Siendo nuevo en la vida fuera de la red, no tomé la mejor decisión inicial para nuestro sistema de calefacción. Con el fin de ayudar a otros a no cometer los mismos errores, explicaré lo que hicimos, por qué fue problemático y cómo abordamos la solución para el futuro.
Lo que instalamos inicialmente
Instalamos un sistema de calefacción hidrónica alimentado por una caldera de propano (una Trinity LX150). El sistema cuenta con un suelo de concreto climatizado en el nivel inferior con cuatro zonas (una para cada habitación y una para el baño) y dos registros hidrónicos en la planta superior. Este sistema proporciona pisos sorprendentemente cálidos y cómodos en las habitaciones cuando se activa la calefacción. Aunque algunas personas con suelos climatizados no experimentan la sensación de pies calientitos en hogares altamente eficientes, este no ha sido nuestro caso. Dado que la casa se utiliza principalmente como refugio de fin de semana en invierno, subimos considerablemente la temperatura al llegar. Al entrar, necesitamos suéteres abrigados, pero luego disfrutamos de un día completo con un suelo agradablemente caliente.
El sistema de calefacción secundaria y el que disfruto mucho más, es una estufa independiente de leña, específicamente una Jotul F3CB. Es una estufa relativamente pequeña (42,000 BTU) de alta eficiencia, fabricada en Noruega, pero es más que suficiente para nuestra casa bien aislada. La estufa se encuentra en el área abierta de la planta superior y, en solo unas horas, puede elevar la temperatura de los aproximadamente 93 metros cuadrados con techos altos, pasando de temperaturas de suéter a clima de shorts.
Contamos con dos inviernos de uso para medir el consumo de propano y leña y los resultados fueron aproximadamente los esperados. En los 12 meses previos a noviembre de 2015, quemamos 400 galones de propano en total, principalmente para calefacción de la casa, pero también para agua caliente, el generador de respaldo y una estufa de propano en la cocina.
Mi mejor estimación es que el 75% del consumo, es decir, unos 1136 litros de propano, se destinó a la calefacción del espacio. Para la estufa de leña, quemamos un poco menos de mil kilogramos durante el invierno de 2014-15 y tuvimos fuego en la estufa casi todos los días que estuvimos allí el invierno pasado. Para el año 2015-16, el uso de propano se redujo ligeramente a unos 1325 litros y nuevamente quemamos casi mil kilogramos de leña.
Los problemas relacionados con el primer intento.
El gran problema con nuestro sistema de calefacción era su complejidad y fragilidad. No estábamos allí todo el tiempo para operar la estufa de leña, por lo que el sistema de calderas tenía que asumir la mayor carga. El inconveniente es que el sistema requiere un suministro constante y bastante significativo de electricidad, especialmente en la época del año en que es más difícil generar energía con el sistema fotovoltaico.
Funcionando a plena potencia, el sistema de calefacción consume aproximadamente 400W para la caldera y las bombas de circulación. Esto significa que, si funciona durante 10 horas al día (lo cual puede ocurrir en los días más fríos del invierno), el sistema puede consumir hasta 4 kWh/día, que es casi la totalidad de nuestro presupuesto eléctrico diario. Otro problema es que el sistema hidrónico es sensible a las heladas, lo que ocurrió a principios de 2013, durante nuestro primer invierno completo.
Perdimos energía ese invierno, lo que resultó en algunas tuberías de agua congeladas y una rotura en una de las líneas de calefacción hidrónica. Aunque se había agregado glicol como anticongelante a la mezcla, al parecer el instalador no puso la cantidad suficiente. Para que esto ocurriera, se necesitaron circunstancias excepcionales: fue la semana más fría del año, estuvimos ausentes por una semana visitando a la familia en Navidad, varios días de nieve cubrieron los paneles solares, impidiendo la generación de energía y la gota que colmó el vaso fue que el generador de respaldo se descompuso.
Medidas tomadas para hacer la casa más resistente en el futuro:
No queríamos repetir la situación de emergencia en la que nos encontramos durante buena parte de ese primer invierno, por lo que tomamos varias medidas para hacer nuestro hogar más resistente ante futuros problemas mecánicos. Planeo detallar más sobre algunas de estas medidas en una publicación futura, pero aquí destaco brevemente aquellas que no están relacionadas con la calefacción. ¿Qué hicimos?
Configuamos la casa para enviar informes diarios por correo electrónico sobre las condiciones del sistema solar, incluyendo la energía generada, la energía utilizada, el tiempo de funcionamiento del generador y la temperatura de la batería. Estos recordatorios me permiten saber cómo está funcionando el sistema y, si no recibo uno, sé que hay un problema con los sistemas de energía o de internet.
Aumentamos la cantidad de paneles solares. Durante el primer invierno, el generador fue necesario con bastante frecuencia durante un período de 6 meses, desde el otoño hasta la primavera y esto ocurrió con más frecuencia de la que hubiese preferido. Por ello, duplicamos la capacidad del sistema solar.
Finalmente, añadimos una nueva fuente de calor de respaldo que no dependiera de nuestra presencia diaria ni de electricidad. Lo logramos utilizando una tecnología más antigua y sencilla: un calentador de propano de ventilación directa. Estos dispositivos se han utilizado durante muchos años en garajes, talleres, cabañas en el bosque y en varios hogares fuera de la red.
Si hubiera investigado más sobre calefacción fuera de la red o recibido mejores consejos, podría haber decidido manejar todas nuestras necesidades de calefacción desde el principio con un par de estos calentadores. La mayor ventaja de estas unidades es que no requieren electricidad para funcionar. Cuentan con una luz piloto y un termostato termopar de milivoltios, que genera la pequeña corriente necesaria para el termostato mediante un gradiente de temperatura y dependen de la convección para circular el aire alrededor de los elementos calefactores. Instalamos uno de estos calentadores para cubrir gran parte de la carga base de calefacción y garantizar que la casa nunca se congele, independientemente de cualquier problema con el sistema eléctrico.
¿Cómo dimensionar este nuevo calentador? Me basé en la empresa de la caldera para tomar esta decisión con el sistema de calefacción original, pero esta nueva instalación fue mucho más práctica para mí. Tenemos la suerte de contar con un buen modelo energético en nuestra casa, ya que fue necesario para obtener la certificación LEED.
El modelo estima que se requieren 33,200,000 BTUs de calor anualmente para toda la casa, lo que representa una reducción de aproximadamente el 70% en comparación con una casa de tamaño similar construida solo según el código. Los calentadores generalmente se clasifican según los BTUs que producen por hora. Para obtener una primera aproximación de nuestras necesidades de calefacción, tomé la carga de calefacción anual, la dividí entre 100 días para considerar la parte más intensa de la temporada y luego la dividí entre 24 horas del día, para estimar un calentador funcionando continuamente. Esto nos da:
Este cálculo asume que calienta toda la casa a 21°C utilizando solo la unidad de pared durante todo el invierno. En realidad, mantenemos un punto de ajuste más bajo y esta unidad solo mantiene un área específica de la casa entre 18 y 21°C, permitiendo que el resto de la casa esté más fresca cuando no estamos allí, mientras sigue siendo calentado por el sistema hidrónico.
Esta estimación es un promedio de la carga de calefacción, por lo que no sería suficiente para mantener toda la casa caliente en los días más fríos del invierno. Seleccionamos el calentador Empire DV215, una unidad de 15,000 BTU, que se encuentra en la habitación principal, irradiando calor hacia el resto del nivel inferior.
Después de instalar el calentador de pared, descubrí que nuestro modelo energético también incluía un cálculo de las cargas máximas de calefacción para la casa y el sistema de calderas, que coincide bastante bien con el cálculo que hice previamente. El cálculo HERS de carga máxima de calefacción para nuestra casa es de aproximadamente 24,800 Kcal/h. Este número refleja la cantidad de calor necesaria para los días más fríos del año, no para un día típico de invierno como el que intenté estimar. Además, este cálculo mostró la especificación real de nuestra caldera, con una salida máxima de aproximadamente 158,000 Kcal. Esto es casi seis veces nuestra carga máxima de calefacción y es excesivo, pero he escuchado en varias ocasiones que los contratistas de calefacción y refrigeración tienden a sobredimensionar estos sistemas y nuestra casa requiere una carga de calefacción mucho menor que la de una casa estándar.
Después de un invierno completo de uso, puedo confirmar que el calentador de pared fue un éxito rotundo en cuanto a confiabilidad y reducción del consumo de electricidad en nuestra calefacción. El calentador pudo asumir prácticamente toda la carga de calefacción de la casa durante los días de semana en los que estábamos ausentes. Se instaló en la habitación de los niños y se configuró a unos 19°C. Al regresar después de estar fuera por unos días, las habitaciones adyacentes siempre estaban a 15.6°C o más y la planta superior siempre superaba los 10°C. Con este punto de partida, fue fácil aumentar la temperatura de la caldera, encender el fuego en la estufa de leña y estar sin mangas en menos de 2 horas.
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