Guía de Calderas
El consumo de energía en nuestra vivienda depende de varios factores como son, la zona climática donde se encuentra la vivienda, su orientación, el nivel de aislamiento, el grado de equipamiento o el uso que damos a los equipos, entre otros. Teniendo en cuenta que el consumo medio de una vivienda es de 10.521 kwh al año, en el gráfico 1 podemos ver desglosados los porcentajes de dicho consumo dependiendo del uso de la energía. Si consideramos la calefacción y el agua caliente sanitaria (ACS) podemos observar que ambos representan el 66% del consumo total.
1 % 7 % 4 % 19 % 22 % 47 % ACS Electrodomésticos Calefacción Cocina Iluminación Aire Acondicionado Gráfico 1: Reparto en el consumo del hogar Fuente: Proyecto SECH-SPAHOUSEC IDAE - 2011 Debido a que más de la mitad del consumo de las viviendas procede de la generación de calor, ya sea para calefacción o para ACS, es aconsejable utilizar calderas que tengan un rendimiento alto. En esta guía se hace una introducción a los tipos de calderas que podemos encontrar en el mercado y se dan las claves para poder seleccionar las más eficientes. Además, se comparten algunos consejos para aumentar aún más su eficiencia energética. Guía de Compra ecológica 4
Tipos de calderas (calefacción y acs) Las calderas se pueden considerar como una caja negra, en la que entra agua fría y combustible y sale agua caliente y gases. En su interior se quema el combustible con el aire, liberando calor. En el funcionamiento de la caldera intervienen dos circuitos independientes, uno para el agua y otro para los gases. En la siguiente imagen se pueden observar los dos circuitos y los componentes de una caldera. Imagen 1: Partes de una caldera Fuente: Guía Técnica Diseño de centrales de calor eficiente IDAE (2010) El uso de las calderas puede ser para calefacción, ACS o para ambas cosas (mixtas). Las calderas pueden estar asociadas a un termo de ACS que suele tener una capacidad de 30 a 150 litros. Las clasificaciones de las calderas que podemos encontrar en el mercado se pueden hacer dependiendo de varios factores como la temperatura, la presión y el combustible, entre otros. Según la temperatura Busca equipos que trabajen con temperaturas lo más bajas posibles y que sean capaces de regularse para adaptarse a las distintas demandas energéticas. Los tipos de calderas que podemos encontrar son: I. Convencionales En este tipo de calderas el agua de retorno, una vez que pasa por las unidades terminales, llega a la caldera con una temperatura muy elevada y constante, por lo que su funcionamiento no se adapta a las necesidades de la vivienda. Guía de Compra ecológica 5
II.Baja temperatura Este tipo de calderas funcionan continuamente con una temperatura de retorno del agua de 40 a 60 C. Además de trabajar con temperaturas más bajas, pueden regular la temperatura dependiendo de las necesidades de la vivienda. Se consigue un ahorro energético del 15% en comparación con las calderas convencionales. III.Condensación Es una caldera parecida a la de baja temperatura, con la diferencia que esta está diseñada para que condense continuamente una parte importante del vapor de agua contenido en los gases procedentes de la combustión, consiguiendo así un mayor aporte de energía. Esto se consigue porque utiliza la energía que se libera al pasar el agua de estado gaseoso a líquido. La temperatura óptima de funcionamiento es de 30 a 40 C. Son las más eficientes, su rendimiento puede estar por encima del 100%. Un inconveniente es que se debe instalar un desagüe para el agua que se condensa. Teniendo en cuenta aspectos como la eficiencia, el rendimiento, el tipo de combustible, etc. de las calderas antes mencionadas se obtiene la siguiente tabla comparativa. (*) La limitación se da cuando los terminales son de alta temperatura. Las calderas, al trabajar con temperaturas bajas, no son capaces de calentar las unidades terminales, por lo que no se consigue una temperatura óptima en la vivienda. Algunas Comunidades Autónomas ofrecen ayudas para cambiar las calderas actuales por unas más eficientes - dichas ayudas se suelen conocer con el nombre de Plan Renove de Calderas. Lo que busca la administración es sustituir todas las calderas convencionales por unas más seguras y eficientes. De esta manera, se reduce el consumo y por tanto, la dependencia energética del país. El calor generado en la caldera pasa a las viviendas por medio de unas unidades terminales. Los más utilizados, en el caso de edificios residenciales, son los radiadores o el suelo radiante, que utilizan agua para distribuir el calor. Guía de Compra ecológica 6
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Lo más adecuado es utilizar las unidades terminales que requieran una menor temperatura del agua de retorno. En la siguiente tabla se muestran las características de estos terminales: Según la presión El tipo de caldera, según la presión, viene determinada por el tipo de cámara de combustión, lugar donde se quema el combustible con la ayuda del aire. Hay dos tipos dependiendo de donde se obtenga el aire, la atmosférica y la estanca. I. Atmosférica El aire necesario para realizar la combustión completa del gas se toma de la misma estancia donde se encuentra la caldera. Para que dicha combustión se realice correctamente, la estancia debe de tener un determinado sistema de ventilación. Este tipo de calderas no se instalan desde el 1 de Enero del 2010, según el Reglamento de Instalaciones Térmicas de los Edificios (RITE), ya que son poco seguras y menos eficientes. Guía de Compra ecológica 8
Imagen 1: Partes de una caldera Fuente: Guía Técnica Diseño de centrales de calor eficiente IDAE (2010) II. Estanca Este tipo de caldera tiene la cámara de combustión totalmente aislada, no tiene intercambio de aire con la estancia donde se encuentra la caldera. La admisión de aire y la evacuación de gases tienen lugar en una misma chimenea, formada por dos tubos concéntricos, uno de entrada y otro de salida. El intercambio de calor entre el aire que entra y el gas de salida hace que aumente el rendimiento de la caldera. El hecho que esté aislada hace que sean más seguras al no haber peligro de posibles fugas de combustible. Imagen 1: Partes de una caldera Fuente: Guía Técnica Diseño de centrales de calor eficiente IDAE (2010) Guía de Compra ecológica 9
Quemadores El quemador es el aparato destinado a facilitar la combustión de los carburantes (líquidos o gaseosos) de las calderas o de otras instalaciones térmicas. Según la forma en que toman el aire de combustión, se pueden distinguir dos tipos de quemadores, atmosférico o mecánico. Atmosférico Se usa para combustibles gaseosos. Parte del aire necesario para la combustión se introduce directamente en el quemador por los conductos y otra parte se obtiene por difusión del aire que rodea la llama. A través del encendido automático se consigue la energía para encender la llama. Su principal ventaja es su simplicidad y bajo coste Mecánico o de sobrepresión En este tipo de quemador el aire de combustión es introducido mediante un ventilador. Las calderas que tienen quemadores mecánicos, cuentan con un sistema de control que arranca la caldera en función de los requerimientos de la vivienda. En este caso podemos regular la temperatura de funcionamiento. Dependiendo del número de etapas se distinguen los siguientes quemadores: I. Una etapa (todo - nada) El consumo de combustible es constante mientras esté funcionando el quemador. Se da en calderas con un rango de consumo determinado. El inconveniente que tiene este tipo de quemador es que trabaja al 100% de potencia, por lo que sólo es aconsejable cuando la demanda energética es constante, de otra forma se producen pérdidas de energía por los constantes arranques y paradas. Todas las calderas tienen tres periodos de funcionamiento: tiempo de arranque, tiempo empleado en el funcionamiento y tiempo de parada. En las calderas con un quemador de una etapa se emplea mucho tiempo y energía en los arranques y en las paradas. Cada vez que se vuelve a encender la caldera lo hace al 100% de su potencia. II. Dos etapas (todo poco nada) Con este tipo de quemador la caldera funciona en dos niveles de potencia, con una potencia del 100% y del 50%, mientras se mantiene continua la combustión del quemador. Se puede regular el tiempo de funcionamiento dependiendo de la demanda energética de la vivienda. De esta forma se consiguen reducir los tiempos Guía de Compra ecológica 10
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de arranque y parada, en comparación con el quemador de una etapa, dando como resultado una caldera más eficiente. En un primer momento, la potencia de funcionamiento es del 100% pero al disminuir la demanda de calor, la potencia desciende aproximadamente hasta el 50% manteniéndose constante hasta que la demanda de calor desaparece. De esta manera se reduce significativamente el consumo de combustible. III. Modulante Estos quemadores reducen los arranques y paradas de la caldera, ahorrándose energía, al adecuar, en todo momento, el aporte de calor a la demanda real. Este tipo de quemador se instala en aquellas viviendas donde la demanda energética sufre muchas variaciones. En la tabla 4 se muestran los requisitos de regulación que exige el RITE dependiendo de la potencia de la caldera. Se puede observar que, independientemente de la potencia de la caldera, el quemador modulante es el que se adapta mejor. La potencia de las calderas de un hogar por norma general está por debajo de los 70 kw por lo que, según la tabla 4, el quemador tiene que ser de una etapa o modulante. Las calderas centrales tienen una potencia superior a 70 kw, en este caso el quemador deberá ser de dos etapas o modulante, dependiendo de la demanda de las viviendas. En las comunidades de vecinos la calefacción y ACS pueden suponer más del 60% de los gastos comunes por lo que se debe estudiar qué tipo de caldera es la más adecuada según las necesidades de los propietarios. Aunque es muy común que las viviendas en las comunidades de vecinos tengan calefacción individual, lo más eficiente es tener calefacción colectiva. Esto se consigue siempre que cada vivienda regule su consumo individual y el pago de las facturas también sea individual. Además, la calefacción central puede acceder a tarifas más económicas. Guía de Compra ecológica 12
Combustibles La tendencia actual es a sustituir los combustibles sólidos y líquidos por gas. No obstante, actualmente se están introduciendo las calderas de biomasa, de mayor inversión inicial y mantenimiento, pero con incentivos de algunas administraciones por tratarse de un combustible renovable. En el siguiente gráfico se puede observar los distintos tipos de combustibles que se consumen en España. Carbón 6 % 4 % 2% Productos Petrolíferos Gas Natural Electricidad no renovable Electricidad renovable Energías renovables Biomasa y Biogás 7 % 15 % 14 % 52 % Gráfico 2: Consumo de energía final en España (año 2011) Fuente: Boletín anual del IDAE Evolución Mensual de Consumos de Energía Final en España - Actualización 2012 En el gráfico 2 se puede observar que el combustible que menos se utiliza es el carbón. Por exigencia del RITE está prohibida la utilización de este combustible desde el 1 de Enero de 2012. Los combustibles tipo que utilizan las calderas son el gasóleo, el gas natural y la biomasa. En la siguiente tabla se detallan las propiedades de cada uno de ellos. Guía de Compra ecológica 13
La tendencia actual es a sustituir los combustibles sólidos y líquidos por gas. No obstante, actualmente se están introduciendo las calderas de biomasa, de mayor inversión inicial y mantenimiento, pero con incentivos de algunas administraciones por tratarse de un combustible renovable. En el siguiente gráfico se puede observar los distintos tipos de combustibles que se consumen en España. En el gráfico 2 se puede observar que el combustible que menos se utiliza es el carbón. Por exigencia del RITE está prohibida la utilización de este combustible desde el 1 de Enero de 2012. Los combustibles tipo que utilizan las calderas son el gasóleo, el gas natural y la biomasa. En la siguiente tabla se detallan las propiedades de cada uno de ellos. Gasóleo El gasóleo es uno de los combustibles más contaminantes que existen, debido a su alto contenido en carbono. Las emisiones producidas por su combustión son más elevadas en comparación con el gas natural. Gas Natural Es una mezcla de gases ligeros que se encuentra frecuentemente en yacimientos fósiles, acompañando al petróleo o al carbón. El gas natural es uno de los combustibles más limpios al emitir menos CO2 que los combustibles derivados del petróleo, además se quema de forma limpia y eficaz. Biomasa Se denomina biomasa a la materia orgánica de origen vegetal, incluyendo residuos o desechos, que se utiliza como combustible para producir electricidad o calor. Para la utilización de biomasa se necesitan otras calderas distintas de las que se han descrito en apartados anteriores. El diseño de las calderas depende del tipo de combustible. Uno de los inconvenientes que tiene este tipo de caldera es que se necesita un lugar de almacenamiento para el combustible y un depósito próximo a la caldera que sirva de sistema de alimentación. El tamaño de éste determina la autonomía de la caldera. Existen en el mercado equipos compactos de potencias de hasta 70 kw. Tienen un alto grado de rendimiento, por encima del 90% y llevan incorporado un depósito o tolva de combustibles, de forma que no es necesario disponer de un lugar adicional para el almacenamiento de la biomasa. Guía de Compra ecológica 14
Imagen 4: Equipos compactos de pellets Fuente: Sistemas Automáticos de Calefacción con Biomasa en Edificios y Viviendas Comunidad de Madrid El combustible que se utiliza para este tipo de calderas es biomasa sólida. Son muy comunes los residuos de madera naturales pretiturados (astillas, cortezas, etc.), y los residuos agroindustriales como los huesos de aceitunas, las pepitas de las uvas o la cáscara de almendras. También se utilizan mucho los pellet, virutas y serrines compactados en forma de cilindro. Como se puede observar en la tabla 5, la biomasa, es la que emite menos CO2. Esto se debe a que sus emisiones son consideradas neutras al liberarse la misma cantidad de CO2 que la planta, de la que procede, ha fijado durante su desarrollo. Antes de comprar una caldera de biomasa hay que considerar una serie de aspectos: Disponibilidad de espacio: el espacio que requiere es mayor porque se necesita un sistema de almacenamiento para el combustible. Disponibilidad de suministro de combustible: se debe asegurar el suministro a medio-largo plazo, con una calidad de biomasa alta y constante. Actualmente la disponibilidad de biomasa es cada vez más abundante pero la distribución se podría organizar de forma más efectiva. Mantenimiento de la caldera: en relación al mantenimiento de las calderas se tiene que prestar atención a la acumulación de cenizas y al nivel de combustible almacenado. En el caso del coste, la biomasa es más barata que el resto de combustibles. En la siguiente tabla puedes ver una comparativa de los costes de la biomasa y el gasóleo para producir la misma cantidad de calor. Fuente: Sistemas Automáticos de Calefacción con Biomasa en Edificios y Viviendas Comunidad de Madrid Guía de Compra ecológica 15
Recomendaciones Para fomentar el uso de este tipo de calderas, las distintas Comunidades Autónomas publican anual o bianualmente unas campañas de ayudas para la instalación de calderas de biomasa. Además, es importante destacar que la compra de calderas de biomasa supone una reducción fiscal del 10% de la inversión realizada. Para la compra de tu caldera, por tanto, puedes seguir las recomendaciones que hemos recogido en esta tabla resumen. (*) Debido a que su instalación implica levantar el suelo, se recomienda en viviendas de nueva construcción o en reformas integrales. En otros casos se recomiendan radiadores de baja temperatura. Guía de Compra ecológica 16
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Ejemplo de cambio de caldera Utilizando la herramienta de cambio de caldera de Twenergy se va a mostrar un ejemplo de los distintos ahorros que conlleva el cambio de caldera y de combustible. Se ha tomado como ejemplo una vivienda de aproximadamente 70 m2 situada en el municipio de Arcos, provincia de Burgos. Dicha vivienda tiene instalada una caldera convencional de gasóleo. Los dos tipos de calderas que se van a considerar para el cambio son: Caldera de baja temperatura que sigue utilizando gasóleo Caldera de condensación, donde además se cambia el combustible a gas natural En los dos casos, además, se ha cambiado el quemador a modulante. Según los resultados de la tabla, el cambio más adecuado es el de la caldera de condensación a gas natural. Este cambio consigue los valores más altos de ahorro, como se puede ver en el siguiente gráfico. Guía de Compra ecológica 18
Hay que tener en cuenta que la caldera convencional con la que se ha realizado el estudio es una caldera nueva, que se puede encontrar en el mercado. Considerando que las calderas que se fabrican hoy en día son más eficientes que las que se encuentran en la mayoría de nuestras viviendas, se puede afirmar que los ahorros por el cambio de las mismas serán actualmente bastante mayores. Buenas prácticas Para garantizar el ahorro y la eficiencia energética, además de los factores antes mencionados, habría que seguir unos buenos hábitos o adaptaciones de la vivienda. Envolvente térmica: modificación en la estructura de la vivienda para mejorar el aislamiento. Temperatura: mantener una temperatura óptima en la vivienda. Según el RITE la temperatura de confort en las habitaciones debe estar en 21 C invierno y los 26 C en verano. Válvulas termostáticas: se pueden instalar válvulas termostáticas en los radiadores o termostatos programables. Con ambos sistemas se puede elegir la temperatura de confort llegando a conseguir un ahorro entre el 8 y el 13%. Mantenimiento: un buen mantenimiento de las calderas y las unidades terminales, puede hacernos ahorrar hasta un 15% de energía. Guía de Compra ecológica 19
Referencias: Documentos Técnicos de Instalaciones en la edificación DTIE - Principios básicos de las calderas de condensación, 2008 Documentos técnicos de Instalaciones en la edificación DTIE Sistemas de Climatización. Edita Atecyr, 2009 Guía básica Calderas de condensación Fenercom -2009 http://www.fenercom.com/pdf/publicaciones/guia-basica-calderas-condensacion-2009-fenercom.pdf Guía de aislamiento de viviendas Twenergy http://twenergy.com/guias/twenergy_guia_aislamiento_de_viviendas.pdf Guía Técnica Diseño de centrales de calor eficientes IDAE (2010) http://www.minetur.gob.es/energia/desarrollo/eficienciaenergetica/rite/ Reconocidos/Reconocidos/CentralesCalor.pdf Guía Práctica de la Energía Consumo eficiente y responsable IDAE (2011) http://www.idae.es/index.php/mod.documentos/mem.descarga?file=/ documentos_11046_guia_practica_energia_3_ed.rev_y_actualizada_ A2011_01c2c901.pdf Guía Práctica - Sistemas Automáticos de Calefacción con Biomasa en Edificios y Viviendas Comunidad de Madrid http://www.madrid.org/cs/satellite?c=cm_publicaciones_fa&cid=1142317 871962&idTema=1109265603131&language=es&pagename=ComunidadMa drid%2festructura&segmento=1&sm=1 Proyecto Sech- Spahousec Análisis del consumo energético del sector residencial en España. Informe Final. IDAE, 2011. http://www.idae.es/index.php/mod.documentos/mem.descarga?file=/documentos_informe_spahousec_acc_f68291a3.pdf Real Decreto-ley 2/2003, de 25 de abril, de medidas de reforma económica http://www.boe.es/boe/dias/2003/04/26/pdfs/a16223-16238.pdf Reglamento de Instalaciones Térmicas de los edificios http://www.boe.es/boe/dias/2007/08/29/pdfs/a35931-35984.pdf Guía de Compra ecológica 20
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