Sistemas eficientes para la producción de ACS: tipología y tendencias
El agua caliente sanitaria es el principal consumidor de energía de nuestros edificios: representa cerca de la mitad de los consumos EPB considerados en el CTE. Por ello, y con la vista apuesta en la descarbonización de los edificios, es esencial la elección de los sistemas de producción de ACS, priorizando las tecnologías más eficientes y de origen principalmente renovable. En este artículo se detallan las diferentes soluciones según la tipología de nueva edificación.
Por Gaspar Martín, Director Técnico de Groupe Atlantic
En un mundo que se preocupa cada vez más por la eficiencia energética y la reducción de emisiones de gases de efecto invernadero, la búsqueda de soluciones más sostenibles para la climatización y el agua caliente sanitaria (en adelante ACS) ha pasado a ser una prioridad. Para lograr el objetivo de descarbonización para 2050 (establecido por la Directiva de Eficiencia Energética en los Edificios, EPBD), es esencial apoyarse en tecnologías de origen renovable para satisfacer nuestras necesidades de confort térmico.
En cuanto a las instalaciones de ACS, es importante mencionar que esta demanda impacta cada vez más en el consumo energético de nuestros edificios, ya que estos están mejor aislados (lo que reduce la demanda de climatización) y tienen sistemas de iluminación más eficientes. Esto hace que el ACS sea el principal consumidor de energía de nuestros edificios (representa entre el 40 y el 50% de los consumos EPB considerados en el CTE), porcentaje que aumentará en futuras actualizaciones de este documento cuando lleguemos al escenario de edificios de consumo cero de energía (NZEB). Es evidente que ante esta situación es crucial ser muy cuidadosos en la elección de los sistemas de producción de ACS, priorizando las tecnologías más eficientes y de origen principalmente renovable. Todo esto sin perder de vista la necesidad de asegurar el confort de uso en este tipo de instalaciones.
Las bombas de calor combinadas con sistemas fotovoltaicos serán tendencia en nueva edificación para la producción de ACS
Lo anterior nos lleva naturalmente hacia las soluciones electrificadas, como las bombas de calor de accionamiento eléctrico (en adelante BC), combinadas con sistemas fotovoltaicos. Estas serán la tendencia general cuando se trata de soluciones para producción de ACS en nueva edificación (en rehabilitación puede haber espacio para el uso de sistemas de combustión). En este artículo, exploraremos con mayor detalle los tipos de tecnologías según la tipología de nueva edificación considerada, ya que hay particularidades para cada una.
Instalaciones de tipo residencial unifamiliar
Cuando tratamos sobre viviendas unifamiliares, tanto en el presente como en el futuro, las soluciones preferidas para producir ACS son de origen principalmente eléctrico. Nos referimos a sistemas de BC aerotérmicos aire-agua de accionamiento eléctrico, ya sea para uso exclusivo de ACS o con sistemas multiservicio que también puedan cubrir la demanda de climatización de la vivienda. En ambos casos, debido al Reglamento F-Gas y la transición hacia refrigerantes de bajo impacto ambiental, el uso de R-290 es una realidad y tendencia en las bombas de calor que producen ACS para aplicaciones residenciales.
En viviendas unifamiliares las soluciones preferidas para producir ACS son de origen principalmente eléctrico.
Independientemente de que sean equipos dedicados en exclusiva o multiservicio, la tecnología de BC implica el uso de un tanque de almacenamiento de agua (sea integrado o externo a la máquina), lo que representa una diferencia clave en comparación con la solución tradicional para producir ACS de manera instantánea, mediante una caldera mixta de doble servicio. Esto requiere más espacio de instalación en la vivienda para colocar el tanque (que debe almacenar la cantidad total de agua consumida durante el día).
En instalaciones combinadas para climatización y ACS, podemos ver tres tendencias principales: el uso de sistemas multiservicio aire-agua en un solo equipo (con el tanque de almacenamiento integrado en la unidad interior); sistemas que combinan una BC aire-agua para climatización junto con una BC compacta para ACS (solución interesante en zonas calurosas, para proporcionar confort en refrigeración sin que interfiera la producción de calor para ACS, evitando así las inversiones de ciclo); y soluciones donde la climatización se aborda con máquinas de expansión directa aire-aire combinadas con una BC dedicada a ACS (solución similar a la anterior, pero especialmente óptima en términos de inversión).
Instalaciones de tipo residencial centralizado
En este tipo de edificios, las soluciones serían parecidas a las individuales (tendencia clara hacia la electrificación), aunque con algunas particularidades. Centralizar una demanda de ACS (así como la de calefacción) permite planear simultaneidades de uso, lo que va a permitir una disminución de la potencia y el volumen de acumulación total en comparación con la solución residencial con equipos individuales.
En instalaciones centralizadas, las propuestas se orientan hacia sistemas compactos aire-agua, combinados con depósitos de acumulación
En cuanto al tipo de BC, las propuestas se orientan preferentemente hacia sistemas compactos aire-agua instalados en el exterior de los edificios (con tendencia al uso de refrigerantes de tipo natural como se mencionó antes), combinados con depósitos de acumulación ubicados en salas técnicas. Al hablar de interacumuladores, deberán ser adecuados para el uso con BC, tanto en su forma como en la superficie de los serpentines, para lograr una correcta estratificación.
En relación con los depósitos de acumulación, hay que tener presente que en centralización de viviendas la acumulación necesaria cuando se habla de sistemas con BC puede ser entre 2,5 y 3 veces en comparación con ese mismo sistema resuelto con calderas. Dependerá de la curva de consumo diaria de ACS, pero en una instalación con calderas puede ser suficiente con almacenar el 25% de la demanda diaria, debido a la rapidez de respuesta de los generadores de combustión. Con un sistema con BC (por las menores relaciones de potencia y acumulación que se utilizan), como mínimo deberíamos almacenar el agua consumida en el periodo pico (generalmente un 50-60% del consumo total diario), y podría ser necesario aumentar este valor si hay picos cercanos en el tiempo. Esta necesidad de acumulación requerirá una mayor previsión de espacio en las salas donde se instalen estos equipos.
Instalaciones de tipo terciario
Para este tipo de edificios, podemos decir que las tecnologías principales serán las mismas que las mencionadas anteriormente. Solo vamos a centrarnos en el cumplimiento de la normativa sanitaria relacionada con el control y prevención de la legionela (según RD 487/2022 y RD 614/2024), ya que es un requisito que solo se aplica a edificios no residenciales.
En este caso, hay una obligación respecto al cumplimiento de las temperaturas mínimas de acumulación (60⁰C) y pasteurización (70⁰C), por lo que los equipos elegidos deben ser capaces de alcanzar estas temperaturas. En el caso de usar BC sin soporte de resistencias eléctricas o caldera, deben permitir la producción de agua a estas temperaturas (requiriendo refrigerantes naturales como el CO2 o el R-290). Este último es adecuado desde el punto de vista termodinámico, ya que sus puntos de evaporación y condensación permiten llegar a temperaturas de impulsión de agua hasta 75⁰C, lo cual es ideal para cumplir con estos requisitos sanitarios.
En instalaciones de tipo terciario, es necesario cumplir con la normativa sanitaria relacionada con el control y prevención de la legionela
También se observa una tendencia hacia el uso de sistemas de producción de ACS instantáneos en este tipo de edificios. El hecho de eliminar la acumulación de ACS requiere un buen cálculo de la demanda y caudales máximos de la instalación, para seleccionar correctamente el volumen de inercia del circuito primario (la energía almacenada en estos depósitos se distribuirá mediante un intercambiador de placas al lado de consumo de la instalación según la demanda). El hecho de eliminar depósitos de acumulación simplifica y reduce los costos de mantenimiento relacionados con el RD 487/2022, además de aumentar la seguridad sanitaria de la instalación.
Estos sistemas instantáneos pueden ser resueltos exclusivamente con BC, pero son más fiables cuando se combinan de manera híbrida con una caldera.
Conclusiones
Estamos en un momento en el que todas las acciones y propuestas que realicemos en nuestros edificios y sus instalaciones deben estar dirigidas a lograr los objetivos de descarbonización que nos hemos fijado para el 2050. En este proceso, las soluciones eléctricas (pensamos en bombas de calor combinadas con módulos fotovoltaicos) deben desempeñar un papel principal (especialmente en la nueva construcción tanto residencial como colectiva para el sector servicios).
Sin embargo, también debemos tener claro que no es viable en la actualidad resolver todas las instalaciones solo con bombas de calor. Creemos que la combinación de bombas de calor con calderas de condensación es una solución interesante (sobre todo para la rehabilitación de sistemas centralizados y colectivos), que puede aprovechar las ventajas de ambos sistemas de generación.
Las soluciones eléctricas deben desempeñar un papel principal para la producción de ACS, pero no son la única solución.
Siempre que haya gas en el edificio, plantear una carga base con BC y un sistema de combustión como apoyo, permite obtener una solución óptima en términos de eficiencia energética y contribución renovable, manteniendo la producción térmica independientemente de las condiciones exteriores. Además, permite reducir la potencia eléctrica necesaria en la instalación (en ocasiones puede ser un punto limitante del edificio), así como reducir a prácticamente a la mitad el volumen de acumulación en las instalaciones de ACS en comparación con soluciones solo BC.
La electrificación es una solución clave hoy y en el futuro para descarbonizar las instalaciones de ACS, independientemente de su tipo y tamaño. Pero no es la única, ya que los sistemas híbridos (especialmente en el ámbito de la rehabilitación), deben tener su lugar en el enfoque de descarbonización. Finalmente, ¿qué papel tendrá la energía solar térmica en esta ecuación? Puede parecer difícil hoy en día, pero quizás sea una tendencia futura en los edificios (especialmente, los centralizados y terciarios).
