El calentamiento de edificios industriales o locales terciarios (polideportivos, hangares, centros comerciales, etc.) de gran altura, se puede realizar utilizando principalmente dos técnicas de calefacción:
Ambos sistemas son válidos, pero deben ser seleccionados en función de las características y necesidades particulares de cada local a calefactar (dimensiones, geometría, lugar de ubicación, utilización del recinto, grado de aislamiento, etc.).
La diferencia fundamental entre ambas técnicas estriba en el método de transmisión de calor desde el sistema de calefacción al local a calentar.
La técnica de calefacción por convección se basa en el calentamiento del volumen de aire del local o recinto a calefactar. Este calentamiento se produce por contacto del aire con un elemento transmisor de calor y por circulación natural (convección natural, por ejemplo en el caso de radiadores) o circulación forzada (Convección forzada, por ejemplo para el caso de aerotermos).
El sistema de calefacción por radiación se basa en la emisión de radiación electromagnética (frecuencia de radiación en el espectro de los infrarrojos, inocua para la salud) , que produce un cuerpo caliente (en nuestro caso un elemento radiante, tubo radiante, panel radiante o red radiante). Esta radiación es función de la temperatura del cuerpo emisor elevada a la 4ª potencia ( T4), se transmite en línea recta y se transforma en calor al contacto con las superficies o cuerpos sobre los que incide (suelo y paredes de la nave, herramientas, maquinaría, productos almacenados, personas, etc.), sin calentamiento directo del aire del local.
El calentamiento del aire de un local calefactado por un sistema de radiación se produce por convección indirecta del aire al contacto con las superficies y cuerpos calientes del interior del local (recuperación indirecta de energía y aportaciones gratuitas de calor).
Un ejemplo típico para explicar el funcionamiento de los sistemas de calefacción por radiación, es la radiación solar: «En una estación de esquí, con un día despejado y con temperatura ambiente inferior a 0ºC, una persona que esté expuesta a la radiación solar, tendrá una confortable sensación de calor que incluso le obligará a despojarse de ropa; sin embargo, si una nube tapa el sol, la sensación de frío será inmediata y la persona deberá de nuevo cubrirse con ropa de abrigo para mantener una temperatura corporal adecuada.
Para el caso de naves industriales, almacenes, polideportivos, centros comerciales, etc. donde exista una altura superior a los 4 m. y por lo tanto un gran volumen de aire, los sistemas de radiación presentan muchas ventajas tanto técnicas como económicas con relación a los sistemas de aire caliente:
-Como hemos dicho anteriormente, los sistemas de calefacción por radiación no calientan directamente el aire del local, sino que calientan superficies. Para obtener una sensación de confort, por ejemplo de 20 ºC, la temperatura del aire del local alcanzará una temperatura inferior aproximadamente en 1º a 3ºC (dependiendo de las condiciones exteriores y del grado de aislamiento del edificio), mientras que en los sistemas de calefacción por convección, la temperatura de confort será la del aire interior. Por lo tanto el salto térmico entre interior y exterior del local será inferior en los sistemas de radiación, las pérdidas térmicas inferiores y el consumo será igualmente inferior.
Por otra parte los sistemas de radiación, tienen unos rendimientos globales muy altos (superiores normalmente al 90%), mientras que para un sistema de calefacción convencional de convección (Caldera + quemador + red hidráulica + aerotermos) los rendimientos globales raramente alcanzan el 85%.
El ahorro de combustible en el caso de la radiación, frente a la convección suele estar comprendido entre un 15% y un 35%. Este ahorro depende en gran manera de las condiciones climáticas y del grado de aislamiento del edificio.
El consumo eléctrico de los sistemas convencionales de calefacción por convección (quemadores, bombas de circulación, válvulas de regulación, ventiladores de aerotermos, etc.) es muy superior al de los sistemas de radiación (quemadores + extractores).
Como hemos indicado los sistemas de convección están basados en calentamiento del aire. El aire caliente por su menor densidad tiende a subir hacia las partes altas del edificio, acumulándose el calor donde normalmente no es necesario y produciendo además, importantes pérdidas térmicas por la cubierta. Por este motivo suele ser necesaria la instalación de destratificadores bajo el techo
Los sistemas de calefacción por radiación calientan superficies y no el aire del edificio. Las corrientes convectivas son bajas y se producen de manera indirecta, en la parte baja de la nave, por lo que el calor queda acumulado allí donde es necesario.
Los sistemas de calentamiento por radiación tienen una escasa inercia térmica. La sensación de calor es prácticamente instantánea desde el momento de su puesta en marcha. Es decir, podemos poner en funcionamiento el sistema únicamente cuando es necesario.
La calefacción por convección tiene una elevada inercia térmica. Por una parte para calentar el volumen de aire del local es necesario encender el sistema con varias horas de antelación y por otra parte, cuando la jornada laboral termina, tenemos una gran acumulación de calor en el aire del local que se perderá.
Los sistemas de calefacción por radiación permiten focalizar el calor en aquellas zonas en los que es necesario (puestos de trabajo puntuales, zonas de trabajo con diferentes horarios, zonas con diferentes necesidades térmicas, etc.) sin requerir calentar otras zonas y sin necesidad de instalación de cerramientos intermedios.
En los sistemas de calefacción por convección es practicamente imposible realizar un calentamiento por zonas, puesto que el aire calentado tiende a extenderse por toda la nave.
La utilización de equipos individualizados de los sistemas de radiación permite que ante una avería en uno de ellos, el resto continúe trabajando.
En sistemas de calefacción centralizados convencionales de aire caliente (Caldera + quemador + circuito hidráulico + aerotermos), una avería puede llevar a la parada total del sistema de calefacción.
Los sistemas tradicionales de calefacción por convección (Caldera + quemador + circuito hidráulico + aerotermos) exigen de una superficie donde ubicar la sala de calderas, la cual debe tener además unas características constructivas especiales (Exigencias de ventilación adecuada, dimensiones mínimas, espesores de muro, etc. según las normativas en vigor).
Los sistemas de calefacción por radiación van suspendidos de la estructura de la nave y no «roban» espacio a la superficie de la nave.
Este factor puede tomar mucha importancia si tenemos en cuenta el precio actual del suelo industrial o comercial.
Normalmente el coste total de una instalación de calefacción por radiación (materiales y mano de obra) es inferior al de una calefacción tradicional por convección.
Los sistemas de calefacción por radiación están compuestos por un número reducido de componentes (normalmente estandarizados y de gran fiabilidad), muy inferior a los sistemas tradicionales de calefacción por convección, lo que permite un menor stock de piezas de repuesto y una reducción en la probabilidad de averías.
Por otra parte, el mantenimiento de los sistemas de radiación es muy sencillo y normalmente basta con un simple mantenimiento preventivo anual.
Los sistemas de radiación, a diferencia que en los sistemas de convección, no producen corrientes de aire. Estas corrientes producidas por los aerotermos pueden crear una sensación desagradable a las personas próximas a los ventiladores. Por otra parte puede ser un factor importante a tener en cuenta en empresas que generen una gran cantidad de polvo o partículas, o bien en empresas en las que sea necesaria una higiene y limpieza especiales (por ejemplo industrias alimentarias, fábricas de tratamiento textil o de papel, industrias de componentes electrónicos, etc.).
Todos los factores anteriormente descritos hace normalmente que la balanza se decante claramente hacia los sistemas de calentamiento por radiación.
De cualquier manera, será necesario estudiar todos los factores y hacer un análisis detallado de las características y condicionantes de cada caso particular y adecuar el sistema de calefacción a las necesidades del local.
Una instalación de calefacción por radiación mal diseñada o ejecutada, como por ejemplo alturas de suspensión de los aparatos radiantes inadecuadas, mala selección del tipo de emisor radiante, mala distribución de los equipos en la nave, distancias de seguridad no respetadas, etc., puede conllevar un bajo confort e incluso un mal funcionamiento del todo el sistema.