Innovación Tecnológica y eficiencia energética. Innovación tecnológica y eficiencia energética de sistemas térmicos en edificios

Transcripción

1 Innovación tecnológica y eficiencia energética de sistemas térmicos en edificios

2 Estrategia de ahorro y Marco Normativo Europeo. Los pronósticos indican que la dependencia de Europa de importaciones de energía pasara del 50% actual al 70% en el año Como consecuencia la UE se ha impuesto el objetivo 20:20:20 para el año 2020: Reducción de las emisiones de dióxido de carbono en un 20% en relación a Aumento del porcentaje de energía renovable sobre el consumo total de energía en un 20%. Aumento de la eficiencia energética en un 20% Para ello, el marco Normativo Europeo lo componen las Directivas de Eficiencia energética de los edificios (EPBD), la de productos que usan energía (EuP) y la de eficiencia energética en el uso final y servicios energéticos. 2

3 Directivas Europeas Eup / Erp Directiva 2005/32/CE Eup (Energy Using Products): asegurar que los productos consumidores de fuentes de energía, se diseñen bajo el criterio de eficiencia energética, sin restarles rendimientos ni provocar otros impactos medioambientales. La Directiva Eup ha sido refundida ampliando su alcance, incluyendo todos los productos relacionados con la energía en la Directiva 2009/125/CE ErP (Energy Related Products). En el lote 1 de productos afectados por la Directiva, se trata el tema de las calderas, se ha elaborado el Estudio Preparatorio y actualmente hay un documento de trabajo con los requisitos de ecodiseño de calderas (borrador). En dicho documento de trabajo se da la posibilidad de mejorar la calificación de las mismas, al ser integradas en la instalación con otros sistemas como bombas de calor aire-agua y agua-agua. 3

4 La Etiqueta de Eficiencia Energética de los edificios de nueva construcción. Con el Índice de Calificación de Eficiencia Energética completamos la Etiqueta de Eficiencia Energética Recomendaciones para aumentar la Eficiencia Energética en edificios: - Los cerramientos y nivel de aislamiento influye en gran medida en la eficiencia energética, en torno a un 20 %. - El rendimiento del sistema de calefacción (generador, distribución y control) puede influir hasta un 12%. 4

5 Comparativa vivienda Alternativas: Energía solar térmica: Fuente de energía limpia y gratuita No emite CO 2 Obligatoria su instalación por norma Elevada inversión inicial Bomba de calor aire-agua Elevados Rendimientos Fácil instalación y mantenimiento (no tiene salida de gases) No emisiones de CO 2 en instalación. Dependiente de temperaturas exteriores variando su rendimiento (necesidad de apoyo). Calderas condensación Elevados rendimientos No necesita equipo de apoyo. Fácil integración con solar y bombas de calor Necesidad de instalación de gas y evacuación gases. 5

6 Ahorro en el consumo de energía primaria. Con el uso de las bombas de calor geotérmicas se consigue un ahorro en el consumo de energía primaria comparado con otros sistemas de generación. Consumo de energía primaria en la generación de 1kWh, para diferentes sistemas: Calderas a temperatura cte kwh Energia Primaria 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 Calderas de baja temperatura Calderas de condensación Bombas de calor aire/agua Bombas de calor - tierra/agua Bombas de calor - agua/agua Fuente: BDH (Bundesindustrieverband Deutschland) 6

7 Bombas de calor aire agua 7

8 Bombas de calor aire-agua. Extrae calor o frío del aire exterior y lo cede al agua que circula en el circuito del sistema, esto permite que pueda climatizar (frío, calor) y producir agua caliente sanitaria. Unidad exterior con un circuito frigorífico hermético sin necesidad de manipulación de refrigerante en la instalación. La conexión de la unidad exterior con la interior son dos conexiones hidráulicas (ida y retorno) y conexión eléctrica. 8

9 Confort para el usuario final. Posibilidad de obtener el máximo confort por la distribución de calor-frío en la estancia por medio de agua y suelo radiante u otros sistemas de emisión a baja temperatura. 16ºC 20ºC 24ºC Máximo confort!!! Suelo radiante Radiador Calefacción por aire Calefacción por suelo radiante Calefacción por radiadores Calefacción fan coil baja temperatura 9

10 Confort para el usuario final. No existen emisiones de CO 2 en el lugar de instalación de la bomba de calor y niveles de ruidos de la unidad exterior de 43 db a 2 metros de distancia. Máximo respeto con el medio ambiente!!! CO 2 Niveles de ruido en dbs Fuente: OMS 10

11 Eficiencia y rendimiento. Máximo ahorro por la modulación de frecuencia, la velocidad del compresor se adapta a la demanda. Elevados rendimientos en calor (temperatura exterior 7ºC): ida a calefacción 38ºC y COP = 3,9 a máxima velocidad del compresor y COP = 4,5 al mínimo. En frío (temperatura exterior 35ºC): ida refrigeración 18ºC EER = 4 al máximo y 4,7 al mínimo. Tecnología INVERTER y alto rendimiento!!! Fuente: Frost 11

12 Diagrama de instalación, módulo Supraeco AWE θ Sensor de temperatura exterior AWE 230 V. ARW V. θ Filtro Sensor de temperatutra interior (modo frío) Nota: La producción de agua caliente sanitaria se tiene que producir mediante un sistema independiente 12

13 Diagrama de instalación, módulo Supraeco AWB Sensor de temperatura externo Red θ AWB Caldera 230 V. ARW V. θ Filtro Sensor de temperatura Interno (modo frío) Nota: La producción de agua caliente sanitaria se tiene que hacer con la caldera o con un sistema independiente 13

14 Módulo Supraeco AWM Solar + agua caliente Válvula termoestática T Colector Solar AWR 90 Tanque de almacenamiento AWM 14

15 Calderas de Condensación y la eficiencia en la combustión.

16 La Eficiencia Energética en Calderas. La Directiva Eup ha sido refundida debido a su necesidad de ampliar su alcance, incluyendo todos los productos relacionados con la energía en la Directiva 2009/125/CE ErP (Energy Related Products). En el caso concreto de calderas, se ha elaborado el Estudio Preparatorio y actualmente hay un documento de trabajo ya elaborado de los requisitos de ecodiseño de calderas 16

17 Europa: condensación y energías renovables 17 C/CCM Robert Bosch GmbH reserves all rights even in the event of industrial property rights. We reserve all rights of disposal such as copying and passing on to third parties.

18 Por qué instalar calderas de condensación? Cuidado del medio ambiente. Insignificantes niveles de emisiones contaminantes para combatir el cambio climático. Ideal en combinación con sistemas solares. Ahorro en la factura de gas. El alto rendimiento de estas calderas (109%) permite ahorrar hasta un 30% de energía con respecto a una caldera convencional. Nueva legislación. RITE 2007: En reformas o cambio de generadores, se hará siempre a cubierta. A fachada sólo en los casos de aparatos de potencia inferior a 70 kw cuando - En calentador de tiro natural que tenga una potencia inferior a 24,4 kw o en caso de caldera siempre que la que se instale sea de clase 5 de emisiones de NOx. - Que la vivienda sea unifamiliar. 18

19 Principios de la condensación. Gas Aire CH O 2 CO H 2 O Caldera convencional 92% Nos encontramos η entre el 95% al 109% en calderas de condensación. Caldera de condensación 109% (Gas Natural) Salida de gases Ida Retorno Condensados 19

20 Conceptos generales de Condensación Tecnología de la condensación y Aplicaciones. Balance energético Además del calor latente recuperado, se obtienen mejoras adicionales gracias a la disminución de pérdidas. Caldera de Baja Temperatura 111% 11% Perdido en calor de condensación. 6% Pérdidas por el gas de escape 0,5% Perdidas por transmisión η=93,5% Caldera de Condensación 111% 1% Perdido en calor de condensación. 1% Pérdidas por el gas de escape 1% Perdidas por transmisión η=108 % Menores pérdidas de calor por gases de escape: Debido principalmente a la temperatura de humos. En calderas de condensación la temperatura se reduce a 30ºC- 60ºC. Y en calderas de Baja, el gas de escape sale con temperaturas de 140ºC a 190ºC. Menores pérdidas superficiales: debido a la temperatura de trabajo. 20

21 Comparativa caldera convencional <>condensación Caldera convencional Rdto. estacional 80% consume: 1032 m 3 año calefacción y 307 m 3 año para a.c.s. Caldera Condensación Rdto. Estacional 100% consume 825 m 3 año calefacción y 273 m 3 año para a.c.s. Ahorro en costes de explotación de casi 17%. Para una diferencia en la inversión inicial de 475, retorno en 5,1 años. (ejemplo para una vivienda unifamiliar) 21

22 La energía solar térmica y caldera de condensación para a.c.s. en vivienda unifamiliar 22

23 Desarrollo de la energía solar térmica Después de la bonanza vivida desde el año 2005, en 2009 ha habido una caída del 25% respecto al año anterior, instalándose unos m2 en ese año. El acumulado supera los m2. Se estima que el sector ocupa a más de personas. En España hay 35 fabricantes, con una capacidad de producción anual de m2. La energía solar térmica forma parte de las instalaciones de nuestros edificios debido a la entrada en vigor del CTE y el RITE, los cuales establecen las exigencias de ahorro energético de sus instalaciones FUENTE_ IDAE 23

24 Futuro en la implementación de la energía solar térmica. Características de la tecnología: Alto grado de desarrollo en componentes. Captadores con buenos índices de calidad y eficiencia. Experiencia en diseño de instalaciones. Potenciales de desarrollo en el futuro: Desarrollo de nuevos captadores. Aplicaciones combinadas con calefacción, geotermia. Ámbito de aplicación a rehabilitación de viviendas. Aplicación a la refrigeración solar. Con ciclos de absorción que demanda temperaturas > 80ºC con COP elevados. Aplicaciones industriales. Supone un 30% de las aplicaciones solares con gran potencial de crecimiento. 24

25 Sistema solar térmico: Captador Captador plano Tubo de vacío Cilindro-parabólico Captador de PVC Sin cubierta 25

26 Selección del sistema por curva de rendimiento A la hora de seleccionar entre tubo de vacio y captador plano, se debe tener en cuenta: - Los tubos de vacio, tienen un mayor costo, aunque tambien menores pérdidas y mayor rendimiento. RENDIMIENTO Piscina ACS Suelo radiante Refrigeración -Facilidad de integración en edificios -Un número elevado de paneles para satisfacer la demanda en invierno, suponen problemas de sobrecalentamiento en verano. DIFERENCIA TEMPERATURAS (Tm-Tamb)/I - En España, el empleo de tubos de vacío se justifica en aplicaciones de alta temperatura. 26

27 Comparativa condensación+solar para a.c.s. Cobertura solar con 2 captadores para el 82% demanda de a.c.s.: la caldera consume 825 m 3 año calefacción y 42 m 3 año para a.c.s. Supone un ahorro de 40% respecto a caldera convencional. (ejemplo para una vivienda unifamiliar) 27

28 La energía solar térmica y caldera de condensación para a.c.s. y calefacción en vivienda unifamiliar 28

29 CERAPURSOLAR CERAPURSOLAR CSW 30-3 CSW 30-3/400 max. Calefacción max. ACS 22 kw 30 kw 29 Caldera mural a gas Caldera mural a gas, Interacumulador de 400 litros de capacidad, con estación solar integrada y modulo ISM1 de optimización solar

30 CERAPURSOLAR CERAPURSOLAR Cogeneración Fácil integración de sistemas adicionales de calefacción en sistemas de condensación a gas Sistemas solares Geotermía Estufas de leña Pellet SP 400 SHU 30

31 CERAPURSOLAR Válvula de 3 vías Calefacción - ACS ACS Agua fría Bloque térmico WB6 Válvula de mezcla incorporada Hasta 10 circuitos de calefacción posibles (de acuerdo al controlador Fx elegido) Si el acumulador está suficientemente cargado, la energía es aprovechada y la caldera no arranca. La caldera arranca automáticamente cuando la energía acumulada no es suficiente Una utilización optimizada de la energía gracias a la válvula de mezcla SP400 SHU Con estación solar y ISM1 incorporado 31

32 Comparativa condensación+solar a.c.s. y calefacción 32

33 GRACIAS POR SU ATENCIÓN Daniel Blanco Masegosa Robert Bosch España, S.A. Termotechnik Area Hnos. García Noblejas, MADRID ESPAÑA Tel Fax Mobile daniel.blanco@es.bosch.com 33