¿Por qué elegir un sistema híbrido de calefacción?

Control de un sistema híbridoDavid Díaz, Jefe de producto de calefacción Daikin AC Spain explica cómo el presente y el futuro de los sistemas de calefacción pasa por el uso de sistemas de control inteligente y soluciones que permitan un mayor confort, un menor consumo energético y una reducción de las emisiones de CO2 a la atmósfera. En este sentido, los sistemas híbridos para calefacción, aunque aún son una tecnología incipiente en nuestro país, están ganando posiciones debido a las innumerables ventajas que ofrecen:

  • Limitan el uso y la dependencia de los combustibles fósiles.
  • Hacen uso de las energías renovables, como la aerotermia, mediante la tecnología de la bomba de calor.
  • Proporcionan al usuario un notable ahorro económico.
  • Reducen las emisiones de CO2 a la atmósfera.
  • Ofrecen un alto rendimiento y una elevada eficiencia energética.

¿Cómo es posible?
Los sistemas híbridos combinan sistemas de combustibles fósiles y sistemas de energía renovable. Hasta ahora esta tecnología era más habitual en países que contaban con una profunda tradición en tecnología de bombas de calor, como es el caso de Francia o Alemania. Usualmente este sistema se ha aplicado mediante bombas de calor aerotérmicas, en situaciones que se caracterizaban por un alto coste de implantación por kilovatio instalado, frente a una caldera tradicional.

Debido a la pérdida de COP y la pérdida de capacidad que presentan las bombas de calor en estos países, donde pueden darse situaciones de frío extremo en el exterior, el sobredimensionamiento de las máquinas obliga a grandes inversiones y bajada de rendimiento a temperaturas intermedias. Algo que puede ser mejorado mediante la combinación de energías.

La juventud del mercado aerotérmico español, así como el clima altamente favorable para los sistemas de bomba de calor aire-agua en nuestro país, no han contribuido a la difusión de esta tecnología todo lo que se podría esperar, sin embargo, las constantes subidas del precio de los combustibles fósiles en los últimos años así como el coste de la energía en general, están impulsando en los últimos tiempos la popularización de este tipo de tecnología.

Daikin, como compañía de referencia en el ámbito de la climatización integral, cuenta con una solución integral híbrida que aúna calefacción, refrigeración y agua caliente sanitaria en un mismo equipo y que asegura un confort total en el hogar. Se trata de la Bomba de Calor Híbrida Daikin Altherma.

Este equipo combina, por un lado, las ventajas de la tecnología de Bomba de Calor, que emplea una fuente de energía renovable (aerotermia) capaz de generar unos 5kW/h de calor útil por cada kW/h de electricidad que consume. Esto significa que aproximadamente 4/5 del calor generado es gratuito. Por otro lado, emplea las ventajas de las calderas de condensación de gas natural, una energía que aporta un elevado confort y rendimiento energético además de menos emisiones de CO2 que otros combustibles fósiles.
La unión de ambas tecnologías ofrece un alto rendimiento y una elevada eficiencia energética, concretamente, un 35% más en comparación con una caldera de condensación de gas tradicional.

¿Cómo funcionan los sistemas híbridos?


En un sistema híbrido clásico, los dos sistemas de producción se encuentran en disposición de impulsar calor sobre el sistema de emisión, de manera alternativa. La lógica de funcionamiento pasa por una conmutación caldera – bomba de calor, en función de una temperatura exterior prefijada, o en sistemas más evolucionados dependiendo de la temperatura de impulsión demandada en cada momento, y de la curva de funcionamiento prefijada para el sistema.

Esquema de funcionamiento de un sistema híbrido con bomba de calor

 

Frente a un sistema “sólo bomba”, donde podremos reducir la capacidad de la bomba de calor y dar servicio a sistemas de alta temperatura, pero la instalación no deja de ser compleja, y desde el punto de los componentes, tendremos algunos duplicados, como circuladores, válvulas de seguridad, vasos de expansión etc…

El punto de conmutación, llamado Temperatura Bivalente, se fija previamente en función de:
• El punto donde la bomba de calor comienza a tener menor capacidad que la demanda del edificio
• El punto donde, según la curva de regulación, el sistema reclama una temperatura de impulsión por encima de la capacidad de la bomba.
• El punto donde la rentabilidad (ambiental o económica) del sistema de combustible fósil comienza a ser superior al de la bomba de calor, debido a la caída del COP con la temperatura exterior.

La curva refleja el número de horas de funcionamiento del sistema híbrido en función de la temperatura exterior

Este sistema presenta posibilidades de mejora importantes: Puede ocurrir que la temperatura bivalente se alcance por capacidad o temperatura de impulsión máxima, pero que la bomba de calor todavía esté en posición de proveer energía con un COP superior en rentabilidad a la caldera.
En este caso, la integración de los dos sistemas -caldera + bomba de calor- permitirá trabajar conjuntamente para conseguir una solución completamente híbrida. Además, la integración de los sistemas hidráulicos evitará la duplicidad de componentes reduciendo el índice de fallo, simplificando la instalación y, por tanto, sus costes.
En este momento, la curva de la instalación (ver figura 3) variará su aspecto, al aparecer una zona intermedia donde, gracias al control de la capacidad de la bomba de calor (sistema Inverter) y de la potencia de la caldera (modulación de potencia), podemos hacer trabajar ambos aparatos de manera coordinada.

 

curva de la instalación en el funcionamiento del sistema híbrido

 


En esta “zona híbrida” la bomba de calor y la caldera de gas trabajan simultáneamente, dependiendo de distintos valores operacionales. La lógica de control híbrido evaluará los valores operacionales del sistema de modo continuo, para hacer que la bomba de calor y la caldera funcionen en su zona más efectiva. De una manera activa regula el caudal de la bomba (común a los dos generadores) para mejorar el COP de la bomba de calor y minimizar los costes de operación o las emisiones de CO2.
Gracias a esta lógica de control y a la integración de la gestión del caudal a través del circulador de regulación electrónica, la zona híbrida puede prolongarse incluso por debajo del punto de COP crítico asegurando, de esta manera, una mayor contribución de bomba de calor al mix y, por tanto, un consumo más bajo.

Ventajas: ahorro costes y respeto por el medio ambiente


Además de las ventajas en cuanto a rendimiento y eficiencia, los sistemas híbridos en general, y la tecnología Daikin Altherma Híbrida en particular, permite ahorrar hasta 4.900 euros en calefacción al año, en función de si la vivienda está ubicada en una zona con un clima cálido o frío.
Este promedio se ha obtenido comparando el rendimiento y los costes energéticos de un sistema híbrido frente a otros sistemas de calefacción basados en combustibles fósiles (Gas Natural, Gasóleo y Propano) con el software de simulación horaria “Daikin Altherma”. Para ello, se ha tomado de referencia una vivienda tipo, con una demanda térmica fija de 25 kW, ubicada en tres zonas distintas de la Península: clima frío (León), medio (Madrid) y cálido (Barcelona).

En el estudio se ha considerado dos funcionamientos:

  • Híbrida LT (Low Temperature): Consideramos un suelo radiante gestionado mediante una curva de temperatura exterior y temperatura de impulsión 35ºC-25ºC.
  • Híbrida HT (High Temperature): En este caso la comparación se realiza trabajando frente a una instalación de radiadores, también con curva de impulsión, en este caso 70ºC-40ºC.

El resumen de resultados es determinante. Por ejemplo, si consideramos la opción de baja temperatura (suelo radiante):

  • Para un clima frío como León, el coste energético de un sistema de calefacción como Daikin Altherma Híbrida es de 1.610 €/año, frente a los 2.881 €/año de la calefacción de gas natural, los 5.549 €/año de la calefacción de gasoil y los 6.350 euros al año de media de una calefacción de Propano.
  • Para un clima cálido, como Barcelona, el consumo energético de Daikin Altherma es aún menor, puesto que la bomba de calor está funcionando más tiempo. En este caso, el gasto energético anual es de 928 €/año frente a los 1.870 €/año de la calefacción con Gas Natural, los 3.507 €/año del Gasóleo y los 4.013 del Propano.
  • Por último, para un clima medio, como Madrid, la bomba de calor híbrida Daikin Altherma también resulta una buena alternativa. Proporciona calefacción con un coste anual de unos 1.122 €/año frente a los 2.050 €/año de un sistema sólo de Gas Natural, los 3.870 de un sistema de Gasóleo y los 4.428 de un sistema de Propano.

Comparativa de consumo entre combustibles en un sistema híbrido para calefacción

Igualmente, este sistema destaca por ser mucho más respetuoso con el medio ambiente, debido a que genera menos emisiones de CO2 al año que los sistemas de calefacción basados sólo en combustibles fósiles. La ecuación es bien sencilla, a menor consumo de energía eléctrica, menores emisiones indirectas de CO2 y menor cantidad de energía primaria para la producción.
Como además los precios de la energía son muy variables, incluso a lo largo del día, y el ratio de energía primaria / energía consumida suele ser muy estable, la electrónica permite considerar tarifas eléctricas con discriminación horaria, e incluso, fijar distintos criterios de optimización. Podremos pedir a nuestro equipo que optimice el consumo de energía primaria (modo ecológico) o gasto económico (modo económico). A esta ventaja, debemos añadir que Daikin Altherma Híbrida no sólo proporciona calor, sino también refrigeración en los días de calor.

Eficiencia energética de los sistemas híbridos


Es de esperar que con las últimas normativas que han entrado en vigor, como la Directiva Europea sobre Ecodiseño y etiquetado energético, este tipo de tecnología consiga un mayor impulso e implantación en el mercado español, puesto que representa una opción realmente razonable para alcanzar un alto rendimiento energético de los generadores, sin tener que complicar el diseño de las instalaciones, ni incrementar el precio de las mismas. De hecho, atendiendo al nuevo reglamento sobre etiquetado de aparatos de calefacción que ha entrado en vigor en septiembre, Daikin Altherma Híbrida alcanza una calificación de A++ frente a una caldera de gas de condensación de alta gama, que sólo alcanza la clase A.

En consecuencia, aunque los sistemas híbridos son aún una tecnología incipiente en nuestro país, las importantes ventajas que presentan en cuanto a flexibilidad, ahorro de energía, costes y respeto por el medio ambiente lo posicionan como una solución altamente atractiva, que seguro, irá ganando posiciones en un gran número de proyectos.

Más información:

daikin


www.daikin.es

 

Modificado por última vez enJueves, 01 Octubre 2015 13:50
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