Regulación y control en sistemas de calefacción

Los elementos más sencillos de regulación son los termostatos ambiente todo-nada, a medida que se analizan variables y se actúa sobre más parámetros de la instalación, se evoluciona hacia equipos más complejos como las centralitas de regulación y control de calefacción.

TERMOSTATOS

TERMOSTATO AMBIENTE TODO-NADA

El termostato ambiente, sencillo típico, no es más que un contacto conmutado que se cierra cuando la temperatura baja por debajo del parámetro de consigna haciendo arrancar el generador que trabaja en un punto fijo.

Mientras la variable a controlar (la temperatura en los termostatos ambiente) se mantenga entre las bandas del diferencial, el termostato no conmuta para dar orden de arranque. Así, en algunos termostatos además de programar la temperatura de consigna se puede regular la banda diferencial, también conocida con el nombre de histéresis.

Cuando el dispositivo detecta que se ha alcanzado la temperatura seleccionada, más el incremento de temperatura al que está programado el termostato (histéresis), conmuta el contacto parando el generador. Durante un periodo de tiempo va bajando gradualmente la temperatura para volver a aumentar la temperatura, generando una curva de temperatura irregular, como se aprecia en el gráfico, que nos hace perder energía. Esto se debe a que no se ajusta a la temperatura demandada y a que baja el rendimiento estacional de la instalación con los arranques y paradas. Al no admitir salida variable, da solo orden de arranque o de paro.

Este termostato se conecta a la caldera normalmente por 2 hilos (también puede abrir válvula de zona, bomba circuladora, fanc-olis etc.).

Pueden ser elementos completamente mecánicos sin necesidad de alimentación eléctrica. Normalmente cuando se requiere que arranque la caldera se cierra el contacto eléctrico para que arranque la caldera (Los dos cables se conectan al Normalmente Abierto N.O. y el otro cable al común en el caso de calderas).

Debe de instalarse en un punto del edificio a climatizar que sea representativo, evitando los puntos más cálidos, los focos de calor o estancias equipadas con válvulas termostáticas, los muros recayentes al exterior.

Los termostatos pueden ser analógicos o digitales, el uso de los digitales se está generalizando debido a su bajada de precio, los analógicos no necesitan alimentación eléctrica y los digitales pueden ser alimentados eléctricamente por cable o a pilas.

 

TERMOSTATO MODULANTE

Este dispositivo no solamente da orden de arranque y paro a la caldera, manda a ésta una señal variable en función de la temperatura que esté leyendo, lo que permite aumentar o reducir el caudal de gas que llega al quemador. Para poder instalar un termostato modulante la caldera debe de estar preparada para ello y además requiere que caldera y termostato sean compatibles.

La caldera arrancará y parará menos veces con el consiguiente ahorro energético, en la gráfica representamos un comportamiento teórico.

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CRONO-TERMOSTATO

Estos modelos requieren de alimentación eléctrica, normalmente una pila en aparatos domésticos. Permiten seleccionar franjas horarias con distintos valores de consigna en función de los periodos de ocupación, además de una temperatura mínima para la vivienda. Esto se conoce como periodos de calefacción reducida, incluso da orden de arranque a la caldera para evitar las heladas.

Disponen de display digital en el que muestran diferentes parámetros. Ofrecen cierto ahorro energético al poder adaptar la generación de calor al grado de ocupación o uso del edificio. Por ejemplo, a la hora de la cena la temperatura se puede programar a 20ºC mientras que por la noche la temperatura de consigna puede programarse a 18ºC.

Pueden ser fijos a la pared transmitiendo señal por dos cables a la caldera o inalámbricos. Los inalámbricos permiten al usuario situarlo en la dependencia de la vivienda que desee controlar, transmiten señal a un radio receptor que esté situado junto a la caldera y transmite señal de marcha y paro a la caldera. Los radio receptores se alimentan a 230V y el emisor o termostato inalámbrico a pilas.

 

CENTRALITAS DE REGULACIÓN

REGULACION EN FUNCION DE LA TEMPERATURA EXTERIOR

Hay una relación lineal entre la temperatura exterior y la demanda energética del edificio. La sonda exterior de estas centrales permite, emplear la relación lineal entre la temperatura exterior y la demanda energética del edificio. En instalaciones con caldera con un quemador modulante el termostato regula la temperatura de impulsión requerida. Las calderas de condensación permiten temperaturas de retorno muy bajas que aprovechan el poder calorífico superior PCS.

Con las centralitas de regulación se opera de distintas formas

  • En el caso de calderas domésticas actuales, todas las calderas de condensación modulan la potencia del quemador
  • En instalaciones de calefacción central si la caldera es exclusiva para el servicio de calefacción también se opera sobre el quemador aumentando o disminuyendo el caudal de gas y por tanto la temperatura de impulsión de la caldera.

En calderas con quemadores no modulantes se emplea una válvula mezcladora de tres vías variando la temperatura de ida de calefacción en función de la temperatura exterior. Así cuando se detecta una bajada de la temperatura exterior se aumenta la temperatura de impulsión.

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En las calderas de no condensación, ni bajo NOx, la regulación controla la temperatura de retorno de la caldera. Con la finalidad de que no se produzcan condensaciones en el interior de la caldera lo que acarrearía corrosión en el cuerpo de caldeo.

Esto lo hacen posicionando la válvula de 3 vías de forma que se reduzca la temperatura en los radiadores para que la caldera o calderas suban la temperatura. Incluso la centralita puede dar orden de paro a las bombas de los circuitos de impulsión a radiadores. Otra función consiste en la acumulación de información de la temperatura media exterior, si esta está por encima de la temperatura parametrizada interrumpe el servicio de calefacción.

Aunque las válvulas referidas de tres vías descritas son las más empleadas existe la alternativa de en su lugar colocar válvulas de cuatro vías.

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Estas últimas tienen la ventaja de que cuando cierran la vía de agua procedente de la caldera o generador en general, van abriendo una cuarta vía para facilitar la circulación de agua en lo que llamamos primario asegurando, con la correspondiente bomba, el mantener un caudal en la parte de generación de calor sin necesidad de ningún by-pas.

  • En el caso de circuitos hidráulicos alimentados por una sola caldera, por ejemplo, suelos radiantes, radiadores, circuitos para la producción de ACS … la centralita de regulación actuará sobre válvulas de tres vías en cada subsistema para suministrar la temperatura requerida, mezclando el agua de salida de caldera con el agua de retorno del subsistema correspondiente.

DIVISION EN ZONAS

En algunos edificios de tamaño mediano y grande se puede obtener ahorro energético independizando los consumos.

Un ejemplo típico donde conviene zonificar es un edificio residencial con zona de día y zona de noche. O un edificio con necesidades térmicas claramente diferencias por ejemplo zona sur y zona norte

La zonificación se realiza normalmente mediante válvulas de zona gobernadas por termostatos independientes o bien estableciendo en la central diferente horarios de funcionamiento para cada zona.

En estas instalaciones de tamaño mediano y grande que se dividen en varias zonas cada una de ellas como hemos dicho necesita una válvula mezcladora de tres vías y una bomba que hará circular el agua mezclada para enviarla al subsistema correspondiente.


La central electrónica controlará la marcha de las bombas de cada zona, sus válvulas de tres vías, la temperatura de la caldera o de las calderas y el paro y marcha de todos los elementos, incluso la temperatura de retorno de las calderas. Cada zona puede estar dotada también de un termostato ambiente.

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