Aerotermia versus caldera de condensación y enfriadora

En este caso se trata de una vivienda unifamiliar proyectada por Plano Inclinado Arquitectos,  de dos plantas más sótano, situada en las afueras de Madrid y de 242 m² de superficie climatizada. El proyecto planteaba un suelo radiante y refrescante con una caldera mixta de condensación a gas natural de 34 kW útiles y una enfriadora aire agua de 6,3 kW de potencia con un EER de 3,3 en condiciones de diseño. La potencia máxima demandada en calefacción se estimó en 16,6 kW y la de refrigeración 10,9 kW. La máxima que era capaz de disipar el suelo refrescante eran 4,4 kW. Para producción de ACS además se prescribió un acumulador de 150 l.

El instalador propuso sustituir la caldera y la enfriadora por una bomba de calor de aerotermia modelo Altherma, de la marca Daikin, con un acumulador para ACS de 200 l. Para seleccionar la bomba y estudiar su comportamiento utilicé el software del propio fabricante Daikin Altherma Simulator. En las condiciones de diseño del proyecto la bomba de aerotermia con la resistencia de apoyo en marcha era capaz de dar una potencia máxima de 16,3 kW teniendo en cuenta la necesidad de suministrar ACS.

Vemos que en las condiciones de proyecto la bomba de aerotermia suministra casi toda la potencia máxima necesaria y que por debajo de 1,8ºC de temperatura exterior entra en marcha la resistencia de apoyo. El COP estacional teniendo en cuenta el desescarche y el apoyo con resistencia es de 3,5. En el siguiente gráfico y tabla el programa de Daikin nos da datos del porcentaje de tiempo que entra en marcha y de los kWh que cubre la misma.

Vamos ahora a estimar si realmente es más económico utilizar aerotermia y si las emisiones que generamos son menores que con los equipos prescritos en proyecto.

Para ello lo mejor sería realizar una simulación energética en la que pudiésemos obtener la demanda térmica correspondiente a un sistema de superficie radiante como es el suelo radiante y donde pudiésemos simular el comportamiento de los equipos de producción en las condiciones reales de trabajo. Una forma sencilla de realizarlo, aunque no demasiado precisa, sería utilizar Calener VYP y el plugin de Uponor Upsoft para corregir la demanda térmica de calefacción por el uso de un suelo radiante. Además, mediante el plugin Calener-BD, podemos incorporar las curvas de trabajo de la bomba de aerotermia Altherma con lo que obtendremos un rendimiento estacional bastante cercano al real del equipo.

En este caso voy a hacer unos números gordos con los datos que tengo a mano como comenté al principio del post. Los datos que voy a utilizar son:

• La  demanda de la calificación energética del proyecto calculada con el programa reconocido Cerma. No tienen en cuenta la reducción de demanda debido al uso de un suelo radiante pero nos dan una idea de consumo anual de la vivienda que al menos está obtenido por un programa oficial. En cualquier caso para comparar sistemas tampoco es muy determinante ya que ambas opciones tienen suelo radiante.

• El rendimiento estacional de la bomba de calor Altherma es el que nos da el programa de cálculo de Daikin que he mencionado antes.
• El rendimiento estacional de la caldera de condensación lo obtenemos utilizando la UNE EN 15378:2007 y el valor de rendimiento al 30% de potencia declarado. Le restamos un 2% por pérdidas debidas a distribución y equilibrado. El rendimiento estacional para esta caldera lo tomo en un 103%. En realidad será algo mayor puesto que la caldera siempre trabaja a baja temperatura de impulsión  de 45ºC al alimentar a un suelo radiante.
• El rendimiento estacional de la enfriadora vamos a suponer que es el mismo que el rendimiento en las condiciones de proyecto (que son las más desfavorables) del equipo, tenemos un EER de 3,3. El rendimiento estacional real sería algo mayor a este valor puesto que, en condiciones más favorables, la temperatura de impulsión al suelo radiante sería más alta.

El cuadro resumen de los cálculos energéticos es el que se muestra en la imagen 1.

Y el comparativo energético y económico de ambas opciones es el de la imagen 2.

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