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Probando una calefacción por infrarrojos – un experimento

Las calefacciones por infrarrojos son vistas cada vez más como una alternativa a los radiadores con bomba de calor. Para averiguar lo que es realmente cierto acerca de la calefacción con calentadores de infrarrojos, me atreví a probarla yo mismo: Para realizar una prueba instalé una calefacción por infrarrojos en mi oficina y comprobé su efecto. Lea aquí los emocionantes resultados de esta prueba.

Como arquitecto, estoy contento y feliz de no haber perdido la curiosidad en mis más de 20 años de trabajo. Una y otra vez me enfrento a nuevos materiales, procedimientos y tecnologías relacionados con la construcción de viviendas. Así satisfago mi sed de conocimiento y consigo un valor duradero a través de los amplios conocimientos que aporto en la construcción de viviendas familiares.

Hoy más que nunca, los (en su mayoría) jóvenes constructores tienen muchas opciones. La oferta en el sector de la construcción nueva es inmensa. Se puede escoger entre innumerables tipos de ventanas, revestimientos de suelo, posibilidades de instalación eléctrica, etc. Como la mayoría de constructores son profanos en la materia, como arquitecto me veo con la responsabilidad de proporcionar el mejor asesoramiento profesional posible en todos los temas relacionados. Y esto no es siempre una tarea fácil…

¿Por qué probar una calefacción por infrarrojos?

Ya está bien de preámbulos… hoy quiero hablar sobre mi último proyecto, la prueba práctica de una calefacción por infrarrojos. Quería saber cómo se siente en mis propias carnes, literalmente, calentar mi oficina en invierno con una calefacción eléctrica directa.

Durante mucho tiempo se consideró que calentar con energía eléctrica era ineficiente y poco agradable. Recordamos los acumuladores de calor que extraían energía “sin fin” de los cables y que eran extremadamente lentos. Desde hace décadas, para mí tampoco tenía ningún sentido la unión de “calentar” y “electricidad”. La bomba de calor supuso para mí el comienzo de un cambio de pensar. Esta tecnología continúa siendo una buena solución, por lo que la bomba de calor es el sistema de calefacción más instalado actualmente. Sin embargo, la bomba de calor aire/agua no solo ofrece ventajas. Los elevados costes de adquisición y mantenimiento y una integración, en parte difícil, en la zona exterior de la casa contrastan con las características que, de otro modo, serían buenas. Razón suficiente para no estar satisfechos con el estado real tecnológico de los sistemas de calefacción establecidos.

Una prueba de calefacción por infrarrojos debería proporcionarme claridad sobre lo que hay en esta nueva forma de calefacción eléctrica directa. He leído bastante sobre el tema, aunque ni la literatura técnica ni Internet realmente proporcionan información extensa y sobre todo fiable. Así que voy a realizar un experimento y durante unas semanas calentaré mi oficina exclusivamente con calor radiante infrarrojo.

Esto es lo que diferencia las calefacciones por infrarrojos de los sistemas de calefacción establecidos

La diferencia fundamental de la calefacción por infrarrojos con los sistemas de calefacción central establecidos (bomba de calor, caldera de gas, calefacción de aceite) reside en su principio de funcionamiento: En lugar de distribuir el calor en la habitación mediante convección, los radiadores por infrarrojos irradian las paredes y muebles del entorno y hacen que estas partes calienten de forma pasiva. Por el contrario, la clásica calefacción por suelo radiante o los radiadores de agua caliente calientan el aire circundante que, a su vez, emite calor a los cuerpos circundantes. Por lo que de esta manera, con una calefacción por convección en comparación con la calefacción radiante, se experimenta una temperatura del aire mayor y componentes más fríos de la habitación (muebles, paredes, techo); en otras palabras, con la misma temperatura ambiente, la calefacción radiante calienta el aire con menor intensidad que los componentes de la habitación. Me gustaría saber cómo se siente. ¿Acaso notaré la diferencia? Espero una respuesta a eso.

En mi prueba, las calefacciones por infrarrojos compiten contra la calefacción por suelo radiante de agua caliente como sistema que he utilizado hasta el momento. Esto nos lleva a otra pregunta: ¿Cómo se quita el frío de los pies? En mi experimento también busco una respuesta en forma de valores de medición y una valoración subjetiva. Actualmente (antes de la prueba) me resulta difícil imaginar cómo la calefacción suspendida en la pared (centro de la calefacción por encima del suelo aprox. 1,7 m) calentará el suelo con la misma eficiencia. Personalmente, no soporto tener los pies fríos. Por esta razón, estoy muy intrigado en conocer la respuesta.

Y, finalmente, antes de iniciar el experimento, me pregunto en qué medida será agradable/desagradable el calentamiento periódico de un radiador de reacción rápida situado prácticamente a la altura de la cabeza y a una distancia corta de 2,8 m. Brevemente explicado: Los radiadores de agua caliente con termostato pueden regularse a una temperatura de calentamiento constante y, por consiguiente, irradian una energía térmica constante. Mi calefacción por suelo radiante de agua caliente se controla mediante termostatos ambiente. En el termostato hay un interruptor bimetálico ajustable que cierra la válvula de control del flujo de agua de mi oficina al alcanzar la temperatura objetivo y que la vuelve a abrir cuando no se alcanza la temperatura objetivo. Similar a la trayectoria de una curva sinusoidal, la calefacción cambia constantemente entre encendido, apagado, encendido, apagado, etc. Debido a la enorme inercia del sistema eso no se nota en la vida cotidiana. Se percibe una temperatura ambiente constante. También mediré y documentaré la temperatura del aire de sistema de calefacción anterior durante varios días.

Aquí están las preguntas a las que me gustaría encontrar una respuesta en mi experimento con una calefacción por infrarrojos:

 

– ¿Qué se siente al trabajar en una habitación calentada con calor radiante?
– Noto que el aire es más frío con el calor radiante? ¿Esto tiene repercusiones positivas o negativas en mi?
– Noto que los muebles y las paredes están más calientes? ¿Esto tiene repercusiones positivas o negativas en mi?
– ¿Cómo cambia la temperatura del suelo? ¿Me entra frío en los pies/piernas?
– ¿La caída de la temperatura durante y después de la ventilación es más fuerte o débil?
– ¿Puede un único radiador por infrarrojos calentar mi oficina lo suficiente y de forma uniforme?
– ¿Cómo se siente el encendido y apagado periódicos de la calefacción por infrarrojos? ¿Lo percibo?

 

La estructura de la prueba – Así es una calefacción por infrarrojos antes de su montaje:

Para la prueba se ha utilizado una calefacción por infrarrojos de 1.100 vatios

En mi prueba se utilizará una calefacción por infrarrojos grande de 1,2 x 0,9 m con una potencia de 1.100 vatios. El fabricante de la calefacción es la empresa alemana Welltherm. He escogido este fabricante por tres motivos:

1. En mi opinión, se deben reducir a un mínimo absoluto los campos eléctricos y electromagnéticos. Gracias a las geometrías de los conductores de caldeo de marcha opuesta, Welltherm GmbH reduce los campos electromagnéticos indeseados (información al respecto: https://welltherm.de/es/productos/). Desconozco la eficiencia con la que funciona. Tampoco Welltherm proporciona ningún valor de medición concreto. El resto de fabricantes parece no haber pensado en este tema que para mí es tan importante. Al menos no he encontrado ninguna información sobre este tema en ningún otro fabricante de calefacciones por infrarrojos.

2. Muchos sitos web de empresas fabricantes de calefacciones por infrarrojos están llenos de promesas falsas. Para mí, cuanta más palabrería y marketing me encuentro, mayor es mi desconfianza en estas empresas. El sitio web de Welltherm tiene una presencia seria y objetiva.

3. Al final de mi preselección tenía tres fabricantes. Llamé a los tres para que me asesorasen. La llamada con la empresa Welltherm fue sin duda la mejor. La amplia información especializada facilitada sobre el tema de los campos electromagnéticos y la eficiencia a través del factor de radiación máximo, así como unas buenas herramientas de planificación me convencieron para pedir mi equipo de prueba allí.

La calefacción por infrarrojos suministrada tiene un cuerpo de metal con recubrimiento de polvo blanco. La superficie se asemeja en color, estructura y grado de brillo a una superficie lisa pintada con pintura de dispersión blanca, comparable a una pared revestida con papel de vellón, como se utiliza a menudo hoy en día en los salones modernos.

La conexión eléctrica se realiza a través de una línea de alimentación trifilar en la que ya hay integrado un radiorreceptor. Por lo general, este radiorreceptor se encuentra “oculto” detrás de la calefacción, pero en mi caso, se encuentra por separado en el suelo. El radiorreceptor es el responsable del encendido y apagado de la calefacción y funciona junto con un termostato por radio que funciona con batería. Del receptor sale un cable de tres líneas en cuyo extremo hay montado una clavija con puesta a tierra. Por lo tanto, el sistema completo debe de ser relativamente sencillo de poner en marcha. Sin embargo, retomaré este punto más tarde.

La prueba de la calefacción por infrarrojos tiene lugar en una oficina

La ubicación de la prueba es mi oficina de 3,6 x 4,0 m (14,4 m2) situada en la planta baja de un edificio de dos plantas. El piso termina en el suelo ya que la casa no tiene sótano. Las paredes exteriores, con un grosor de 44 cm, están muy bien aisladas teniendo en cuenta el año de construcción (1998). La calefacción está colgada en una pared interior que conduce al pasillo. Mi escritorio está enfrente de la calefacción por infrarrojos, a una distancia de aprox. 2,0 m. Yo mismo tengo una distancia de 2,8 m con la superficie de la calefacción por infrarrojos. La altura de mi cabeza está al borde inferior de la calefacción. La disposición descrita ha sido más bien accidental, porque en realidad ese es el único sitio donde tendría sentido montarla en mi oficina Sin embargo, la poca distancia con la calefacción resulta positiva para la prueba porque así puedo percibir el calor infrarrojo irradiado no reflejado y notarlo directamente.

Mediciones de temperatura antes de iniciar la prueba:

 

Antes de la instalación de la calefacción por infrarrojos mido la temperatura media del suelo media con un termómetro de infrarrojos. En tres series de mediciones mido la temperatura del suelo en 6 lugares. Los 18 valores medidos:

Serie de medición 1 26,4 25,1 26,9 26,6 25,7 25,4
Serie de medición 2 24,1 23,8 23,6 23,5 23,2 23,2
Serie de medición 3 24,8 24,8 24,8 24,6 24,2 23,8

… dan como resultado una temperatura media del suelo de 24,6 ºC (calefacción de suelo).

También mido en las 4 paredes con el termómetro de infrarrojos en 6 puntos en 3 series de medición y calculo el valor medio de los 18 valores de medición:

Serie de medición 1 20,4 22,0 21,9 21,4 22,0 20,0
Serie de medición 2 20,3 22,1 22,0 21,1 22,4 20,1
Serie de medición 3 20,5 22,2 22,0 21,6 22,3 20,2

El resultado de la temperatura media de la pared es de 21,47 ºC.

 

Las dos series de medición se distribuyen por el día a una temperatura exterior de 5-7 ºC. Durante la medición en serie, la temperatura del aire ambiente de la oficina es de 23 ºC.

Siguiente paso de la prueba: Montaje y puesta en marcha de la calefacción por infrarrojos

(En la imagen: mi gran amigo “Jens” a quien quiero agradecer su ayuda)

El montaje de la calefacción en la pared es sencillo. En principio, no supone más trabajo que colgar un cuadro, solo se necesitan un par de tacos y tornillos más. La plantilla para taladrar facilita el marcado de los taladros. Introducir los taco, enroscar los tornillos, colgar la calefacción y listo.

La puesta en marcha eléctrica también es sencilla. Primero hay que enchufar el conector del cable de conexión de la calefacción en la toma de corriente más cercana, pulsar durante 3 segundos el botón del receptor y programar brevemente el transmisor. Si se desea, se pueden grabar los tiempos de encendido y apagado, así como las temperaturas nominales del funcionamiento diurno y nocturno en el termostato – y ya está la calefacción lista para su uso.

Incluso para un inexperto, la calefacción por infrarrojos se monta y pone en marcha en máximo una hora. Así es como me lo imaginaba, sencillo e intuitivo.

Primeras impresiones y experiencias de la prueba de la calefacción por infrarrojos

El día en que cambié de la calefacción por suelo radiante a la calefacción por infrarrojos no fue agradable atemperar la habitación. La suma del calor residual del aire de la calefacción por suelo radiante y el calor irradiado de la calefacción por infrarrojos creó una desagradable mezcla de calor. Se tardan unos días hasta que el suelo deja de emitir calor residual de la calefacción por suelo radiante y, al mismo tiempo, que la habitación se atempere lentamente mediante la radiación energíca de la calefacción eléctrica.

Le di cinco días a este proceso de conversión antes de volver a medir las paredes y el suelo. Adjunto los resultados de mis mediciones del quinto días tras el cambio al calor por infrarrojos. De nuevo calculo la temperatura del suelo en 6 puntos en 3 series de mediciones. Los 18 valores medidos:

Serie de medición 1 20,9 21,1 21,0 20,8 20,5 20,3
Serie de medición 2 21,2 20,9 20,9 20,8 20,4 20,3
Serie de medición 3 20,8 20,9 20,8 20,6 20,4 20,2

… dan como resultado una temperatura media del suelo de 20,71 ºC (aprox. 4 ºC menos que antes).

También vuelvo a medir en las 4 paredes con el termómetro de infrarrojos en 6 puntos en 3 series de medición y calculo el valor medio de los 18 valores de medición:

Serie de medición 1 21,7 21,4 21,6 21,8 20,4 20,8
Serie de medición 2 20,4 20,3 20,6 21,0 21,0 21,7
Serie de medición 3 20,1 20,2 21,3 21,2 20,9 21,7

El resultado de la temperatura media de la pared es de 21 ºC (aprox. 0,5 ºC menos que antes).

Las dos series de medición se distribuyen por el día a una temperatura exterior de 7-8 ºC. Durante la medición en serie, la temperatura del aire ambiente de la oficina es de 21 ºC.

Los valores medidos con la calefacción por suelo radiante y, posteriormente, con la calefacción por infrarrojos fueron realizados con temperaturas exteriores similares (con 1-2 ºC de diferencia) y, por consiguiente, se pueden comparar. Me llama la atención: Mientras que la temperatura del aire con la calefacción por suelo radiante era antes de 23 ºC, ahora con 2 grados menos me siento bien a 21 ºC. Aunque la temperatura del aire es más baja, la temperatura media de la pared apenas ha cambiado. Lo pone en muchos sitios: las fuentes de calor de la calefacción por infrarrojos calientan principalmente la estancia (muebles y paredes) y apenas el aire. Esta circunstancia puedo confirmarla con mis valores de medición.

El registro continuado durante 10 días muestra un nivel de temperatura constante entre la temperatura minima nocturna ajustada (18,5 ºC) y el valor nominal diurno (20-22 ºC). Durante el periodo de prueba he variado muchas veces la temperatura diurna y al final 21 ºC fue el valor óptimo para mí. Se puede ver que los días 18, 19, 25 y 26 son días del fin de semana en los que he programado una fase de calentamiento reducida. También se puede ver que en la transición de la noche del 20 al 21 la habitación no cambió a la reducción nocturna porque tuve un error en la programación del termostato.

La solución contra pies fríos

Como era de esperar, debido a la ubicación y al modo de acción, la temperatura del suelo se ha reducido significativamente (-4 ºC) y ahora tengo el problema de frío en los pies en cuya proximidad hay una ventana a ras del suelo. Esto intensifica la percepción del frío. Mi preocupación al respecto ya existía antes de empezar la prueba. O sea que hay que mejorarlo.

Tras una larga conversación con el proveedor de mi primera calefacción por infrarrojos obtuve una solución prometedora: la empresa ha desarrollado para iglesias calefacciones por infrarrojos muy compactas, con un poco menos de potencia. Estas calefacciones se utilizan principalmente en los bancos de la iglesia para calentar los pies, es decir, prácticamente es mi caso.

Por tanto, he pedido un panel calefactor con el formato de 1,0 x 0,25 m con 150 W de consumo y he montado esta calefacción justo debajo de mi mesa de trabajo a una distancia suficiente con mis rodillas. El calor irradiado calienta el área donde suelen descansar mis pies. Para el control eléctrico se utiliza una combinación de un temporizador y un termostato de enchufe. De esta manera, mi nueva calefacción solo calienta en el horario de oficina y solo hasta alcanzar la temperatura deseada en el espacio de los pies de mi puesto de trabajo. ¡Perfecto!

Como ahora tengo un segundo radiador de IR en mi oficina, el radiador grande no arranca con tanta frecuencia. Para mí, la distribución térmica lograda es óptima, porque mis pies están ahora siempre calientes y la cabeza fría. Desafortunadamente, eso no era antes posible con la calefacción por suelo radiante. Para que mis pies estuvieran lo suficientemente calientes, necesitaba una temperatura del aire de 23 ºC, demasiado calor para la cabeza.

Por lo que mi nueva combinación de dos calefacciones por infrarrojos crea un ambiente mucho mejor, cosa que cada vez aprecio más.

Encendido periódico del radiador y ventilación de la estancia

Otro aspecto que me preocupaba antes de realizar la prueba era el encendido periódico del radiador. La respuesta es sencilla: La radiación de calor de la calefacción no se nota a pesar de la corta distancia de solo 2,8 m y la suspensión a la altura de la cabeza. Tanto con la calefacción encendida como apagada, cuando me levanto voy a la calefacción y pongo la mano directamente delante de ella. Por esta razón, al final ni siquiera me doy cuenta de cuándo y con que duración funciona el radiador al día. Sin embargo, consigue mantener el clima de la habitación muy constante alrededor de la temperatura nominal ajustada. Esto es algo importante para mí y funciona sin restricciones.

Todavía queda responder a mi última pregunta: ¿cómo afecta la ventilación rápida en la temperatura ambiente. Pero esto no es muy fácil de responder. No he determinado los valores de medición para responder a esta pregunta, por lo que tengo que responder con mi sensación subjetiva. Pero no noto diferencias demasiado grandes. Si entra aire frío exterior con una temperatura del aire de 5-7 ºC en mi oficina, la temperatura nominal alcanzada anteriormente decae rápidamente. Tengo la impresión de que las dos calefacciones por infrarrojos soportan mejor la penetración del aire frío que la calefacción por suelo radiante con la que necesitaba 2 grados más de temperatura del aire para sentirme a gusto. La temperatura delta 23 a 7 es mayor que 21 a 7, así que probablemente siento el efecto de enfriamiento por la ventilación con más intensidad. Como ya mencioné, la representación anterior se ha calculado teóricamente y solo se ha evaluado de manera subjetiva. La diferencia al final no es muy grande.

En resumen, aquí van las respuestas a mis preguntas antes de iniciar la prueba de la calefacción por infrarrojos:

– ¿Qué se siente al trabajar en una habitación calentada con calor radiante?
Bienestar. El aire no huele a calefacción. El ambiente es agradable.

– ¿Noto que el aire es más frío con el calor radiante? ¿Esto tiene repercusiones positivas o negativas en mi?
Sí, lo noto y me parece agradable porque me ayuda a mantener “fría” la cabeza.

– ¿Noto que los muebles y las paredes están más calientes? ¿Esto tiene repercusiones positivas o negativas en mi?
Los muebles y las paredes no están más calientes porque pude reducir 2 ºC la temperatura nominal del aire y me siento bien. Ahorra energía y crea un ambiente de trabajo agradable para mí.

– ¿Cómo cambia la temperatura del suelo? ¿Me entra frío en los pies/piernas?
Sí, el suelo era 4 ºC más frío. Esto era un problema inicialmente. Después de compensar esto con un segundo radiador pequeño debajo de la mesa cerca de los pies, he encontrado la combinación óptima para mí: 21 ºC de temperatura ambiente y 19,5 ºC de temperatura en la zona de los pies.

– ¿La caída de la temperatura durante y después de la ventilación es más fuerte o débil?
La diferencia no es tan grande y por lo tanto es insignificante.

– ¿Puede un único radiador por infrarrojos calentar mi oficina lo suficiente y de forma uniforme?
Sí, pienso que en general es posible. En mi caso concreto necesité un segundo radiador pequeño para mis pies sensibles al frío (problema: una ventana a ras del suelo cerca de los pies con un aislamiento deficiente).

– ¿Cómo se siente el encendido y apagado periódico de la calefacción por infrarrojos? ¿Lo percibo?
No, no noto ni las fases de calentamiento ni el calor irradiado. Simplemente, el calor es agradable y uniforme, sin notar un punto de calor molesto.

Mi conclusión sobre la prueba de las calefacciones por infrarrojos: Muy positiva

Después de esta extensa prueba, considero que la calefacción por infrarrojos es una alternativa razonable a la calefacción por suelo radiante con agua caliente. Independientemente de los costes de funcionamiento (que no he podido tener en cuenta en este análisis debido a la falta de comparabilidad), el calor eléctrico del espacio vital me convence por su alta idoneidad práctica, un buen clima ambiental y posibilidades de diseño individuales en cuanto a temperatura y aspecto. En mi opinión, la calefacción de edificios completa con radiadores por infrarrojos se ha convertido en una alternativa razonable a las bombas de calor, tanto para reformas de propiedades inmobiliarias existentes como (especialmente) en edificios nuevos.

Este informe se reproduce con el amable consentimiento de su autor, el señor Dipl. Ing. (FH) Stefan Orth de Bamberg