transmisión del calor:
Conducción
Es la transmisión de energía calorífica de partícula a partícula dentro del mismo cuerpo o entre cuerpos en contacto.
Convección
Es el proceso de transporte de calor por las corrientes de fluidos (líquidos o gases). Al calentarse parte de un fluido aumenta su volumen, o lo que es lo mismo, pierde densidad, trasladándose a la parte alta del recinto que lo contiene.
Radiación
Es un movimiento vibratorio, semejante al de la luz, por el que los cuerpos transmiten su calor a través de cualquier medio, incluso del vacío.
Un sistema de calefacción se compone principalmente de generadores de calor, que generan la energía calorífica aportada a la vivienda, el sistema de distribución, que transporta el calor desde el generador hasta las distintas estancias de la vivienda, los emisores, que emiten o entregan el calor en cada estancia, y los sistemas de control, que se encargan de controlar los dispositivos, regular las magnitudes físicas que intervienen en la calefacción y facilitar la supervisión del funcionamiento del sistema.
Generadores de calor
Pueden ser de distintos tipos en función del origen de la energía o de la clase de combustible: combustibles sólidos, gasóleo, gas (propano, butano, gas natural), energía eléctrica, energía solar térmica o bomba de calor. Los generadores de combustible queman este en el interior de una caldera que calienta el agua de en un circuito cerrado que permite distribuir el calor por toda la vivienda, mientras que los sistemas de energía solar térmica captan la energía calorífica a través de paneles solares que calientan el agua del circuito de distribución. Los sistemas de energía eléctrica transforman esta en calor en el mismo elemento emisor con un rendimiento del 100%, normalmente mediante una resistencia eléctrica. La energía eléctrica también se puede usar para transportar calor desde el exterior de la vivienda hacia el interior, o viceversa mediante una bomba de calor (sistemas de aerotermia y de geotermia). En este caso el rendimiento supera el 100% porque la energía transportada será normalmente muy superior a la energía eléctrica consumida. Las bombas de calor también se utilizan para refrigeración llevando el calor desde el interior hacia el exterior de la vivienda.
Los sistemas de calefacción serán individuales, cuando el sistema corresponde a una sola vivienda, o centrales, cuando la generación de calor es común a un grupo de viviendas, por ejemplo en un edificio de múltiples viviendas en el que se comparte un sistema de calefacción central.
El generador de calor necesitará de un control local, normalmente embebido en el equipo, que controle su funcionamiento y su seguridad. El control de la calefacción se encargará de apagar y encender el generador o regular su potencia para conseguir el calor necesario, así como monitorizar su correcto funcionamiento.
Sistema de distribución
Las distribuciones interiores en viviendas reciben dos tuberías (impulsión y retorno), procedentes de la distribución general y a su vez de la caldera. Hay dos tipos: monotubo (los emisores se conectan en serie) y bitubo (dos tuberías recorren la vivienda a las cuales se conecta cada radiador). Pueden colocarse colectores para sectorizar la instalación en diferentes zonas.
Emisores
Los dispositivos emisores de calor que se agrupan en tres grandes familias: radiadores, suelo radiante y fancoils. Cada una de ellas utiliza un método de transmisión de calor diferente.
Los fancoils calientan por convección, el suelo radiante por radiación y los radiadores utilizan ambos mecanismos [2].
- Fancoils
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Los fancoils lanzan una corriente de aire que calienta las estancias de la vivienda por convección. Este sistema de calefacción es muy rápido, en pocos minutos calienta la vivienda. Pero tiene un inconveniente, el aire caliente tiende a acumularse en la parte superior de las habitaciones, no es un calor uniforme por lo que es difícil lograr un alto grado de confort térmico.
- Suelo radiante
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El suelo radiante es un sistema formado por un circuito de tuberías que se instala bajo el suelo de la vivienda y por las cuales circula agua que se calienta a través de una caldera o aerotermia y emite continuamente calor por radiación. Permite calentar los edificios utilizando agua con temperaturas muy bajas, con lo que se reduce notablemente el consumo energético global del sistema, y facilita la integración de la caldera con fuentes energéticas alternativas (paneles solares térmicos). Además la emisión del calor por radiación se hace en todas las direcciones, por lo que la sensación térmica es uniforme y muy confortable. Hay que tener en cuenta que es un sistema muy lento, con mucha inercia por lo que deberá tener una buena regulación y programación horaria.
- Radiadores
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Por último, los radiadores que podrían llamarse radio-convectores que se encuentran en un punto intermedio, emiten calor por radiación y al mismo tiempo calientan el aire por convección natural. Aspiran aire frío por la parte de abajo, lo calientan y lo sueltan por la parte de arriba. Al ser un objeto caliente de gran superficie emiten parte de su calor por radiación. No son tan rápidos como los fancoils, ni tan confortables como el suelo radiante, pero son una buena opción intermedia.