EnglishToda superficie, excepto los cuerpos absolutamente negros, parcialmente absorbe y parcialmente refleja la radiación infrarroja (térmica). Cuanto más negro es un cuerpo, tanta más radiación absorbe y tanta menos refleja. La energía térmica no desaparece, lo que se refleja del suelo, se absorbe por otros objetos. Esto asegura la uniformidad de distribución del calor en la habitación.
Todo cuerpo caliente emite radiación infrarroja. La longitud de la onda de radiación depende de la temperatura del cuerpo, y la densidad del flujo de calor – de la potencia de la fuente de calor y de las características de su estructura (capacidad de crear un flujo de calor dirigido).
El sitio de ubicación de un calentador infrarrojo influye en su eficiencia.
Tomemos tres opciones:
– calentador de techo
– calentador de pared
– calentador de suelo.
Un calentador infrarrojo de techo puede compararse con el sol en la parte ecuatorial del planeta donde está directamente sobre la cabeza, un calentador infrarrojo de pared también puede compararse con el sol, pero ya más cerca de los polos (hay un ángulo entre el flujo de calor y la superficie). Los suelos radiantes infrarrojos pueden compararse con el núcleo de la Tierra. Lo que vemos es que en el ecuador hace calor y cuanto más cerca de los polos tanto más frío hace. El calor interno de la Tierra sin la luz solar es incapaz de proporcionar una temperatura confortable en la superficie. ¿Por qué es así? Si el sol está en la posición cenital, el flujo de calor es casi perpendicular, se disipa por la atmósfera poco, tiene la mayor intensidad y absorbilidad por la superficie de la tierra, de la cual ya se calienta el aire. Moviéndose hacia los polos el sol se baja sobre el horizonte, el ángulo del flujo de calor dirigido va disminuyendo, la disipación por la atmósfera aumenta y, por lo tanto, cae la intensidad del flujo de calor. El sol es el mismo, pero el resultado es diferente. El núcleo caliente de la Tierra está mucho más cerca que el sol, pero su calor en gran parte se absorbe por el manto y la corteza que tienen alta capacidad calorífica. Sólo una parte pequeña alcanza la superficie de la Tierra.
¿Cómo la radiación térmica (infrarroja) afecta a los seres vivos? No es secreto que a la misma temperatura del aire el estado de confort térmico puede ser diferente. A la temperatura de +10 salgan de la sombra al sol y estarán mucho más cómodos. Van a recibir la energía solar directamente. Como ya hemos dicho anteriormente, todo cuerpo caliente es una fuente de radiación infrarroja.
El calor puede ser transferido de tres maneras
– intercambio directo de calor
– convección
– intercambio radiante de calor.
En caso de intercambio directo de calor el calor se transfiere de un objeto más caliente a uno más frío. La eficacia del intercambio de calor depende de las propiedades físicas de los objetos: la conductividad térmica y la capacidad calorífica.
La convección presupone la transferencia del calor mediante el movimiento de corrientes calientes y frías de la sustancia.
El intercambio radiante de calor se realiza a través de los procesos de transformación de la energía interna de una sustancia en la energía de radiación térmica, la transferencia de la energía de radiación y su absorción por la sustancia. Al absorber la radiación la temperatura de la superficie del cuerpo aumenta.
Todos los sistemas de calefacción en diferentes grados utilizan todas las 3 formas de transferir el calor. Los sistemas de calefacción tradicionales (calefacción central, convectores, calentadores ventiladores y calderas) utilizan el método de calefacción por convección, calientan directamente el aire en la habitación. Es decir, primero a través de intercambio directo de calor se calienta el aire al lado del elemento térmico (convector, batería de calefacción central), y luego por convección (natural o forzada) el aire caliente se mueve en la habitación. En seguida se queda claro que una parte de la eficacia energética de los sistemas de calefacción por convección se utiliza ineficientemente. Para obtener la temperatura de, por ejemplo, +23 en la zona de confort térmico humano (en la parte inferior de la habitación) es necesario calentar el aire arriba hasta 35 y más grados (según la altura del local). Al usar la convección forzada una parte de la energía se gasta en los ventiladores empotrados. El intercambio radiante de calor en tales sistemas es mínimo, ya que el flujo de calor no es dirigido, sino se dispersa por todas partes lo que reduce significativamente su densidad. Al ventilar la habitación el aire caliente simplemente va a salir y será necesario volver a calentarlo.
Los suelos radiantes gastan la mayor parte de la energía en vano, mucho calor se absorbe por las capas inferiores más frías. El intercambio radiante de calor también es mínimo, ya que el flujo de calor no es dirigido, sino se dispersa por todas partes.
Los calentadores infrarrojos de techo están diseñados principalmente para el intercambio radiante de calor.
Gracias a las características constructivas de los calentadores infrarrojos se crea un flujo de calor con mucha densidad dirigido hacia abajo. Parcialmente se absorbe, en parte se refleja por las superficies. La energía térmica reflejada al final se absorbe por otros objetos. La energía absorbida se acumula en los objetos gracias a su capacidad calorífica y con ellos empieza a calentarse el aire que es más frío. De hecho, todos los objetos de la habitación se convierten en un calentador grande. La mayor parte de los objetos está en la zona de confort térmico humano, en la parte inferior de la habitación, o sea uno recibe el calor tanto como resultado de intercambio directo de calor (se sienta en una silla tibia, se acuesta en una cama tibia, se pone ropa tibia), como del contacto con el aire tibio que se calienta uniformemente de los objetos calentados abajo.
Para la calefacción infrarroja la altura de la habitación no es tan importante, ya que como resultado del calentamiento uniforme del aire por todos lados la convección se reduce mucho. Además, uno recibe y absorbe la radiación térmica directamente lo que aumenta su confort térmico. Esto permite mantener en la habitación una temperatura del aire más baja (2-3 grados) que con los sistemas de calefacción tradicionales, con la misma sensación de confort térmico humano. Los objetos calentados tienen una capacidad de acumular calor mucho mayor que el aire. Esto determina el funcionamiento cíclico de los calentadores infrarrojos. Cuando los calentadores infrarrojos están apagados, las superficies calentadas siguen dando el calor al aire. En las paredes calentadas el punto de rocío se acerca a la pared exterior lo que reduce drásticamente la pérdida de calor por las paredes. Por lo tanto, la eficacia energética de la calefacción infrarroja es mucho mayor que la de los sistemas de calefacción tradicionales, ya que su energía térmica se utiliza al máximo.