Ventajas de la Bomba de Calor en uso residencial.

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1 Ventajas de la Bomba de Calor en uso residencial. 1. Definición de Bomba de Calor. 2. Como funciona? 3. Cómo elegir una Bomba de Calor eficiente? 4. Comparativa de consumo de la Bomba de Calor frente a otros sistemas de calefacción. 5. Ventajas de la Bomba de Calor. Volumen nº 2 15 de noviembre de 2010

2 Ventajas de la Bomba de Calor en uso residencial. 2 Qué es una BOMBA DE CALOR? 1. Definición. Denominamos BOMBA DE CALOR a una máquina térmica capaz de transportar energía en forma de calor desde una ambiente a otro, desde una fuente fría a otra más caliente. Segunda Ley de la Termodinámica, según la cual el calor se dirige de manera espontánea de un foco caliente a otro frío, y no al revés, hasta que sus temperaturas se igualan. La segunda ley de la termodinámica o segundo principio de la termodinámica expresa, en una forma concisa, que: La cantidad de entropía de cualquier sistema aislado termodinámicamente tiende a incrementarse con el tiempo. Más sencillamente, cuando una parte de un sistema cerrado interacciona con otra parte, la energía tiende a dividirse por igual, hasta que el sistema alcanza un equilibrio térmico. Una bomba de calor basa su funcionamiento en que mueve el calor de un sitio a otro Es un equipo de aire acondicionado, que en invierno toma calor del aire exterior, a baja temperatura y lo transporta al interior del local que se ha de calentar; todo este proceso se lleva a cabo mediante el accionamiento de un compresor. Sus ventajas fundamentales son su consumo. El ahorro de energía, que es lo mismo que decir, ahorro de dinero, sirva como ejemplo: por 1 KW de consumo de la red eléctrica, entrega 3KW de rendimiento en calor; lo cual equivale a decir que consumiendo la misma energía eléctrica, la Bomba de Calor suministra 3 veces más calor que otro aparato de calefacción eléctrica. Resumiendo, la Bomba de Calor tanto en invierno como en verano; actúa como un equipo acondicionador de aire para climatizar nuestro hogar. 2. Cómo funciona la Bomba de Calor?. En la naturaleza el calor se transmite de un punto caliente a otro frío segunda ley de la termodinámica. La Bomba de Calor hace lo contrario, transporta la energía existente en un punto frío a otro mas caliente. Como ya he indicado antes esto lo hace mediante el accionamiento de un compresor; el compresor no tiene por función dar calor, la función del compresor es trasportar energía, bombear calor, este es el origen del término Bomba de Calor. Una bomba de calor basa su funcionamiento, como hemos dicho, en que mueve el calor de un sitio a otro. Para hacerlo se basa en una propiedad física de la materia, por la que un cambio de estado absorbe o cede calor.

3 Ventajas de la Bomba de Calor en uso residencial. 3 Tomemos como ejemplo fenómenos cotidianos como es calentar el agua en nuestra cocina, para pasar el agua de nuestro cazo de estado líquido a vapor lo ponemos sobre el fuego aumentando el calor, energía, del agua para conseguir el cambio de estado. De igual forma observamos como en las superficies frías se condensan gotas de agua, esto sucede al enfriar el vapor de agua que contiene el aire en contacto con la superficie fría, esto es el resultado de la cesión de energía del vapor de agua hacia la superficie fría donde aparecen las gotas de condensación. Entendido esto, para obtener calor del aire del exterior que puede estar a temperaturas muy bajas necesitamos intercambiar energía con un fluido que este mucho mas frío, esto es lo que hace una Bomba de Calor La Bomba de Calor es un circuito cerrado por el que circula un fluido que cambia de estado en el proceso de cesión ó captación de energía. El fluido refrigerante en estado vapor entra en el compresor donde aumenta su presión y temperatura, este fluido a alta temperatura atraviesa un intercambiador llamado condensador donde cede calor al aire ambiente de la vivienda, en este proceso cambia de estado pasando de vapor a líquido. El fluido en estado líquido que sale del condensador atraviesa un depresor que baja la presión y temperatura del fluido de forma brusca, el fluido a baja temperatura atraviesa un intercambiador llamado evaporador donde absorbe calor del aire ambiente exterior. Este fluido en estado vapor es llevado nuevamente al compresor donde se cierra el ciclo. 3. Es rentable la Bomba de Calor?. La gran ventaja de las bombas de calor no es su carácter polivalente; lo que las hace realmente valiosas, y más en los tiempos de crisis que corren, es su gran eficiencia energética. Los técnicos miden la eficiencia mediante el denominado COP, siglas inglesas que quieren decir Coeficient of Performance, es decir, Coeficiente de Rendimiento en castellano. Este coeficiente mide cuánta energía se produce con la energía invertida. Un COP 1 significa que por cada unidad de energía utilizada, se produce una unidad de energía. Un calentador de agua del típico que tenemos en casa para calentar el agua de la ducha es un ejemplo de COP 1, pues la resistencia eléctrica aprovecha la misma energía que consume de la red eléctrica, sin añadir ni perder nada por el camino. Una buena bomba de calor puede tener hasta 5 COP, es decir, que produce cinco veces más energía que la electricidad que consume, gracias a que obtiene esa energía del entorno. Una buena bomba de calor puede tener hasta 5 COP, es decir, que produce cinco veces más energía de calefacción que la electricidad que consume, gracias a que obtiene esa energía del entorno de forma gratuita COP Coeficiente de rendimiento. Es el coeficiente entre la potencia calorífica total disipada en vatios y la potencia eléctrica total consumida por el equipo de aire acondicionado, durante un periodo típico de utilización. EER: coeficiente de eficacia frigorífica. Representa el rendimiento energético de la bomba a calor cuando funciona en modo enfriamiento.

4 Ventajas de la Bomba de Calor en uso residencial Como elegir la Bomba de Calor mas eficiente. El pasado mes de diciembre de 2008, el Parlamento Europeo aprobó la Directiva de la UE para promover la utilización de la Energía Procedente de Fuentes Renovables, texto en el que por primera vez se incluye dentro de la categoría de energía renovable a la energía aerotérmica. Todos los aparatos de aire acondicionado están marcados con una etiqueta energética. La etiqueta energética informa de los valores de consumo de energía y agua del aparato (eficiencia), así como de las prestaciones del mismo, es obligatoria desde 2004 por una norma europea que, en el caso de aire condicionado, concierne a los climatizadores, bombas de calor, sistemas aire-aire o aire-agua de una potencia inferior o igual a 12 kw. Tiene la gran ventaja que orienta inmediatamente hacia los equipos más económicos y eficientes. Esto obliga a fabricantes/proveedores a realizar por cada modelo que se introduce en el mercado, una serie de ensayos que miden los parámetros indicativos del consumo de energía y a reflejar los resultados de estas medidas en la etiqueta. En la etiqueta de la imagen observamos una Bomba de Calor de Clase Energética A, de potencia en calefacción 6,4 kw y un índice de eficiencia energética (COP) de 3,22. Por lo tanto tenemos una máquina que necesita 6,4/3.22 = 1,99 kw de energía eléctrica para darnos 6,4 kw de calefacción. El rendimiento de esta máquina es del 322% No todas las Bombas de Calor son iguales. En el ámbito industrial existen tantas bomba de calor como aplicaciones especificas, en el sector residencial existe tres grandes grupos: 1. Bomba de Calor Aire-Aire. Las que obtiene energía del aire exterior y climatizan la vivienda mediante la distribución de aire, en unidades terminales o sistemas centralizados por conductos. 2. Bomba de Calor Aire-Agua. Las que obtienen energía del aire exterior y climatizan la vivienda mediante la distribución de agua a equipos terminales de aire (fancoil), radiadores o suelo radiante preferentemente. 3. Bomba de Calor Geotérmica. Las que obtienen energía mediante un intercambiador de calor sumergido en una corriente agua o en el terreno, climatizan la vivienda mediante la distribución de agua a equipos terminales de aire (fancoil), radiadores o suelo radiante preferentemente. Las dos primeras están dentro de la categoría de energía Aerotérmica que al igual que la energía geotérmica es una fuente de energía renovable. En este boletín nos vamos a encargar de estudiar las Bombas de Calor Aerotérmicas.

5 Ventajas de la Bomba de Calor en uso residencial. 5 Una segunda catalogación de las Bombas de Calor Residenciales es la siguiente: 1. Bomba de Calor de velocidad fija. Es la que tiene un compresor de velocidad fija. La regulación de potencia se realiza mediante ciclos de arranqueparada del compresor. Es la menos eficiente. 2. Bomba de Calor Inverter. Es la que tiene un compresor con regulación de velocidad proporcional a la demanda de climatización. Es la mas eficiente y de mayor confort. Otro factor importante a la hora de elegir la Bomba de Calor para nuestro hogar son las condiciones climáticas de la zona en la que vivimos. Las Bombas de Calor Aerotérmicas son máquinas que funcionan a contracorriente, cuanto mayor es la demanda de calefacción menor es la energía que puede obtener del aire exterior. Esto es un grave problema en los equipos compresor de velocidad fija y bajo Etiquetado Energético, pero no es así en las Bombas de Calor Inverter de última generación que garantizan el 100% de su potencia hasta temperaturas de 15º C en el aire exterior y límite de funcionamiento en 25º C. Veamos dos ejemplos: Esta gráfica corresponde a un equipo con compresor de velocidad fija, tipo Bomba de Calor Aire-Aire. La capacidad de la máquina se desploma a partir de +5º C de temperatura de aire exterior, llegando a ser de tan solo el 70% para 5º C. Es decir un equipo de 10 kw solo nos propocionaría 7 kw cuando la temperatura en el exterior es de 5º C. (MITSUBISHI ELEC- TRIC) El tipo de aire acondicionado con Bomba de Calor INVER- TER funciona con una potencia variable debido a que su compresor puede trabajar a varias velocidades, al principio funcionan a máxima potencia hasta alcanzar el valor de la temperatura programada, luego trabajan de modo automático disminuyendo la potencia para seguir manteniendo esta temperatura ya seleccionada de forma estable. Gracias a estas características estos modelos de aire acondicionado logran un mayor confort y ahorran mucha energía, el ahorro de la misma, en condiciones normales, puede equivaler hasta el 25%.

6 Ventajas de la Bomba de Calor en uso residencial. 6 Esta gráfica corresponde a un equipo con compresor INVERTER, tipo Bomba de Calor Aire- Aire.(MITSUBISHI ELECTRIC) La capacidad de la máquina se mantiene en el 100% hasta los 15º C de temperatura de aire exterior, garantizando el funcionamiento del sistema de calefacción incluso en circunstancias climatológicas realmente duras. Este tipo de máquinas no solo son capaces de mantener su capacidad nominal en climas extremos, además mantienen un rendimiento excelente. Esta gráfica pertenece a un equipo Bomba de Calor INVERTER de tipo Aire-Agua. (MITSUBISHI ELECTRIC) Observamos que con temperatura de aire exterior de 7º C el rendimiento es 2.05 COP, para impulsión de agua de calefacción a +45º C excelente en aplicaciones de suelo radiante; es decir, nos entrega 11,2 kw de calefacción a cambio de 5,46 kw de electricidad. Es un rendimiento superior al 200%. Estos datos muestran la gran diferencia existente entre las Bombas de Calor de velocidad constante y las inverter, y de cómo estas últimas nos ayudan a ahorrar energía y dinero.

7 Ventajas de la Bomba de Calor en uso residencial Comparativa de la Bomba de Calor frente a otros sistemas de calefacción. Para la siguiente comparativa vamos a tener en cuenta los siguientes datos: 1. Potencia de calefacción demandada por la vivienda. 2. Potencia de calefacción anual. 3. Precio del kw para cada uno de los suministros de energía habituales. 4. Rendimiento de las máquinas o equipos generadores de calefacción. 1. Potencia de calefacción. La potencia de calefacción a instalar en una vivienda es determinada en el Cálculo de Cargas Térmicas que se realice para la misma. En este cálculo se tienen en cuenta la temperatura interior de confort, la temperatura mínima exterior en la zona, las perdidas de calor del edificio por sus paramentos, suelos, techos, los caudales de ventilación, los horarios de funcionamiento, y otros parámetros de cálculo. Para nuestro caso vamos basarnos en una vivienda modelo con los siguientes datos: _Vivienda unifamiliar en Madrid, temperatura exterior de cálculo (-3.4º C). Estructura de la vivienda. Cargas térmicas: Planta baja: Salón: Distribuidor: Aseo: Cocina: Planta alta: Dormitorio 1: Dormitorio 2: Distribuidor: Baño: Baño principal: Dormitorio principal: W W 816 W W 975 W W 600 W 922 W 982 W W El concepto de carga térmica está asociado a sistemas de calefacción, climatización y acondicionamiento de aire así como a sistemas frigorificos. Este hace referencia a la energía en forma de calor a aportar o extraer de la edificación o recinto frigorífico, según corresponda. Es decir, la solicitación térmica a controlar en sistemas de climatización y frigoríficos. TOTAL: W La potencia de calefacción para nuestro cálculo es W, que aproximaremos hasta 15,9 kw.

8 Ventajas de la Bomba de Ca- lor 8 PLANTA BAJA

9 Ventajas de la Bomba de Calor en uso residencial. 9 PLANTA ALTA

10 Ventajas de la Bomba de Calor en uso residencial Potencia de calefacción anual. Grados día de calefacción es un indicador del grado de rigurosidad climática de un sitio ya que relaciona la temperatura media con una cierta temperatura de confort para calefacción. Este indicador climático es utilizado por normas de varios países para clasificar el clima para uso en Eficiencia energética de la edificación, limitar las cargas térmicas en calefacción de los edificios, facilitar la determinación de cargas térmicas anuales o mensuales en calefacción, entre otros. Un método de estimación de la demanda de calefacción de fácil aplicación y que se considera suficientemente, es el método de los gradosdía propuesto en la norma NBE-CT-79. Los valores tabulados para todas las capitales de provincia de España de los Grados-Día en base se recogen en la norma UNE Grados día de calefacción. Se define como la suma de las diferencias horarias de la temperatura media del aire exterior inferior a una temperatura base de calefacción, con respecto a este valor para todos los días del año. Para el caso de los grados día 15/15 de un período determinado de tiempo es la suma, para todos los días de ese período de tiempo, de la diferencia entre una temperatura fija, o base de los grados-día, y la temperatura media del día, cuando esa temperatura media diaria sea inferior a la temperatura base de 15º C. Zona A: 400 grados/día anuales. Zona B: 401 a 800 grados/día anuales. Zona C: 801 a grados/día anuales. Zona D: a grados/día anuales. Zona E: > grados/día anuales. Consumo anual = Potencia de calefacción * grados día anuales Ca = 15.9 kw * = kwh anuales.

11 Ventajas de la Bomba de Calor en uso residencial Precio del kw para cada uno de los suministros de energía habituales. Datos obtenidos del CNE (Comisión Nacional de energía) y del Ministerio de Industria, Turismo y Comercio, en noviembre de / 1. Electricidad. 0, /Kwh. 2. Butano ( Bombona de butano 12.5 kg. 12,70 /ud.) el precio del kg es de 1,016 /kg. 3. Propano ( Bombona de propano 12.5 kg. 12,70 /ud.) el precio del kg es de 1,0236 /kg. 4. Gas natural. 0, /Kwh. 5. GLP Canalizado. 0,82342 /kg. 6. Gasóleo Calefacción. 0,87 /litro. El siguiente paso es calcular el precio de los combustibles que tenemos en kg ó litros, en kw/h. Para esto utilizaremos el P.C.I (Poder Calorífico Inferior) de cada uno de ellos: P.C.I.: (1 kw= 860 kcal/h) 1. Butano kcal/kg = 12,72 kwh. kg 2. Propano kcal/kg = 12,89 kwh. kg 3. Gasóleo Calefacción kcal/kg = 11,86 kwh. kg En este caso debemos hacer una conversión mas, pasar el precio de / litro a /kg. Para esto necesitamos saber cuanto pesa un litro de gasóleo calefacción, la densidad del gasóleo es de 0,85 kg/l, por lo tanto el precio del gasóleo C es de 1,02 /kg. En resumen y ordenados de menor a mayor, estos son los precios de los suministros de energía por kw consumido: 1. Gas natural. 0,05 /kwh. 2. GLP Canalizado. 0,07 /kwh. 3. Gasóleo Calefacción. 0,08 /kwh. 4. Butano 0,08 /kwh. 5. Propano 0,08 /kwh. 6. Electricidad. 0,12 /kwh. Ya tenemos el precio de cada kw de energía en los tipos de suministros habituales, existe una clara diferencia entre el gas natural y la electricidad. Para continuar con nuestro cálculo necesitamos saber cual es el rendimiento de los aparatos que consumen estos tipos de suministros energéticos. El poder calorífico es la cantidad de energía que la unidad de masa de materia puede desprender al producirse una reacción química de oxidación. Poder calorífico superior Es la cantidad total de calor desprendido en la combustión completa de 1 kg de combustible cuando el vapor de agua originado en la combustión está condensado y se contabiliza, por consiguiente, el calor desprendido en este cambio de fase. También es llamado poder calórico neto.

12 Ventajas de la Bomba de Calor en uso residencial Rendimiento instantáneo de las máquinas o equipos generadores de calefacción. ( rendimiento µ ) Poder calorífico inferior. Es la cantidad total de calor desprendido en la combustión completa de 1 kg de combustible sin contar la parte correspondiente al calor latente del vapor de agua de la combustión, ya que no se produce cambio de fase, y se expulsa como vapor. Una Caldera de Condensación es una máquina que produce agua caliente a baja temperatura 40-60ºC, con un alto rendimiento superior al 100% en base al Poder calorífico Inferior del combustible y bajas emisiones de CO 2 y NOx. 1. Radiadores eléctricos. µ = 1 2. Calderas a gasóleo: _ Hierro fundido. µ = 0,91 _ Chapa de acero. µ = 0,91 _ Baja temperatura. µ = 0,93 3. Calderas a gas: _ Estándar. µ = 0,91 _ Condensación µ = 0,97 _ Condensación baja temperatura. µ = 1,05 4. Bomba de calor Clase A/A µ = 3,00 COMPARACION DE CONSUMOS. Para la obtención del consumo total en cada caso aplicaremos la siguiente fórmula: CT = Ca * / P kw µ CT Consumo Total Ca Consumo anual ( kw anuales) µ rendimiento P kw Precio del kw. 1. Radiadores eléctricos. µ = 1 Ca * 0,12 /1 = Calderas a gasóleo: _ Hierro fundido. µ = 0,91 _ Chapa de acero. µ = 0,91 Ca * 0,08 / 0,91 = _ Baja temperatura. µ = 0,93 Ca * 0,08 / 0,93 = Calderas a gas: _ Estándar. µ = 0,91 Butano ó Propano. Ca * 0,08 / 0,91 = GLP Canalizado. Ca * 0,07 / 0,91 = Gas Natural. Ca * 0,05 / 0,91 = 1.396

13 Ventajas de la Bomba de Calor en uso residencial. 13 _ Condensación µ = 0,97 Butano ó Propano. Ca * 0,08 / 0,97 = GLP Canalizado. Ca * 0,07 / 0,97 = Gas Natural. Ca * 0,05 / 0,97 = _ Condensación baja temperatura. µ = 1,05 Butano ó Propano. Ca * 0,08 / 1,05 = GLP Canalizado. Ca * 0,07 / 1,05 = Gas Natural. Ca * 0,05 / 1,05 = Bomba de calor Clase A/A µ = 3,00 Ca * 0,12 / 3 = RESUMEN ORDENADO DE MAYOR A MENOR. Radiadores eléctricos C. a gasóleo: Hierro fundido y Chapa de acero Calderas a gas: Estandar. Butano ó Propano Calderas a gasóleo: Baja temperatura Calderas a gas: Condensación. Butano ó Propano Calderas a gas: Estandar. GLP Canalizado Calderas a gas: Condensación baja temperatura Calderas a gas: Condensación. GLP Canalizado Calderas a gas:_ Cond. baja tem. GLP Canalizado Calderas a gas: Estandar. Gas Natural Calderas a gas: Condensación. Gas Natural Calderas a gas:_ Cond. baja tem. Gas Natural Bomba de calor Clase A/A La bomba de Calor obtiene ahorros del 20 % al 300% frente a otros sistemas de calefacción. Rendimiento instantáneo. Representa el porcentaje de energía aprovechada resultante de deducir las pérdidas por calor sensible en los humos, por inquemados y por radiación y convección con el quemador en marcha y con la caldera a una temperatura de funcionamiento de 70 C, como mínimo. Rendimiento estacional. Representa el porcentaje de energía aprovechado resultante de deducir las perdidas por calor sensible en los humos, por inquemados, por radiación y convección y por disponibilidad de servicio, tanto en los periodos de demanda de calor útil quemador en marcha, como durante las paradas de quemador.

14 Ventajas de la Bomba de Calor en uso residencial Ventajas de la Bomba de Calor. Eficiencia energética. La Bomba de Calor es la máquina de calefacción con mayor rendimiento. Reúne dos servicios en un mismo aparato. La Bomba de Calor ofrece los servicios de calefacción y refrigeración en la misma instalación. Según datos del Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía (IDAE), del Ministerio de Industria y Energía, más de la cuarta parte del consumo final de energía y de las emisiones de CO 2, tienen su origen en los hogares españoles (vivienda y vehículos). Un estudio elaborado por este organismo señala que cada familia gasta por término medio euros anuales en energía y emite 4'6 toneladas de CO 2. La calefacción, con un 45% supone el principal consumo energético de los hogares españoles. Gran flexibilidad. El mercado ofrece equipos Bomba de Calor en muchas marcas y modelos, que permiten su instalación, en pared, techo, suelo, conductos, suelo radiante, etc. Mínimo mantenimiento. La Bomba de Calor residencial es un equipo que solo necesita conexión a la red eléctrica de la vivienda, evita los gastos de mantenimiento y revisiones que presentan otros sistemas de energía, gas natural, GLP, gasóleo, butano, propano. El mantenimiento de la bomba de calor es muy sencillo y fácil de realizar por el usuario. Muy bajo nivel ruido. Futuro asegurado. No depende los combustibles fósiles. Valor añadido. Ahorran en costes de construcción e incrementa el valor del inmueble. Facilitan la rehabilitación de inmuebles. Son sistemas de gran flexibilidad, extensa gama, modelos y fácil montaje. Comparación de gastos. Es el sistema de calefacción mas económico en viviendas, evita duplicidad de gasto en partidas de término fijo o contratación de otros suministros de energía distintos a la electricidad. Ecológica. La bomba de calor utiliza la energía aerotérmica, energía renovable que ayuda a disminuir la producción de CO 2. Perfecto en instalaciones de nueva tecnología. La temperatura de producción de la Bomba de Calor es optima para sus uso junto sistemas de placas solares y suelo radiante. Cada grado que aumentemos la temperatura el consumo de energía se incrementa en 17%

15 Especialistas en Especialistas en Instalaciones Térmicas en Edificios: Proyectos, dirección de obra y legalización de Instalaciones Térmicas en Edificios. Climatización: Split, multi-split, bombas de calor e inverter. Sistemas de distribución de aire por conductos. Sistemas de fancoil por agua a dos y cuatro tubos. Enfriadoras de agua. Sistemas VRV : Sistemas VRV a dos tubos. Sistemas VRV a tres tubos con recuperador de energía. Sistemas VRV con motor a gas natural. Zonificación de sistemas de aire acondicionado por conductos y rejillas motorizadas. Recuperadores de energía entálpicos. Torres de recuperación de agua. Sistemas de filtrado y ventilación. Salas blancas, salas de ordenadores y aplicaciones especiales. Unidades de Tratamiento de Aire a medida. Contratos de mantenimiento. Preventivo, predictivo y correctivo. Monitorización y telegestión. Actualización de instalaciones a la normativa vigente. Servicio de Asistencia Técnica. Calefacción y refrigeración por suelo radiante. Sistemas de energía solar para producción de ACS y calefacción Especialistas en trabajos en altura o de difícil acceso. Suministro y montaje de líneas de vida homologadas. Climatización Instalaciones de electricidad Iluminación Señalización Telefonía Antenas Pararrayos Fontanería Saneamiento Calefacción Energía solar MADRID VERTICAL Avenida de los Apóstoles, nº 17, local MADRID - Tlf

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