¿Encender la calefacción durante todo el día o solamente unas horas?

[kasio]

Se suele decir que es más económico tener la calefacción encendida durante todo el día a una temperatura moderada que ponerla unas horas a una temperatura alta. Pues voy a intentar despejar este mito o realidad:

Supongamos que tenemos una habitación de unos $100 m^3$, hacemos una balance de energía a esa habitación:

$Q_{entra}+Q_{reacciona}=Q_{sale}+Q_{acumula}+Q_{perdido}$

Si considero que la habitación está cerrada y no entran ni salen corrientes de aire estos dos términos serían 0. La energía que hay en la habitación es la que nos mantiene calientes y será $Q_{acumula}$. $Q_{perdido}$ depende de la resistencia térmica del material aislante, del área de superficie por donde se escapa ese calor que considero que se escapa por las ventanas, por ejemplo $A=10 m^2$, y la temperatura de dentro y la de fuera, que siendo invierno supongo una $T_f=5ºC$. $Q_{reacciona}$ es el calor liberado en la caldera al quemar el gas natural, 10000 Kcal/m^3.

$Q_{perdido}=\frac{A*(T_d-T_f)}{R}$

1) En este caso quiero mantener la temperatura de dentro de casa a 16ºC durante 20 horas y las 4 últimas horas del día, es decir cuando llegas a casa después de trabajar/estudiar a 22ºC, la temperatura de confort.


$Q_{perdido}=\frac{A*(T_d-T_f)}{R}=\frac{10*(16-5)}{1.4}=78.6 Kcal/h$

$Q_{reaccion}=V*10000$

$m_{aire}=\frac{P*V*PM}{R*T}= {1*100*29}{0.082*289}=122 Kg$. Como este aire va a estar siempre en la habitación (aproximación) el flujo de aire por hora será 122/24=5 Kg/h

$Q_{acumula}=c_{paire}*m_{aire}*(T_d-T_{referencia})=0.24*5*(16-0)=19.2 Kcal/h$

$Q_{reaccion}=Q_{acumula}+Q_{perdido} \Rightarrow V*10000=19.2+78.6 \Rightarrow V_1=0.01 m^3/h$

Estará a esta temperatura 20 horas $m_1$=0.2 $m^3$ de gas natural.

Las 4 horas restantes estará a 22ºC, recalculo $Q_{perdido}=121.4 Kcal/h$; $m_{aire}=30 Kg/h$, $Q_{acumula}=158.4 Kcal/h$; $V_2=0.03 m^3/h$. En 4 horas se consumirá 0.11 $m^3$ de gas natural. Luego el balance final es que ese día se han consumido 0.31 $m^3$ de gas natural.


2) El segundo día dejamos la casa sin poner la calefacción durante esas 20 horas, y cuando volvemos la encendemos y la ponemos a unos 25ºC, ya que la casa está mucho más fría que en caso anterior y hay que compensar.

$Q_{perdido}=142.9 Kcal/h$; $m_{aire}=29.7 Kg/h$, $Q_{acumula}=178 Kcal/h$. Teniendo esto en cuenta da un resultado de consumo de gas en esas 4 horas de 0.13 $m^3$.


Conclusión: Si el problema está bien planteado, los resultados hablan por si solos. Es mejor encender la calefacción cuando llegues a casa. EL MITO ESTÁ CAZADO.

[Richard R Richard]

Re: ¿Encender la calefacción durante todo el día o solamente unas horas?

Mi idea no es rebatirte la ingeniosa forma de presentar el problema, solo presentarte algunas variables que no has tenido en cuenta que pueden alterar tu conclusión, pero no me adelanto para que para que en caso de cazarlo al mito lo hagas con el arma correcta.
Paso a mencionarte algunos de los puntos que has pasado por alto.
El flujo de calor que calculas con la resistencia termica R de las paredes sirve si has llegado a un equilibrio térmico , es decir el flujo de calor es constante en el tiempo.no ha tenido en cuenta el calor consumido para calentar las paredes
En resumen no puedes saltar de un equilibrio a otro sin pasar por estados intermedios.
Dicho de otro modo las paredes no ascienden de temperatura instantáneamente al nuevo equilibrio.
Entonces es necesario introducir los calores específicos de la pared para lograr esos gradientes.
La velocidad de calentamiento de la habitación depende de como puede el aire de la estufa circular... mas lo gites mas uniformemente se alcanzan los equilibrios

Por otro lado si bien has hecho una simplificación, la temperatura exterior no es constante. El viento influye y también la entrada del sol por las aberturas.
Por otro lado la temperatura del aire no cae instantáneamente a la temperatura exterior cuando apagas la estufa. Sigue una expresión exponencial . La temperatura del interior del siguiente ciclo depende de cuanto calor ha cedido la estructura del que le fuera entregado en cada ciclo.

[Alriga]

Re: ¿Encender la calefacción durante todo el día o solamente unas horas?

... Se suele decir que es más económico tener la calefacción encendida durante todo el día a una temperatura moderada que ponerla unas horas a una temperatura alta. Pues voy a intentar despejar este mito o realidad: ...
... Conclusión: ... Es mejor encender la calefacción cuando llegues a casa. EL MITO ESTÁ CAZADO ...

Yo tampoco entro a revisar tus cálculos, pero aporto que en esta web de energía te dan la razón: ¿Dejar la calefacción encendida o encenderla cuando se necesita?

Adjunto además enlace a la Guía Práctica de la Energía. Consumo eficiente y responsable, del IDAE (Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía)

Es interesante que le echéis un vistazo, pues aporta consejos útiles. El tema en concreto de los consejos sobre ahorro en calefacción, está en la página 43.

... presentarte algunas variables que no has tenido en cuenta que pueden alterar tu conclusión, ...

Aquí hay otros cálculos con más elementos en cuenta, aunque seguro que no todos : Ahorro calefacción

Y una frase lapidaria final: "La calefacción que más ahorra es la que está apagada,..."

Saludos.

[skynet]

Re: ¿Encender la calefacción durante todo el día o solamente unas horas?

el problema es la inercia térmica, si no anticipas el encendido de la calefacción, cuando llegas, la casa está fría y si enciendes entonces la calefacción, la casa llega a la temperatura deseada cuando tienes que irte.

no se trata de calentar sólo el aire que hay en el interior de la casa, también hay que calentar las paredes y los muebles....si sigues los consejos de kasio seguro que ahorras en calefacción...y pasas frío.

Y una frase lapidaria final: "La calefacción que más ahorra es la que está apagada,..."

eso me recuerda una anécdota que me contó mi padre: cuando él era un joven estudiante de instituto (hace una eternidad....en tiempos en los que se debatía sobre si la Tierra era redonda y se luchaba por dominar el fuego), el director de su instituto decidió cambiar el sistema de agua caliente (caldera de gasoil) poniendo paneles solares......el resultado fue un éxito económico, en muy poco tiempo habían recuperado la inversión con el ahorro en gasoil que el nuevo sistema proporcionaba, y el director fue felicitado por sus colegas por el ahorro económico que suponía y eso sin contar el aspecto medioambiental......pero mi padre no estaba tan contento con el tema ya que desde entonces los alumnos tuvieron que ducharse con agua fría (tibia en el mejor de los casos)

[Richard R Richard]

Re: ¿Encender la calefacción durante todo el día o solamente unas horas?

Bueno como los consejos van en la misma dirección, quisiera aclarar tal como lo has visto en los links que te aportaron, que el gasto principal no proviene del calentar la habitación sino de las perdidas al exterior.
Por lo tanto siempre es mejor aislar bien paredes y aberturas osea la clave esta en diseño de la casa .
Cuando por diseño el consumo disminuye su magnitud esta en el orden del gasto para aumentar la temperatura cíclicamente. Y en ese caso el ahorro proviene del análisis de la cantidad de horas en que necesitas el ambiente a temperatura de confort.
De hecho hay sistemas inteligentes que ponen automáticamente el ambiente a temperatura deseada antes de arribar del trabajo, maximizando ahorro y confort.

[kasio]

Re: ¿Encender la calefacción durante todo el día o solamente unas horas?

La cosa es que intentaba hacerlo de una manera aproximada, hay muchos factores que influyen a la hora de calentar una casa, pero era una suposición, suponiendo que las pérdidas se deben a las ventanas porque en realidad es por donde más se va el calor, actualmente se procura que las paredes y techos de las viviendas estén bien aisladas. De todos modos si añadimos el calor que absorbe los muebles y paredes es lógico que el consumo de gas en todos los casos sea mayor, pero no creo que dispare el consumo del caso b). De todos modos recalco que es un caso hipotético.

En respuesta a skynet es cierto que si pones la calefacción poco tiempo al día cuando la enciendes tarda en calentar más en calentar la casa, pero tampoco tanto a la hora o hora y media ya esta el piso caliente.

[disneysmile]

Re: ¿Encender la calefacción durante todo el día o solamente unas horas?

También depende...no es lo mismo una casa con orientacion norte que sur, o si tiene muchas ventanas...

[Julián]

Re: ¿Encender la calefacción durante todo el día o solamente unas horas?

Como dices Skynet

el problema es la inercia térmica, si no anticipas el encendido de la calefacción, cuando llegas, la casa está fría y si enciendes entonces la calefacción, la casa llega a la temperatura deseada cuando tienes que irte.

no se trata de calentar sólo el aire que hay en el interior de la casa, también hay que calentar las paredes y los muebles....si sigues los consejos de kasio seguro que ahorras en calefacción...y pasas frío.

En cuanto al punto de vista energético, dejando fijo el parámetro aislación de la casa, lo mejor es implementar un controlador PID Que sense la temperatura y que implemente una respuesta proporcional, derivativa e integral para obtener una salida (tensión eficaz en la resistencia o apertura de válvula si estamos hablando del caso de gas).

$y(t) = ({k}_{p}e(t) + {k}_{d}\frac{d e(t)}{dt} + {K}_{i}\int e(t) dt)$ donde e(t) es la temperatura que seteamos (la que queremos) menos la medida en el ambiente y y(t) la temperatura como salida del calefactor.

$e(t) = X - y'(t)$ , $X$, x es la temperatura que seteamos en el controlador y que por supuesto queremos.

De esta manera la parte propocional, ${k}_{p}e(t)$ responderá en proporcion a la diferencia de lo que queremos menos lo que hay en el ambiente. Si la diferencia es grande, la respuesta será grande y se encenderá el calefactor en esa proporcion. Si lo seteado es igual a lo medido el proporcional es cero.
La parte derivativa se anticipa a los cambios de la señal error. De esta manera si $\Delta e(t)$ es grande la respuesta derivativa será grande dándole más dinámica al sistema y velocidad.
Por último la parte integrativa del error que responde en proporcional a la suma de los instantes anteriores de $e({t}_{0})$ por lo que permitirá que la temperatura que se quiera alcanzar se alcance o no se pase.

https://es.wikipedia.org/wiki/Controlador_PID

Recordando que la planta, es la casa o ambiente que se quiera calefaccionar y como la temperatura sigue la ley de Fourrier es un sistema de segundo orden.

¿Encender la calefacción durante todo el día o solamente unas horas?[FONT=Tahoma][/FONT]

Ninguna de las 2.

Pues si se deja prendida al máximo es un gran gasto. Si se deja apagada es un gran gasto al prenderla porque tiene que remontar un sistema de segundo orden (con inercia). Así que lo mejor es tenerla encendida y que responda proporcionalmente a la diferencia de temperatura que se seteó y la medida por el ambiente así como su variación e integración con instantes anteriores.

Por supuesto de día, al haber una diferencia menor entre la temperatura interna y externa de la casa, no disminuirá demasiadamente y el propocional responderá en su "debida proporción". Y nunca tendrá que remontar una "gran inercia". Además ante un cambio de dia a noche, donde baja rápido la temperatura, el controlador derivativo responderá en función de la variación que se registra.

Estos controladores es lo que implementan los aires acondicionados actuales, actuando sobre el inversor para modificar el valor eficaz de la tensión del compresor. Lo que es marketineramente llamado tecnología inverter.