Los radiadores por infrarrojos y los conocidos bajo consumo
Actualmente se puede diferenciar entre dos sistemas de funcionamiento, la calefacción por convección y la calefacción por radiación de calor. Ambos sistemas son totalmente funcionales pero desde un punto de vista energético con distinta eficiencia.
La calefacción por convección
La mayoría conocemos la calefacción por convección por los radiadores tradicionales instalados en cualquier hogar, radiadores típicamente de color blanco conectados a un sistema de tuberías el cual termina en una caldera de gas o de gasóleo. Puede también que conozca el llamado radiador de calor azul siendo la variante eléctrica basándose en el mismo principio de funcionamiento por convección. La convección es una característica derivada de la termodinámica que se basa en la capacidad del aire (fluido) en transportar energía en forma de calor por recirculación natural o bien por ventilación forzada. En general se dice que el aire es el peor medio para la transmisión de energía en forma de calor, como se muestra más adelante con el ábaco de Mollier.
El radiador de calor azul
El radiador de calor azul esta basado en un sistema de calefacción por convección pese a la mala idoneidad del aire como medio de transporte del calor. Su diseño está basado en dos criterios: una mayor capacidad de disipación de calor con el aire que circula por medio del mismo y una programación mejorada y suficientemente sensible para la regulación rápida de los ciclos de conmutación. Se ha tratado de incrementar la conductividad térmica de las resistencias eléctricas hacía las láminas disipadoras empleando materiales altamente conductores como el aluminio, logrando así una respuesta casi inmediata al encender el radiador. Sin embargo la transferencia de calor depende de la cantidad del aire que circula por medio del radiador y del área disponible para la transferencia del mismo. Si bien, por mucho que se incremente esta relación area/volumen, la energía absorbida por el aire queda drásticamente limitada debido sus baja capacidad de absorción al tratarse normalmente de aire muy seco. De la misma forma que el aire apenas absorbe energía en forma de calor, tampoco lo desprende hacia otros objetos, de forma que al abrir una ventana el aire escaparía rápidamente dejando todo el habitáculo enfriado y sin ningún objeto haciendo la función de almacén calor.
El calentamiento del aire
Como regla general puede decirse que cuanto mayor es la densidad de un medio o material mayor es su capacidad de absorción de calor. El aire tiene una densidad de 1.24kg/m3 dependiendo sobretodo de su humedad relativa. Puede decirse que la densidad del aire es relativamente baja y con ello también su capacidad de absorción de calor. Con el ábaco de Mollier queda reflejado la capacidad de absorción de energía calorífica del aire en función de su humedad. Cuando más seco el aire menor capacitad de absorción calorífica tiene y por tanto también menor para volver a desprenderla o incluso llegar en almacenarla. Por esta misma razón el aire es mejor considerado como aislante térmico y no como medio de almacenamiento o transmisión de calor. Como alternativa a este problema, se han planteado los sistemas de calefacción radiante.
La calefacción radiante
Se conoce también con el nombre de radiadores por infrarrojos o radiadores radiantes y, en la mayoría de los casos suelen ser eléctricos, transmitiendo el calor como dice su nombre, en forma de energía radiante. El mejor ejemplo de calor radiante son las estufas de leña que quizás habrá visto en alguna ocasión en una casa rural. Emiten el calor en una dirección determinada y los cuerpos u objetos por los cuales está rodeado empiezan en absorber la energía calorífica desprendida. Todo cuerpo u objeto que se encuentra a una temperatura por encima de -273.3ºC desprende calor en forma radiante por infrarrojos e intercambia esta energía con el resto de su entorno.
La radiación por calor
La radiación de calor es un mecanismo característico de los materiales que permite el intercambio de calor entre su superficie y su entorno mediante la emisión y absorción de energía por ondas electromagnéticas. Al contrario de otras formas de transmisión de energía como la convección y la conducción, la radiación no requiere ningún medio para transportar la energía ya que la radiación se propaga por el vacío. Dependiendo del tipo de la fuente de energía y su temperatura existen dos longitudes de onda, la onda corta y la onda larga. Esto también queda reflejado con el gráfico del espectro de la radiación.
La absorción y emitancia superficial
Como se ha mencionado con anterioridad, los radiadores por infrarrojos emiten su energía en forma de calor y los cuerpos u objetos por los que está rodeado absorben esta energía hasta llegar a un equilibrio. Este proceso se llama irradiación calorífica. La radiación calorífica es un flujo de energía direccional que se puede transformar en calor cuando es absorbida por una superficie. El gráfico de las propiedades radiantes de distintas superficies y materiales muestra la capacidad de estos al absorber la energía en forma de calor. En general puede decirse que cuanto mayor es la densidad y cuanto más oscuro un material, su superficie tiene mayor capacidad de absorber energía radiante. Se trata de un proceso de intercambio de energía que tiene lugar de forma constante entre los distintos cuerpos y objetos que nos rodean, de esta forma cuando el radiador por infrarrojos deja de emitir calor, serán los objetos los que devolverán el calor almacenado a su entorno.
El radiador por infrarrojos
El radiador por infrarrojos juega con las ventajas que le proporcionan los distintos materiales por los cuales está rodeado. El radiador por infrarrojos emite calor radiante, la radiación es absorbida por los materiales y objetos del entorno, los cuales almacenan la energía en su interior. En este momento empieza un juego de intercambio de energía en todo el espació donde los diferentes objetos emiten calor mientras que otros absorben, alternando continuamente. Los materiales se convierten en almacenadores de energía calorífica y solo como consecuencia secundaria el aire se calienta por convección al circular por su alrededor. Al abrir por ejemplo una ventana todo el aire caliente se escapará pero, al permanecer los objetos calientes, el habitáculo recuperará su temperatura de forma casi inmediata. Se destaca también que los ciclos de conmutación son mucho más largos y se alargan incluso aun más cuando se emplean de forma continua, en consecuencia cuanto menor cantidad de ciclos menos picos de consumo ineficientes.