La Bomba de Calor

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Edita:

AFEC (Asociación de Fabricantes de Equipos de Climatización)

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Impresión:

Industrias Gráficas El Instalador

ISBN: 978-84-606-5447-6

D.L.: M-4128-2015

Segunda Edición

La Bomba de Calor

Comité de Redacción

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Pilar Budí (AFEC)

Manuel Herrero (AFEC)

José Mª Ortiz (AFEC)

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Pilar Budí (AFEC)

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Enrique Gómez (CARRIER)

Manuel Herrero (AFEC)

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José Mª Ortiz (AFEC)

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Cecilia Salamanca (AFEC)

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AIRLAN, ARISTON, BAXI, CARRIER, CIAT, DAIKIN, EUROFRED, FRIGICOLL, HITACHI,

HITECSA, JOHNSON CONTROLS, KEYTER, LENNOX, LG ELECTRONICS, LUMELCO,

MITSUBISHI ELECTRIC, PANASONIC, ROBERT BOSCH, SAMSUNG, SAUNIER DUVAL,

SEDICAL, SYSTEMAIR, TOSHIBA HVAC, VAILLANT.

Con el Apoyo Institucional de

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Prólogo

Los principios termodinámicos sobre los que se fundamenta la bomba de calor son tan conocidos y, a su vez, se ha escrito tanto sobre esta tecnología y sus aplicaciones que pudiera parecer una osadía intentar escribir algo nuevo sobre estos equipos.

Sin embargo, a la luz de los requisitos demandados por las sucesivas Directivas sobre Eficiencia Energética, Uso de la Energía Procedente de Fuentes Renovables, etc., y de los Reglamentos de Ecodiseño, la bomba de calor renueva su actualidad al convertirse en una de las pocas tecnologías capaces de utilizar las energías renovables de forma eficiente.

Por otro lado, la rápida evolución de los componentes que incorporan estos equipos y la de los elementos terminales conectados a ellos, han permitido, en tiempos relativamente recientes, ampliar considerablemente su campo de aplicación ocupando nichos reservados, hasta hace poco, a otros equipos y tecnologías.

Para recoger estos avances, actualizar la información disponible sobre la bomba de calor, señalar alguno de esos citados nuevos usos y, sobre todo, para contribuir a su difusión y al fomento de su utilización, se ha editado este libro que nace con la vocación de convertirse en el documento de referencia sobre esta tecnología, tanto para profesionales como para estudiantes y personas interesadas en ampliar sus conocimientos acerca de estos equipos.

Si esto se consiguiera al menos en parte, quedarían plenamente justificados los esfuerzos y el tiempo dedicado por las personas que han colaborado de forma desinteresada en la redacción de este libro, y cuya relación se recoge como señal de agradecimiento por su trabajo.

Este agradecimiento es igualmente extensible a aquellas empresas que, mediante su patrocinio, han hecho posible la edición de esta publicación y a aquellas entidades y organismos que nos han brindado su apoyo institucional.

1. INTRODUCCIÓN

La escasa disponibilidad de recursos energéticos propios, especialmente aquellos provenientes de fuentes de energía de origen fósil, que suponen un alto porcentaje de nuestras necesidades energéticas, unida a la concentración de las importaciones de los mismos en un número reducido de países proveedores, así como la inestable situación geopolítica de alguno de ellos, caracterizan lo que se ha dado en llamar el problema energético de nuestro país.

A ello, se añade la incertidumbre y la falta de control sobre la evolución de los precios de los combustibles y su enorme incidencia sobre la economía y la inflación.

Otro aspecto reseñable de dicho problema, reside en la denominada intensidad energética, definida como la relación entre el consumo energético y la riqueza producida con este consumo, tomando el Producto Interior Bruto, PIB, como unidad de riqueza. España, a pesar de la evolución positiva de la intensidad energética de los últimos años, por ejemplo, desde un valor de 114,8 Energía final/PIB (tep/millón €2005) del año 2000, hasta 92,6 en el año 2013, ocupa una posición intermedia, si bien es superada por los países de nuestro entorno.

Por otro lado, el desarrollo económico y el confort asociado al mismo, crea sociedades cada vez más demandantes de energía y España no es una excepción en este sentido, por lo que no parece que de forma natural el problema energético tienda a solucionarse, sino más bien la situación podría agravarse si no se acometen medidas políticas y estructurales que inviertan esa tendencia.

Estas políticas, algunas de las cuales ya han tomado carta de naturaleza en muchos países, incluido el nuestro, inciden básicamente en el ahorro energético con objeto de disminuir la intensidad energética, y en el fomento del uso de las energías procedentes de fuentes renovables, para reducir la dependencia exterior y proteger el medio ambiente.

Empleando la metodología Eurostat para medir el indicador de dependencia energética, ésta se sitúa en 2013 en el 71,2%.

En el caso concreto de España es, además, especialmente importante una adecuada política de diversificación de las fuentes de suministro.

Según el documento “La energía en España. 2013”, publicado por el Ministerio de Industria, Energía y Turismo, el consumo de energía final en España durante el 2013 fue de 85.436 Ktep, de los cuales 82.990 Ktep corresponden a usos energéticos, lo que supone un 2,8% inferior al del 2012.

En el año 2013 el consumo de energía primaria en España, obtenido como resultado de sumar al consumo de energía final, los consumos en los sectores energéticos (consumos propios y consumos en transformación, especialmente en generación eléctrica y refinerías de petróleo) y las pérdidas, fue de 121.119 Ktep, con un descenso del 6% sobre el de 2012.

El desglose por fuentes de energía primaria es el que se muestra en la siguiente tabla:

Tabla 1.1.: Total consumo en energía primaria

Como muestra clara de la importancia que sobre la balanza económica suponen los precios de la energía primaria, basta decir que el precio medio del barril de crudo Brent alcanzó el año 2013 un valor medio de 110 dólares USA, en tanto que la tonelada de carbón llegó a valores medios de 80 dólares.

Igualmente, el gas natural alcanzó un valor de 5 dólares por kWh.

En este contexto, la bomba de calor se presenta como una solución que incorpora una tecnología madura y eficiente, que utiliza energía procedente de fuentes renovables.

Hasta tal punto es notable la proyección de la bomba de calor, que se encuentra entre las tecnologías citadas en el escenario Blue Map de la Agencia Internacional de la Energía (AIE), cuyo objetivo es reducir en el año 2050 las emisiones de CO2 a niveles equivalentes a la mitad de las emisiones del año 2005.

2. LA BOMBA DE CALOR 

La bomba de calor es una máquina térmica que, utilizando un gas refrigerante en un ciclo termodinámico cerrado, transfiere calor del entorno natural, aire, agua o tierra, a un edificio o a aplicaciones industriales invirtiendo el flujo natural del calor, de modo que fluya de una temperatura más baja a una más alta.

Las bombas de calor reversibles pueden trasladar calor de un edificio al entorno natural.

3. LA BOMBA DE CALOR Y EL MEDIO AMBIENTE

Como en el caso de cualquier máquina, las implicaciones medioambientales derivadas del uso de la bomba de calor son, básicamente, dos:

1. Las que tienen su origen en su propia utilización y en el consumo de energía que conlleva, que está ligada, mayoritariamente a la estructura de producción de electricidad en base a una serie de emisiones indirectas de CO2 a la atmósfera.

2. Las derivadas de los insumos materiales y energéticos de su propia construcción y de la naturaleza de los elementos que la integran, entre ellos especialmente los gases refrigerantes, cuya emisión a la atmósfera puede suponer una afección importante sobre el medio ambiente.

3.1. Energía Renovable

El uso de energía procedente de fuentes renovables es una de las más importantes estrategias encaminada a la resolución del problema energético que atenaza a la mayoría de los países y es, posiblemente, la única forma de abordar el daño al medio ambiente que supone la utilización masiva de los combustibles fósiles.

Como principio general, la terminología relativa a la energía renovable utilizada en este libro, se rige en sus definiciones y contenido, por lo establecido en la Directiva 2009/28/CE del Parlamento Europeo y del Consejo de 23 de abril de 2009 relativa al fomento del uso de energía procedente de fuentes renovables y en la Decisión 2013/114/UE de la Comisión Europea, publicada el 1 de marzo de 2013, por la que se establecen las directrices para el cálculo por los Estados miembros de la energía renovable procedente de las bombas de calor de diferentes tecnologías.

3.1.1. Definición

Se define la energía procedente de fuentes renovables, como aquella procedente de fuentes renovables no fósiles. Este tipo de energía tiene la característica de que es inagotable y no perjudicial para el medio ambiente.

3.1.2. Tipos

Se consideran energías procedentes de fuentes renovables: la energía eólica, solar, aerotérmica, geotérmica, hidrotérmica y oceánica, hidráulica, biomasa, gases de vertedero, gases de plantas de depuración y biogás. De entre ellas la bomba de calor hace uso de las siguientes:

• Energía aerotérmica: la energía almacenada en forma de calor en el aire ambiente.

• Energía geotérmica: la energía almacenada en forma de calor bajo la superficie de la

tierra sólida.

• Energía hidrotérmica: la energía almacenada en forma de calor en las aguas superficiales.

3.1.3. La bomba de calor y la energía renovable

La bomba de calor captura la energía procedente de fuentes renovables, la convierte en energía utilizable y reduce, de esta manera, la dependencia respecto de otras fuentes que no lo son.

Aprovechando la energía disponible del aire ambiente, del suelo o de las aguas superficiales, la bomba

de calor mejora la eficiencia energética del sistema y reduce el consumo de energía primaria no renovable asociada al funcionamiento del compresor.

A su capacidad de captura de energía renovable, se suma la contribución a la reducción de las emisiones indirectas de CO2, como consecuencia directa de su eficiencia de funcionamiento.

Según la Directiva 2009/28, se debe considerar que las bombas de calor que permiten la utilización del calor aerotérmico, geotérmico o hidrotérmico a un nivel de temperatura útil, necesitan electricidad u otra energía auxiliar para funcionar. Por ello, a efectos del cálculo de la energía renovable, debe deducirse del total utilizable la energía utilizada en el funcionamiento de las bombas de calor. Solo deben tenerse en cuenta las bombas de calor cuya producción supere de forma significativa la energía primaria necesaria para impulsarlas.

El hecho de que su funcionamiento requiera la utilización de energía primaria no renovable, explica que, a los efectos del cálculo de la cantidad de calor que se ha de considerar como energía procedente de fuentes renovables, se haya establecido una metodología recogida en el Anexo VII, de la citada Directiva, titulado “Balance energético de las bombas de calor”.

De conformidad con el mencionado anexo y la Decisión 2013/114, que lo desarrolla, la cantidad de energía renovable suministrada mediante tecnologías de bomba de calor (ERES), se calcula con la fórmula:

ERES = Qusable x (1-1/SPF) [3.1]

Donde,

Qusable = HHP x Prated [3.2]

Siendo:

Qusable.- Calor útil total estimado proporcionado por la bomba de calor, expresado en GWh.

HHP.- Número anual de horas durante las que se supone que una bomba de calor debe suministrar calor a la potencia nominal, expresado en horas.

Prated.- Potencia nominal o capacidad de refrigeración o de calefacción del ciclo de compresión o del ciclo de sorción del vapor de la unidad en condiciones estándar, expresado en GW.

SPF.- Factor de rendimiento medio estacional estimativo, que se refiere al coeficiente de rendimiento estacional neto en modo activo (SCOPnet), en el caso de las bombas de calor accionadas eléctricamente, o a la relación estacional neta de energía primaria en modo activo (SPERnet), en el de las bombas de calor accionadas térmicamente.

El citado anexo de la Directiva establece un límite mínimo de rendimiento energético estacional, relacionado con la eficiencia media del sistema eléctrico europeo (ŋ), SPF >1,15 x 1/ŋ.

Por debajo de este valor se considera que la bomba de calor no aporta energía renovable; es decir, sólo se tendrán en cuenta las bombas de calor que cumplan con ese requisito.

La Decisión establece el valor de la eficiencia del sistema de energía (ŋ) en 0,455 (ó 45,5%), de lo que se deduce que el SPF mínimo, de corte, es 2,5. Es decir, sólo se tendrán en cuenta las bombas de calor accionadas eléctricamente con un SPF >2,5.

En las bombas de calor accionadas térmicamente, la eficiencia del sistema de energía (η) es igual a 1. Es decir, el SPF mínimo (SPERnet), de corte, de este tipo de bombas de calor es 1,15. 

Igualmente, la Decisión define tres condiciones climáticas: media, más fría y más cálida, que se corresponden con la temperatura característica de las ciudades de Estrasburgo, Helsinki y Atenas, respectivamente, según el mapa adjunto. 

En la mencionada Decisión, la Comisión considera que en los climas medios y más cálidos, las bombas de calor reversibles se instalan para refrigeración, aunque también pueden utilizarse para proporcionar calefacción en invierno, por lo que la capacidad instalada refleja la demanda de refrigeración y no la de calefacción.

Por todo ello, y sólo para el cálculo por los Estados miembros, a efectos estadísticos, de la aportación de energía renovable de las bombas de calor en modo calefacción, se establecen las siguientes correcciones:

• En el clima más cálido, se supone que sólo el 10% de la potencia de las bombas de calor reversibles instaladas, se utiliza para calefacción.

• En el clima medio, se supone que solo el 40% de la potencia de las bombas de calor reversibles instaladas, se utiliza para calefacción.

Considerando lo anterior, los valores por defecto, de SPF (SCOPnet) y HHP, para establecer la contribución de la energía renovable de las bombas de calor se fijan en un nivel conservador para reducir el riesgo de sobrestimación.

En el caso de bombas de calor aerotérmicas accionadas eléctricamente, los valores de SPF y HHP indicados en la mencionada Decisión se muestran en la tabla siguiente, que ya incluyen las correcciones correspondientes a las bombas de calor reversibles.

Tabla 3.1

 En el caso de las bombas de calor geotérmicas accionadas eléctricamente los valores son:

Tabla 3.2

De acuerdo con el documento SHARES, acrónimo de Short Assessment of Renewable Energy Sources (Breve Evaluación del Cálculo de las Energías Procedentes de Fuentes Renovables), de EUROSTAT, las zonas climáticas de España quedan definidas en el mapa que se muestra a continuación.

Zona climática media: Comunidad Floral de Navarra, Castilla y León, La Rioja y Aragón.
Zona climática climática más cálida: Galicia, Principado de Asturias, Cantabria, País Vasco, Comunidad de Madrid, Castilla La Mancha, Extremadura, Cataluña, Comunidad Valenciana, Islas Baleares, Andalucía, Región de Murcia, Ciudad Autónoma de Ceuta y Ciudad Autónoma de Melilla.

No disponen de adscripción a zona climática de las Islas Canarias.

3.1.4. Ejemplo de cálculo

En este ejemplo, se calcula, de forma aproximada, la aportación en energía renovable de la bomba de calor aire-aire reversible, en modo calefacción. En esta evaluación se ha considerado el número de equipos de potencia inferior o igual a 6 kW, puestos en el mercado en el año 2011, en Andalucía, en el sector residencial/doméstico.

Datos de partida y supuestos:

• Número de bombas de calor instaladas en el citado año: 116.000 (estadísticas de mercado de AFEC).

• Número de horas reales de funcionamiento: 4 meses x 4 horas diarias = 480 horas.

• Se supone que el 90% de los equipos cumplen la condición de SPF de corte establecido, lo que hace un número total de 104.400 unidades.

• Se considera un SPF medio (SCOPnet) de 3,2 (valores medios de los fabricantes de AFEC).

• Potencia media de los equipos 3,5 kW (valores medios de los fabricantes de AFEC).

Aplicando las fórmulas 3.2 y 3.1, respectivamente, se obtiene:

Calor total útil proporcionado por la Bomba de Calor en calefacción:

Qusable = 3,5 (kW) x 480 horas (h) x 104.400 = 175,39 GWh

Aportación como energía renovable:

ERES = 175,39 GWh x (1 – 1/3,2) = 120,58 GWh = 10,37 ktep

3.2. Eficiencia Energética

Como se ha comentado anteriormente la bomba de calor tiene la capacidad de capturar energía de fuentes externas y gratuitas. Esta característica hace que sea un equipo que multiplica la potencia eléctrica de accionamiento del compresor, transportando calor útil de forma altamente eficiente. 

A modo de ejemplo, en la figura se representa gráficamente el caso típico de una bomba de calor que entrega 4 kW de energía de calefacción, consumiendo 1 kW eléctrico. Los 3 kW restantes los capta del aire ambiente, energía gratuita. 

Esto significa que esta bomba de calor tiene un COP nominal de 4.

Se define COP (Coeficiente de eficiencia energética en modo calefacción) como el cociente entre la potencia de calefacción y la potencia eléctrica absorbida en unas condiciones específicas de temperatura y con la unidad a plena carga. Este concepto es una forma de medir la eficiencia energética de una bomba de calor.

Potencia Calorifica

COP = -------------------------------------------------  [3.3]

   Potencia Eléctrica Absorbida

En la norma UNE-EN 14825:2014 Acondicionadores de aire, enfriadoras de liquido y bombas de calor con compresor accionado eléctricamente para la calefacción y la refrigeración de locales. Ensayos y clasificación en carga parcial y cálculo del rendimiento estacional, se definen los siguientes parámetros que son una medida de la eficiencia de la bomba de calor, en modo calefacción, en diferentes supuestos:

SCOP (Coeficiente de rendimiento estacional).- Eficiencia estacional de una unidad calculada para la demanda de calefacción anual de referencia.

SCOPon (Coeficiente de rendimiento estacional en modo activo).- Eficiencia energética estacional de una unidad en modo activo de calefacción.

SCOPnet (Coeficiente de rendimiento estacional neto).- Eficiencia energética estacional de una unidad en modo activo de calefacción sin calefactores eléctricos suplementarios.

Todos estos coeficientes se determinan a partir de las condiciones obligatorias indicadas en la citada norma europea, que se utiliza para propósitos de marcado, comparación y certificación.

Seguidamente se desarrolla, desde el punto de vista teórico, una comparación simplificada entre una bomba de calor y un equipo de calefacción convencional.

Para producir una determinada cantidad de energía calorífica (Qutil), se necesita consumir una cantidad de energía primaria (Ep). La energía consumida es el cociente entre la energía calorífica aportada y el rendimiento en calefacción (ŋc):

Qutil

Ep = --------- [3.4]

  ηc

Dado que la bomba de calor eléctrica, utiliza electricidad para su funcionamiento, para poder efectuar una comparación con otros sistemas de calefacción, deberá tenerse en cuenta el rendimiento de transformación de la energía primaria utilizada en la generación, transformación y distribución de esa electricidad.

La fórmula que define el consumo eléctrico en calefacción de un sistema con bomba de calor es:

   Qutil

Eelec = -------- [3.5]

   SPF

Por otro lado, dado que, como se ha mencionado anteriormente, la electricidad consumida por la bomba de calor está afectada por un rendimiento del sistema eléctrico (ŋ), la energía primaria realmente consumida, es:

Qutil

Ep = [3.6]

SPF·η

Comparando el consumo de energía primaria de ambos sistemas de calefacción, se llega a la conclusión de que el consumo de energía primaria de la bomba de calor en modo calefacción, sería menor que el consumo de una calefacción convencional cuando se cumpliera que:

 Qutil         Qutil

--------   <  -------    [3.7]

SPF·η          ηc

O bien:

SPF·η > ηc   [3.8]

Si se supone de forma simplificada y en una primera aproximación que el rendimiento medio de un sistema de calefacción convencional es 1 (ŋc = 1), lo que significa que toda la energía primaria se aprovecha para calefacción, la formula [3-8] se transformaría en:

  1

SPF > ---- [3.9]

  η

Esto quiere decir que, si por ejemplo, el rendimiento de la red eléctrica es 0,4, una bomba de calor que tuviera un SPF superior a 2,5, sería un sistema de calefacción más eficiente que uno convencional.

El siguiente gráfico muestra la evolución de la eficiencia media del sistema eléctrico europeo (η) en los últimos 20 años:

En el caso de una bomba de calor reversible funcionando en modo refrigeración, la medición de la eficiencia se realiza mediante los siguientes coeficientes:

EER (Factor de eficiencia energética en modo refrigeración). - Cociente entre la potencia de refrigeración y la potencia eléctrica absorbida en unas condiciones específicas de temperatura con la unidad a plena carga.

  Potencia de Refrigeración

EER = --------------------------------------------- [3.10]

Potencia Eléctrica Absorbida

SEER (Factor de eficiencia energética estacional). - Eficiencia estacional de una unidad calculada para demanda anual de refrigeración de referencia, determinada en unas condiciones climáticas específicas dadas en la citada norma UNE-EN 14825:2014.

Los programas de certificación de Eurovent, utilizan el ESEER factor de eficiencia energética estacional europeo.

3.3. Emisiones de CO2

Como ya se ha indicado anteriormente, la bomba de calor de compresión mecánica es una máquina térmica que utiliza un gas refrigerante en un ciclo termodinámico cerrado.

En las últimas décadas, se han ido poniendo de manifiesto algunos aspectos negativos, medioambientalmente hablando, del uso de determinados gases, como son las denominadas emisiones que pueden ser directas e indirectas.

La afección medioambiental más conocida es la correspondiente a las emisiones directas de gas a la atmósfera, como consecuencia de las fugas producidas en el funcionamiento o durante los procesos de carga y recuperación del gas instalado en la máquina.

Para evaluar esos efectos, se compara el Potencial de Calentamiento Atmosférico de cada gas, conocido por las siglas PCA en español y GWP en inglés, con el correspondiente del CO2, considerando este último como la unidad.

Se define el PCA como el potencial de calentamiento climático de un gas fluorado de efecto invernadero en relación con el del dióxido de carbono sobre un periodo de 100 años.

Existen dos mecanismos de medición del PCA, conforme al Greenhouse Gas Protocol: el SAR (2nd Assessment Report) y el AR4 (4th Assessment Report).

Los valores de PCA, indicados en el artículo 5 (Impuesto de Gases Fluorados) de la Ley 16/2013, se ajustan al SAR, en tanto que los incluidos en la normativa europea F-gas (Reglamento UE 517/2014 del Parlamento Europeo y del Consejo de 16 de abril de 2014 sobre los gases fluorados de efecto invernadero) corresponden al AR4.

En la siguiente tabla se muestra el PCA de algunos refrigerantes utilizados por las bombas de calor, según el citado Reglamento.

Las emisiones indirectas están relacionadas con el CO2 equivalente emitido a la atmósfera, como consecuencia de la generación de la energía necesaria para accionar la bomba de calor.

En el caso de la bomba de calor accionada eléctricamente, esas emisiones indirectas están afectadas por diferentes factores, entre los que se encuentran:

• La eficiencia del sistema de generación de la energía eléctrica a partir de la energía primaria.

• El mix de producción de esa energía eléctrica, que es función del porcentaje de esa producción generada mediante energías procedentes de fuentes renovables, como por ejemplo la eólica.

• La eficiencia de la bomba de calor. 

La tabla siguiente presenta, a efectos informativos, el valor del denominado coeficiente de paso utilizado en los países relacionados en la misma, según la Agencia Internacional de la Energía (AIE. Emissions from fuel combustion highlights. 2012 edition).

Se define como coeficiente de paso aquél que permite evaluar los kg de CO2 emitidos a la atmosfera a partir de los kWh de energía eléctrica consumida.

Este coeficiente varía a lo largo de los años siguiendo la evolución del mix de generación eléctrica de cada país.

Independientemente del valor que se indica en la mencionada tabla de la AIE, para el cálculo de emisiones de CO2 de los ejemplos del capítulo 8, se ha considerado un coeficiente de paso de 0,34 kg CO2/kWh vigente en España, en la fecha de edición de este libro. 

Además de ello, conviene señalar que el futuro documento reconocido del RITE titulado ”Factores de emisión de CO2 y coeficientes de paso a energía primaria de diferentes fuentes de energía final consumidas en el sector edificios en España” recoge, según su última versión, un nuevo valor de emisiones de CO2 de la electricidad convencional nacional, de 0,357 kg CO2/kWh E.final, que está pendiente de aprobación por el Ministerio de Industria, Energía y Turismo.

Para el cálculo del impacto total de un gas refrigerante en la atmósfera, el término TEWI, Total Equivalent Warming Impact, o Impacto Total de Calentamiento Equivalente, reemplaza al anteriormente citado PCA (GWP).

El TEWI se define como la masa total equivalente de CO2 correspondiente a la suma del impacto de las emisiones directas e indirectas de un gas en una determinada instalación, a lo largo de la vida útil de la misma.

TEWI = [PCA x L x n] + [PCA x m x (1-αrecuperación)] + [n x Eanual x ß]

Donde:

PCA: Potencial de Calentamiento Atmosférico.

L: Fugas (kg/año).

n: vida útil del sistema.

m: carga de refrigerante (kg).

αrecuperación: factor de recuperación del gas (entre 0 y 1).

Eanual: consumo energético (kWh/año).

ß: coeficiente de paso (emisiones de CO2, kg/kWh).

Los dos primeros sumandos corresponden a las emisiones directas y puede comprobarse como un adecuado mantenimiento para evitar fugas y un sistema eficiente de recuperación del gas al final de la vida de la instalación, minimizarían el efecto de esas emisiones.

El tercer sumando contabiliza las emisiones indirectas. Puede deducirse la importancia de la eficiencia de la instalación y por ende de la máquina, e igualmente la importancia del mix en la generación de la electricidad.

Parece pues evidente, que una tecnología eficiente, como es el caso de la bomba de calor, es un arma eficaz en el objetivo general de reducción de las emisiones de CO2. Hasta tal punto se considera importante la bomba de calor, que la AIE estima que mediante su utilización se podrían reducir en un 16% las citadas emisiones.

3.4. Refrigerantes

Los refrigerantes comúnmente empleados en las bombas de calor en la actualidad son el R-407C, el R-410A y el R-134a, todos ellos hidrofluorocarburos (HFCs). Debido a su posible contribución al efecto invernadero, se enfrentan en la actualidad a futuras restricciones recogidas básicamente en el Reglamento 517/2014, sobre gases fluorados de efectoinvernadero.

Este Reglamento establece, entre otros aspectos, el siguiente calendario de reducción progresiva, en porcentaje, a lo largo de los próximos años, de las cantidades de HFCs puestas en el mercado, tomando como punto de partida (valor 100%) la media anual de la cantidad total comercializada en la Unión durante el período comprendido entre 2009 y 2012 y tomando como medida las cantidades de CO2 equivalentes.

Ante esta perspectiva, están apareciendo en el mercado bombas de calor que utilizan refrigerantes alternativos naturales tales como hidrocarburos, CO2, etc., sin olvidar otros más antiguos, como el amoniaco, poco utilizado en climatización.

Al tiempo, se están empezando a utilizar otros refrigerantes alternativos a partir de nuevas mezclas y formulaciones: HFO y HFC, de bajo y medio impacto respectivamente.

Para evaluar la idoneidad de los diferentes gases, no solo han de tenerse en cuenta las propiedades termodinámicas, decisivas a la hora de conseguir unos rendimientos elevados, y las afecciones medioambientales, sino también otros aspectos fundamentales, relacionados con la seguridad, tales como la inflamabilidad y la toxicidad.

En este sentido la instrucción IF-02 del Reglamento de Seguridad para Instalaciones Frigoríficas, RSIF, recoge la normativa aplicable a la utilización de los diferentes fluidos refrigerantes en función de su grado de seguridad, de las exigencias de los locales según el tipo de ocupación o utilización, y de las características de los sistemas empleados.

Así, los refrigerantes se clasifican:

Según su inflamabilidad:

• GRUPO 1: No inflamables.

• GRUPO 2: Ligeramente inflamables en mezclas con aire con una concentración en volumen superior al 3,5%.

• GRUPO 3: Inflamables en mezclas con aire con una concentración en volumen inferior al 3,5%.

Según su toxicidad:

• GRUPO A: Refrigerantes sin efectos adversos en concentraciones superiores a 400 ppm.

• GRUPO B: Refrigerantes sin efectos adversos en concentraciones inferiores a 400 ppm.

Teniendo en cuenta ambas clasificaciones los refrigerantes se catalogan según su seguridad:

• GRUPO L1 de alta seguridad: A1.

• GRUPO L2 de media seguridad: A2, B1, B2.

• GRUPO L3 de baja seguridad: A3, B3.

En la actualidad se está estudiando, a nivel de organismos normalizadores internacionales, una nueva clasificación del grado de inflamabilidad de los refrigerantes.

En la siguiente tabla se muestra la clasificación de seguridad de diferentes refrigerantes.

La mayoría de los refrigerantes empleados en la actualidad en las bombas de calor son de alta seguridad.

3.4.1. Refrigerantes naturales

La progresiva eliminación de los refrigerantes fluorados está propiciando la aparición en el mercado de equipos bomba de calor que utilizan los refrigerantes denominados genéricamente naturales, respetuosos con el medio ambiente pero que en contrapartida, en algunas ocasiones, presentan restricciones de uso debido a consideraciones de seguridad o de eficiencia.

Algunos de ellos se describen a continuación:

AMONIACO (NH3 / R-717)

Es un refrigerante de elevada eficiencia energética con un bajo punto de ebullición y alto calor latente de evaporación, que no contribuye al efecto invernadero.

Ampliamente utilizado en grandes sistemas de refrigeración, especialmente en refrigeración industrial, y menos utilizado en instalaciones de aire acondicionado dada su toxicidad.

Es barato y de fácil disponibilidad.

DIÓXIDO DE CARBONO (CO2 / R-744)

Es un refrigerante con baja eficiencia energética a temperatura ambiente elevada, con bajo potencial de calentamiento atmosférico.

En la actualidad tiene un uso limitado a sistemas comerciales centralizados, como por ejemplo los VRF, y en aplicaciones de ACS con bomba de calor. Tiene como desventaja las elevadas presiones de trabajo (por encima de 75 bares).

Es un refrigerante barato pero los equipos que lo utilizan son, en general, caros y de difícil reparación en campo.

PROPANO (R-290) e ISOBUTANO (R-600a)

Refrigerantes eficientes, económicos, de fácil disponibilidad y con un bajo impacto sobre el medio ambiente.

Se utilizan básicamente en unidades tipo partido de baja potencia.

La inflamabilidad de estas sustancias es el principal inconveniente que ha retrasado, hasta la fecha, su masiva utilización.

3.4.2. Otros refrigerantes alternativos

R-32

Es un refrigerante HFC de medio impacto, con buenas características frigoríficas y un PCA de 675.

Tiene un gran potencial de utilización en acondicionadores de aire, pero en contrapartida es ligeramente inflamable.

HFO-1234ze

Es una hidrofluorolefina ligeramente inflamable y de baja toxicidad, que se presenta básicamente como sustituto del R-134a, para climatización, dado que a presiones medias tiene un comportamiento similar al mismo, por lo que no hay que realizar grandes modificaciones en la instalación.

Tiene un potencial de calentamiento atmosférico de 6, siendo su vida atmosférica de tan solo 18 días frente a los 13 años del R-134a.

HFO-L41

Es una hidrofluorolefina ligeramente inflamable y de baja toxicidad, compuesta por HFO-1234yf y R-32. Tiene un PCA de 495 y se postula como un sustituto del R-410A.

3.4.3. Sustitución del R-22

La regulación del uso del HCFC R-22, en el tiempo, se recoge en la figura 3.1 que muestra como a partir del 1 de enero de 2015, no se puede usar este refrigerante, ni siquiera regenerado o reciclado, para mantenimiento, reparación y/o recarga de los equipos que lo utilizan en la actualidad. 

Ello ha supuesto, y sigue suponiendo, la sustitución de dicho refrigerante en instalaciones existentes por otros, básicamente los HFCs utilizados en la actualidad.

Dependiendo del tipo de equipo, de su aplicación y del coste de la sustitución, se están abordando estas operaciones bien mediante el reemplazo simple del gas existente, actuando lógicamente sobre los elementos de la instalación que lo precisen, o bien cambiando directamente el equipo.

3.5. Normativa Medioambiental

Las ventajas derivadas de la utilización de la bomba de calor, así como sus bondades, se contemplan de forma explícita en diversas Directivas, Reglamentos, Decisiones, etc., relacionándola con aspectos de índole medioambiental, tales como la eficiencia energética, el uso de energías renovables, contribución a la reducción de emisiones de CO2, uso derefrigerantes respetuosos con el medio ambiente, etc.

Entre esta normativa, cabe destacar:

Directiva 2009/28 del Parlamento Europeo y del Consejo, de 23 de abril de 2009, relativa al fomento del uso de energía procedente de fuentes renovables.

Como se ha indicado en el apartado 3.1, esta Directiva establece un marco común para el fomento de la energía procedente de fuentes renovables, al tiempo que define las energías procedentes de tales fuentes.

Igualmente, establece el método para calcular la cantidad de energía aerotérmica, geotérmica o hidrotérmica capturada por bombas de calor que debe considerarse energía procedente de fuentes renovables y recomienda a los Estados miembros el fomento del uso de las bombas de calor.

Decisión de la Comisión 2013/114/UE, de 1 de marzo, por la que se establecen las directrices para el cálculo por los Estados miembros de la energía renovable procedente de las bombas de calor de diferentes tecnologías, conforme a lo dispuesto en el artículo 5 de la Directiva 2009/28/CE del Parlamento Europeo y del Consejo.

Directiva 2009/125/CE del Parlamento Europeo y del Consejo, de 21 de Octubre de 2009, por la que se instaura un marco para el establecimiento de requisitos de diseño ecológico aplicables a los productos relacionados con la energía.

Establece requisitos de diseño ecológico aplicables a los productos que utilizan, transfieren, generan o miden la energía, así como determinados productos relacionados con ella.

El desarrollo de esta Directiva se está llevando a cabo mediante diversos Reglamentos. Entre los que afectan a la bomba de calor cabe destacar:

Reglamento 206/2012 de la Comisión de 6 de marzo de 2012, por el que se desarrolla la Directiva 2009/125 respecto de los requisitos de diseño ecológico aplicables a los acondicionadores de aire y a los ventiladores.

Establece requisitos de eficiencia energética mínima y de nivel de potencia acústica, aplicables a la introducción en el mercado de equipos de aire acondicionado, con una potencia nominal ≤12 kW.

Reglamento 813/2013 de la Comisión de 2 de agosto de 2013, por el que se desarrolla la Directiva 2009/125 respecto de los requisitos de diseño ecológico aplicables a los aparatos de calefacción y calefactores combinados.

Este Reglamento establece los requisitos de diseño ecológico para la comercialización o puesta en funcionamiento de aparatos de calefacción y calefactores combinados con una potencia calorífica nominal ≤ 400 kW, incluidos los integrados en combinaciones de aparato de calefacción, control de temperatura y dispositivo solar y en combinaciones de calefactor, control de temperatura y dispositivo solar.

Reglamento 814/2013 de la Comisión de 2 de agosto de 2013, por el que se desarrolla la Directiva 2009/125, en lo relativo a los requisitos de diseño ecológico para calentadores de agua y depósitos de agua caliente.

Este Reglamento establece los requisitos de diseño ecológico para la comercialización y puesta en servicio de calentadores de agua con una potencia calorífica nominal ≤ 400 kW y depósitos de agua caliente con una capacidad ≤ 2.000 litros, incluidos los integrados en equipos combinados de calentador de agua y dispositivo solar.

Directiva 2010/30/UE del Parlamento Europeo y del Consejo, de 19 de Mayo de 2010, relativa a la indicación del consumo de energía, mediante el etiquetado y una información normalizada.

Establece un marco para la armonización de las medidas nacionales relativas a la información al usuario final, en especial por medio del etiquetado y la información normalizada sobre el consumo de energía, de manera que los usuarios finales puedan elegir productos más eficientes.

Esta Directiva se complementa mediante los oportunos reglamentos delegados.

Entre ellos, y en lo referente a las bombas de calor, cabe destacar:

Reglamento Delegado 626/2011 de la Comisión, por el que se complementa la Directiva 2010/30, en los que respecta al etiquetado energético de los acondicionadores de aire.

Establece los requisitos para el etiquetado y el suministro de información adicional sobre los productos en lo relativo a los acondicionadores de aire conectados a la red eléctrica con una potencia nominal de 12 kW como máximo, entre los que se encuentran las bombas de calor.

En el mismo se instaura una nueva clasificación energética, cuyo método de cálculo se basa en el rendimiento estacional, que proporciona unos valores más representativos del consumo real del equipo.

Reglamento Delegado 811/2013 de la Comisión, por el que se complementa la Directiva 2010/30/UE en lo relativo al etiquetado energético de aparatos de calefacción, calefactores combinados, equipos combinados de aparato de calefacción, control de temperatura y dispositivo solar y equipos combinados de calefactor combinado, control de temperatura y dispositivo solar.

Establece los requisitos para el etiquetado energético y la escala de etiquetado de los aparatos y equipos de potencia calorífica nominal igual o inferior a 70 kW, de los que es objeto y entre los que se incluye la bomba de calor como aparato de calefacción y calefactores combinados con bomba de calor.

Reglamento Delegado 812/2013 de la Comisión, por el que se complementa la Directiva 2010/30/UE en lo que respecta al etiquetado energético de los calentadores de agua, los depósitos de agua caliente y los equipos combinados de calentador de agua y dispositivo solar.

Establece los requisitos aplicables al etiqueto energético, entre otros, de los calentadores con bomba de calor con potencia calorífica nominal igual o inferior a 70 kW.

Decisión de la Comisión 2007/742/CE, de 9 de noviembre de 2007, por la que se establecen los criterios ecológicos para la concesión de la etiqueta ecológica comunitaria a las bombas de calor accionadas eléctricamente o por gas o de absorción a gas.

Este marcado garantiza:

- Una mayor eficiencia energética en los modos calefacción y refrigeración

- La reducción o prevención en la utilización de sustancias peligrosas para el medio ambiente y la salud de las personas

- El aprovechamiento una fuente de energía inagotable, como por ejemplo la aerotermia

- Menores emisiones de CO2 y, por lo tanto, un menor PCA

- Unas instrucciones adecuadas para un uso medioambientalmente correcto

Directiva 2010/31/UE del Parlamento Europeo y del Consejo, de 19 de mayo de 2010, relativa a la eficiencia energética de los edificios.

Esta Directiva, que fomenta la eficiencia energética de los edificios sitos en la Unión, en su artículo 6, apartado d, define las bombas de calor, entre otras, como instalaciones alternativas de alta eficiencia.

Reglamento 517/2014 del Parlamento Europeo y del Consejo, sobre determinados gases fluorados de efecto invernadero.

Su objeto es contener, prevenir, y con ello reducir las emisiones de gases fluorados de efecto invernadero, asociados a diferentes equipos entre los que se encuentran las bombas de calor.

Real Decreto 138/2011, de 4 de febrero, por el que se aprueba el Reglamento de seguridad para instalaciones frigoríficas y sus instrucciones técnicas complementarias.

Establece, en su Instrucción IF-17, de 8 de marzo de 2011, relativa a la manipulación, gestión y reducción de fugas en instalaciones frigoríficas, los requisitos, procedimientos y programas para el tratamiento de los fluidos de los sistemas de refrigeración y las responsabilidades.

Ley 16/2013, de 29 de octubre, por la que se establecen determinadas medidas en materia de fiscalidad medioambiental y se adoptan otras medidas tributarias y financieras.

Establece los aspectos generales del Impuesto: naturaleza, hecho imponible, tipo impositivo y períodos de aplicación así como las obligaciones formales de los sujetos afectados por esta Ley.

Real Decreto 1042/2013, de 27 de diciembre, por el que se aprueba el Reglamento del Impuesto sobre los Gases Fluorados de Efecto Invernadero.

Tiene por objeto desarrollar y completar los preceptos legales, que así lo requieran, del artículo 5 de la referida Ley.

4. TRANSFERENCIA ENERGÉTICA EN LA BOMBA DE CALOR

4.1. Esquema General y Análisis Termodinámico

La figura 4.1 muestra el esquema de funcionamiento de una bomba de calor reversible aire-aire en modo calefacción.

Figura 4.1: Bomba de calor

Dado que, como se ha dicho anteriormente, la bomba de calor es una máquina térmica, está sujeta a las leyes de la termodinámica que, de forma breve, se mencionan a continuación:

Principio de equivalencia

Este principio establece la relación entre el calor y el trabajo. Es decir la transformación del trabajo en calor y viceversa.

El equivalente mecánico del calor tiene por expresión:

1 julio = 0,24 calorías ó 1 caloría = 4,186 Julios

Primer Principio de la Termodinámica

Establece que la energía ni se crea, ni se destruye, solo se transforma. Es decir, en una bomba de calor la energía eléctrica consumida por el compresor, y aportada por el motor de accionamiento, se convierte en calor que se transmite al refrigerante durante el proceso de compresión.

Como consecuencia, el calor cedido al foco caliente (Q2) será igual al calor extraído del foco frío (Q1) más el calor asociado al trabajo de compresión (W).

Q2 = Q1 + W

Figura 4.2: Primer Principio de la Termodinámica

Segundo Principio de la Termodinámica

El segundo principio de la termodinámica establece que la transmisión de energía no es posible sin la existencia de dos focos a diferente temperatura e, igualmente que sólo es posible producir trabajo en esas condiciones, así como el sentido en el que se produce dicha transformación.

Los equipos bomba de calor son “transportistas” eficientes de energía entre dos focos. Sin embargo, al contrario de lo que ocurre de manera natural, la transmisión de calor se produce a “contracorriente”, dado que se transporta energía del foco frío al foco caliente.

Por lo tanto, en modo calefacción, la unidad transporta calor desde el ambiente exterior (por ejemplo foco frío, entre +10°C y -10°C) al ambiente interior (foco caliente entre 17°C y 25°C). En modo refrigeración, si la bomba de calor es reversible, se transporta calor desde el ambiente interior (entre 23°C y 29°C) al ambiente exterior (entre 25°C y 40°C).

Para poder realizar esta operación, es necesario disponer de un trabajo adicional.

La eficiencia de un equipo es la relación entre la energía que es capaz de transportar y la energía consumida para llevar a cabo dicho transporte.

η= Q2/W

4.2. Funcionamiento de la Bomba de Calor

Para estudiar el funcionamiento de la bomba de calor, se parte de los estados de la materia en la naturaleza y de la denominación que recibe el proceso de cambio de fase ó paso de un estado a otro, examinando inicialmente el ciclo frigorífico para, posteriormente, analizar la bomba de calor.

De los 5 procesos representados en la figura, el ciclo frigorífico aprovecha los cambios de estado del refrigerante (calores latentes) y su capacidad de absorber o transferir calor en los mismos y, por consiguiente, de enfriar ó calentar el medio que se quiere acondicionar.

El proceso de absorber calor del medio exterior, es de tipo endotérmico (evaporación), mientras que ceder calor al medio exterior es de tipo exotérmico (condensación).

4.2.1. El ciclo frigorífico

En un ciclo frigorífico intervienen diferentes fases que se describen a continuación, de forma somera:

• Evaporación: En esta fase el refrigerante se evapora absorbiendo calor del medio que se pretende refrigerar. 

Figura 4.3: Evaporador 

• Compresión: En el proceso de compresión se eleva la presión y temperatura del refrigerante y se transfiere al mismo la energía necesaria para su movimiento a lo largo del circuito frigorífico.

 Figura 4.4: Compresor

• Condensación: En esta etapa se produce la condensación del refrigerante, cediendo calor.

 Figura 4.5: Condensador

• Expansión: En esta fase se genera una pérdida de carga, a través de la válvula de expansión, que reduce la alta presión del refrigerante procedente del condensador, a la presión de entrada al evaporador.

Figura 4.6: Válvula de expansión

4.2.2. El ciclo frigorífico en la bomba de calor

El ciclo frigorífico en modo calefacción, que es el que representa el funcionamiento de la bomba de calor, muestra que con la misma disposición y los mismos componentes, invirtiendo el ciclo, se consigue extraer calor del exterior e impulsarlo al interior. En este caso el intercambiador situado en el interior actúa como condensador y el intercambiador exterior funciona como evaporador.

Este ciclo se representa en la siguiente figura.

Figura 4.7: Ciclo frigorífico en la bomba de calor

En las bombas de calor reversibles, que pueden funcionar en calefacción o en refrigeración, la inversión de ciclo se realiza mediante la incorporación en el circuito de una válvula de 4 vías que, en función de su modo de actuación, permite que el refrigerante circule en uno u otro sentido, y por consiguiente, que se invierta el flujo de calor entre el interior y el exterior.

 Figura 4.8: Válvula de 4 vías

Las figuras 4.9 y 4.10 ilustran el proceso gráficamente:

 Figura 4.9: Funconamiento en modo "refrigeración"

Figura 4.10: Funcionamiento en modo "calefacción"

4.2.3. El diagrama presión-entalpía (P-h)

El diagrama P-h, también llamado Diagrama de Mollier, es una representación gráfica de las propiedades termodinámicas de un refrigerante y tiene una relación directa con el ciclo frigorífico, de manera que es posible representar dicho ciclo sobre el citado diagrama y seguirlo a lo largo de todas sus fases.

Se recuerda que la entalpía es una medida de la cantidad de energía contenida en el refrigerante en cada momento.

En la figura 4.11 puede verse la correlación entre el ciclo frigorífico y el diagrama P-h. Cada refrigerante, se representa con un diagrama de Mollier diferente que recoge sus propiedades termodinámicas en sus distintas fases.

 Figura 4.11:Correlación entre ciclo frigorífico y Diagrama P-h

De forma esquemática se pueden reconocer en la figura 4.12 las siguientes líneas:

  Figura 4.12:Líneas del Diagrama P-h

El análisis detallado del diagrama se escapa a los objetivos de éste libro, no obstante se analizan a continuación, diferentes fases del ciclo frigorífico.

Fase 1: Compresión (1-2)

 Figura 4.13:Compresión

Fase 2: Condensación (2-3)

Figura 4.14:Condensación

Se define Subenfriamiento como la diferencia entre la temperatura de condensación y la temperatura del líquido en la entrada a la válvula de expansión.

Fase 3: Expansión (3-4)

 Figura 4.15:Expansión

Fase 4: Evaporación (4-1)

  Figura 4.16:Evaporación

Se define Recalentamiento como la diferencia entre la temperatura del gas evaporado en la entrada al compresor y la temperatura de evaporación.

4.2.4. Determinación de la capacidad frigorífica/calorífica y coeficientes EER/COP

El diagrama P-h permite determinar el rendimiento teórico del ciclo frigorífico, según se representa a continuación tanto en modo refrigeración como en calefacción.

  Figura 4.17:Capacidad frigorífica y EER

 Figura 4.18: Capacidad calorífica y COP

Para el cálculo de la capacidad real a plena carga y de los coeficientes de eficiencia energética EER (en refrigeración) y COP (en calefacción) del equipo, se deberán considerar los consumos de las bombas y ventiladores necesarios para completar el ciclo y en general todas las pérdidas que ocurren a lo largo del ciclo frigorífico.

4.2.5. Componentes del circuito frigorífico

Como se ha visto anteriormente, cada una de las fases del ciclo frigorífico está asociada a uno de los denominados componentes principales del circuito frigorífico.

• Evaporador: Intercambiador de calor en el que se produce el cambio de fase del refrigerante de líquido a vapor absorbiendo calor.

• Compresor: Máquina que utilizando un trabajo exterior, comprime fluidos compresibles, incrementando su presión.

• Condensador: Intercambiador de calor en el que se produce el cambio de fase del refrigerante de vapor a líquido cediendo calor.

• Válvula de expansión: Elemento del circuito frigorífico que tiene como misión regular la entrada al evaporador del refrigerante líquido procedente del condensador.

 Figura 4.19: Posición de los componentes del circuito frigorífico (modo refrigeración) 

Otros componentes que se encuentran habitualmente en los circuitos frigoríficos son:

• Recipiente de líquido. Acumula el refrigerante que no es utilizado en el ciclo bajo ciertas condiciones de operación, regulando la cantidad del mismo en cada uno de los componentes.

• Separador líquido-gas. Previene la entrada de líquido al compresor (antigolpe de líquido en la aspiración).

• Separador de aceite. Asegura el retorno del aceite al cárter del compresor, permitiendo grandes longitudes de circuito frigorífico sin necesidad de utilizar sifones.

• Válvula de by-pass de gas caliente. Ayuda a regular las presiones del ciclo frigorífico.

• Válvulas de solenoide y antirretorno.

• Filtros, distribuidores, visores y tubos capilares.

4.2.6. Utilidad del diagrama P-h para verificación del comportamiento del equipo

La representación en el diagrama P-h del ciclo frigorífico real de funcionamiento de un equipo, permite comparar dicho ciclo con el teórico-ideal y, de esta forma, detectar posibles anomalías.

En los ejemplos descritos a continuación, el ciclo ideal está representado por la línea continua, en tanto que la línea discontinua muestra el ciclo frigorífico real.

Presión excesiva de condensación

La presión excesiva de condensación tiene como consecuencia la disminución del rendimiento frigorífico, dado que no se consiguen el subenfriamiento ni el recalentamiento adecuados, y además se produce un incremento en la presión y temperatura de trabajo del compresor.

Estas nuevas condiciones de trabajo del compresor contribuyen a acortar la vida útil del mismo, debido fundamentalmente a la mayor temperatura de descarga y a la mayor presión de trabajo necesaria para comprimir el refrigerante.

 Figura 4.20: Pesión de condensación excesiva

Las posibles causas de esta presión excesiva, pueden ser, en función de la tipología de la unidad:

• Recirculación de aire en el condensador.

• Alta temperatura del ambiente exterior, en modo refrigeración.

• Insuficiente caudal de aire o agua en el condensador.

• Batería de condensación parcialmente sucia o bloqueada.

• Aire o incondensables en el circuito de agua de condensación.

• Aire o incondensables en el circuito interior del condensador.

Exceso o insuficiencia de refrigerante en el circuito frigorífico

Las siguientes figuras representan, en el diagrama P-h, la influencia en la presión de condensación de un exceso o insuficiencia de refrigerante en el sistema.

Figura 4.21: Alta presión de condensación por exceso de refrigerante

En la figura anterior se puede observar que un exceso de refrigerante en el sistema produce simultáneamente un incremento en la presión de trabajo del compresor y un excesivo subenfriamiento en el condensador, así como una pequeña falta de recalentamiento en el evaporador. El efecto refrigerante variará poco y se generará un mayor consumo del compresor y una menor vida útil del mismo por presión y temperatura de trabajo elevadas.

Las causas de este exceso de refrigerante pueden ser debidas a:

• Sobrecarga inicial de refrigerante.

• Ajuste defectuoso en la válvula de expansión. El funcionamiento incorrecto de la válvula de expansión, puede suponer que el evaporador no sea capaz de evaporar todo el refrigerante líquido que pasa a través de la citada válvula, con el consiguiente riesgo de rotura mecánica del compresor en caso de que llegue a éste algo de líquido.

• Incorrecta colocación del bulbo sensor de la válvula de expansión.

 Figura 4.22: Carga insuficiente de refrigerante en el sistema

En la figura anterior se puede observar que, una escasez de refrigerante en el sistema, impide el subenfriamiento en el condensador, al tiempo que ocasiona un recalentamiento excesivo en el evaporador.

Una insuficiente cantidad de refrigerante líquido en la válvula de expansión, supone igualmente una cantidad de refrigerante insuficiente en el evaporador y, consecuentemente, la imposibilidad de generar o producir el efecto frigorífico necesario para combatir la carga térmica del sistema. Esto también puede implicar un incremento excesivo en la temperatura de descarga del compresor.

Entre las causas que provocan una cantidad de refrigerante insuficiente en circulación se pueden citar:

• Carga de refrigerante inicial inferior a la especificada.

• Fuga de refrigerante en el sistema.

• Colmatación del filtro deshidratador ó del dispositivo de expansión, como se indica en la siguiente figura.

 Figura 4.23: Funcionamiento defectuoso de la válvula de expansión

Insuficiente intercambio térmico en el evaporador

En este caso, que se representa gráficamente en la siguiente figura, no se produce recalentamiento en el evaporador. La consecuencia es que una parte del refrigerante entra en fase líquida al compresor, produciéndose golpe de líquido con el consiguiente riesgo de rotura mecánica del mismo.

  Figura 4.24: Insuficiente intercambio térmico en el evaporador

Las posibles causas de este insuficiente intercambio térmico, pueden ser entre otras, y en función de la tipología de la unidad:

• Obstrucción del filtro de aire.

• Deslizamiento de la correa del ventilador del evaporador.

• Giro invertido del ventilador del evaporador.

• Temperatura de retorno muy baja.

• Evaporador parcialmente obstruido.

Demanda de carga térmica excesiva

Cuando las condiciones de operación exceden las de diseño de la instalación o la selección del equipo es inadecuada por insuficiente, la bomba de calor no será capaz de atender la demanda del sistema.

Figura 4.25: Carga térmica excesiva 

En este caso se producirá un recalentamiento excesivo, lo que supone una alta temperatura de entrada al compresor y, consecuentemente, un aumento de la temperatura de descarga del mismo. Este hecho contribuirá a disminuir el rendimiento frigorífico del equipo, y la vida útil del compresor se verá acortada al trabajar a mayor temperatura.

En las condiciones anteriores la unidad no será capaz de asumir la carga del sistema. En ocasiones, para paliar este problema, se puede bajar la temperatura del condensador pulverizando agua sobre el mismo.

Independientemente de lo descrito en todos los casos anteriores, la utilización de las válvulas de expansión electrónicas y los compresores de velocidad variable en los equipos actuales, compensan automáticamente en parte las deficiencias señaladas más arriba, lo que hace que el análisis del funcionamiento de la máquina sea más complejo.

4.3. Bombas de Calor Accionadas Eléctricamente

De forma general, las bombas de calor se clasifican según la naturaleza del medio con el que intercambian calor:

• Bombas de calor aerotérmicas. Obtienen el calor de la energía contenida en el aire ambiente.

• Bombas de calor hidrotérmicas. Extraen el calor de la energía que tienen las aguas superficiales, lagos, mares, y ríos.

• Bombas de calor geotérmicas. Obtienen el calor de la energía del subsuelo.

Para introducir una mayor precisión, en su denominación se utilizan dos palabras separadas por un guión, por ejemplo aire-agua, agua-aire, etc.

La primera indica el tipo de fluido o medio, aire o agua, con el que la máquina intercambia calor con el exterior (tomándolo en modo calefacción o cediéndolo en modo refrigeración); la segunda, indica el medio o fluido interior, agua o aire, al que se transfiere el calor de la bomba de calor (cediéndolo en modo calefacción o tomándolo en modo refrigeración).

4.3.1. Bomba de calor aire-aire

En modo calefacción estos equipos, toman el calor del aire exterior para cederlo de forma directa al aire interior. Si el equipo es reversible, en modo refrigeración funciona en sentido inverso, proporcionando aire frío al recinto.

Ambos intercambios, con el exterior y el interior, se realizan por medio del aire, que, impulsado por ventiladores, atraviesa los dos intercambiadores de calor de tubos aleteados, denominados baterías, por los que circula el gas refrigerante que transporta el calor a lo largo del circuito.

 Figura 4.26: Esquema simplificado de una bomba de calor aire-aire

4.3.2. Bomba de calor aire-agua

En modo calefacción, estos equipos toman el calor del aire exterior y lo transfieren a un circuito de agua. El agua caliente se distribuye a unidades terminales tales como, unidades de tratamiento de aire, radiadores, suelo radiante o fancoils, que a su vez ceden el calor de ese agua al ambiente interior del recinto a calefactar.

En modo refrigeración, en el intercambiador exterior se cede el calor del agua al aire, en tanto que en el intercambiador interior se absorbe el calor del ambiente calentando el agua.

Es decir, estos equipos montan un intercambiador aleteado o batería, refrigerante-aire, y un intercambiador refrigerante-agua.

Figura 4.27: Esquema simplificado de una bomba aire-agua

4.3.3. Bomba de calor agua-aire

En modo calefacción estos equipos toman el calor de un circuito exterior de agua procedente de un lago, río o acuífero y lo transfieren al interior impulsando aire caliente.

En modo refrigeración, ceden el calor al circuito exterior de agua, produciendo en la zona interior del edificio aire frío de forma directa. La disipación del calor del agua caliente del circuito exterior se realiza mediante torres de refrigeración, sistemas geotérmicos o acuíferos, etc.

Como en el caso anterior, estos equipos montan, igualmente, un intercambiador aleteado o batería, refrigerante-aire y un intercambiador refrigerante-agua.

Figura 4.28: Esquema simplificado de una bomba de calor agua-aire

4.3.4. Bomba de calor agua-agua

Las bombas de calor agua-agua intercambian calor tanto con el exterior como con el interior mediante un circuito de agua.

En modo calefacción, toman el calor del circuito exterior, que puede proceder de un lago, río o del subsuelo, y producen agua caliente en el circuito interior para calentar de forma indirecta, mediante fancoils, radiadores, suelo radiante, etc.

En modo refrigeración, producen agua fría en el circuito interior, cediendo calor al circuito de agua exterior. El calor del circuito exterior se disipa mediante torres de refrigeración, sistemas geotérmicos o acuíferos.

Las bombas de calor agua-agua montan dos intercambiadores refrigerante-agua.

 Figura 4.29: Esquema simplificado de una bomba de calor agua-agua

4.3.5. Bomba de calor multiciclo

Una variedad de los equipos bomba de calor aire-agua o agua-agua es la denominada máquina multiciclo, donde se aúnan las ventajas de la recuperación de calor y la producción simultanea de calefacción y refrigeración, controlando las temperaturas en el lado de agua fría y agua caliente.

En esencia son máquinas frigoríficas que transportan el calor entre dos focos interiores, frío y caliente, de un edificio. Si uno de los focos térmicos no tiene demanda, emplean un tercero que intercambia calor con un medio exterior alternativo.

En ocasiones, y en previsión de una demanda excepcional de calefacción, se instala un generador adicional, como por ejemplo una caldera.

Estos equipos utilizan agua como fluido de intercambio de energía entre los dos focos útiles y aire o agua en su intercambio con el exterior.

El control simultáneo de ambas temperaturas y la inclusión de un tercer intercambiador que actúa como comodín, comportándose como evaporador o condensador dependiendo del ciclo de funcionamiento, permite a este tipo de equipos aprovechar todas las posibilidades de recuperación y transferencia de calor entre los focos frío y caliente.

En la siguiente figura se presentan algunos modos de operación de equipos multiciclo.

Figura 4.30: Esquema de situaciones de funcionamiento

4.3.6. Bomba de calor geotérmica

La característica diferencial que permite clasificar las bombas de calor geotérmicas, dentro del conjunto de las diferentes tipologías, es la utilización del terreno del entorno de la instalación como fuente de calor, en modo calefacción, o como sumidero de calor, en modo refrigeración.

Esta operación se realiza a través de un fluido caloportador que absorbe la energía del terreno y la transmite al circuito frigorífico de la máquina. Este fluido puede ser el mismo gas refrigerante de la bomba de calor, el agua de un acuífero subterráneo en circuito abierto o el agua o mezcla de agua con anticongelante contenida en una sonda de perforación en un circuito cerrado.

Como consecuencia de ello, y debido a que las capas superficiales de la corteza terrestre conservan prácticamente constante su temperatura a lo largo del año, este tipo de bombas de calor son, en general, capaces de mantener las condiciones de diseño a lo largo de toda la temporada.

Sin embargo, la zona del terreno afectada por el intercambio térmico no se comporta realmente como un foco de calor (o sumidero de calor) infinito, es decir inagotable. Es decir, el propio funcionamiento de la bomba de calor puede acabar alterando la temperatura del propio terreno, modificando la capacidad de transmisión de calor en el intercambiador enterrado. Para evitarlo, se deben considerar en el diseño ciertas medidas que garanticen que la instalación mantenga sus prestaciones, como son promover la utilización de un funcionamiento dual, calefacción y refrigeración (lo que permitirá regenerar el terreno, devolviéndole en la temporada de verano la energía extraída en invierno), controlar la existencia de acuíferos o proyectar una adecuada distribución de las diferentes captaciones.

Sólo considerando estos factores en el diseño, y ejecutando los intercambiadores enterrados de forma adecuada, la instalación será capaz de mantener sus condiciones nominales a lo largo del tiempo.

Dentro de esta tipología, los equipos más comúnmente usados responden a la configuración de bomba de calor agua-agua (figura 4.31). En ellos, el agua o agua con anticongelante que es empleada como fluido de transferencia de calor con el terreno, circula por los intercambiadores enterrados. En el intercambiador del interior del edificio circula agua caliente en invierno o agua refrigerada en verano.

 Figura 4.31: Bomba de calor agua-agua conectada a un intercambiador geotérmico

En cuanto a su disposición constructiva, las bombas de calor agua-agua habitualmente usadas para instalaciones geotérmicas son equipos compactos. Su envolvente suele tener un cuidadoso diseño, y normalmente están concebidas para instalaciones de interior, no de intemperie, ubicándose la máquina en un cuarto técnico.

 Figura 4.31: Vista interior de una bomba de calor agua-agua geotérmica 

4.4. Bombas de Calor Accionadas a Gas

La bomba de calor a gas, GHP (Gas Heat Pump), es un equipo en el que el accionamiento del compresor lo realiza un motor endotérmico de combustión interna.

La ventaja fundamental de esta bomba de calor, reside en la posibilidad de mejorar su rendimiento energético gracias a la recuperación del calor del motor y de los gases de escape para su utilización en aplicaciones de ACS.

En el siguiente gráfico se representan los flujos de energía de la bomba de calor a gas:

Otra característica de este tipo de máquinas es la posibilidad de realizar el desescarche utilizando el calor residual del motor, lo que permite dar servicio de forma continuada y conseguir una elevada eficiencia estacional.

El consumo de energía eléctrica es mínimo, por lo que los equipos GHP pueden ser una solución en instalaciones donde el suministro eléctrico es difícil o limitado.

 Figura 4.33: Esquema de componentes y partes de una bomba de calor GHP

4.5. Bombas de Calor Accionadas Térmicamente

En las bombas de calor accionadas térmicamente, el cambio de estado del refrigerante se realiza mediante la aportación de calor a un generador en donde se mezcla con otro fluido denominado absorbente, cuya misión es absorber el vapor en la zona de baja presión para poder devolverlo en forma líquida al generador. Este ciclo termodinámico se denomina ciclo de absorción, o también de compresión térmica.

Se distinguen dos tipos de tecnologías en función del refrigerante y del tipo de absorbente utilizado. Una de ellas utiliza una solución de amoniaco y agua, siendo el amoniaco el refrigerante y el agua el absorbente. La otra emplea una solución de bromuro de litio (LiBr) con agua, en la que ésta actúa como refrigerante, siendo las sales del LiBr el absorbente.

La más comúnmente empleada, por tener mayor eficiencia, es la de agua-LiBr, dado que el LiBr tiene gran capacidad de absorber agua y puede deshidratarse mediante calor.

Un ciclo típico de la tecnología LiBr, se representa en la siguiente figura en la que el agua (refrigerante), que se mueve por un circuito a baja presión, se evapora en el evaporador.

El calor de evaporación proviene de un intercambiador en el que se refrigera un fluido secundario (normalmente, también agua), que se lleva por una red de tuberías para enfriar el recinto a acondicionar.

Tras el evaporador, el LiBr absorbe el vapor de agua en el absorbedor, produciendo una solución diluida o débil de bromuro en agua.

Esta solución pasa al generador, donde se separan disolvente y soluto mediante el calor procedente de una fuente externa; el agua va al condensador, donde cede la mayor parte del calor recibido en el generador, y desde allí pasa de nuevo al evaporador, a través de la válvula de expansión; el bromuro, ahora como solución concentrada en agua, vuelve al absorbedor para reiniciar el ciclo.

4.6. Rangos de Operación

En el momento de la redacción de este capítulo, los rangos de operación normalmente aceptados de las bombas de calor para diferentes tecnologías y aplicaciones, se recogen en las siguientes tablas:

Equipos tipo doméstico Split y Multi-Split

Tabla 4.1

Equipos mixtos (climatización+ACS)

Tabla 4.2

Equipos tipo VRF, condensados por aire

Tabla 4.3

Bombas de calor reversibles aire-agua

Tabla 4.4

Bombas de calor inverter reversibles aire-agua

Tabla 4.5

Equipos aire-aire autónomos y rooftop

Tabla 4.6

Bombas de calor no reversibles aire-agua

Tabla 4.7

5. TECNOLOGÍA

Desde el punto de vista tecnológico, la evolución de la bomba de calor se ha visto influenciada por dos factores fundamentales, el mercado y la normativa.

La evolución de la normativa, orientada básicamente a la mejora de la eficiencia energética, al uso de energía procedente de fuentes renovables y a la reducción de emisiones de CO2, unida a la creciente restricción a la utilización de los refrigerantes fluorados, ha obligado, y lo sigue haciendo, a los fabricantes de bombas de calor a desarrollar equipos más eficientes y respetuosos con el medio ambiente.

En paralelo, la adecuación a las necesidades y demandas del mercado ha llevado a desarrollos tecnológicos dirigidos a atender esas demandas y a nuevos nichos de mercado.

De forma general y sin ánimo de ser exhaustivo, algunos de esos desarrollos tecnológicos son:

• Sistemas de control de capacidad y tecnología inverter.

• Nuevos sistemas de desescarche.

• Soluciones integrales para calefacción y ACS.

• Ciclos de doble compresión.

• Integración con otras tecnologías.

• Empleo de válvulas de expansión electrónicas.

• Incorporación de motores LEC y de motores EC.

• Sistemas de recuperación de calor.

• Sistemas de control avanzado.

• Compresores más eficientes.

A lo largo de este capítulo, se dedicará especial atención al análisis y descripción de alguno de esos sistemas y/o desarrollos tecnológicos.

5.1. Componentes del Circuito Frigorífico

En la figura 5.1 se muestra la disposición de los componentes principales de un circuito frigorífico.

Figura 5.1: Componentes del ciclo de refrigeración

5.1.1. Compresores

Se clasifican, según el método de compresión, en:

• COMPRESORES DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO: Alternativos, Rotativos, Scroll y de Tornillo.

• COMPRESORES ROTODINÁMICOS: Centrífugos.

Dado que la compresión centrífuga no es habitual en la bomba de calor y que se tiende a un uso cada vez menor del compresor volumétrico de tipo alternativo, en este apartado solo se describen los de tipo rotativo, scroll y de tornillo.

5.1.1.1. Compresor rotativo

En el compresor rotativo el gas aspirado se comprime mediante la disminución del volumen resultante entre la carcasa y el elemento rotacional o rotor, elevando la presión del citado gas hasta la correspondiente a la cámara de descarga. La separación entre la cámara de aspiración y la cámara de compresión se realiza mediante una aleta no solidaria con el rotor y continuamente presionada contra éste por un muelle de presión.

Estos compresores son de tipo hermético, con carcasas soldadas. En climatización se utilizan en equipos de tipo doméstico y en potencias térmicas nominales de hasta 14 kW.

Figura 5.2: Esquema general compresor rotativo

Los compresores rotativos están diseñados para trabajar con refrigerante R-410A y adaptados al funcionamiento inverter, admitiendo regulaciones de capacidad comprendidas entre el 20% y el 110% del valor nominal.

Figura 5.3: Compresor de doble cámara

Una evolución de estos es el compresor de Doble Cámara, que incorpora dos cámaras de compresión paralelas y un motor eléctrico común, dentro de una misma carcasa exterior (figura 5.3). Cada cámara dispone de su propio cilindro (estator) y de su elemento rotacional específico (rotor). 

En el interior de cada estator, el rotor gira de forma excéntrica sobre el eje motor. La posición adoptada por el rotor de un estator con respecto a dicho eje es la opuesta a la posición adoptada por el rotor del segundo estator. De esta forma, los esfuerzos radiales que ejercen los rotores sobre el eje común se compensan, siendo nulo el esfuerzo total.

Diseñados para R-410A, los compresores de doble cámara minimizan ruido y vibraciones, disponen de una alta fiabilidad operativa al reducirse el trabajo de los cojinetes del eje, presentan elevadas eficiencias y permiten una regulación de capacidad desde el 15% al 110%.

Por otro lado, existe una variante de estos compresores, los denominados de Aleta Solidaria, en los que la separación entre la cámara de aspiración y la cámara de compresión se realiza mediante un casquillo giratorio (rótula). La superficie de obturación es mayor, dado que la aleta es solidaria con el rotor. Este diseño confiere a este compresor una gran robustez y lo hace apto para funcionar con grandes diferenciales de presión, como ocurre cuando se trabaja con CO2.

 Figura 5.4: Esquema general compresor de aleta solidaria

5.1.1.2. Compresor scroll

En este tipo de compresor, el refrigerante se comprime entre dos espirales, una fija y otra móvil, instalada esta última sobre un enlace basculante. La espiral móvil en su movimiento orbital va delimitando volúmenes variables, en los cuales se produce la compresión del refrigerante.

La configuración de montaje más habitual es la vertical, según se aprecia en la figura 5.5 que muestra una sección del compresor.

  Figura 5.5: Sección de compresor scroll

Una de sus características es que sólo existen tres piezas en movimiento:

• La espiral móvil.

• El enlace basculante.

• El eje del motor.

Como consecuencia del escaso número de piezas en movimiento, las secuencias de aspiración, compresión y descarga se producen simultáneamente y con ausencia de vibraciones, lo que permite una operación muy silenciosa y una posibilidad de regulación de su capacidad.

La potencia térmica nominal está comprendida entre 8 y 100 kW y su aplicación es muy variada, pudiéndose encontrar en todo tipo de equipos.

La figura 5.6 recoge una sección del compresor mostrando las espirales y un esquema de las mismas.

p_p_073   Figura 5.6: Esquema de compresor scroll

En la figura 5.7, puede apreciarse como la espiral móvil va variando su posición con respecto a la espiral fija, produciendo una compresión continúa y estable.

Figura 5.7: Fases de la compresión

Una variante es el compresor scroll con inyección intermedia de refrigerante (tecnología EVI -Enhanced Vapor Injection-), que permite operar con COPs elevados y trabajar con altas temperaturas de foco caliente.

La descripción de esta tecnología se realiza en el punto 5.1.1.4.

• Regulación del compresor Scroll

Se utilizan tres tecnologías para llevar a cabo la regulación de capacidad de un compresor scroll: mediante bypass de gas caliente, por modulación digital y por control inverter. Pese a que el rango de regulación es similar (20-30% al 100%), la eficiencia energética de cada una de las alternativas es diferente.

El bypass de gas caliente permite mantener la presión de aspiración constante cuando disminuyen las condiciones de carga de la instalación, mediante la recirculación de parte del gas ya comprimido (descarga) hacia la zona de baja presión (aspiración), a través de una válvula de regulación específica. Es una solución de sencilla incorporación, pero que no incide en la optimización de la eficiencia energética.

La modulación digital se implanta en compresores scroll de hasta 50 kW de potencia térmica, e introduce entre 11 y 13 etapas de capacidad frigorífica en el compresor implicado, empleando para ello la modulación electrónica de la espiral fija. La modulación no se lleva a cabo recurriendo a la variación de la velocidad de giro, sino gestionando el desplazamiento vertical de la espiral fija, separándola de la móvil.

Como consecuencia, se alternarán momentos de plena carga (espirales acopladas), con momentos de capacidad nula (espirales separadas) en los que no se lleva a cabo trabajo termodinámico alguno. El ratio de alternancia de ambos modos establece la capacidad real entregada por el compresor en cada instante.

Esta tecnología permite controlar la temperatura ambiente en un rango de +/-1°C y es, desde el punto de vista energético, hasta un 30% más eficiente que un sistema equipado con bypass de gas.

El control inverter de capacidad se describe en el punto 5.3.2.

5.1.1.3. Compresor de tornillo

En este tipo la compresión se realiza entre los dientes de dos rotores sin fin (birrotor), ó entre los dientes de un tornillo y unos “satélites“de teflón, en forma de estrella (monotornillo).

 Figura 5.8: Compresores de tornillo

Debido a su diseño, ambos tipos de compresores admiten una regulación de capacidad mediante válvula de corredera o mediante inverter, lo que supone una regulación continúa y una capacidad de parcialización entre el 10% y el 100%.

Estos compresores pertenecen al tipo de los llamados semiherméticos de desplazamiento positivo. Esta denominación obedece a que es posible desmontar la carcasa y acceder a los componentes internos para su reparación.

Diseñados para funcionar con refrigerante R-134a, operan igualmente con refrigerante R-410A o R-407C en aplicaciones condensadas por agua.

Se utilizan en enfriadoras y bombas de calor aire-agua y agua-agua, con potencias nominales comprendidas entre 100 y 650 kW, y hasta 2.500 kW en bombas de calor agua-agua no reversibles.

A continuación se describe más detalladamente el funcionamiento de ambos tipos de compresores:

Compresor birrotor

En los compresores birrotor, el rotor macho está conectado directamente al motor eléctrico, transmitiendo el giro al rotor hembra.

A medida que el refrigerante, empujado por el giro de los rotores, se desplaza longitudinalmente a lo largo del eje (sentido de la flecha de la figura 5.9), se produce la compresión del mismo al producirse una disminución del volumen disponible entre ambos rotores.

Figura 5.9: Sentido de la compresión

El esfuerzo de giro se realiza sobre toda la superficie de contacto (la longitud del tornillo), lo que garantiza un reparto de esfuerzos homogéneo sobre los lóbulos y valles de los rotores. La figura 5.10 muestra el perfil de presiones que se ejercen a lo largo del rotor hembra, entre la presión mínima existente en el puerto de aspiración de gases (P1) y la presión máxima existente en el puerto de descarga de gases (P2).

El rotor macho, conectado al motor eléctrico, genera un par de giro (M), que al transmitirse al rotor hembra se convierte en una fuerza (FT), perpendicular al perfil de cada lóbulo de este último.

La combinación de FT y la diferencia entre P2 y P1 genera los esfuerzos FR (esfuerzos radiales) y F (esfuerzos axiales). Estos esfuerzos se minimizan utilizando un refrigerante de media presión (R-134a), unos rotores de corta longitud y una transmisión de tipo helicoidal.

Figura 5.10: Reparto de esfuerzos durante la compresión

La lubricación entre rotores se garantiza mediante el sistema de separación de aceite que puede ir integrado en el condensador de carcasa y tubo, de tipo inundado.

Compresor monotornillo

El compresor monotornillo es un compresor de desplazamiento positivo que incorpora un rotor principal y dos satélites laterales. La compresión del gas se lleva a cabo por medio del engranaje de los dos satélites laterales con las ranuras helicoidales en el rotor principal (figura 5.11).

 Figura 5.11: Compresión por parte superior e inferior

La lubricación en este compresor se realiza mediante un polimero-teflón con propiedades lubricantes (PTFE). La vida útil del compresor viene limitada en este caso por la dimensión de los cojinetes de fricción, situados en los ejes de los satélites como puede apreciarse en la figura 5.11.

El esfuerzo de compresión se realiza simétricamente por la parte superior y por la inferior del monotornillo.

Como el proceso de compresión ocurre simétrica y simultáneamente en los lados opuestos del rotor, las fuerzas causadas por la compresión se compensan, lo que ocasiona que el compresor monotornillo carezca de cojinetes de empuje (figura 5.12).

 Figura 5.12: Reparto de esfuerzos durante la compresión

Figura 5.13: Relación entre dínamo de tornillo y volumen de compresión

El diseño de este tipo de compresor posibilita, con un pequeño incremento en el diámetro del eje del tornillo, un gran aumento del volumen a comprimir. Así, en la figura 5.13 puede observarse como un incremento de un 18% en el diámetro, posibilita un incremento del volumen de compresión de un 64 %.

5.1.1.4. Tecnologías de compresión en dos etapas

Según la teoría frigorífica, el trabajo de compresión en varias etapas tiene como consecuencia la aproximación de la curva de compresión real a la curva ideal (isentrópica) (ver figura 5.14), lo que supone una mejora de la eficiencia del ciclo termodinámico en las máquinas frigoríficas y bombas de calor. En la mayoría de las aplicaciones se utilizan solo dos etapas.

El proceso se realiza mediante una inyección de vapor en la etapa intermedia de compresión. Una pequeña fracción de gas refrigerante, previamente separada del resto, se inyecta en el compresor en forma de vapor a la presión intermedia y a menor temperatura.

Este vapor se mezcla con el gas que está siendo comprimido, enfriándolo para continuar la siguiente etapa de compresión en mejores condiciones termodinámicas.

Como ya se ha indicado anteriormente, esta inyección de vapor produce un aumento de la eficiencia del ciclo frigorífico, o, alternativamente, la posibilidad de trabajar a mayores temperaturas/presiones de condensación, lo que implicaría la capacidad de producir agua caliente a mayor temperatura en los equipos aire-agua o agua-agua.

  Figura 5.14: Comparativa de curvas de compresión 

Actualmente se utilizan dos procedimientos para separar el vapor que se inyecta al compresor en la etapa intermedia: tecnología con Tanque Flash y tecnología con Economizador (intercambiador de calor intermedio), según se describen a continuación.

Tecnología con tanque flash

En la tecnología con tanque flash, representada esquematicamente en la figura 5.15 (a y b) todo el gas refrigerante a la salida del condensador se expansiona hasta la presión intermedia en una primera válvula de expansión. La mezcla de vapor y líquido refrigerante se separan en un tanque flash. El vapor saturado se extrae del tanque y se inyecta en el compresor. El refrigerante líquido saturado continúa la expansión en la segunda válvula, para pasar al evaporador.

Figura 5.15 (a)

Figura 5.15 (b)

Un caso concreto de la aplicación de esta tecnología es la bomba de calor de compresión de doble etapa, que utiliza CO2 como gas refrigerante y produce ACS a bajas temperaturas de aire exterior.

  Figura 5.16: Compresor de dos etapas para CO2

Una disposición constructiva de este tipo de compresores estaría formada por un eje vertical, accionado por un motor eléctrico DC-inverter (del tipo sin escobillas o brushless), situado en el centro del mismo y dos rotores, superior e inferior, que se encargarían de las dos etapas de compresión.

La primera etapa, aspiración del refrigerante, que se lleva a cabo en la parte inferior del eje, la realiza un compresor rotativo que proporciona una alta eficacia de compresión con una baja presión de aspiración. La segunda etapa, lado de descarga del refrigerante, que se desarrolla en la parte superior, la ejecuta un compresor scroll que aporta una alta eficiencia con relaciones de compresión elevadas. La separación del vapor se realiza mediante el tanque flash.

En el gráfico 5.1 se aprecia como, con esta tecnología aplicada a un equipo de producción de ACS que emplea un compresor de 2 etapas de CO2, se alcanza un COP de 4,2 con una temperatura exterior de 7°C, una temperatura de agua de red de 5°C y una temperatura de producción de 65°C para el agua caliente sanitaria.

Gráfico 5.1

Tecnología con economizador

En esta tecnología, representada de forma esquemática en la figura 5.17 (a y b), el gas refrigerante líquido que sale del condensador se bifurca en dos flujos que se inyectan a un economizador adicional.

 Figura 5.17 (a)

 Figura 5.17 (b)

El economizador está compuesto por un intercambiador de placas refrigerante-refrigerante, ubicado a la salida del condensador, y una válvula de expansión electrónica específica.

Figura 5.18: Componentes del economizador

 Figura 5.19: Esquema de proceso

En el proceso representado en la figura 5.19, se puede observar como el refrigerante líquido obtenido a la salida del condensador (a) se bifurca en dos flujos:

• El de menor caudal másico (b), atraviesa una válvula de expansión específica del economizador, donde disminuye su presión, y entra en un lado del intercambiador de placas.

• El flujo principal (d) entra directamente en el otro lado del mismo.

Es decir, en el intercambiador se produce un doble fenómeno:

• El líquido de menor caudal másico, ya expansionado (c), se evapora y se inyecta directamente en un puerto intermedio del compresor, enfriándolo.

• El flujo principal (d) tras experimentar un proceso de subenfriamiento en el economizador,

se expansiona en la válvula de expansión principal, pasando al evaporador donde generará el efecto frigorífico deseado.

En el caso de los compresores scroll, la tecnología conocida como EVI (Enhanced Vapor Injection), cada vez más usada en bombas de calor de alta temperatura, se basa en realizar la inyección de vapor en un punto intermedio entre las espirales de compresión.

La gráfica del ciclo y la representación esquemática de los puntos de inyección en la espiral se recogen a continuación.

Figura 5.20: Ciclo termodinámico con compresión en dos escalones e inyección de vapor intermedia

5.1.2. Condensadores

En el condensador se produce el cambio de fase del refrigerante de vapor a líquido cediendo calor. La condensación puede ser por aire ó por agua.

Los condensadores refrigerados por agua se clasifican en los siguientes tipos:

Los condensadores refrigerados por agua se clasifican en los siguientes tipos: 

• Intercambiador de doble tubo (tubo en tubo)

Está formado por dos tubos coaxiales. Por el tubo interior, fabricado en cobre, ranurado para aumentar la turbulencia y en consecuencia el intercambio térmico, circula el refrigerante. Por el tubo exterior, fabricado en acero, circula agua en contracorriente con el fin incrementar la eficiencia.

Se utiliza en equipos de pequeña potencia, del orden de 10 kW.

Figura 5.21: Intercambiador de doble tubo

• Intercambiador de placas

Está formado por un conjunto de placas preformadas de 4 bocas con unos canales en disposición paralela por donde circulan los fluidos. En caso de que estas no estén soldadas, se montan sobre un bastidor sujetas por espárragos de apriete que las compactan.

La hermeticidad entre las placas se consigue mediante juntas de estanquidad o por soldadura de las mismas.

Es ampliamente utilizado en la mayoría de los equipos bomba de calor aire-agua, de tipo reversible, debido a su buena relación coste/eficiencia y a su elevada capacidad de intercambio.

Figura 5.22: Intercambiador de placas

• Intercambiador de carcasa y tubo o multitubular

Está formado por un haz de múltiples tubos de cobre integrados en el interior de una carcasa de acero. Se utiliza tanto con tecnologías de compresión scroll como con tecnologías de tornillo. Por el interior de los tubos, ranurados interna y externamente para aumentar la superficie de transferencia, circula el agua, transitando el refrigerante por el espacio existente entre los tubos y la carcasa. Incorpora un distribuidor de refrigerante para optimizar el flujo del mismo. 

Entre otras ventajas permite integrar separadores de aceite.

Figura 5.23: Intercambiador de carcasa y tubo 

Los intercambiadores gas-aire, denominados generalmente baterías, se clasifican en los siguientes tipos:

• Intercambiador de aleta y tubo

Está formado por tubos aleteados montados sobre un bastidor. Por el interior de los tubos circula el vapor en tanto que el intercambio de calor se produce con el aire, generalmente impulsado por un ventilador, que atraviesa los haces de tubos.

Los materiales habitualmente utilizados son cobre en el lado gas y aluminio en el lado aire, pudiéndose recurrir a las aletas de cobre.

Los conjuntos de baterías se montan en diferentes disposiciones en función de la aplicación y el tipo de bomba de calor. La disposición vertical se utiliza normalmente en equipos de tamaño pequeño-mediano y la disposición inclinada en potencias superiores a 80 kW.

La disposición y el espaciamiento entre los tubos y su ranurado interior, así como el tamaño, geometría y separación de las aletas, afectan a aspectos tales como capacidad de intercambio, pérdidas de carga del aire a través de las mismas, formación de escarcha, etc.

En el caso de un equipo bomba de calor, de tipo reversible, es más apropiado denominar “batería exterior” que condensador a este elemento, dado que en modo calefacción esta batería exterior actuará como evaporador.

 Foto 5.1: Batería con tubo de cobre y aleta de aluminio

• Batería de microcanales

Este tipo de baterías son una alternativa a los intercambiadores refrigerante-aire tradicionales de tipo aleta y tubo. Desarrolladas por la industria de la automoción, y realizadas por completo en aluminio, las baterías de microcanales sustituyen los tubos de cobre por un conjunto de “tubos” de microcanales de un solo paso (sin codos), y las aletas, por aletas de aluminio de una sola pieza ubicadas entre cada pareja de “tubos”.

Estas características dotan a estas baterías de una elevada capacidad de intercambio y de una significativa reducción en la cantidad de refrigerante, lo que conlleva una importante disminución de su tamaño frente a las tradicionales de tubo de cobre y aleta de aluminio.

Figura 5.24: Batería de microcanales

5.1.3. Elementos de expansión

El sistema de expansión separa la zona de presión de alta de la de baja, ocasionando la transformación del refrigerante de estado líquido a estado gaseoso y controlando el recalentamiento posterior mediante la regulación del flujo del mismo.

Foto 5.2: Tubo capilar

La expansión puede realizarse mediante la utilización de alguno de los siguientes elementos:

• Tubo capilar. A la entrada de este elemento se produce una estrangulación del refrigerante líquido, es decir, aumenta la velocidad y disminuye la presión, ocasionándose la evaporación parcial del mismo cuando el líquido abandona el tubo capilar.

Se usaba habitualmente en equipos de baja potencia por su bajo coste y fácil instalación. Es un elemento fiable pero de poca precisión y actualmente en desuso en la bomba de calor.

• Válvula de expansión. Es un elemento de accionamiento mecánico que, al igual que el tubo capilar, tiene como misión regular la entrada al evaporador del refrigerante en estado liquido, procedente del condensador. En este proceso, el refrigerante pasa de la presión de alta, condensador, a la presión de baja, evaporador.

Existen dos tipos básicos de válvulas de expansión:

- Válvula de expansión termostática. Este tipo de válvula incorpora un bulbo relleno con fluidos especiales, que está conectado a la citada válvula por medio de un tubo capilar sellado.

Mediante la actuación simultánea del diafragma que recibe la presión del condensador y del bulbo que mide la temperatura de salida del vapor del evaporador se controla, con una precisión aceptable, el recalentamiento abriendo y cerrando el diafragma que, al actuar sobre el muelle de la válvula, permite la entrada de mayor o menor caudal de refrigerante al evaporador.

 Figura 5.25: Válvula de expansión termostática

- Válvula de expansión electrónica. Este tipo de válvula basa su funcionamiento en la apertura progresiva del orificio de expansión mediante el desplazamiento de una aguja, que permite mayor ó menor paso de refrigerante. El accionamiento se realiza por un motor de pasos que actúa en base a una serie de impulsos procedentes del sistema de control del equipo. 

Esta válvula es la más precisa que existe actualmente, pudiendo recibir de 0 a aproximadamente 8.000 impulsos, que se corresponden, respectivamente, con la posición totalmente abierta y la posición cerrada.

Este tipo de válvulas es el complemento ideal para cualquier sistema con capacidad de control sobre el compresor, ya que a la exactitud en la entrega de potencia a la instalación, se une la precisión en la demanda, evitando pérdidas de rendimiento energético por errores en la operación.

 Figura 5.26: Válvula de expansión electrónica

5.1.4. Evaporadores

En el evaporador se produce la evaporación y recalentamiento del refrigerante, absorbiendo calor en el cambio de estado. La evaporación puede ser por agua o por aire.

La descripción y características de los evaporadoresde tipo: Intercambiador de doble tubo (tubo en tubo), de placas y de aleta y tubo, se han desarrollado en el apartado 5.1.2 correspondiente a los condensadores dado que, en las bombas de calor reversibles, éstos intercambian su función entre sí.

Adicionalmente, en el caso de los evaporadores de carcasa y tubo o multitubulares, formados por un haz de múltiples tubos de cobre integrados en el interior de una carcasa de acero, hay que señalar que se distinguen dos tipos fundamentales: de Expansión Directa e Inundados.

• De Expansión Directa

Por el interior de los tubos circula el refrigerante, transitando el agua por el espacio existente entre los tubos y la carcasa. Incorporan placas intermedias para guiar la circulación del flujo de agua y optimizar el intercambio de calor.

Se utilizan en equipos que montan compresores scroll y de tornillo y, de forma general, sustituye a los intercambiadores de placas en equipos de capacidad térmica superior a 250 kW, siendo igualmente una alternativa a los mismos por debajo de dicha capacidad.

Entre otras ventajas, este tipo de intercambiador permite el uso de agua pura o glicolada, presentando un menor nivel de riesgo a la obstrucción por suciedad y a la congelación que los intercambiadores de placas, por lo que se usa ampliamente en aplicaciones industriales.

A su vez, presentan menos condicionantes de mantenimiento a unidad parada y a baja temperatura exterior que los intercambiadores inundados, que se describen seguidamente.

 Foto 5.3: Intercambiador de carcasa y tubo de expansión directa

• Inundados

Por el interior de los tubos, ranurados interna y externamente para aumentar la superficie de transferencia, circula el agua, transitando el refrigerante por el espacio existente entre los tubos y la carcasa. Integran un distribuidor de refrigerante para optimizar el flujo del mismo.

Dado que el refrigerante forma una “piscina” en el interior de la carcasa, la línea de aspiración prácticamente no existe, situándose los compresores directamente sobre el intercambiador.

Se utilizan en equipos que montan compresores de tornillo. Presentan un mayor rendimiento energético que los intercambiadores de carcasa y tubo de expansión directa y permiten el uso de agua pura y glicolada.

También permiten optimizar el funcionamiento del free-cooling por migración de refrigerante. Por el contrario, presentan algunos condicionantes de mantenimiento a unidad parada y a baja temperatura exterior, requiriendo un vaciado de agua específico a través de sus puntos de servicio.

 Figura 5.27: Intercambiador de carcasa y tubo inundado

5.1.5. Válvulas de 4 vías

La inversión del sentido del gas refrigerante en el ciclo frigorífico, que tiene lugar en las bombas de calor reversibles para pasar de un modo de funcionamiento a otro (frío/calor), se realiza mediante una válvula de 4 vías. 

De las 4 vías, aquella opuesta a las otras tres se conecta a la descarga del compresor, es decir, a la línea de gas de alta presión, en tanto que la vía central de las otras tres, se conecta a la aspiración del mismo. 

Las otras dos vías se conectan al evaporador y al condensador, que varían su función de acuerdo con el modo de funcionamiento, calefacción o refrigeración, de la bomba de calor.

 Foto 5.4: Válvula de 4 vías

El desplazamiento de un patín interior de la válvula principal, realizado por una electroválvula auxiliar, permite variar internamente el conexionado de las 4 vías y, en consecuencia, invertir el ciclo.

En la figura 5.28 (a), se representa de forma simplificada un circuito frigorífico de una bomba de calor con una válvula de 4 vías funcionando en modo calefacción. Si se compara este esquema con el de la figura 5.28 (b), funcionamiento en modo refrigeración, se puede observar que se intercambian las funciones entre el intercambiador interior y el intercambiador exterior.

Figura 5.28 (a) y Figura 5.28 (b) 

5.1.6. Otros componentes

Además de los anteriormente descritos, compresores, condensadores, evaporadores, elementos de expansión y válvula inversora de ciclo o válvula de 4 vías, un circuito frigorífico incorpora otros componentes necesarios para su buen funcionamiento, entre los que destacan: 

• Depósito de líquido. Situado entre el condensador y la válvula de expansión, su finalidad es garantizar la llegada de líquido a la citada válvula y regular su adecuada cantidad en cada componente según las condiciones de funcionamiento.

La salida de refrigerante se realiza desde la posición inferior del depósito para evitar la aspiración de gas.

Figura 5.29: Depósito de líquido

• Acumulador-separador. Situado en la aspiración del compresor, su misión es impedir la entrada de líquido al compresor y al mismo tiempo contribuir a la recogida de aceite. 

La salida de refrigerante se realiza desde la posición superior para asegurar que sólo llega vapor al compresor.

Figura 5.30: Acumulador-separador

• Silenciador. Situado en la descarga del compresor, tiene por finalidad reducir las fluctuaciones de presión y el ruido asociado a las mismas. 

Otros elementos que forman parte de un circuito frigorífico son: electroválvulas de corte, visores de líquido, presostatos, termostatos y llaves de conexión.

Figura 5.31: Silenciador

5.2. Otros Componentes de la Bomba de Calor

5.2.1. Ventiladores y motores

Las bombas de calor utilizan, dependiendo de su configuración y capacidad, diferentes tipos de ventiladores para impulsar el aire a través de las baterías que intercambian calor con el exterior y con el ambiente interior a climatizar.

Dos factores importantes a tener en cuenta en la selección del ventilador son: su eficiencia energética, que puede influir significativamente en la del equipo, y su nivel sonoro.

Los tipos básicos de ventiladores empleados son:

Los tipos de motores empleados son:

Motores AC

• Monofásicos multi-velocidad.

• Trifásicos de velocidad fija.

• Trifásicos de velocidad fija y transmisión polea/correa con polea motor regulable.

Motores AC alta eficiencia

• Trifásicos de velocidad variable, mediante variador de frecuencia (VFD).

Motores DC

• Motores con escobillas (Brushed).

• Motores de Bajo Consumo o LEC (Low Energy Consumption).

Motores DC tipo LEC

• Motores sin escobillas (Brushless).

• Motores conmutados electrónicamente o EC (Electronically Conmutated).

Integran la electrónica de regulación y utilizan una fuente de alimentación DC externa.

Combinaciones eficientes de motor y ventilador:

• Axial, acoplamiento directo y motor tipo LEC/EC.

• Radial, acoplamiento directo y motor tipo LEC/EC.

• Centrífugo, transmisión polea/correa, con VFD.

• Centrífugo, acoplamiento directo y motor LEC.

Incorporación de motores LEC

La incorporación de motores de bajo consumo y, en particular, de motores tipo EC, permite:

- Ajustar, gracias a la variación continúa de la velocidad del motor, el caudal de aire a la demanda y reducir el nivel sonoro, lo que puede redundar en un incremento del confort.

- Disminuir la carga térmica interna, debido a la baja disipación de calor de estos motores.

- Mejorar el rendimiento del equipo.

- Simplificar los procesos de mantenimiento, debido a la mayor fiabilidad y vida útil de los componentes.

5.2.2. Bombas hidráulicas

Las bombas hidráulicas se utilizan, como su nombre indica, para vehicular el agua fría o caliente que circula por el circuito que conecta la bomba de calor con los elementos terminales: fancoils, suelo radiante, etc.

En general se dividen en dos tipos, bombas de caudal constante y bombas de caudal variable. Estas últimas, son cada vez más utilizadas por sus características de alta eficiencia especialmente a cargas parciales.

Las bombas de caudal variable incorporan motores de alta eficiencia, síncronos, con rotor de imán permanente, en los que la velocidad de giro se establece por medio de un variador que envía al bobinado del motor una corriente modulada en frecuencia y tensión tras una doble conversión alterna-continua-alterna. Esto hace que la eficiencia a carga parcial sea superior a la de las bombas de caudal constante y que el rango de funcionamiento sea más amplio.

Pero no solo es el motor lo que permite modular la potencia entregada, sino también el diseño específico del rotor, que asegura la curva caudal-presión a bajas velocidades, así como el diseño de la carcasa y elementos de cierre que garantizan la estanquidad en todo el rango de funcionamiento.

La electrónica de la bomba permite ajustar la curva de funcionamiento de la misma, controlando en todo momento la velocidad del rotor para ajustarse a las condiciones variables de funcionamiento, reduciendo de esta forma la energía consumida.

Las bombas pueden regularse para que modulen por: presión constante, presión proporcional o temperatura.

En el primer caso, en la curva caudal-presión el punto de funcionamiento se moverá “paralelo” al eje de abscisas (caudal).

Gráfico 5.2: Control por presión constante

En el segundo se establece una recta presión-caudal, de manera que a medida que detecta una disminución de caudal, la bomba modifica a la baja su punto de funcionamiento en ambas variables. Esta modalidad, en muchos casos, asegura una temperatura de impulsión del agua más ajustada a la carga demandada.

Gráfico 5.3: Control por presión proporcional

En el último, un detector de temperatura en la impulsión de la bomba hace variar su velocidad según un algoritmo previamente establecido, que tendrá que ser acorde a la curva de carga de la instalación.

 Gráfico 5.4: Control por presión temperatura

Se puede observar que los consumos oscilan en función del tipo de control a igualdad de carga, ya que la bomba trabaja a diferentes frecuencias. Cada tipo de control será el más adecuado para las condiciones peculiares de la instalación.

5.2.3. Sistemas de humidificación integrados

La incorporación en las bombas de calor split o multisplit, de sistemas de humectación y ventilación con aire procedente del exterior, permite controlar la humedad relativa y mejorar la calidad del aire interior, eliminando de esta forma la sensación de falta de humedad inherente a la utilización de estos equipos.

5.3. Control

5.3.1. Sistemas de control de la máquina

Una parte fundamental en cualquier bomba de calor es el sistema de maniobra y control dado que éste tiene, como objetivo, gestionar la actuación de todos los componentes en los ciclos de calefacción, refrigeración y desescarche, atendiendo en todo momento a la demanda de la instalación y a la seguridad de la máquina.

El elemento principal consiste en un microprocesador con canales de entrada para recepción de información y canales de salida para órdenes de mando que, mediante un software personalizado, atiende a la configuración de la máquina y de los accesorios instalados.

Para cumplir con esa misión, los sistemas de control incorporan, en general:

• Componentes de actuación sobre compresores, ventiladores y válvulas de 4 vías.

• Sondas de temperatura y transductores de presión en: baterías, líneas de líquido, descarga y aspiración del compresor, ambiente y agua procesada.

• Protecciones del tipo presostatos en alta y baja, térmicos en ventiladores y compresores, etc.

• Sondas de calidad de aire, detectores de filtro sucio, de humos, de alta temperatura, de humedad de aire, etc.

Mediante diferentes algoritmos de control, se gestiona que actuadores o dispositivos entren en funcionamiento para compensar la carga solicitada. Dependiendo de la configuración de la máquina, la demanda de la instalación se puede cubrir con una o varias etapas de compresión, tanto en modo calefacción como en refrigeración.

El software del sistema, que incorpora una lista de tareas y prioridades de actuación, permite atender la carga térmica variable de la instalación. Algunos ejemplos de gestión son:

• El arranque, en primer lugar, del compresor que tenga menos horas de funcionamiento o menor número de arranques, en el caso de una bomba de calor que incorpore múltiples compresores por circuito frigorífico.

• El arranque de un compresor por circuito, si la máquina tiene múltiples circuitos independientes con compresores en tándem. 

• La entrada en funcionamiento del sistema de enfriamiento gratuito, si la temperatura exterior es favorable.

• La entrada en funcionamiento de la producción de agua caliente sanitaria, en base a la disponibilidad de suministro de agua caliente procedente de otras fuentes y al coste de su generación.

• La entrada en funcionamiento de la resistencia eléctrica, si el equipo la incorpora, sólo para suplementar la potencia entregada por los compresores.

• La optimización de los ciclos de desescarche.

• El registro y gestión de alarmas.

• Limitación de la velocidad máxima de los ventiladores para reducir el ruido emitido por la unidad.

• La gestión del sistema de recuperación de energía cuando se den las condiciones.

La evaluación de la demanda se realiza mediante sondas de temperatura y/o humedad en el ambiente o en las tuberías/conductos de entrada y salida del fluido tratado. La gestión se efectúa comparando los valores medidos con las consignas programadas y de acuerdo con los protocolos establecidos y los algoritmos incorporados.

Los controles actuales de las bombas de calor incorporan, además, diferentes protocolos de comunicación, que permiten su integración en los controles de los edificios para una mejor gestión energética y de confort.

5.3.2. Control de capacidad

5.3.2.1. Sistema inverter

El control de capacidad inverter consiste en variar la velocidad de rotación del compresor y de los ventiladores mediante la variación de frecuencia del motor de accionamiento, lo que redunda en el aumento de la eficiencia del equipo.

La ecuación que relaciona la velocidad de rotación (r/min) del compresor y la frecuencia eléctrica es:

N = F x 60/n [5.1]

Donde:

N: Velocidad de rotación en revoluciones por minuto (r/min).

F: Frecuencia de alimentación eléctrica del motor en Hz.

n: Número de pares de polos del motor.

La ecuación que relaciona la velocidad de rotación y la potencia consumida es:

P2= P1 x (N2/N1)3 [5.2]

Donde:

P2: Potencia eléctrica consumida a la velocidad de rotación (N2).

P1: Potencia eléctrica consumida a la velocidad de rotación inicial (N1).

N1: Velocidad de rotación inicial en revoluciones por minuto (r/min).

N2: Velocidad de rotación final en revoluciones por minuto (r/min).

La ecuación 5.2 muestra que la variación de la potencia eléctrica de un compresor es

directamente proporcional a la variación del cubo de la velocidad de accionamiento que, a su vez, es directamente proporcional a la frecuencia de la alimentación eléctrica (ecuación 5.1).

Es decir, la variación de la potencia del compresor es directamente proporcional a la variación del cubo de la frecuencia.

De acuerdo con lo anterior la aplicación de esta tecnología incide básicamente en el ahorro de energía, así como en otras ventajas adicionales que se citarán más adelante.

Desde un punto de vista práctico, y aplicado a las bombas de calor, lo anterior se podría enunciar de la siguiente manera:

La modulación de la frecuencia del motor de accionamiento del compresor se traduce en una velocidad de giro variable, lo que supone que únicamente se comprime el refrigerante necesario en cada momento.

El principio de funcionamiento de esta tecnología se representa en la siguiente figura, que, como se puede ver, parte de una corriente alterna de red que se rectifica y se limpia de armónicos para convertirla en corriente continúa. A continuación, a través del inversor, esta corriente continua se transforma en alterna para alimentar al motor eléctrico con frecuencias variables, de acuerdo con el control de capacidad del sistema.

 Figura 5.32: Principio de funcionamiento de tecnología inverter.

Puesto que, como muestran las estadísticas, las instalaciones funcionan la mayor parte del tiempo a carga parcial, es evidente que la incorporación a las mismas de un sistema más eficiente a baja carga, caso del inverter, supone un ahorro de energía.

Gráfico 5.5: Curva consumo/capacidad de un compresor inverter

Figura 5.33: Ejemplo de diagrama COP

Dentro de los sistemas inverter se puede distinguir entre la tecnología AC Inverter y la DC Inverter.

La tecnología AC Inverter se basa en emplear compresores con motores eléctricos de corriente alterna de inducción, los más comúnmente usados en la industria. Estos motores tienen un rendimiento que llega a alcanzar el 90%.

En estos motores la corriente eléctrica alterna se aplica a las bobinas del estator, creándose un campo magnético giratorio que a su vez induce una corriente eléctrica en el rotor. Este efecto combinado genera la fuerza electromotriz que provoca el giro del eje del motor.

La misión del circuito electrónico de potencia inverter es generar, a frecuencia variable, la corriente alterna sinusoidal de alimentación del estator.

La tecnología DC Inverter se basa en emplear compresores con motores de corriente continua que tienen un rendimiento superior al 95%.

En estos motores la corriente continua se aplica alternativamente a las bobinas del estator induciéndose un campo magnético variable que, junto al campo magnético creado por los imanes del rotor, genera el par de rotación. Un sensor, normalmente de efecto Hall, controla en cada momento la posición del rotor gestionando la velocidad de giro del mismo mediante la conmutación de la corriente entre las bobinas.

La misión del circuito electrónico de potencia inverter es proporcionar alternativamente y con la frecuencia adecuada la electricidad a cada bobina del estator.

La expresión general de la potencia eléctrica es:

(*) Sistema monofásico.

Mientras que con un sistema AC Inverter se consiguen factores de potencia (cos φ) de hasta 0,9, con un DC Inverter el cos φ obtenido es 0,995. Es decir, la utilización de este último sistema produce el mismo efecto que el de la alimentación por corriente continua al compresor. 

  Figura 5.34: Eficiencia de los motores inverter

Esto se logra haciendo coincidir, mediante el circuito electrónico, los “picos de intensidad” con los “picos de tensión” eliminando por tanto el desfase entre los mismos, que es precisamente el que da lugar al denominado cos φ.

Algunos equipos incorporan el control PAM (Modulación de Amplitud de Impulsos), que asegura un uso completo de la potencia del motor y un control adecuado del voltaje del mismo, incluso en condiciones de carga elevada.

Con dicho control se consigue un alto par de giro y un importante ahorro de energía gracias a la reducción del número de conmutaciones y de las pérdidas acaecidas en las mismas. Adicionalmente se consigue reducir el nivel sonoro.

Gracias a la actuación combinada sobre el compresor y la válvula de expansión electrónica es posible conseguir importantes ahorros en este tipo de tecnología inverter frente a sistemas todo-nada convencionales.

Otras ventajas adicionales derivadas de la utilización de tecnología inverter son:

• Reducción del tiempo de puesta a régimen.

• Mejor control de la temperatura de consigna (figura 5.35).

• Posibilidad de regulación continúa entre el 14% y el 100%.

• Capacidad calorífica/frigorífica adicional en periodos transitorios.

• Mejora del cos φ de la instalación eléctrica.

• Eliminación de los “picos de arranque”.

Figura 5.35: Evolución de la temperatura con tecnología inverter y no inverter

Estos sistemas posibilitan el funcionamiento optimizado de los equipos en las condiciones exteriores más adversas, como se muestra en la siguiente figura, donde puede verse como actúa el sistema inverter sobre el comportamiento del equipo.

Figura 5.36: Incremento de la capacidad a baja temperatura en equipos inverter

La línea azul representa la demanda de la instalación, en tanto que la línea roja representa la evolución de la potencia suministrada por una bomba de calor de un solo compresor de velocidad fija. Se puede observar como la capacidad entregada por la misma es proporcional a la temperatura exterior.

Para satisfacer la condición más desfavorable, una bomba de calor no inverter debería estar sobredimensionada. En equipos de velocidad constante, se utiliza una fuente calor suplementaria representada por la zona triangular en rojo.

La utilización del sistema inverter permite adaptar la producción a la demanda de la instalación mediante la operación a frecuencias variables, de 30 a 90 Hz en la figura 5.36.

Del análisis del gráfico de la figura anterior, se deduce que es posible mantener optimizadas las condiciones de salida de agua caliente para la calefacción, aún con baja temperatura exterior. En este caso se mantienen las condiciones de salida de agua caliente a 50°C, incluso cuando la temperatura exterior desciende hasta los -10°C, como se muestra en la siguiente tabla.

Tabla 5.1

5.3.2.2. Válvula corredera en compresores de tornillo

La válvula de corredera establece una regulación continúa de la capacidad del compresor. Alojada en la parte inferior de los rotores (figura 5.37), está sujeta a un movimiento longitudinal comandado por dos válvulas solenoides.

Figura 5.37: Compresor tornillo con válvula corredera

Al desplazarse hacia la izquierda, la válvula de corredera:

- Reduce la longitud efectiva (o de trabajo) de la cámara de compresión.

- Permite y regula la apertura de un puerto de retorno para los gases del compresor, comunicándolos con la cámara de aspiración.

Como consecuencia de lo anterior, se produce una disminución del flujo másico de refrigerante que es comprimido y, por tanto, una minoración de la capacidad del equipo.

El desplazamiento hacia la derecha de la corredera, da lugar al cierre del puerto de retorno y al incremento de la longitud efectiva de la cámara de compresión, aumentando el flujo másico comprimido y la capacidad de la unidad.

El desplazamiento de la válvula corredera es función de la demanda existente en la instalación, controlándose mediante dos variables operativas: la presión de aspiración, y la presión de aceite. Cada variable está asociada al funcionamiento de una de las mencionadas válvulas solenoide:

- Cuando la demanda disminuye, el sistema de control de la unidad desenergiza ambas solenoides, conectando la cámara del pistón de descarga de la corredera con el puerto de aspiración del compresor, permitiendo el desplazamiento de la misma en el sentido de apertura del puerto de retorno (figura 5.38).

- Cuando la demanda aumenta, el sistema de control de la unidad energiza ambas solenoides, inyectando aceite a alta presión en la cámara del pistón de descarga de la corredera, lo que genera el desplazamiento de la citada válvula en el sentido de cierre del puerto de retorno (figura 5.39).

- Cuando la demanda se mantiene estable, ambas válvulas solenoides se encuentran cerradas, manteniéndose la posición de la válvula corredera.

Este sistema de gestión de capacidad permite una modulación continua del 10 al 100% de la capacidad del compresor.

Figura 5.38: Disminución de capacidad

 Figura 5.39: Incremento de capacidad

5.3.2.3. Control de Capacidad Multietapa

Una forma altamente eficiente de realizar una modulación de la capacidad calorífica y frigorífica es el empleo de varios compresores.

Los equipos se diseñan con circuitos frigoríficos que incluyen múltiples compresores (tándem).

La siguiente figura muestra las curvas de eficiencia a carga parcial de una familia de bombas de calor aire-agua de diferentes tamaños y capacidades, equipadas con control de capacidad multietapa. En el eje de abscisas se representa el factor de carga parcial (fcp) en tanto por uno. En el eje de ordenadas se representa la eficiencia referida a la eficiencia nominal (en tanto por uno).

Puede observarse como la eficiencia a carga parcial (valores de fcp menores de 1), es inferior a la nominal para los equipos de una sola etapa. Por el contrario, puede llegar a ser incluso del 120% de la nominal en equipos de varias etapas. Esto es debido a que cuando uno de los compresores se detiene hay una disminución del caudal de refrigerante en el intercambiador de calor, aproximándose la temperatura del gas a la del fluido tratado (aire o agua). En estas nuevas condiciones de trabajo el compresor que sigue en funcionamiento da mayor capacidad (típicamente hasta un 5% más), consumiendo menos (alrededor de un 5%). Es decir la eficiencia sube del orden del 10%.

La utilización de compresores múltiples en un mismo circuito, también produce un aumento del rendimiento del equipo, ya que a carga parcial los intercambiadores quedan sobredimensionados.

El control multietapa permite, además, otro tipo de ventajas desde el punto de vista del mantenimiento. La regulación de los equipos puede programarse para que haya una adecuada “rotación de compresores”, equilibrando el número de horas de funcionamiento de todos ellos.

5.3.3. Gestión del desescarche

5.3.3.1. Formación de escarcha en equipos condensados por aire

En modo calefacción, el aire que intercambia calor con la batería exterior sufre una notable bajada de temperatura que puede ser inferior a la correspondiente al punto de rocío, produciéndose condensación en dicha batería y si la temperatura en el interior de la batería es inferior a 0°C, generándose depósitos de escarcha en la misma.

Estos depósitos de escarcha irán obstruyendo paulatinamente la batería exterior, reduciendo de esa forma su capacidad de intercambio de calor para, finalmente, paralizar el proceso de evaporación al no haber suficiente circulación de aire para realizar dicho intercambio de calor.

Esta falta de evaporación podría originar la entrada de líquido en el compresor, golpe de líquido, que, a su vez, ocasionaría su rotura y consecuentemente la inutilización del equipo.

El diagrama psicrométrico de la figura 5.40, muestra lo que ocurriría en una unidad tipo inverter, de 10 kW de potencia nominal de refrigeración, cuyo caudal de aire exterior es 61,3 m3/min (3.678 m3/hora), trabajando con dos temperatura exteriores diferentes.

Prescindiendo del factor de by-pass y de manera simplificada, la temperatura de salida del aire de la batería se determina mediante la siguiente expresión:

Ts = Te – [(P x 860) / (0,29 x 60 x q)]

Siendo:

Ts: Temperatura de salida de la batería (°C).

Te: Temperatura exterior (°C).

P: Potencia del evaporador (kW) (potencia calorífica – trabajo del compresor).

q: Caudal de aire de la unidad exterior (m3/min).

En el primero de los casos, 10°C de temperatura exterior y 80 % de humedad relativa, el equipo entregaría una potencia calorífica de 12,1 kW incluido el calor de compresión (4,27 kW en esta condición).

El calor que tendría que extraer del aire la batería de la unidad exterior, evaporador en este caso, sería:

P = 12,1 - 4,27 = 7,83 kW

En estas condiciones, la temperatura de salida del aire de la batería es:

Ts = 10 – [(7,83 x 860) / (0,29 x 60 x 61,3)] = 3,68ºC

En la figura 5.40, se puede apreciar como una bajada progresiva de la temperatura del aire hasta alcanzar el punto de rocío llegaría a producir condensación de agua.

Figura 5.40: Evolución del aire en batería exterior a 10°C

En el segundo caso se considera que las condiciones de entrada a la batería son 3°C de temperatura exterior y 65 % de humedad relativa.

En estas condiciones el equipo entrega una potencia calorífica de 10,29 kW, incluido el calor de compresión (4,62 kW en este caso).

El calor que la batería de la unidad exterior tendría que extraer del aire, sería:

P = 10,29 - 4,62 = 5,67 kW

En estas condiciones la temperatura de salida del aire de la batería se puede determinar de forma similar al caso anterior, conociendo el caudal de aire que atraviesa la citada batería exterior:

Ts = 3 – [(5,67 x 860) / (0,29 x 3678)] = - 1,57ºC

En la figura 5.41, se puede apreciar cómo, una bajada progresiva de la temperatura del aire, produciría inicialmente condensación de agua y posteriormente formación de hielo en la batería (temperatura por debajo de 0°C).

 Figura 5.41: Evolución del aire en batería exterior a 3°C

Por los motivos expuestos anteriormente, es necesario proceder al proceso de desescarche de la batería de la unidad exterior.

Por tanto, un equipo bomba de calor será más eficiente cuanto mejor sea su sistema de desescarche, ya que un mejor sistema hará que el equipo funcione en este modo menos tiempo y la cantidad de energía invertida en el mismo será igualmente menor, lo que redundará en un incremento del rendimiento de la máquina.

A continuación se describen algunos de los procedimientos comúnmente utilizados para la realización del desescarche.

5.3.3.2. Inversión de ciclo

En las bombas de calor reversibles, el proceso de desescarche se realiza invirtiendo el ciclo, es decir, pasando del modo calefacción (figura 5.42) al modo refrigeración (figura 5.43), lo que supone hacer trabajar a la batería exterior como condensador recibiendo la inyección del gas caliente lo que elimina la escarcha, dado que además, en paralelo, se produce la parada del ventilador exterior.

Figura 5.43: Funcionamiento de una bomba de calor durante el desescarche

La consecuencia de esta inversión de ciclo es la producción de frío en el lado interior, lo que puede implicar, en función del tipo de equipo y/o tecnología empleada, una disminución del confort de los usuarios y, adicionalmente, un aumento en el consumo de energía, lo que hace aconsejable un control fiable de este proceso para optimizar energéticamente el uso de la bomba de calor.

Este efecto de falta de confort es inapreciable en los equipos aire-agua gracias a la mayor inercia térmica de la instalación, que amortigua la disminución de temperatura.

En la actualidad, con la introducción de los controles electrónicos, el desescarche es un proceso dinámico en el que se ha sustituido el control de valores fijos tales como tiempo entre desecarches, duración máxima, temperaturas inicial y final, por:

• Un mapa de operación de compresores capaz de monitorizar la relación entre las temperaturas de aspiración y descarga y de entrada y salida de los fluidos tratados en ambas baterías.

• La lectura de presión del circuito frigorífico.

Durante el desescarche, en los equipos aire-aire, la velocidad del ventilador interior debe ajustarse de tal manera que se mantengan dentro de unos límites las condiciones de confort y, al tiempo, se consiga captar calor del ambiente interior.

En equipos de tamaño grande-mediano, que normalmente incorporan dos ó más circuitos frigoríficos, el desescarche se realiza alternativamente en cada circuito, lo que permite la aportación continua de calor al local a climatizar.

En los equipos bomba de calor no reversible, el procedimiento de desescarche utilizado es el denominado inyección de gas caliente que, básicamente consiste en inyectar a la entrada del evaporador el gas de alta de la salida del compresor previa reducción de su presión.

5.3.3.3. Material de cambio de fase

En un proceso de desescarche por inversión de ciclo es necesario, como se ha indicado anteriormente, extraer calor del interior para compensar el que se cede a la batería exterior durante dicho proceso.

En un desescarche en equipos aire-aire, la utilización de material de cambio de fase identificado con las siglas PCM, permite que la extracción de calor no se realice del interior del recinto, sino mediante el cambio de fase, de líquido a sólido, de un material de elevado calor latente que aporta calor durante su cambio de estado a sólido. Este proceso de desescarche se realiza inyectando parte del gas caliente a alta presión en la batería exterior. Ello permite simultanear calefacción y desescarche.

Figura 5.44: Comportamiento de un material de cambio de fase

Figura 5.45: Ciclo de desescarche en una bomba de calor con material de cambio de fase

En la figura 5.45 se observa la simultaneidad antes citada de calefacción y desescarche.

Igualmente, se observa la condensación de parte del gas procedente del compresor que cede calor derritiendo el hielo que cubre la batería, al tiempo que, el refrigerante en estado líquido extrae calor del acumulador (depósito PCM) para evaporarse.

El proceso de regeneración del material de cambio de fase, es decir, la absorción de calor, se realiza durante el ciclo normal de calefacción mediante la inyección de gas caliente en el depósito que lo contiene, con objeto de llevarlo a estado líquido.

5.3.4. Gestión de la eficiencia energética

5.3.4.1. Temperatura variable de refrigerante

Hasta la fecha la mayoría de los equipos VRF parcializan mediante la variación del caudal de refrigerante, pero siempre manteniendo constante el objetivo de temperatura de evaporación del gas en 6°C.

Las nuevas generaciones de estos sistemas aportan, entre otras tecnologías, la posibilidad de variar la temperatura del refrigerante en función de la potencia requerida y de la temperatura exterior, lo que permite mejorar la eficiencia estacional, dado que la elevación de la temperatura de evaporación aumenta la eficiencia de la máquina.

Figura 5.46: Relación entre temperatura de evaporación, condiciones exteriores y carga

En las gráficas de la figura 5.46 se muestra como varían, en función de la temperatura exterior, las temperaturas de evaporación del refrigerante (que puede llegar a ser de hasta 16°C), la eficiencia y la parcialización de la carga.

El ajuste automático de la temperatura de refrigerante permite obtener un incremento, de hasta un 25 %, de la eficiencia estacional.

Otras ventajas de la aplicación de estos sistemas son la mejora del confort, al eliminarse el efecto de chorro de aire frío que se puede producir al impulsar aire a bajas temperaturas y la menor deshumectación del ambiente interior.

En la figura 5.47 (a y b) puede verse como varía la temperatura de rocío de una batería en función de la temperatura de evaporación del refrigerante.

Figura 5.47 (b)                                             Figura 5.47 (b) 

Cuando se evapora a 6°C (figura 5.47 (a)), la temperatura de rocío de la batería es 14,5°C y la unidad interior deshumecta 2 kg/h de agua, para un caudal de aire impulsado de 1.170 m3/h.

Por el contrario en esa misma unidad, evaporando a 11°C (figura 5.47 (b)) la temperatura de rocío será de 17,3°C y no se produce deshumectación.

5.3.4.2. Gestión de caudal de agua variable en primario o en instalaciones de circuito único

Como alternativa a las instalaciones hidraúlicas tradicionales que constan de un circuito primario de caudal constante y un circuito secundario de caudal variable, cada vez está más extendida la utilización de sistemas hidráulicos completos de caudal variable, con lo que se consigue mayor ahorro energético asociado a los menores consumos de bombeo, mayor reducción del tamaño de las tuberías, mayor facilidad a la hora de equilibrar los circuitos y mejor ajuste de las temperaturas de impulsión, con la mejora que esto conlleva en el confort, sobre todo en los casos en los que la demanda es reducida.

La gestión independiente de la capacidad de la unidad y del grupo de bombeo puede producir desajustes en el sistema. Esta arquitectura requiere un adecuado control que permita un ajuste muy preciso de las variables que regulan el funcionamiento de los equipos.

La integración de un sistema con caudal variable de agua en primario conjuntamente con la regulación de la capacidad frigorífica, gestionados ambos por el control de la bomba de calor, tiene las siguientes ventajas:

• Permite la consecución de importantes ahorros de energía tanto a carga total como a carga parcial. En este segundo caso los ahorros pueden alcanzar el 60% del coste de bombeo.

• Simplifica el circuito hidráulico con el consecuente ahorro en la inversión.

• Disminuye el espacio ocupado.

• Ahorra costes de explotación.

• Alarga la vida de los equipos.

5.3.4.3. Reajuste de la temperatura de consigna de agua en función de la temperatura exterior

En las instalaciones que utilizan unidades aire-agua y agua-agua, la optimización de la eficiencia energética de las mismas mediante la modificación o reajuste del punto de consigna de la temperatura de suministro de agua se basa en dos premisas fundamentales:

• Las instalaciones presentan, generalmente, un perfil de carga variable, que evoluciona desde una demanda mínima hasta las necesidades máximas de diseño.

• Las unidades presentan una mayor eficiencia energética trabajando a mayor temperatura de evaporación y/o menor temperatura de condensación.

La variación de la carga de la instalación implica la variación de la capacidad aportada por la unidad, lo que se consigue mediante el reajuste del punto de consigna que se realizará siguiendo un patrón previamente configurado.

Este reajuste puede basarse en dos variables (figura 5.48):

• La temperatura exterior.

- En modo calefacción, si la temperatura exterior aumenta, el punto de consigna disminuye y viceversa.

- En modo refrigeración, si la temperatura exterior disminuye, el punto de consigna aumenta y viceversa.

• La temperatura del agua de retorno.

El valor ΔT del intercambiador de calor, temperatura de salida vs. temperatura de entrada, representa el promedio de carga del edificio.

Figura 5.48: Reajuste del punto de consigna de refrigeración

De esta forma, el control de las unidades no solo ajustará la capacidad activa de las mismas a la demanda existente, sino que, en paralelo, ajustará la temperatura de suministro del fluido a las condiciones de carga, incrementando la eficiencia energética del proceso de compresión.

5.3.4.4. Optimización de la temperatura en bucle de agua

Tradicionalmente, en aplicaciones de calefacción por calderas o por bomba de calor, se ha usado un sistema de control basado en modificar la temperatura de producción de agua caliente en función de la temperatura exterior.

Esta filosofía de control supone que la demanda de producción en los equipos es consecuencia de las condiciones ambientales exteriores que a su vez determinan las cargas térmicas interiores de los recintos.

Sin embargo, es bien sabido que, las ganancias por radiación solar y las cargas internas: ocupación, iluminación, etc., son prioritarias, por lo que si el ajuste del punto de consigna del sistema de control se basa únicamente en la temperatura ambiente exterior, no se consiguen los adecuados parámetros de confort, pudiéndose presentar casos de ineficiencia energética.

Figura 5.49: Instalaciones hidrónicas con control inteligente

Para solucionar este problema en las instalaciones hidrónicas, compuestas por bombas de calor aire-agua o agua-agua y unidades terminales, se utilizan sistemas de control centralizados que conectan cada elemento terminal con el sistema de regulación principal de cada equipo, informándole del modo de trabajo requerido por cada estancia, y del grado de apertura de la válvula de paso de agua de cada una de ellas.

El programa de control analiza estadísticamente, de forma continua, el grado de apertura de las válvulas, lo compara con unos valores umbrales programados y modifica la temperatura de producción de forma precisa o el modo de trabajo.

5.3.5. Gestión centralizada de la instalación

En instalaciones de climatización, formadas por varios equipos, se hace evidente la necesidad de gestionar los mismos de forma conjunta, con objeto de optimizar la gestión energética del edificio, manteniendo los parámetros de confort definidos para cada zona. Esta gestión se realiza normalmente a través de una gestión centralizada.

La incorporación de esa gestión centralizada avanzada permite tratar de forma automática una serie de funciones básicas orientadas al ahorro de energía, como por ejemplo:

• Introducción de una programación horaria de ocupación/no ocupación. (Corrección a nivel de usuario del programa horario establecido, mediante, por ejemplo la utilización de tarjetas de presencia).

• Fijación de puntos de consigna independientes de refrigeración y calefacción, ajustados a la programación horaria existente. (Corrección a nivel de usuario del punto de consigna, mediante la introducción a nivel terminal de una variación limitada y controlada del mismo).

• Ajuste de la velocidad del ventilador de las unidades terminales, adaptando la misma a la demanda del local tratado por dicho terminal.

• Capacidad para identificar demandas en unidades terminales, provenientes de un número mínimo de demandantes previamente configurado, y capacidad para, a través del control centralizado, actuar sobre los equipos de producción para satisfacer dichas solicitudes.

• Gestión de múltiples unidades de producción. La gestión de múltiples unidades se ha realizado, históricamente, utilizando dos procedimientos: en cascada (carga total) o en equilibrado. La experiencia indica que, dadas las características de la curva de eficiencia a carga parcial de los equipos, ninguno de ambos procedimientos, aplicados de forma aislada, consigue la máxima eficiencia del sistema (Gráfico 5.6).

La gestión de múltiples equipos debe integrar las curvas de rendimiento de las unidades implicadas y debe ser capaz de identificar, en cada momento, la secuencia de carga que garantice la mayor eficiencia energética, bien sea actuando en cascada o haciéndolo en equilibrado, según proceda.

 Gráfico 5.6: Gestión de múltiples unidades bajo la curva de eficiencia a carga parcial

• Gestión eficiente de las tarifas mediante la utilización de contadores “inteligentes”.

• Mantenimiento preventivo/predictivo, facilitando el cumplimiento con la normativa vigente en lo relativo al mantenimiento y a la evaluación de la eficiencia energética.

6. APLICACIONES Y CONSIDERACIONES PARA LA SELECCIÓN DE LA BOMBA DE CALOR

6.1. Aplicaciones

De modo general, se puede considerar que las dos aplicaciones principales de la bomba de calor son la climatización de recintos, calefacción y/o refrigeración y la producción de agua caliente para usos sanitarios.

6.1.1. Tipologías de bombas de calor empleadas en climatización

Atendiendo al modo de operación de estos equipos, se clasifican en:

• Bombas de calor no reversibles. Aquellas que trabajan exclusivamente en modo calefacción.

• Bombas de calor reversibles. Aquellas que pueden operar tanto en modo calefacción, como en modo refrigeración.

Atendiendo al fluido que intercambia energía con el local a climatizar, se consideran dos tipologías:

• Intercambio directo (expansión directa DX), la transferencia de calor se realiza directamente entre el refrigerante y el aire del recinto.

• Intercambio indirecto, la transferencia de calor con el aire del recinto se realiza mediante un fluido intermedio.

Atendiendo a la disposición constructiva, los equipos se clasifican en:

• Equipos partidos (Split). Formados por una unidad exterior y una o más interiores, conectadas entre sí eléctrica y frigoríficamente. Cada una de las secciones aloja habitualmente alguno de los componentes básicos del ciclo frigorífico:

- La unidad exterior está integrada por el compresor (o compresores), el intercambiador exterior, el sistema de movimiento del fluido de intercambio exterior (ventiladores o bombas hidráulicas) y el dispositivo de expansión.

- La unidad o unidades interiores están integradas por el intercambiador interior, el sistema de movimiento del fluido de intercambio interior (ventiladores o bombas) y, en el caso de bombas de calor reversibles, el dispositivo de expansión.

• Equipos compactos. Formados por el conjunto de todos los componentes del ciclo frigorífico integrados en un único chasis o bastidor.

 Figura 6.1: Bombas de calor de tipo partido (izquierda) y compacto (derecha)

6.1.2. Introducción a los sistemas de climatización

La climatización de un edificio o recinto se lleva a cabo mediante los denominados sistemas de climatización que integran todos los elementos necesarios para realizar esa función.

De una forma muy genérica, y atendiendo al fluido caloportador, se clasifican en sistemas de aire y sistemas de agua.

Entre los elementos que forman parte de los mismos, las bombas de calor juegan un papel fundamental como generadores de la energía que, posteriormente, se transmite al edificio.

6.1.2.1. Sistemas de aire

En los sistemas de aire, la bomba de calor aire-aire o agua-aire genera aire caliente o frío que es aportado al local para combatir sus cargas térmicas.

La impulsión del aire se puede realizar directamente dentro del local o bien mediante una red de distribución de conductos. En este último caso para satisfacer la demanda y mantener las condiciones de confort se utilizan diversas técnicas, como por ejemplo, caudal variable o constante de aire, rejillas y difusores motorizados, etc.

Figura 6.2: Esquema de instalación de un equipo aire-aire compacto

En las instalaciones de conductos, el diseño de la red es fundamental para garantizar el correcto funcionamiento de la unidad y alcanzar y mantener el grado de confort en el recinto. El suministro del adecuado nivel de caudal de aire en cada una de las zonas permite aportar la capacidad calorífica/frigorífica necesaria para la cobertura de las necesidades térmicas de las mismas.

Este tipo de instalaciones están atendidas por las denominadas unidades compactas, equipos autónomos que pueden ir instalados en el falso techo de un local o por las grandes máquinas rooftop que se montan sobre las cubiertas de muchos edificios, así como por unidades partidas de conductos.

La adecuada velocidad de paso del aire a través de los conductos y un correcto equilibrado de todos los circuitos de distribución de aire son clave en la instalación. De esa forma se evita un exceso de consumo en los ventiladores y los consiguientes problemas de ruido, y se garantiza la adecuada difusión del aire en los recintos.

De cara a la ubicación de las rejillas del aire de retorno debe tenerse en cuenta que, por la diferencia de densidad del aire, el comportamiento de éste es diferente en verano, cuando la corriente de aire frío insuflada al local desciende suavemente desde el techo hacia la zona ocupada, que en invierno, donde se produce una estratificación del aire caliente.

Figura 6.3: Esquema de una instalación de bomba de calor aire-aire con red de distribución de aire

Las instalaciones de aire permiten integrar directamente la aportación de aire de ventilación sobre la propia bomba de calor. Algunas tipologías permiten la realización de enfriamiento gratuito (free-cooling).

En las instalaciones que utilizan equipos partidos, el diseño de las líneas de refrigerante (gas y líquido) que interconectan la unidad exterior con la unidad interior incide tanto en el funcionamiento del equipo como en la eficiencia y rendimiento del mismo.

Los equipos partidos pueden ser del tipo:

• Split, formados por una unidad exterior y una unidad interior.

• Multi-Split, formados por una unidad exterior y varias unidades interiores.

• VRF (Variable Refrigerant Flow), integrados por un número variable de unidades interiores de expansión directa conectadas a una o varias unidades exteriores. Basan su funcionamiento en la aportación a las unidades interiores, gracias al uso de la tecnología inverter, del caudal de refrigerante requerido por cada una de ellas, para satisfacer la carga térmica a la que atienden.

En estos equipos, el diseño de las líneas de refrigerante debe ser especialmente cuidadoso. Para ayudar al mismo, los fabricantes incorporan en su documentación técnica recomendaciones acerca de las distancias, desniveles máximos y diámetros de las mismas, con objeto de satisfacer las condiciones de velocidad y pérdida de carga bajo las cuales puede funcionar el sistema. Igualmente los fabricantes disponen de programas informáticos que permiten realizar el diseño de las líneas con plenas garantías.

 *pudiendo llegar a 90m

 Figura 6.4: Sistema VRF bomba de calor

La utilización por parte de los sistemas VRF de la tecnología inverter y de las válvulas de expansión electrónica, dota a estos sistemas de una inmediatez en la respuesta térmica y de una gran capacidad de adaptación en todo momento a las necesidades de climatización, lo que es especialmente valorable en condiciones de carga parcial.

Este ajuste de la demanda a la carga conlleva un elevado ahorro energético, potenciado por el hecho de que es el propio compresor el que se hace cargo del transporte del fluido caloportador hasta los elementos terminales.

Del mismo modo, permiten el funcionamiento independiente de cada una de las unidades interiores constituyentes de un sistema, pudiendo realizar zonificaciones directamente de forma directa.

La utilización de estos sistemas permite:

• Tamaño y peso reducidos de los equipos.

• Ajustados niveles de ruido y vibraciones.

• Pequeño espacio ocupado por las líneas de transporte de la energía, como se muestra en la siguiente figura para transportar 100 kW de potencia térmica.

• Largas distancias y elevados desniveles entre la unidad exterior y las unidades interiores.

• Pocos elementos en la instalación, lo que facilita las labores de mantenimiento.

Figura 6.5

En la figura 6.5 se muestra una configuración de un sistema bomba de calor condensada por aire con recuperación de calor mediante el sistema a tres tubos, que permite que unas unidades interiores puedan estar aportando frío y otras calor de manera simultánea, reduciéndose el coste energético principalmente en épocas intermedias al transferir energía entre las diferentes zonas del edificio. 

Esta recuperación puede realizarse, igualmente, con sistemas condensados por agua, como es el caso de los equipos geotérmicos. 

6.1.2.2. Sistemas hidrónicos

En los sistemas hidrónicos la climatización del recinto se realiza mediante la utilización del agua caliente o fría, fluido caloportador intermedio, generada por la bomba de calor.

En consecuencia, la máquina tipo aire-agua o agua-agua, produce agua caliente generalmente entre 30 y 65°C en modo calefacción, y agua fría entre 7 y 20°C en modo refrigeración. En ambas operaciones, el agua se distribuye mediante un sistema de tuberías a los elementos emisores en los que se produce el intercambio de calor, calefactando o enfriando el recinto según los casos.

Dada la importancia de las unidades terminales en la eficiencia energética de los sistemas hidrónicos y, teniendo en cuenta los condicionantes arquitectónicos o estéticos que las mismas presentan, la adecuada selección de dichas unidades es un factor muy importante a tener en cuenta en el diseño de la instalación.

De acuerdo con ello, a continuación se describen algunas de las principales tipologías de estos emisores o unidades terminales.

UTAs

Las unidades de tratamiento de aire (UTAs) o climatizadores son equipos formados por diversas secciones, diseñadas y fabricadas para realizar tratamientos diferenciados del aire que posteriormente se impulsa a los locales a climatizar. Entre ellas se encuentran: el filtrado, el tratamiento térmico, la humectación y/o deshumectación, la mezcla de aire, la impulsión, etc.

Cada una de estas operaciones se realiza habitualmente en una sección de la máquina dedicada específicamente a ella y, en consecuencia, se suelen distinguir:

• Sección de ventilador.

• Sección de filtrado.

• Sección de recuperación de calor.

• Sección de free-cooling.

• Secciones de humidificación, enfriamiento adiabático y deshumidificación.

• Sección de baterías.

Estas unidades se emplean para ventilación y para combatir la carga térmica de la instalación cuando se requiere un tratamiento de calidad y unas condiciones de suministro especificas del aire de impulsión (temperatura, caudal, presión, filtrado, etc.).

Son equipos habitualmente empleados en instalaciones de entidad, tales como edificios de oficinas y públicos, museos, salas blancas y quirófanos, procesos industriales, etc.

Foto 6.1: Unidad de Tratamiento de Aire (UTA) o Climatizador

Es importante hacer notar que las UTAs, se instalan con enfriadoras o bombas de calor aire-agua o agua-agua.

Ventiloconvectores o Fancoils

Un ventiloconvector es una unidad local de tratamiento de aire, de tamaño reducido, formada básicamente por una batería de tubos aleteados de cobre y un ventilador.

Su funcionamiento se basa en la recirculación del aire de la estancia a través del intercambiador, calentándolo o enfriándolo, según circule agua caliente o fría por los tubos. Las capacidades varían, generalmente, entre 1 y 20 kW.

Para permitir una adecuada integración en la arquitectura del recinto, los fancoils se fabrican en diferentes formatos constructivos.

• Consolas vistas carenadas para favorecer su estética.

• Unidades de pared.

• Unidades de techo o cassette.

• Unidades de conducto, de baja silueta, para ubicación en falsos techos.

• Unidades para encastrado en muebles.

Figura 6.6: Instalación de bomba de calor aire-agua con diferentes tipos de francoil

Foto 6.2: Integración decorativa de un francoil en el mobiliario

Cuando no se prevé demanda simultánea de calefacción y refrigeración en el edificio, las instalaciones de agua se construyen con 2 tuberías, denominándose instalaciones a 2 tubos.

La demanda de calefacción se atiende mediante el suministro a los fancoils del agua caliente producida en la bomba de calor. En la demanda de refrigeración, la bomba de calor invierte su ciclo y suministra agua fría a los fancoils. En tal caso, no se pueden atender demandas de calefacción y refrigeración simultáneas.

Por el contrario, cuando el edificio presente demandas simultáneas de calefacción y refrigeración, por ejemplo cuando dispone de estancias situadas en fachadas orientadas al norte y al sur, o cuando en determinadas zonas se prevea elevada ocupación o ganancias internas de calor, las instalaciones se deberán proyectar a 4 tubos. En este caso, los fancoils deben estar equipados con 2 baterías y un control individual en cada una de ellas, para dar paso al agua caliente o al agua fría según demanda.

Este tipo de instalación requiere dos equipos de producción, por ejemplo una bomba de calor funcionando en calefacción y otra en refrigeración, o del aprovechamiento de la recuperación de calor. Una forma eficiente de utilización de estos sistemas se consigue instalando bombas de calor agua-agua no reversibles, de tal manera que se aproveche simultáneamente la capacidad calorífica de su condensador y la frigorífica de su evaporador, para trasladar el calor de las zonas del edificio que no lo demanden a las que sí lo requieran.

Figura 6.7: Esquema de una instalaión de 2 tubos (izquierda) y de 4 tubos (derecha)

Las instalaciones de 4 tubos requieren una buena zonificación y parcialización, y la utilización de varias unidades bomba de calor, así como un adecuado sistema de almacenamiento en tanques de inercia. El uso de bombas de calor multiciclo, descritas en el apartado 4.3.5, ayuda a simplificar estas instalaciones.

En este caso, cuando las demandas térmicas de frío y calor no están equilibradas, se expulsa el calor excedente al exterior o se toma calor del mismo, empleando torres de refrigeración, aero-refrigeradores (dry cooler), intercambiadores de calor en aljibes subterráneos, intercambiadores geotérmicos, etc.

Radiadores de alta o baja temperatura

Son unidades terminales por las que circula el agua caliente producida por la bomba de calor, destinadas al calentamiento de aire, mediante radiación y convección natural del aire.

Suelo radiante/refrescante

El suelo radiante/refrescante es un sistema de climatización formado por una serie de tuberías integradas en el suelo, a través de las cuales circula agua a la temperatura necesaria para proporcionar calor o frío, según demanda. El agua se impulsa habitualmente en un rango de temperatura comprendida entre 18°C en verano y 38°C en invierno.

 Foto 6.3: Infografía de un suelo radiante actual

Este tipo de instalaciones alcanza prestaciones elevadas cuando se utilizan bombas de calor aire-agua y agua-agua, dado que, estos equipos alcanzan rendimientos óptimos operando en el rango de temperaturas anteriormente mencionado.

Desde el punto de vista práctico, conviene matizar que estas instalaciones pueden requerir una humectación o deshumectación complementaria, y que el control de la temperatura del agua, en modo refrigeración, es un aspecto importante a considerar con objeto de evitar condensaciones no deseadas.

Por otro lado, son instalaciones que proporcionan una elevada sensación de confort dado que, entre otras ventajas, no existe movimiento de aire.

6.1.3. Producción de agua caliente sanitaria

Mientras que, como consecuencia de la mejora del aislamiento de los edificios, la demanda energética correspondiente a calefacción se mantiene en cifras estables, la correspondiente a ACS ha incrementado su protagonismo, hasta el punto de que esta última puede suponer un tercio de la demanda de energía total de calor del edificio, en tanto que los dos tercios restantes corresponderían a calefacción.

Es en este contexto donde la bomba de calor, por su versatilidad, se convierte en un equipo indicado para atender las necesidades de calefacción, refrigeración y ACS de una instalación.

Se distinguen distintos sistemas de generación de ACS mediante bomba de calor:

Ciclo de doble etapa empleando CO2

Utiliza una bomba de calor inverter de compresión en dos etapas consecutivas en una única carcasa. La primera etapa de compresión la realiza un compresor rotativo y la segunda un compresor scroll. En ambos casos el refrigerante utilizado es CO2 en ciclo transcrítico.

Se trata de un diseño específico y optimizado para ACS, disponible en arquitectura compacta o partida que, en la mayoría de los casos, incorpora un depósito de acumulación de ACS.

Permite alcanzar temperaturas de producción de ACS de hasta 90°C con agua de red a 5°C.

El cumplimiento con la normativa vigente sobre legionela se consigue mediante la propia producción de la unidad.

Ciclo en cascada

Utiliza una bomba de calor con doble ciclo, cada uno de ellos con su propio proceso de compresión. El ciclo de menor temperatura de condensación utiliza refrigerante R-410A, en tanto que el de mayor temperatura utiliza R-134a.

La evaporación del R-134a se realiza mediante la condensación del R-410A.

Se trata de un diseño específico y optimizado para ACS, disponible en arquitectura compacta.

Permite alcanzar temperaturas de producción de ACS de hasta 75°C, con -20°C de temperatura exterior.

El cumplimiento con la normativa vigente sobre legionela se consigue mediante la propia producción de la unidad.

Sistema con unidades no reversibles aire-agua

Utiliza una bomba de calor no reversible condensada por aire con compresores scroll de tecnología de inyección de vapor (EVI). La generación de refrigerante vapor se realiza mediante la incorporación de un economizador.

Se trata de un diseño específico y optimizado para la producción de calefacción y ACS, disponible en arquitectura compacta, que emplea refrigerantes HFCs. La unidad funciona con temperatura exterior de hasta 40°C, con un salto térmico en el lado de agua de 10°C.

Los límites de temperaturas de producción de ACS que se obtienen con estos equipos son:

• Hasta 65°C con una temperatura exterior de -10°C.

• Hasta 55°C con una temperatura exterior de -20°C.

El cumplimiento con la normativa vigente sobre legionela se consigue mediante el apoyo de una fuente de generación adicional hasta alcanzar los 70°C.

Sistema con unidades no reversibles agua-agua

Utiliza una bomba de calor agua-agua no reversible (generalmente denominada máquina de calor), que incorpora un sistema de control de activación de capacidad de máquina que permite responder a la demanda de calor, por medio del condensador o a la demanda de frío, a través del evaporador.

Cuando el recinto demanda refrigeración, la recuperación del calor se realiza en el condensador, bien atendiendo a la demanda de producción de ACS y/o de calefacción, o disipando ese calor mediante una torre de refrigeración, acuífero, etc.

Cuando el recinto demanda ACS y/o calefacción, ésta se cubre con la producción del condensador en tanto que la energía producida en el evaporador se utiliza para atender una demanda de refrigeración simultánea o se disipa a través del mecanismo de intercambio establecido (geotermia, acuífero…).

El usuario, por medio del sistema de control selecciona el modo de trabajo, para atender al tipo de demanda.

Se trata de un diseño específico y optimizado para la producción de calefacción/refrigeración a 4 tubos y ACS, disponible en arquitectura compacta, que emplea refrigerantes HFCs.

Permite alcanzar temperaturas de producción de ACS de hasta 63°C.

El cumplimiento con la normativa vigente sobre legionela se consigue mediante el apoyo de una fuente de generación adicional hasta alcanzar los 70°C.

Sistema con unidades multipropósito

Son unidades bomba de calor con compresores inverter para la producción combinada de calefacción, refrigeración y ACS, en aplicaciones residenciales.

Las características de estas máquinas permiten además de la gestión del modo de operación por la propia unidad, la integración del control de la temperatura de zona.

Igualmente, permiten la producción simultánea de agua a dos temperaturas diferentes tanto en refrigeración como en calefacción así como la combinación con otras fuentes de calor gestionadas por la propia unidad.

Se trata de un diseño enfocado al tratamiento combinado de la climatización y producción de ACS, disponible en arquitectura compacta o partida que permite un diseño hidráulico tipo primario-secundario o de circuito único y la posibilidad de incorporación de un depósito de acumulación de ACS. La unidad funciona con temperatura exterior de hasta 40°C.

El rango de temperaturas de producción de ACS que se obtiene con estos equipos es:

• Hasta 60°C con una temperatura exterior de -10°C.

• Hasta 45°C con una temperatura exterior de -20°C.

El cumplimiento con la normativa vigente sobre legionela se consigue mediante el apoyo de una fuente de generación adicional hasta alcanzar los 70°C. En el caso de aplicaciones residenciales no sería necesaria la fuente de generación adicional.

Sistema con unidades Bomba de calor aire-agua reversibles con recuperación

Utiliza una bomba de calor reversible que recupera el calor de condensación para la generación de ACS. La unidad incorpora un intercambiador adicional en la línea de descarga denominado desuperheater.

La recuperación, parcial, se realiza cuando la unidad trabaja en modo refrigeración.

En modo calefacción la unidad dispone de dos puntos de producción de agua caliente a diferentes temperaturas, el condensador principal y el desuperheater. En el condensador principal se genera el agua caliente destinada a calefacción y, en el recuperador, el agua caliente destinada a ACS.

Se trata de un diseño enfocado al tratamiento combinado de la climatización y producción de ACS, en arquitectura compacta.

El rango de temperaturas de producción de ACS que se obtiene con este equipo funcionando en modo refrigeración y recuperando entre el 20 y el 25% del calor a disipar es:

• En el condensador principal hasta 50°C, con una temperatura exterior entre -10°C y 35°C.

• En el desuperheater hasta 75°C, con una temperatura exterior de hasta 46°C.

El cumplimiento con la normativa vigente sobre legionela se consigue a través del desuperheater.

Sistema con unidades bomba de calor de doble condensador: agua-aire-agua y agua-agua-agua

Utiliza unidades bomba de calor condensadas por aire o agua que incorporan tres intercambiadores, el de producción de agua fría, el de producción de agua caliente (para calefacción o ACS) y el auxiliar para intercambiar con el exterior. Este último puede ser de agua o de aire (ver punto 4.3.5).

En las unidades agua-agua-agua, este intercambiador auxiliar puede usarse como un foco adicional de calefacción a otra temperatura.

Se trata de un diseño enfocado al tratamiento combinado de la climatización y producción de ACS en arquitectura compacta que permite la recuperación total del calor de condensación.

Permite alcanzar temperaturas de producción de ACS en el entorno de 50°C.

El cumplimiento con la normativa vigente sobre legionela se consigue mediante el apoyo de una fuente de generación adicional hasta alcanzar los 70°C.

Consideraciones sobre el sistema de acumulación de ACS

Una importante consideración a tener en cuenta en la producción de ACS es su densidad de producción o “concentración”.

Por ejemplo, para generar 10 l/min de ACS durante 5 minutos, partiendo de una temperatura de agua de red (Tr) y una temperatura de servicio de ducha (Ta), la potencia instantánea requerida (P) se calcula mediante la fórmula:

M x Ce x (Ta – Tr)

P=     ----------------------------

t x 60

Es decir:

50 x 4,18 x (40 – 15)

P= = --------------------------------- 17,42 kW

5 x 60

Donde:

M: Masa de agua.

Ce: Calor específico.

t: Tiempo.

En caso de requerirse un uso simultáneo de este caudal, en dos puntos de consumo, se produciría una bajada de la temperatura del agua o del caudal de aporte si se usan grifos con control termostático.

Para evitar este problema se hace uso de la acumulación mediante depósitos o interacumuladores, que permiten seleccionar equipos productores de menor potencia, ampliando el intervalo de tiempo necesario para calentar el agua, desde la temperatura de red a la de servicio.

Esta combinación se vuelve indispensable cuando se requiere además hacer uso simultáneamente de la energía solar térmica.

Esta solución de almacenamiento del agua calentada, es la adecuada para los sistemas con bomba de calor, debido a los rangos de temperatura de producción del agua caliente. Aún más eficiente sería el caso de los equipos bomba de calor con la doble función de climatización y producción de ACS.

Como se ha mencionado anteriormente, los equipos convencionales de bomba de calor trabajan de manera óptima a baja temperatura, produciendo el agua caliente en el entorno de los 55°C que, por otro lado, es una temperatura perfectamente apta para el uso de esta aplicación.

En cualquier caso esto implica que el punto de consigna para la producción de ACS sea diferente al de calefacción.

Para dimensionar adecuadamente el tamaño del acumulador, hay que tener en cuenta dos factores: el consumo diario de agua caliente y la concentración de dicho consumo.

El condensador de la bomba de calor se diseña para trabajar con saltos térmicos específicos, lo que significa dimensionar adecuadamente el tamaño del intercambiador (serpentín en el caso de interacumuladores) para que tenga la superficie de transmisión adecuada para asegurar este salto térmico.

Esto hace que, con carácter general, los interacumuladores diseñados para otras fuentes de calor no sean adecuados para trabajar con bomba de calor. A igualdad de potencia, trabajan con saltos térmicos superiores, 20°C en el caso de calderas y energía solar, y caudales de agua muy inferiores, la cuarta parte, de los correspondientes a la bomba de calor.

Por otro lado, los equipos bomba de calor aptos para producir ACS tienen que ser capaces de producir ésta a lo largo de todo el año, en cualquier condición de temperatura exterior. En estos casos hay que tener en cuenta que la temperatura del foco frío va a determinar la capacidad de la bomba de calor.

Esto hace que la capacidad de producción de ACS sea muy diferente en época invernal que en época estival. Si se toma por ejemplo como referencia un equipo bomba de calor aire-agua con capacidad calorífica nominal de 18 kW con una temperatura exterior de 7°C, cuando el aire exterior sea de 35°C la potencia disponible será, típicamente, de 28 kW.

En condiciones de agua producida a 50°C, debe estimarse una superficie de intercambio óptima en el interacumulador o intercambiador agua-agua de 0,40 m2 por kW térmico entregado por la unidad, no debiendo nunca ser inferior a 0,25 m2/kW.

En aplicaciones residenciales, los fabricantes suelen suministrar sus propios interacumuladores, lo que resuelve el problema de dimensionamiento de los mismos por parte de terceros.

6.1.4. Bombas de calor para piscinas cubiertas

Una aplicación particular de las bombas de calor es la climatización de piscinas. En estos recintos se requiere tratar el aire para garantizar unas adecuadas condiciones de confort y salubridad en el ambiente.

Esto supone deshumectar, renovar y ventilar, calentar el aire y calentar el agua del vaso de la piscina. Las bombas de calor son máquinas idóneas para esta misión, ya que permiten el movimiento de energía entre el ambiente y los distintos focos térmicos.

El aire de los recintos de piscinas cubiertas, tanto en las piscinas deportivas, de recreo en hoteles, como en los spas y balnearios, recibe una elevada carga latente (evaporación) procedente del vaso del agua, que además suele estar a mayor temperatura. Por ello, es preciso la incorporación de sistemas de climatización que eliminen esa humedad del ambiente.

Una forma eficiente de deshumectar el aire, a los niveles de humedad absoluta requeridos en estas aplicaciones, es hacerlo pasar por el evaporador de una bomba de calor aire-aire. Al atravesar el evaporador, el aire se enfría hasta el punto de rocío y comienza a condensar el vapor de agua que contiene. Este vapor de agua condensado es recogido y desechado por el desagüe.

El cometido principal de esta bomba de calor seria funcionar como unidad deshumectadora, modulando su operación en función de las cargas latentes a combatir.

Figura 6.4: Bomba de calor aire-aire deshumectadora de piscinas

Tras ser deshumectado, el aire seco se ha enfriado, por lo que será necesario calentarlo, lo que puede hacerse recuperando el calor de condensación haciéndolo pasar por el condensador antes de ser introducido de nuevo en el local.

Las bombas de calor aire-aire deshumectadoras ofrecen además la posibilidad de montar circuitos frigoríficos adicionales, que permitan, mediante condensadores de agua, recuperar el calor de condensación para calentar el agua de la piscina.

Existen diversas soluciones constructivas. Así por ejemplo coexisten equipos con circuitos de doble condensador en paralelo (figura 6.8), con máquinas que incluyen varios circuitos frigoríficos, siendo uno de ellos el equipado con el condensador de agua (figura 6.9).

Figura 6.8: Esquema de funcionamiento con circuito de producción ACS

Figura 6.9: Esquema de funcionamiento con varios circuitos frigoríficos

6.1.5. Bombas de calor para el aprovechamiento del aire de extracción

La renovación del aire en edificios es necesaria para la eliminación de contaminantes, eliminar olores desagradables y cumplir con las disposiciones legales. La cantidad de aire a renovar lo regula la normativa, y es función, básicamente, del número de ocupantes y del uso del recinto.

Una aplicación interesante de la bomba de calor condensada por aire es la recuperación de la entalpia del aire de extracción de un local cuyas condiciones de temperatura y humedad son distintas a las del ambiente exterior. Para llevarla a cabo se utiliza un intercambiador exterior en la corriente de aire de extracción.

Este proceso se denomina recuperación de calor por circuito frigorífico.

Funciona de la siguiente forma; en invierno, en modo calefacción, el evaporador de la bomba de calor tomará calor del aire a mayor temperatura, por ejemplo 22°C, que la del aire exterior, por ejemplo a 0°C. Ese calor será liberado en el condensador del equipo, que puede estar montado en la corriente de aire nuevo de ventilación, calentándolo antes de introducirlo al edificio.

En verano, por el contrario, al invertir el ciclo, será el condensador de la máquina el que reciba el aire de extracción. El SEER de la máquina será superior, puesto que intercambia calor con una corriente de aire a 22°C, inferior a la del ambiente exterior que puede llegar, por ejemplo, a 35°C.

El funcionamiento con un SCOP y un SEER superior, implica que para el mismo consumo de compresor, la máquina está aportando más potencia calorífica o frigorífica. Ese excedente de potencia no es otro que el efecto de la recuperación.

Existen diferentes tipos de bomba de calor específicamente diseñadas para ser usadas como recuperadores (figura 6.10).

Figura 6.10: Bomba de calor de recuperación frigorífica

Los equipos representados en la figura 6.11, se instalarían, por ejemplo, en conjunción con un sistema de agua basado en el empleo de una bomba de calor aire-agua con unidades terminales.

Figura 6.11: Ejemplo de aplicación de bomba de calor y recuperador

También existen bombas de calor que, siendo su cometido principal proporcionar calefacción o refrigeración, incorporan etapas o circuitos frigoríficos de recuperación frigorífica para el aire de extracción. De esta forma, en una única máquina se integran las funciones de climatización y la de recuperación. Es el caso de las bombas de calor aire-aire autónomas tipo roof-top que incorporan como opcional la recuperación frigorífica (figura 6.12).

 Figura 6.12: Esquema de funcionamiento

6.2. Consideraciones para la Selección de la Bomba de Calor

6.2.1. Relación entre la temperatura exterior y la capacidad calorífica

Desde el punto de vista termodinámico, una bomba de calor que trabaja con aire como fluido de intercambio con el medio exterior, varia su capacidad en función de la temperatura exterior (figura 6.13).

Figura 6.13: Perfil de capacidad y de carga

La figura anterior muestra claramente que si la temperatura exterior es superior a 6°C bh, temperatura de referencia utilizada para el cálculo de la potencia nominal de la bomba de calor, la capacidad calorífica de la unidad aumenta respecto de la citada potencia nominal.

Contrariamente, si la temperatura exterior es inferior a 6°C bh, la capacidad calorífica disminuye.

Si la temperatura exterior de la instalación es superior a 6°C bh, seleccionar un equipo en base a esta, supone sobredimensionar la unidad. En el caso de que la temperatura exterior sea inferior a 6°C bh, la bomba de calor sería insuficiente para atender la demanda. En este último supuesto, podría ser necesario complementar al equipo con un mecanismo de apoyo de menor eficiencia energética que la bomba.

Por tanto, es preciso seleccionar la unidad en base a las condiciones reales del proyecto, mediante la utilización de la correspondiente documentación técnica y teniendo en cuenta la temperatura interior y exterior de funcionamiento.

Los ratios normalizados de eficiencia a carga total (EER y COP) o a carga parcial (ratios estacionales SEER y SCOP) permiten comparar equipos en condiciones nominales, pero pueden no ser representativos de la situación real de la instalación, al diferir las condiciones de proyecto de las nominales.

Como ya se ha indicado anteriormente, la capacidad nominal de la bomba de calor condensada por aire, recogida en la documentación comercial de todos los fabricantes, utiliza como valores de referencia 6°C bh (7°C bs) de temperatura exterior. Estos valores, que se han convertido en un estándar del mercado, son los utilizados por EUROVENT para la certificación de estas máquinas.

Es importante señalar que las prestaciones de una bomba de calor aerotérmica están referidas generalmente a la temperatura de bulbo húmedo de aire exterior.

La potencia nominal permite comparar unidades similares de diferentes fabricantes. Sin embargo, dicha capacidad nominal, por sí sola, no asegura unas prestaciones adecuadas en cualquiera de las condiciones de funcionamiento que se puedan presentar en una instalación.

6.2.2. Capacidad instantánea vs. capacidad integrada o corregida

Como se menciona en el capítulo 5, las bombas de calor aerotérmicas necesitan realizar periódicamente un proceso de desescarche con objeto de eliminar la escarcha que se deposita en la batería exterior cuando actúa como evaporador.

La capacidad calorífica aportada por una bomba trabajando en modo calefacción, en un instante puntual y con la batería exterior limpia de escarcha, se denomina capacidad instantánea. Cuando no hay necesidad de realizar procesos de desescarche, la capacidad instantánea se mantiene en el tiempo.

Sin embargo, cuando la unidad trabaja en unas condiciones tales que hacen necesario el proceso de desescarche, se darán dos fenómenos paralelos:

• Por un lado, la escarcha que se va acumulando sobre la batería reduce las posibilidades de intercambio de la misma, mermando la capacidad calorífica instantánea del equipo y su eficiencia energética.

• Por otro lado, la exigencia del desescarche ocasiona que parte de la capacidad calorífica instantánea del equipo se utilice durante breves periodos para dar paso a dicho proceso.

Para valorar la reducción de la capacidad calorífica que originan en la bomba de calor los procesos de desescarche, es preciso considerar una nueva variable, la capacidad integrada o capacidad corregida. La capacidad integrada es siempre menor o igual a la instantánea y debe ser la capacidad con la que comparar las necesidades caloríficas del proyecto y, por tanto, la capacidad con la que se seleccionen los equipos.

A medida que el desescarche se hace necesario, la capacidad integrada se reduce respecto de la instantánea. El ratio de reducción de la primera frente a la segunda aporta información sobre la influencia de las condiciones exteriores en el funcionamiento de la unidad y sobre la capacidad tecnológica del equipo para optimizar el proceso de desescarche.

En la documentación técnica de los fabricantes, se facilita información sobre la capacidad instantánea e integrada de los equipos.

A los efectos de comparación entre equipos, debe tenerse en cuenta, que EUROVENT sólo certifica capacidad instantánea, dado que en las condiciones de los ensayos no se genera escarcha y, por lo tanto, no se producen procesos de desescarche.

6.2.3. Capacidad vs. líneas de refrigerante

La disposición de las unidades interiores y exteriores, el trazado de las líneas frigoríficas, así como la longitud de las mismas, inciden en la capacidad calorífica y/o frigorífica de una bomba de calor partida (Split).

En consecuencia, el proyectista debe realizar un replanteo de la instalación, ayudándose de las tablas o del software de corrección de los fabricantes, de tal manera que seleccione un modelo con potencia suficiente que asegure que la capacidad efectiva que llegue al recinto a climatizar sea la proyectada.

6.2.4. Límites de operación

Las bombas de calor presentan límites operativos que pueden variar de una gama a otra y de un fabricante a otro, por lo que es preciso comprobar que las condiciones de diseño del proyecto de la instalación se encuentran dentro de los intervalos de funcionamiento viables de la unidad seleccionada, según se indica en el apartado 4.6. Rangos de operación.

Los principales límites de operación de un equipo son:

- En modo calefacción y refrigeración:

• Temperaturas exteriores máximas y mínimas.

• Temperaturas interiores de producción máximas y mínimas.

 Figura 6.14: Ejemplo de límites de operación en modo calefacción

- En modo ACS:

• Temperatura del aire exterior.

• Temperatura de impulsión de agua.

- En arranque. La temperatura de arranque es más extrema que la de operación, aunque es un valor transitorio. Transcurrido un tiempo desde el arranque, el control del equipo pasa a trabajar dentro de los límites operativos.

En las unidades aire-aire y agua-aire, en las que el aire de ventilación requerido por el RITE es introducido en la batería interior, será la temperatura de mezcla “aire exterior-aire de retorno” la que debe compararse con la temperatura límite interior.

En invierno, un elevado aporte de aire exterior a baja temperatura (por ejemplo a -5°C) puede provocar problemas de reducción de la presión de condensación. En verano, un elevado aporte de aire de ventilación a alta temperatura (por ejemplo a 37°C) puede provocar problemas de excesiva presión de evaporación.

En este último caso, la utilización de un sistema de recuperación de calor entre el aire interior extraído y el aire exterior de ventilación, sea o no obligado por la correspondiente norma, permitirá aumentar el rango de condiciones operativas de la unidad al conseguir temperaturas del aire de mezcla más adecuadas para el funcionamiento de la bomba de calor.

Otra solución, puede ser recurrir a un sistema específico para el tratamiento del aire de ventilación con baterías interiores diseñadas al efecto, caracterizadas por unos límites operativos más amplios.

La superación de los límites operativos estándar de una unidad suele ser factible mediante el empleo de los correspondientes opcionales. Dado que su montaje en campo es más complejo y requiriere una mayor inversión que en fábrica, es importante identificar, en una fase temprana de la selección del equipo, los opcionales requeridos para satisfacer las necesidades de carga de la instalación.

Entre los opcionales más habituales destacan:

- Control de presión de condensación que permite trabajar, en modo refrigeración, con un límite menor de temperatura exterior.

- Control de presión de evaporación que permite trabajar, en modo calor, con un límite mayor de temperatura exterior.

En las instalaciones con sistemas de agua (por ejemplo suelo radiante), a veces, tras una parada prolongada, la inercia del agua dificulta el proceso de arranque. Existen opcionales que permiten una rápida puesta a régimen de la instalación suelen consistir en kits de válvulas de by-pass controladas por la electrónica del equipo u otras soluciones análogas.

Finalmente, es conveniente señalar que los límites operativos de una unidad pueden ser diferentes si ésta se encuentra operando a plena carga o a carga parcial.

6.2.5. Selección de la unidad bomba de calor

De los apartados anteriores se deduce que en la selección de una bomba de calor deben tenerse en cuenta los siguientes aspectos:

- Las condiciones de temperatura y humedad del medio exterior de la instalación, que permitan la evaluación de la capacidad calorífica y/o frigorífica real del equipo.

- La utilización de la capacidad calorífica integrada o corregida para tener en cuenta los efectos de los sucesivos procesos de desescarche.

- La evaluación de los efectos de la disposición de las unidades y del diseño de las líneas frigoríficas sobre la capacidad del equipo.

- La verificación del cumplimiento con los límites operativos de la unidad seleccionada en las diferentes condiciones de funcionamiento exigidas por la instalación.

- La adaptación en todo momento de la producción de la unidad seleccionada al perfil de carga de la instalación.

- La selección del equipo para el modo de funcionamiento, calefacción y/o refrigeración, más desfavorable.

Si la demanda más desfavorable se da en modo refrigeración, el equipo debe seleccionarse para cubrir la demanda máxima del sistema.

Si la demanda más desfavorable se da en modo calefacción, el equipo debe dimensionarse en este modo, pudiéndose estudiar, como complemento al equipo bomba de calor, la cobertura parcial de esa demanda en periodos concretos mediante equipos de apoyo que utilicen otras energías.

Dicha alternativa, debe ser considerada en caso de que sea más eficiente desde el punto de vista energético y/o más rentable desde el punto de vista económico.

A título de ejemplo, se considera a continuación el caso de la instalación reflejada en la figura 6.15, donde se pretenden evaluar tres alternativas mediante el uso de tres bombas de calor de diferentes potencias, unidades 1, 2 y 3, para cubrir las necesidades de la misma.

Si la temperatura exterior (bh) de la ubicación es la señalada en el gráfico, la unidad 2 cubrirá la demanda de la instalación incluso para dicha temperatura y, si el perfil de cargas es fiable y correcto, la capacidad calorífica nunca será insuficiente.

En cambio, si se ha optado por la unidad 3, la capacidad de producción estará sobredimensionada. Por el contrario, si se ha seleccionado la unidad 1, la capacidad de producción estará infradimensionada.

Sin embargo, la unidad 2 puede requerir una inversión inicial mayor que la unidad 1 o, incluso presentar un consumo superior.

Si se selecciona la bomba de calor de menor capacidad, unidad 1, debe emplearse un sistema de apoyo. En instalaciones comerciales o industriales se suelen instalar baterías de agua que utilizan calor de fuentes residuales, u otros procesos. En aplicaciones de pequeño comercio, debe plantearse si es energética y económicamente viable recurrir a un apoyo mediante resistencias eléctricas, efecto Joule, recogido y limitado en el RITE aprobado por el R.D. 1826/2009.

Figura 6.15: Selección de una bomba de calor

Partiendo de la base de que la unidad 3 está sobredimensionada y en consecuencia puede presentar una eficiencia reducida con un coste de máquina elevado, la disyuntiva se plantea entre la unidad 1 con un sistema de apoyo o la unidad 2 que es capaz de cubrir la demanda total.

La respuesta depende:

- De la disponibilidad de energía calorífica sobrante o recuperada.

- Del precio de la energía, electricidad, gas…, utilizada por el sistema de apoyo.

- Del número de horas en las que, habiendo necesidad de climatizar la instalación, la temperatura exterior es inferior a la T1.

- De la inversión inicial requerida para cada una de las alternativas.

La solución está asociada a la obtención y evaluación del rendimiento estacional de cada una de las alternativas planteadas. Este rendimiento representa la eficiencia energética de cada propuesta o, dicho de otra forma, representa la relación entre la demanda satisfecha y la energía consumida para su generación, a lo largo de todo el periodo de operación.

Los consumos y rendimientos estacionales se obtienen por simulación energética. La valoración conjunta de este rendimiento y de los aspectos económicos asociados a cada una de las alternativas permitirá adoptar la decisión óptima.

7. PRUEBAS Y ENSAYOS DE LA BOMBA DE CALOR

Ensayar una bomba de calor puede tener diferentes objetivos:

• Medición de parámetros durante la fase de diseño y desarrollo de nuevos modelos.

• Determinación de manera fehaciente de los datos técnicos de los aparatos.

• Comprobación del cumplimiento con los requisitos de la legislación europea.

• Certificación de producto.

• Vigilancia de mercado.

Los ensayos más habituales se pueden agrupar en cinco grandes familias, que se corresponden, aproximadamente, con las Directivas Europeas en vigor para estos equipos:

• “Seguridad eléctrica”: Ensayos diseñados para comprobar la protección contra los peligros provenientes del propio material eléctrico y los causados por efecto de influencias exteriores sobre el citado material (Directiva 2006/95/CE).

• “Compatibilidad electromagnética”: Ensayos dirigidos a verificar que las perturbaciones electromagnéticas generadas, están dentro de un nivel que posibilita a los equipos de radio y de telecomunicaciones o a otros equipos funcionar con el fin para el que han sido previstos, así como a garantizar que el equipo presenta un nivel de protección frente a las perturbaciones electromagnéticas previsibles, que le permita funcionar sin una degradación inaceptable en su uso previsto (Directiva 2004/108/CE).

• “Resistencia a la presión”: Ensayos consistentes en la realización de una prueba de resistencia a la presión de las distintas partes del equipo, con el fin de comprobar su comportamiento frente a las altas presiones que puede alcanzar el refrigerante en situaciones extremas (Directiva 97/23/CE).

• “Potencia y eficiencia energética”: Ensayos realizados para determinar la potencia frigorífica o calorífica de las bombas de calor en condiciones especificas, así como su eficiencia energética en las mismas condiciones. Los rendimientos energéticos estacionales se pueden determinar mediante varios ensayos en diferentes condiciones de funcionamiento (Directivas 2009/125/CE y 2010/30/UE).

• “Nivel de potencia acústica”: Ensayos dirigidos a determinar la potencia acústica de las bombas de calor, funcionando en condiciones específicas (Directivas 2009/125/CE y 2010/30/UE).

Este capítulo trata solamente de los ensayos relativos a potencia y eficiencia energética y a nivel de potencia acústica, por ser estos muy específicos en el caso de las bombas de calor.

7.1. Métodos de Ensayo para la Medida de la Potencia Térmica

Existen muchos métodos de ensayo para la medida de la potencia térmica suministrada por las bombas de calor. Cada uno de ellos tiene unas características concretas, entre las que se encuentran:

• Tipo de aparato a ensayar.

• Rango de condiciones que se pueden establecer.

• Rango de potencias que permite medir.

• Incertidumbre de medida.

• Duración del ensayo.

En todos los métodos de ensayo, los focos caliente y frío pueden ser aire o líquido, e independientemente del método utilizado, debe existir un recinto en el lado del aire donde, durante todo el ensayo, se puedan establecer y mantener unas condiciones de temperatura y humedad determinadas, así como un circuito de agua o agua glicolada en el que se pueda regular el caudal y las condiciones de temperatura.

Esto implica que para mantener las condiciones de ensayo, el laboratorio debe ser capaz de compensar las cargas térmicas producidas por la bomba de calor en prueba y por los elementos de control del propio laboratorio, y, por lo tanto tener una potencia térmica instalada igual o superior a la suma de la potencia térmica del equipo, de su potencia eléctrica absorbida y de las fuentes de calor propias del laboratorio, como ventiladores y bombas de líquido.

Además de compensar las cargas térmicas, el sistema de control del laboratorio debe hacerlo con una precisión óptima. Las normas de ensayo determinan las variaciones máximas para que la medida realizada tenga una incertidumbre aceptable. La Tabla 7.1 presenta las desviaciones máximas respecto de los valores de consigna de las condiciones de ensayo.

 Tabla 7.1

Para los ensayos realizados en condiciones de desescarche, los requisitos relativos a las desviaciones son menos exigentes, lo que no implica que el sistema de control pueda ser de inferior calidad.

La norma UNE-EN 14511:2014 “Acondicionadores de aire, enfriadoras de líquido y bombas de calor con compresor accionado eléctricamente para la calefacción y la refrigeración de locales” describe estos ensayos y los define en condiciones de régimen estacionario, a excepción de los ensayos con desescarche, que los determina en condiciones de régimen transitorio.

Las condiciones de ensayo más habituales hasta ahora son las denominadas condiciones nominales, que dependen del tipo de bomba de calor, y en el caso de calefacción o enfriamiento por agua, del tipo de emisor.

En las tablas 7.2 y 7.3 se presentan las condiciones de ensayo para bombas de calor aire-aire y agua-agua de baja temperatura, respectivamente.

 Tabla 7.2: Condiciones nominales para equipos aire/aire (aire exterior/aire recirculado)

Tabla 7.3: Condiciones nominales para equpos agua/agua (baja temperatura)

Para los equipos agua-agua, en el lado interior, existen más condiciones nominales dependiendo del tipo de emisor: en modo refrigeración 12/7°C, y en modo calefacción 40/45°C, 47/55°C y 55/65°C.

Los rendimientos energéticos se calculan dividiendo la potencia térmica medida entre la potencia absorbida por la bomba de calor durante el periodo de medida. Para los equipos que utilizan gas como fuente de energía, el ensayo es similar al de los eléctricos, y los resultados se pueden comparar utilizando un coeficiente por defecto igual a 2,5, que tiene en cuenta la eficiencia media de generación de electricidad a partir de combustibles fósiles, un 40%, según se recoge en los Reglamentos 811/2013 y 813/2013, relativos al etiquetado energético y requisitos de ecodiseño de los equipos de calefacción por agua.

El tiempo mínimo para la realización de un ensayo en condiciones normalizadas es de 2,5 horas para régimen estacionario y de 4,5 horas para régimen transitorio.

Las nuevas directivas relativas a etiquetado y diseño ecológico han cambiado las condiciones de ensayo más habituales, como se recoge en el punto 7.2, realizándose los ensayos en condiciones de carga parcial para varias condiciones de aire exterior.

Los tres métodos de ensayo más utilizados y normalizados en Europa son:

• Método de entalpía en líquido: Se mide el caudal del líquido y sus temperaturas a la entrada y salida de la bomba de calor.

• Método de entalpía en aire: Se mide el caudal de aire y las condiciones de temperatura y de humedad a la entrada y salida de la bomba de calor.

• Método calorimétrico: Se hace un balance de los intercambios de calor en la cámara de ensayo donde está ubicada la bomba de calor, y se deduce la potencia térmica del aparato en prueba.

Existen otros métodos de ensayo, como el método de entalpía en refrigerante, pero su uso está poco extendido, principalmente por la dificultad de su implementación y porque puede modificar el funcionamiento del equipo, por ejemplo, introduciendo pérdidas de carga adicionales en el circuito de refrigerante.

7.1.1. Método de entalpía en líquido

En los equipos líquido-líquido, aire-líquido o líquido-aire, la medida de la potencia se puede hacer directamente sobre el circuito de líquido.

Para ello se mide el caudal del líquido (agua o agua glicolada) y las temperaturas de entrada y salida del mismo. La figura 7.1 muestra un ejemplo de instalación de ensayo para un equipo aire-líquido.

La potencia térmica se calcula con la ecuación:

PT = q x ρ x cρ x ∆t

Donde q es el caudal, ρ la densidad, cp el calor específico del líquido y Δt la diferencia de temperatura.

El cambio de entalpía del líquido ΔH puede utilizarse en lugar del término (cp x Δt), siendo recomendable en caso de utilizar agua glicolada por la variación importante del cp de la mezcla debido a la temperatura.

Para determinar el rendimiento energético, se mide la potencia eléctrica absorbida por el equipo durante el ensayo.

 Figura 7.1

Es un método relativamente sencillo de implementar y el que más se adapta a las bombas de calor que tengan circuitos de agua. No obstante, en el caso de ensayos en condiciones de carga parcial para equipos de caudal constante, la incertidumbre de la medida puede llegar a ser muy elevada, debido a que funcionan con diferencias de temperatura entrada/salida que pueden llegar a ser muy pequeñas.

Habitualmente la incertidumbre de medida es de 3% a 4% para una diferencia de temperatura de 5K, y es inversamente proporcional a dicha diferencia para valores más bajos. Por ejemplo, para una diferencia de temperatura de 1K, la incertidumbre de medida será aproximadamente del 20%.

En ensayos con agua glicolada, la mayor dificultad es conocer de forma precisa el cp de la mezcla en el momento del ensayo. Para conseguir una incertidumbre de medida baja, es necesario medir directamente este cp en el rango de temperatura que se vaya a utilizar y verificar que el ratio de mezcla no cambie entre el momento en que se ha medido y el momento del ensayo.

El límite superior de potencia que se puede medir depende de la potencia instalada en el laboratorio para compensar el efecto del equipo en prueba. Hay pocos laboratorios que puedan superar los 100 kW, y el más grande que se conoce permite medir potencias de hasta 1 MW.

Este método también es adecuado para medidas in situ, requiriendo pocas modificaciones en el circuito de agua. Evidentemente, para ensayos in situ el control de las condiciones de ensayo es imposible y la medida solo se puede hacer con las condiciones existentes en el momento de la prueba, y con las variaciones que se produzcan durante la misma.

7.1.2. Método de entalpía en aire

El método de ensayo de entalpía en aire es apropiado para equipos aire-aire y líquido-aire. Para equipos de conducto su uso no entraña dificultad y es también muy utilizado para equipos sin conducto por su razonable coste, aunque, en este caso, la instalación del conducto que une el equipo al sistema de medida de temperatura y de caudal de aire puede ser muy compleja, como es el caso de una unidad interior tipo cassette.

Se mide el caudal, la temperatura y la humedad del aire a la entrada y la salida del equipo.

La potencia térmica se calcula con la ecuación:

      qv x ∆h

PT =    ---------------------

v´η x (1 + Wη)

Donde qv es el caudal volumétrico de aire, Δh la diferencia de entalpía del aire, V´η es el volumen específico del aire y Wη es la humedad específica del aire.

En la Figura 7.2 se presenta un ejemplo de instalación de ensayo para este método. A la salida del equipo en prueba (4) se adapta un conducto de dimensiones normalizadas que le une al sistema de medida del caudal de aire (1). Dicho sistema, utiliza un dispositivo normalizado (5) que provoca una pérdida de carga en el caudal de aire. Conociendo la densidad del aire en este punto, se puede calcular el citado caudal midiendo la pérdida de carga con un medidor de presión diferencial (3).

A la salida del equipo, se ajusta la presión estática disponible Pe variando la velocidad del ventilador (2) del dispositivo de medida del caudal.

El dispositivo (5) que provoca la pérdida de carga esta generalmente constituido por una o varias toberas de perfil elíptico, como se muestra en la mencionada figura.

Figura 7.2

El método de entalpía en aire, llamado comúnmente método entálpico, es sensiblemente más barato que el método calorimétrico, descrito en el punto siguiente, y los ensayos suelen ser más rápidos.

No es adecuado para medir potencias muy pequeñas, pero permite medir potencias relativamente grandes, contrariamente al método calorimétrico que está limitado a 12 ó 13 kW, en la mayoría de los laboratorios de ensayo existentes.

Al igual que para las medidas en circuito de agua, este método no es recomendable para diferencias de entalpías pequeñas, como puede ser el caso de ensayos en condiciones de carga parcial con caudal de aire constante.

La incertidumbre de medida suele ser aproximadamente el doble que las del método de entalpía en líquido y del método calorimétrico, es decir entre el 5% y el 10%.

A pesar de esta alta incertidumbre, es, por su coste y la duración moderada de los ensayos, el método más utilizado por los fabricantes, siendo además, el único disponible para equipos de aire de mediana y gran potencia.

No es un método que se pueda realizar in situ, debido al gran tamaño del sistema de medida del caudal de aire, aunque se pueden hacer pruebas para su evaluación mediante el uso de anemómetros, aceptando una incertidumbre de medida altísima para la potencia térmica.

7.1.3. Método calorimétrico

El método calorimétrico consiste en instalar la bomba de calor aire-aire en unas salas bien aisladas y en realizar las medidas necesarias para determinar todas las potencias térmicas que entran o salen de cada sala.

En condiciones de temperatura y humedad de aire totalmente estables, el balance energético en cada sala es igual al efecto de calefacción o enfriamiento del equipo en prueba. Se trata por lo tanto, de un método indirecto de medida de las potencias térmicas de una bomba de calor.

Este método es utilizado normalmente para equipos aire-aire, aunque se puede usar también como método de verificación de la medida de la potencia en circuito de agua para equipos aire-agua.

La Figura 7.3 describe un conjunto de dos salas preparadas para el método calorimétrico.

 Figura 7.3: Calorímetro de ambiente compensado 

En este caso, cada sala de ensayo está rodeada de un espacio donde se controla la temperatura del aire, para que sea igual a la temperatura de consigna en la sala de ensayo, de manera que se minimicen los intercambios de calor a través de la pared que separa los dos espacios.

Para poder establecer y mantener las condiciones de temperatura y humedad del aire en cada sala, ésta debe estar provista de un sistema de tratamiento de aire que pueda asegurar las siguientes funciones:

• Circulación del aire en la sala para uniformizar la temperatura en la misma (pero sin velocidades de aire excesivas en las inmediaciones del equipo en prueba).

• Calefacción del aire.

• Enfriamiento del aire.

• Humidificación del aire.

• Deshumidificación del aire (solo para equipos que vaporicen el condensado en el condensador en modo frío).

Todas estas funciones producen calentamiento o enfriamiento del aire de la sala. El principio mismo del ensayo exige que estos efectos puedan medirse con precisión, lo cual limita a veces el tipo de soluciones técnicas para cada función.

Para el calentamiento del aire se puede utilizar un circuito de agua caliente, controlado en caudal y en temperatura, o bien resistencias eléctricas. El uso de éstas permite una medida de la potencia de calefacción con una muy baja incertidumbre.

Para el enfriamiento del aire se puede utilizar un circuito de agua fría o un circuito de agua glicolada. El uso de agua permite una menor incertidumbre en la medida del calor extraído de la sala, pero no es apto para condiciones de temperatura de aire negativas.

Para la humidificación del aire, se pueden utilizar sistemas que generan vapor caliente (por ejemplo, con resistencias eléctricas en un depósito de agua), o vapor frío (por ejemplo por ultrasonidos). Los sistemas de vapor frío no suelen ser compatibles con condiciones de ensayo negativas.

Todos estos sistemas deben poder regularse de manera continua para permitir controlar los parámetros del aire sin variaciones bruscas, y adaptarse a la potencia térmica a medir.

Los espacios que rodean las salas de ensayo deben estar provistos de sistemas de tratamiento de aire similares, pero sin control de humedad y sin límite de velocidad de aire.

En la foto 7.1, se observa el sistema de dos puertas limitando el espacio que rodea la sala de ensayo.

 Foto 7.1: Sala para ambiente interior de un calorímetro de ambiente compensado

En la foto 7.2, se puede apreciar un sistema de compensación previsto para temperaturas de aire de hasta -22°C. Este sistema contiene intercambiadores de agua, de agua glicolada y resistencias eléctricas. La generación de humedad se obtiene mediante el uso de las citadas resistencias.

 Foto 7.2: Sala para ambiente exterior de un calorímetro de ambiente compensado

Para ilustrar mejor el funcionamiento del método calorimétrico, se estudia el caso de un equipo aire-aire en modo enfriamiento. La Figura 7.4 recoge todas las potencias a tener en cuenta.

 Figura 7.4: Intercambio de potencias en un calorímetro en modo calefacción

Para compensar el efecto del equipo sometido a prueba, se tiene que calentar y humidificar la sala lado interior, y enfriar la sala lado exterior.

La estimación de la potencia frigorífica total del equipo en prueba se hace de la siguiente manera:

• Lado interior

Øtci = ∑Pic + (hw1 – hw2) Wr + Ølp + Øli

Siendo:

Øtci: Potencia frigorífica.

∑Pic: Suma de la potencias eléctricas suministradas a la sala.

(hw1 – hw2) Wr: Balance entálpico para la humedad condensada por el equipo.

Ølp: Flujo de calor a través de la pared de separación entre las dos salas.

Øli: Flujo de calor entre la sala y el espacio que la rodea.

• Lado exterior

Øtco = Øc – ∑Poc – Pt + Ølp + Ølo

Donde:

Øtco: Potencia frigorífica.

Øc: Flujo de calor extraído de la sala por el sistema de compensación.

∑Poc: Suma de la potencias eléctricas suministradas a la sala.

Pt: Potencia eléctrica absorbida por el equipo sometido a prueba.

Ølp: Flujo de calor a través de la pared de separación entre las dos salas.

Ølo: Flujo de calor entre la sala y el espacio que la rodea.

Los dos resultados así obtenidos deben coincidir, dentro de la tolerancia determinada por la incertidumbre de cada medida.

El método calorimétrico es el más preciso para equipos aire-aire, con incertidumbre comprendida típicamente entre el 2% o el 3% en régimen estacionario, y de un 4% a un 8% en régimen transitorio.

Para potencias muy pequeñas, por debajo de 2 kW, la medida es bastante más difícil y la incertidumbre de medida puede rondar el 10%.

La instalación de ensayo tiene un coste elevado, y la naturaleza del método limita su uso a potencias inferiores a 12 kW y, con alguna excepción, hasta 20 kW.

7.1.4. Comparación de los tres métodos

En la Tabla 7.4, se presentan las principales ventajas e inconvenientes de cada método de ensayo.

Tabla 7.4

7.2. Métodos de Cálculo, Condiciones y Procedimientos de Ensayo para la medida de la Eficiencia Energética Estacional

A partir del 1 de enero de 2013, son aplicables a los acondicionadores de aire de potencia ≤ 12 kW la clasificación energética, el etiquetado y los requisitos de ecodiseño recogidos en:

• El Reglamento Delegado 626/2011. Etiquetado energético de los acondicionadores de aire.

• El Reglamento 206/2012. Requisitos de diseño ecológico aplicables a los acondicionadores de aire y a los ventiladores.

• La Comunicación de la Comisión en el marco de la aplicación del Reglamento 206/2012 y del Reglamento Delegado 626/2011.

Al tiempo, se cambia la filosofía de estimación y declaración de la eficiencia energética de las bombas de calor, pasando de rendimientos en condiciones nominales a rendimientos estacionales.

7.2.1. Métodos de cálculo, condiciones y procedimientos de ensayo

Los citados textos legislativos definen principalmente y como novedad el SEER y el SCOP de referencia. Calcular estos rendimientos estacionales, es un proceso complejo que requiere numerosas definiciones, ecuaciones y explicaciones.

7.2.1.1. Medidas y cálculo del SEER y del SEERon de referencia

El SEER se calcula mediante la siguiente fórmula:

QCE

SEER =        -------------------------------------------------------------------------------------

QCE + HTO x PTO + HSB x PSB + HCK x PCK + HOFF x POFF

-----

SEERon

donde

QCE: necesidades energéticas anuales de refrigeración en kWh (Pdesignc multiplicado por el número de horas equivalentes de refrigeración Hce = 350 horas).

HTO, HSB, HCK, HOFF: número de horas para los modos inactivo, espera, resistencia de cárter y apagado.

PTO, PSB, PCK, POFF: energía eléctrica absorbida durante los modos inactivo, espera, resistencia de cárter y apagado en kW.

El SEERon de referencia se calcula con el método “bin”, combinando las horas por temporada (hj) en las que se registra la temperatura exterior Tj correspondiente a un determinado periodo con los valores EERbin(Tj), que es el factor de eficiencia energética especifico de cada periodo j con una temperatura exterior Tj en una temporada, y está construido sobre la base de la carga parcial, la potencia declarada y el factor de eficiencia energética declarado EERd(Tj) para cuatro periodos (j) específicos de temperatura (ver tabla 7.5), y calculado para otros periodos mediante inter/extrapolación y, en caso necesario, corregido mediante el coeficiente de degradación, según la fórmula siguiente:

n

∑ hj x Pc(Tj)

j=1

SEERon =      --------------------

n

∑ hj x  (Pc(Tj) / EER(Tj))

j=1

El número de horas hj define el clima de referencia determinado por la Comisión Europea, para temperaturas exteriores entre 16°C y 40°C.

Para el cálculo de los EER, se asigna a cada una de las cuatro temperaturas de referencia una condición de carga parcial, según se indica en la tabla 7.5.

Tabla 7.5: Condiciones de carga parcial para SEER Y SEERon de referencia

Para las medidas en laboratorio, el procedimiento de ensayo está descrito en la norma UNE-EN 14511-3:2014.

En las figuras siguientes aparece el parámetro Pdesignc que coincide con la potencia frigorífica en las condiciones nominales utilizadas hasta ahora para el etiquetado de estos aparatos, con lo que al menos la declaración de este valor no supondrá un cambio drástico.

El factor de eficiencia energética estacional SEER medido es siempre superior al factor de eficiencia energética EER.

La Figura 7.5 representa las condiciones de ensayo a carga parcial de un equipo de potencia fija sin ningún escalón de capacidad. En las cuatro condiciones A, B, C y D, los datos de potencia frigorífica y EER son declarados con el equipo funcionando de manera permanente. La potencia declarada Pcd es siempre superior o igual a la potencia de carga parcial Pc, lo que indica que el equipo podrá funcionar de manera discontinua para satisfacer la demanda de refrigeración del local, y el resultado final de EER se obtiene degradando el EERd declarado para tener en cuenta las pérdidas termodinámicas derivadas del funcionamiento cíclico del compresor.

Figura 7.5

La Figura 7.6 representa las condiciones de ensayo de un acondicionador de aire de potencia variable (tipo inverter).

La potencia frigorífica suministrada por el equipo coincide con la demanda de enfriamiento del local, lo que se consigue reduciendo la frecuencia del compresor y en algunos casos la velocidad de los ventiladores, hasta que se alcance una frecuencia mínima definida por el

fabricante, por debajo de la cual el retorno del aceite al compresor no está garantizado, con el consiguiente riesgo de avería.

Para las condiciones de carga parcial, que requerirían una frecuencia inferior, el fabricante debe declarar los datos obtenidos a la frecuencia mínima, y el EER declarado se degrada para conseguir el resultado final.

Figura 7.6

7.2.1.2. Medidas y cálculo del SCOP y del SCOPon de referencia

El SCOP se calcula mediante la siguiente fórmula:

QHE

SCOP =        ------------------------------------------------------------------------------------

QHE + HTO x PTO + HSB x PSB + HCK x PCK + HOFF x POFF

------

SCOPon

donde

QHE: necesidades energéticas anuales de calefacción en kWh (Pdesignh multiplicado por el número de horas equivalentes de calefacción HHe).

HTO, HSB, HCK, HOFF: número de horas para los modos Inactivo, Espera, Resistencia de cárter y Apagado.

PTO, PSB, PCK, POFF: energía eléctrica absorbida durante los modos Inactivo, Espera, Resistencia de cárter y Apagado en kW.

El SCOPon de referencia se calcula de una manera parecida al SEERon, utilizando las condiciones de la tabla 7.6, con la fórmula siguiente.

n

∑ hj · Ph(Tj)

j=1

SCOPon =   ---------------------------------------------------

n

∑ hj · ((Ph(Tj) - elbu(Tj) /  COPPL(Tj)) + elbu(Tj))

j=1          

donde

Tj: la temperatura del periodo.

j: el número del periodo.

n: la cantidad de periodos.

Ph(Tj): la demanda de calefacción del edificio para la temperatura Tj correspondiente, expresada en kW.

hj: el número de horas del periodo que suceden a la temperatura Tj correspondiente.

COPPL(Tj): los valores COP de la unidad para la temperatura Tj correspondiente.

elbu(Tj): la potencia requerida de un calefactor eléctrico de reserva para la temperatura Tj correspondiente, expresada en Kw.

La diferencia entre el cálculo del SCOPon respecto del SEERon, se presenta en los casos en que:

• La temperatura exterior es inferior a TOL (temperatura límite inferior de operación de la bomba de calor). En este caso el COP es igual a 1 y se corresponde con la eficiencia de la resistencia de apoyo.

• La temperatura exterior se encuentra entre los valores de TOL y Tbivalente (valor de la Temperatura exterior declarada para calefacción. En este caso el COP se compone de dos factores: el correspondiente a la bomba de calor y un COP de 1 correspondiente a la eficiencia de la resistencia de apoyo que cubre parte de la demanda de calefacción que no puede atender la bomba de calor.

Tabla 7.6: Condiciones de carga parcial para SCOP y SCOPon de referencia para la temporada media (A)

En modo calor se han definido tres temporadas de calefacción: media (A por “Average”), cálida (W por “Warmer”) y fría (C por “Cooler”).

En el gráfico 7.1, se representa gráficamente el número de horas correspondiente a cada temperatura exterior para las tres temporadas de calefacción.

 Gráfico 7.1: Los trs tipos de temporadas

En el caso de modo calor, Pdesignh no coincide en absoluto con la potencia calorífica en las condiciones nominales utilizadas hasta ahora para el etiquetado de estos equipos. En el caso de la temporada de calefacción media, la potencia nominal que se declaraba tomaba como referencia una temperatura de aire exterior de +7°C. La potencia de diseño actual para este clima se declara utilizando una temperatura exterior de -10°C Tdesignh.

Este es un cambio muy importante en la manera de declarar las características de una bomba de calor. En particular, la bomba de calor puede ser incapaz de suministrar Pdesignh a la temperatura de diseño Tdesignh, salvo si Tbiv es igual a dicha temperatura. Es importante notar que el fabricante es el responsable de declarar Tbiv y Pdesignh, por lo que un mismo modelo podría ser declarado de distintas maneras, con un menor SCOP para una mayor Pdesignh.

El gráfico 7.2 representa las condiciones de ensayo a carga parcial de un equipo de potencia fija (de una sola etapa). En las condiciones de la Tabla 7.6, los datos de potencia calorífica y COP son declarados para el equipo funcionando de manera permanente. Por encima de Tbiv, la potencia declarada es siempre superior a la potencia de carga parcial Ph, lo que indica que el equipo podrá funcionar de manera discontinua para satisfacer la demanda de refrigeración del local y el resultado final de COP se obtiene degradando el COPd declarado para tener en cuenta las pérdidas termodinámicas derivadas del funcionamiento cíclico del compresor. Por debajo de Tbiv, la potencia declarada es inferior a la carga parcial y la diferencia se genera con un COP de 1.

 Gráfico 7.2

El gráfico 7.3 representa las condiciones de ensayo de una bomba de calor de potencia variable (tipo inverter).

Por encima de Tbiv, la potencia calorífica suministrada por el equipo coincide con la demanda de calentamiento del local, bajando la frecuencia del compresor y en algunos casos la velocidad de los ventiladores, hasta que se alcance la frecuencia mínima definida por el fabricante. Para las condiciones de carga parcial que requerirían una frecuencia menor, el fabricante debe declarar los datos obtenidos a la frecuencia mínima, y el COP declarado se degrada para conseguir el resultado final.

Además del SCOP requerido por la Directiva de Ecodiseño, se define el SCOPnet como la eficiencia energética estacional de una unidad en modo activo de calefacción sin calefactores eléctricos suplementarios. Para el cálculo del SCOPnet, se utiliza el consumo eléctrico de la bomba de calor durante el modo activo. Éste excluye el consumo de energía durante el modo de desactivado por termostato, modo de espera o modo de dispositivo de calentamiento del cárter. Para las condiciones de carga parcial cuando la potencia declarada de la unidad sea inferior a la carga de calefacción, el consumo de un calefactor de reserva no está incluido.

El SCOPnet se utiliza en dos casos:

• Para dar cumplimiento a la legislación nacional, en algunos países donde el uso de un calefactor eléctrico de reserva está prohibido, como es el caso de Suiza.

• Para determinar la parte de energías renovables correspondientes a la bomba de calor, ya que su valor es igual al SPF.

Gráfico 7.3

7.2.2. Caso general para las eficiencias estacionales

Las regulaciones citadas en este capítulo se refieren exclusivamente a las bombas de calor aire-aire con una potencia nominal igual o inferior a 12 kW.

No obstante, el método general de cálculo del SEER y del SCOP es común a cualquier tipo de bomba de calor con compresor accionado eléctricamente, siendo la única diferencia el número de horas correspondiente a cada modo de funcionamiento.

El número de ensayos a realizar es el mismo y en las mismas condiciones de carga parcial, aunque, por supuesto, las condiciones de ensayo (temperaturas principalmente) dependan del tipo de equipo.

Adicionalmente, las futuras regulaciones definirán el etiquetado en base a la eficiencia energética ηs referida al poder calorífico bruto (GCV – Gross Calorific Value) de los combustibles fósiles. Para ello, se tendrá en cuenta el rendimiento promedio de la generación de energía eléctrica en la UE, actualmente estimado en 40%, según se recoge en los Reglamentos 811/2013 y 813/2013, relativos al etiquetado energético y requisitos de ecodiseño de los equipos de calefacción por agua.

Es interesante y digno de mencionar el hecho de que se defina otro rendimiento, ŋ, basado en la eficiencia del sistema de generación de electricidad, establecido en un 45,5% según se recoge en el Anexo IV de la Directiva 2012/27/UE y que se utiliza para determinar la parte de energía renovable aportada por la bomba de calor.

No obstante, los métodos de ensayo seguirán siendo los mismos.

7.3. Métodos de Ensayo para la Medida del Nivel de Potencia Acústica

La potencia acústica de una máquina es un dato cada vez más importante, debido a los requisitos establecidos en las diferentes normativas tales como, marcado CE, ordenanzas municipales, etiquetado energético, etc., y a las crecientes exigencias de clientes y usuarios.

En consecuencia, su medida adquiere especial relevancia cuando se trata de definir los parámetros principales de una bomba de calor.

No debe confundirse presión acústica con potencia acústica, ya que aunque ambos parámetros se miden en decibelios (dB) o decibelios A (dBA), las referencias en uno y otro caso son distintas, al igual que la naturaleza de la magnitud determinada en cada uno de ellos. En la práctica, está cada vez más extendido el uso del dato de potencia acústica en lugar del de presión acústica.

El nivel de potencia acústica es la magnitud adecuada para declarar los niveles de emisión sonora de cualquier equipo, ya que caracteriza al mismo en cuanto a estos niveles independientemente de su lugar de instalación, posición y distancia al punto de medida. Los niveles de potencia acústica deben darse en dB o dBA con referencia a 1pW.

Conocida la potencia acústica radiada por un equipo, es posible comparar de forma directa los niveles de potencia acústica radiada por otros y realizar una estimación, mediante cálculo, de los niveles de presión sonora esperados a una distancia r, utilizando la expresión siguiente:

Lp = Lw + 10 · Log (Q/4πr2)

Siendo:

Lp: nivel de presión sonora calculado en dB o dBA.

Lw: nivel de potencia medido en dB o dBA.

Q: directividad de la fuente.

r: distancia en metros entre la fuente de ruido y el punto de medida.

El valor de Q puede ser 2, 4, 8 ó 16, en función del número de superficies límite de la instalación.

En general para equipos instalados en fachadas, puede tomarse Q = 2 y si el equipo se instala en el ángulo interior formado por 2 paramentos verticales o elementos de fachada (2 superficies límite), debe tomarse Q = 4.

Por ejemplo, para una unidad exterior instalada en fachada y a más de 0,5 m del suelo, podemos considerar que Q = 2.

• A 1,5 m de distancia del equipo, el valor de la presión sonora del mismo seria igual, en la mayoría de los casos, a su potencia sonora menos 11,5 dB o dBA.

• A 1 m de distancia, la diferencia sería de 8 dB o dBA.

En este ejemplo no se ha tenido en cuenta un posible efecto de la velocidad del aire.

Volviendo a la medida de la potencia acústica, la norma UNE-EN 12102 especifica todos los aspectos relativos a la instalación de la unidad bajo prueba, e indica que las medidas deben efectuarse con el aparato funcionando en las condiciones nominales indicadas en la norma UNE-EN 14511-2.

El rango de frecuencia de interés corresponde al intervalo de frecuencias audibles por el oído humano y es de 100 Hz a 10.000 Hz.

Se pueden medir varios niveles de potencia acústica para un mismo equipo:

- Ruido emitido por la envolvente del lado interior.

- Ruido emitido por la envolvente del lado exterior.

- Ruido conducido a través del conducto del lado interior (si procede).

- Ruido conducido a través del conducto del lado exterior (si procede).

La norma UNE-EN 12102 define dos clases de medida:

- Clase A: mediciones realizadas con las condiciones de ensayo satisfechas, en relación con los aspectos de control de parámetros ambientales y funcionamiento de la muestra, dentro de las tolerancias definidas por la norma.

- Clase B: mediciones realizadas sin poder satisfacer los requisitos de condiciones de ensayo referidas para la clase A.

Las mediciones de clase A corresponden generalmente a ensayos con métodos de precisión en laboratorio, y las de clase B a ensayos en instalaciones de ensayo “precarias” o in situ.

Las normas de ensayos acústicos definen a su vez tres grados de precisión para los métodos de ensayo:

- Grado de laboratorio o de precisión.

- Grado de ingeniería.

- Grado de control o in situ.

Para medidas fiables, solo debería usarse un método de ensayo con grado de precisión, y, en caso de ser imposible, uno con grado de ingeniería. En este último caso, la incertidumbre de medida puede llegar a ser de 4 o 5 dB, frente al intervalo de 1,5 a 2 dB correspondiente a un método de grado de precisión.

Nunca debería utilizarse un método de ensayo con grado de control, por estar basado

esencialmente en mediciones in situ, salvo para actividades específicas de control, por ejemplo, en cadenas de producción.

Existen tres familias de métodos de ensayo con grado de laboratorio o de precisión:

- Medida en sala reverberante o similar (UNE-EN ISO 3741).

- Medida de campo libre sobre un plano reflectante en cámara semianecoica (UNE-EN ISO 3745).

- Medida de intensidad (UNE-EN ISO 9641-1, -2).

El método en sala reverberante requiere disponer de una o dos salas con paredes reflectantes. El sonido es reflejado varias veces por las paredes de la sala y se forma un campo acústico homogéneo dentro de la misma, denominado campo sonoro reverberante. Idealmente se podría obtener la misma medida en cualquier posición del micrófono situado a más de 1,5 m de las paredes de la sala.

Se suelen instalar difusores fijos o rotativos para ayudar a obtener un campo acústico uniforme.

Adicionalmente, se añaden dispositivos de absorción, trabajando dentro de ciertos rangos de frecuencia, para suavizar la curva de tiempo de reverberación de la sala en función de la frecuencia, y poder así medir ruido de banda estrecha sin necesidad de recurrir a desplazar la muestra para ser medida en varios puntos del campo sonoro. Éste es, por ejemplo, el caso de las unidades exteriores con compresor regulado mediante un sistema de control tipo inverter que pueden tener emisión de ruido en algunas bandas muy estrechas.

El proceso de ajuste de una sala para este tipo de ruido es extremadamente laborioso, con cientos de medidas en distintas frecuencias, y puede llevar de uno a dos meses.

Puesto que el campo acústico es uniforme, no se puede medir direccionalidad del ruido emitido por la bomba de calor.

El método de comparación con una fuente sonora de referencia es el más utilizado en sala reverberante (también existe un método llamado método directo más complejo y sobre todo más largo).

La foto 7.3 presenta una sala reverberante ajustada para estas medidas de ruido de banda estrecha o tonos puros.

Foto 7.3: Ejemplo de cámara reverberante

El método en sala anecoica o semianecoica es esencialmente opuesto, en cuanto a la naturaleza del campo sonoro, al método en sala reverberante. Las paredes y techo (sala semianecoica) y el suelo (sala anecoica), se diseñan para absorber todo el sonido emitido por el aparato bajo prueba.

Foto 7.4: Cámara anecoica

En el ensayo se mide la presión acústica en muchos puntos alrededor del equipo en una superficie imaginaria que lo rodea. Las medidas se promedian y se corrigen por ruido de fondo. Posteriormente se aplica la denominada “corrección de entorno” que se habrá obtenido en una caracterización previa de la sala mediante el uso de una Fuente Acústica de Referencia (FAR) o bien mediante la caracterización de la sala en base al ratio Área de absorción sonora equivalente/Superficie de la sala. 

Este entorno acústico sí permite determinar direccionalidad del sonido emitido y por tanto obtener el diagrama de directividad de la fuente

que es muy utilizado durante la fase de desarrollo de un nuevo modelo.

El método de intensimetría consiste en medir la intensidad acústica emitida por la muestra, mediante el uso de dos micrófonos enfrentados, con sistemas electrónicos pareados en fase. El método consiste en evaluar la intensidad sonora que atraviesa una superficie imaginaria alrededor de la muestra y calcular posteriormente la potencia acústica a partir de los vectores de intensidad. Se pueden utilizar posiciones de medida fijas alrededor del aparato, como para el método en sala semianecoica, o realizar barridos continuos.

Este método tiene la gran ventaja de poder utilizarse con niveles de ruido de fondo relativamente altos y sobre todo, más altos que en los dos métodos citados anteriormente, pero la tecnología en el momento de publicación de este libro, sólo permite medir hasta 6.300 Hz con un grado adecuado de precisión.

Tabla 7.7: Comparativa de los distintos métodos de ensayo acústico

8. EJEMPLOS PRÁCTICOS DE USO DE LA BOMBA DE CALOR 

En el presente capítulo se desarrollan casos reales de aplicación de la bomba de calor, con los que se pretende completar, a nivel práctico, la información teórica desarrollada en capítulos anteriores. En algunos de ellos, los resultados de los mismos han sido obtenidos por programas de simulación y procedimientos de cálculo, reconocidos internacionalmente, mientras que en otros se han obtenido por medición directa.

La agrupación de estos casos se ha realizado en base al sector al que van dirigidos, según la clasificación comúnmente aceptada: sector residencial, sector comercial y sector terciario.

8.1. Sector Residencial

Este sector se asimila, básicamente, al parque de viviendas, individuales o en altura, con instalaciones de climatización y ACS.

En este apartado se desarrollan los siguientes casos:

• Vivienda unifamiliar con bomba de calor aire-agua.

• Vivienda unifamiliar con bomba de calor agua-agua geotérmica.

• Vivienda unifamiliar con sistema híbrido y bomba de calor aire-agua.

• Edificio de viviendas con bomba de calor aire-agua.

8.1.1. Vivienda unifamiliar con bomba de calor aire-agua

8.1.1.1. Descripción del edificio y necesidades de climatización

El edificio es una vivienda habitual, unifamiliar pareada de 150 m2 de una sola altura, situada en Madrid, cuyo esquema en planta se muestra a continuación:

Se pretende evaluar la producción de ACS, la calefacción por suelo radiante y la refrigeración por suelo refrescante.

• Las necesidades de calefacción se estiman en 13 kW y las de refrigeración en 6,2 kW.

• El consumo diario de ACS es de 167 l (a 40°C), lo que supone una demanda térmica diaria de 5,8 kWh.

• La instalación incorpora un acumulador de 180 l, que forma parte integral del equipo bomba de calor.

8.1.1.2. Descripción del sistema adoptado

El equipo seleccionado es una bomba de calor reversible aire-agua, con tecnología inverter, constituida por:

• Una unidad exterior.

• Una unidad interior que incluye: intercambiador refrigerante-agua, vaso de expansión, bomba de circulación, microprocesador de control, válvula de seguridad y acumulador de ACS con módulo hidráulico.

La conexión entre ambas, se realiza mediante un circuito frigorífico.

En la siguiente figura se representa la “arquitectura” del sistema elegido.

Figura 8.1 

El espacio ocupado en el interior de la vivienda por los elementos de acumulación y producción termo-frigorífica es muy reducido y puede asimilarse a un electrodoméstico más, por lo que la incidencia de la instalación en el espacio habitable es poco significativa.

8.1.1.3. Perfil de cargas de la instalación

El perfil de cargas de la instalación y la selección del equipo, se ha realizado mediante la utilización del programa de simulación energética y selección y optimización del equipo, aportado por el fabricante de la máquina.

Datos de partida:

Condiciones de diseño

Las necesidades de ACS se han determinado de acuerdo a la tabla siguiente:

Perfil climático (Madrid – Barajas)

El perfil climático de la zona se representa en el siguiente gráfico, cuyos intervalos de temperaturas mínimas y máximas en verano e invierno se muestran en la tabla 8.1.

Tabla 8.1

Gráfico 8.1: Perfil climático

8.1.1.4. Selección del equipo

Las características técnicas del equipo seleccionado por el programa de simulación son:

Unidad interior:

 Unidad exterior:

 Depósito de ACS integrado:

Análisis estacional de la instalación durante el período de calefacción:

El gráfico 8.2 refleja la evolución de la demanda, la potencia entregada por la bomba de calor, el apoyo de la resistencia eléctrica y el punto de equilibrio, en función de la temperatura exterior.

 Gráfico 8.2: Demanda de calefacción

Análisis estacional de la instalación durante el período de refrigeración: 

El gráfico 8.3 refleja la evolución de la demanda y la potencia entregada por la bomba de calor en modo refrigeración, en función de la temperatura exterior.

 Gráfico 8.3: Demanda en refrigeración

En base al equipo seleccionado y como consecuencia de la demanda de la instalación, se deducen las siguientes conclusiones:

El gráfico 8.4 muestra la demanda y consumo totales anuales, en calefacción y refrigeración.

 Gráfico 8.4

Para evaluar las emisiones de CO2 anuales, se ha utilizado el coeficiente de paso de 0,34 tCO2/MWhe, cuyos valores se muestran en la siguiente tabla:

8.1.1.5. Conclusión

La solución presentada muestra como la bomba de calor puede satisfacer todas las necesidades de climatización y ACS típicas de una vivienda, mediante un único equipo y una sola fuente de energía, lo que simplifica la instalación y abarata sus costes.

En este ejemplo, el equipo se ha seleccionado para cubrir la demanda de calefacción en condiciones más desfavorables, presentando un exceso de potencia de 6,2 kW en refrigeración.

Gracias a la capacidad de parcialización debida al sistema inverter, este equipo será capaz de funcionar en modo refrigeración en condiciones de máximo rendimiento como lo demuestra el alto valor de SEER (5,4).

8.1.2. Vivienda unifamiliar con bomba de calor agua-agua geotérmica

8.1.2.1. Descripción del edificio y necesidades de climatización

El edificio es un chalet individual destinado a vivienda de uso permanente, situado en la zona climática D3 del Documento Básico HE1 y IV según el HE4 (Madrid) del CTE.

El chalet tiene una superficie construida de 550 m2 en tres plantas y amplias superficies acristaladas en los cerramientos. La vivienda dispone, además, de dos piscinas, una exterior y otra interior climatizada.

La construcción está realizada con materiales de gran capacidad de aislamiento, y el diseño del edificio se ha desarrollado pensando en optimizar la aportación solar en los meses invernales y aminorar las cargas por radiación en los meses estivales.

Estas características, junto con un perfil de cargas suave debido a que se trata de una vivienda de uso permanente, hacen que el sistema de climatización se resuelva con bajas temperaturas y soluciones que aprovechan la inercia, haciendo de la producción basada en una fuente geotérmica y la distribución por un medio radiante, la combinación idónea para este caso.

Con estos condicionantes, las demandas energéticas de climatización son:

• Demanda anual de refrigeración: 18.118 kWh.

• Demanda anual de calefacción: 21.347 kWh.

8.1.2.2. Descripción del sistema adoptado

La elevada superficie habitable, así como las altas exigencias en la climatización tanto por la propia naturaleza de la vivienda, como por la severidad climática de la zona, hacen aconsejable la utilización de un sistema que garantice el acondicionamiento ambiental en condiciones estables a lo largo de todo el año, con un consumo energético ajustado y haciendo un uso intensivo de las energías renovables.

El esquema de instalación se muestra en la figura 8.2.

Figura 8.2: Esquema de principio de la instalación

Los componentes básicos de esta instalación son:

• Una bomba de calor, agua-agua geotérmica de baja entalpía, de 45 kW de potencia calorífica nominal, figura 8.3, que da servicio a todas las dependencias de la vivienda, cubriendo la demanda de calefacción, refrigeración y apoyo a la producción de agua caliente sanitaria.

Esta unidad incorpora dos bombas de recirculación de alta eficiencia con motores sin escobillas, un intercambiador de calor para refrigeración pasiva, lo que permite aprovechar al máximo la energía del suelo en épocas intermedias, y un recuperador de calor de los gases de descarga del compresor, que hace de apoyo a la producción de ACS. 

Figura 8.3: Bomba de calor geotérmica

• Un intercambiador, enterrado en la superficie de la parcela, formado por cinco sondas geotérmicas verticales.

• Un sistema de distribución de calor y fríoque se realiza por medio de suelo radiante/refrescante, que incorpora tubería de polietileno reticulado. En las dependencias donde hay mayor demanda, la refrigeración cuenta con el apoyo de fancoils de alta eficiencia y bajo nivel sonoro, dotados de ventiladores con motores EC.

• Un recuperador de calor entálpico aire-aire de alta eficiencia, instalado en la cubierta, que combate la carga de ventilación.

• Una amplia batería de paneles solaresdestinados a la producción de ACS que,además, sirven de apoyo al calentamiento del agua de las piscinas.

• Una bomba de calor aire-aire-agua, autónoma, deshumectadora, destinada al servicio de la piscina interior, que cubre la mayor parte de las necesidades de climatización ambiental de la misma y del calentamiento del agua del vaso (esta unidad no está incluida en la simulación de este ejemplo). El calentamiento de la zona de playa está a cargo de la bomba de calor geotérmica. 

Este equipo, que recupera una parte importante de la energía del aire ambiente del recinto, realiza tres funciones básicas: deshumectación, calefacción de la piscina interior y calefacción del agua del vaso.

Para ello utiliza dos baterías contiguas de tubos y aletas de cobre. En la primera, que trabaja como evaporador, se produce la deshumectación; en la segunda, que trabaja como condensador, se atempera el aire impulsado. 

Un segundo condensador se encarga del calentamiento, bajo demanda, del agua de la piscina. La capacidad de deshumectación es 18,3 kg/h, la potencia cedida al aire es 17,8 kW y la cedida al agua es 13,9 kW.

El funcionamiento de esta unidad va ligado al sistema de depuración del agua de la piscina y su prioridad es la deshumectación, de tal manera que cuando la humedad relativa sea superior a la de consigna, deshumectará y calentará el aire hasta alcanzar las condiciones establecidas. Una vez alcanzadas las mismas, iniciará el proceso de calentamiento del agua del vaso.

Para la distribución hidráulica se ha optado por bombas de caudal variable, a fin de reducir el consumo debido al transporte del fluido, especialmente cuando el sistema trabaje en modo refrigeración.

El sistema de control electrónico que incorpora la bomba de calor permite la parametrización de todas las variables de trabajo, y gobierna la entrada en funcionamiento y la operación programada de todos los componentes del sistema, incluidos los de apoyo, el circuito de energía solar y la propia bomba de calor.

8.1.2.3. Perfil de cargas y análisis del consumo y eficiencia

Para el cálculo de las cargas y de la demanda térmica se ha hecho uso de un programa informático de simulación del comportamiento energético del edificio.

Las cargas térmicas, en cada uno de los espacios, se obtienen a partir del cálculo de las ganancias o pérdidas térmicas. La demanda térmica se obtiene integrando las potencias de calefacción y refrigeración resultantes de las cargas calculadas.

 Gráfico 8.5: Resumen de la demanda energética del edificio

A partir de la demanda energética del edificio, y conociendo las características de funcionamiento de los equipos de climatización, se simula su comportamiento a lo largo del año y se calcula la energía final consumida.

Para la simulación del equipo, se han utilizado factores de corrección que contemplan su comportamiento frente a variables externas y la variación del rendimiento debido al funcionamiento a carga parcial.

Finalmente, y utilizando el coeficiente de paso de energía a emisiones de CO2 de 0,34 tCO2/MWhe, se obtienen las emisiones de CO2 en refrigeración y calefacción.

La tabla siguiente resume las demandas, consumos y emisiones de esta instalación.

Los ratios de demanda por m² son:

• Refrigeración: 32,94 kWh/m² (18.118 kWh/550 m2).

• Calefacción: 38,81 kWh/m² (21.347 kWh/550 m2).

• Total: 71,75 kWh/m².

8.1.2.4. Conclusión

El resultado global refleja un ratio de demanda de 71,75 kWh/m². Este valor tan favorable, se consigue gracias a las condiciones arquitectónicas del edificio, diseño y aislamiento. La elevada eficiencia de las bombas de calor y del resto de los elementos de la instalación, así como el aprovechamiento de las fuentes gratuitas de calor, tales como la radiación solar, la energía geotérmica, la refrigeración pasiva y la recuperación de calor del aire extraído, permiten obtener unos bajos consumos y, consecuentemente, bajas emisiones de CO2.

8.1.3. Vivienda unifamiliar con sistema híbrido y bomba de calor aire-agua

8.1.3.1. Descripción del edificio y necesidades de climatización

El edificio objeto del ejemplo es una vivienda habitual de estilo colonial de 1904. Consta de 350 m2 útiles distribuidos en 4 plantas calefactadas mediante radiadores de fundición en un único circuito. Para la producción térmica se dispone de una caldera de gasóleo convencional que da servicio a la calefacción y al ACS.

Al tratarse de una vivienda protegida de más de 100 años, con ventanas y aislamientos anteriores a los requeridos por el código técnico de la edificación (CTE), las filtraciones y pérdidas por los cerramientos son importantes, generando grandes necesidades de calefacción.

 Foto 8.1

Al ser una instalación existente se toma como referencia el consumo del año anterior, 3.500 litros en gasóleo para ACS y calefacción, de los cuales 3.000 litros se corresponden con el gasto de calefacción. El consumo de calefacción durante el periodo fue de 25.448 kWh.

Este ejemplo pretende mostrar las posibilidades de ahorro energético en el servicio de calefacción tras la instalación de un sistema híbrido formado por una bomba de calor aire-agua manteniendo la caldera de gasóleo existente, y que se trata de una solución que supone rapidez en la instalación y poca intrusión, garantizando el confort.

A continuación se detalla una relación de los emisores que dispone la vivienda.

Tabla 8.1

Los datos de consumos del año anterior suponen un total de 25.448 kWh, distribuyéndose según el gráfico siguiente:

 Gráfico 8.6: Demanda térmica anual (kWh) 

8.1.3.2. Descripción del sistema adoptado

Dado que ya hay un sistema de calefacción y ACS, se trata de mejorar la instalación haciéndola más eficiente aprovechando lo existente y evitando así los trabajos de desmontaje y el achatarramiento con los costes que esto último conlleva.

Para ello se instala una bomba de calor aire-agua que funcionará como generador principal con apoyo de la caldera existente, que entrará en funcionamiento cuando las condiciones así lo requieran. Este tipo de instalación se denomina híbrida puesto que combina dos tipos de generadores. Los componentes principales de este sistema son:

• Un generador principal formado por una bomba de calor aire-agua.

• Un sistema de regulación y control que permite gestionar, no sólo en función de demanda térmica, sino también, el uso de los generadores conforme a los precios de las energías (gasóleo y electricidad en este caso).

• Un termostato interior inalámbrico.

• Una sonda exterior de temperatura con comunicación vía radio.

• Una caldera de gasóleo existente en la instalación.

• Un facilitador de conexiones hidráulicas.

Foto 8.2

Los trabajos de conexión se realizan sólo y exclusivamente sobre el circuito hidráulico. No se requiere ningún tipo de conexión o trabajo con refrigerante. Todas las comunicaciones entre los elementos de gestión y control se pueden realizar vía radio evitando cableados entre el controlador, la sonda y los termostatos interiores para simplificar al máximo la instalación y minimizar el tiempo de montaje.

El espacio ocupado en el interior de la sala de máquinas es muy reducido, aprovechándose las instalaciones de las que se dispone. Respecto al generador principal, al ser una bomba de calor de tipo doméstico, su ubicación ha podido realizarse en una pared disponible sin limitaciones ni servidumbres en el tejado o en una terraza.

En la siguiente figura se representa el esquema de principio de la instalación:

Figura 8.4: Esquema de principio

8.1.3.3. Perfil de cargas y análisis del consumo y eficiencia

El perfil de cargas de la instalación y la selección del equipo se ha realizado mediante la utilización de un programa de simulación energética.

Para el cálculo se parte de la demanda en calefacción del año anterior, 25.448 kWh. Los meses de calefacción al año son siete, de enero a abril y de octubre a diciembre. La temperatura en el interior del edificio se mantendrá a 20°C durante todo el día, asegurando el confort.

Para la selección del generador principal (bomba de calor), al ser un edificio existente que ya cuenta con un generador térmico, no sólo se consideran los criterios de potencia sino también de inversión inicial y retorno de la misma. Además es necesario tener en cuenta la potencia de los radiadores en funcionamiento continuo durante 24 horas al día a baja temperatura ,50°C, en lugar de 70°C como alternativa al funcionamiento con caldera.

A continuación se muestra un comparativo para calefacción del consumo inicial sólo con gasóleo y con el actual sistema híbrido.

Consumos de la instalación en calefacción con Gasóleo:

Consumos, estimados, en calefacción con un sistema híbrido:

El funcionamiento del sistema es continuo y asegura el mantenimiento de la temperatura constante en el interior de la vivienda (20°C).

8.1.3.4. Conclusión

El sistema híbrido de bomba de calor combinada con una caldera permite aprovechar la instalación inicial de calefacción y ACS, mantiene el confort y disminuye las emisiones de CO2 y el consumo de energía primaria.

No se trata de una mera gestión de activación de generadores por demanda de energía, sino una gestión que aúna confort y economía. Para ello, el sistema de control optimiza el coste económico actuando conforme a los precios de las energías disponibles, lo que implica que debe disponer de los costes actualizados de la energía.

8.1.4. Edificio de viviendas con bomba de calor aire-agua

8.1.4.1. Descripción del edificio y necesidades de climatización

Se pretende evaluar la instalación de calefacción de un edificio, cuya descripción y horario de uso de la misma se recogen en las siguientes tablas:

En función de la ubicación y de su uso, las necesidades térmicas del edificio para calefacción son las siguientes:

8.1.4.2. Descripción del sistema adoptado

Para dar servicio al edificio, se ha optado por un sistema de suelo radiante con producción de agua caliente mediante una unidad bomba de calor no reversible de condensación por aire. Las condiciones de operación en lado agua de dicha bomba de calor son 30°C/35°C.

Las características principales del equipo bomba de calor seleccionado para cubrir la demanda de calefacción, pueden verse en la siguiente tabla:

* Basada en condiciones Eurovent: temperatura de entrada/salida del agua en el condensador 40°C/45°C y una temperatura de entrada del aire en el evaporador de 7°C bs/6°C bh.

8.1.4.3. Perfil de cargas y análisis del consumo y eficiencia

Para el cálculo de las cargas, se ha partido del perfil climático de la ciudad de Oviedo recogido en el programa de certificación energética de edificios CALENER GT, que utiliza los datos climáticos de las 8.760 horas de un año tipo para esta ciudad.

A partir de dicho fichero, se obtiene el perfil de temperaturas que se muestra en el siguiente gráfico:

 Gráfico 8.7: Perfil de temperatura

Para realizar la simulación energética han de considerarse las curvas de carga, o lo que es lo mismo, los hipotéticos perfiles de demanda de la instalación, puesto que estos determinan el régimen operativo o porcentaje de capacidad exigible al equipo analizado, permitiendo así considerar el efecto que tiene la eficiencia a carga parcial sobre el cómputo energético global.

Los equipos varían sus prestaciones (eficiencia, capacidad, consumo, etc.) con las condiciones ambientales y la carga térmica, por lo que habrá que tener en cuenta estos factores a la hora de realizar la mencionada simulación, cuyo objetivo es obtener una aproximación realista del valor de la eficiencia energética del equipo que se ha planteado y calcular su consumo energético. En este ejemplo no se ha evaluado el correspondiente asociado al uso de la bomba hidráulica de circulación del agua.

Para el perfil de carga de la instalación se ha supuesto la variación que se muestra en el gráfico 8.8 en la que se reflejan las cargas máximas y mínimas, 65 y 0 kW, correspondientes a unas temperaturas exteriores de 0 y 20°C respectivamente.

 Gráfico 8.8: Curva de carga y perfil de temperaturas para la instalación

En la simulación, se han considerado tal y como se ha expuesto anteriormente:

• Los rendimientos energéticos de los equipos según porcentaje de capacidad (plena carga y carga parcial) y condiciones de trabajo.

• El número total de horas-año, que es función del horario de funcionamiento de la instalación y del perfil climático pre-establecido.

• Las curvas de carga o demanda de la instalación.

Los resultados de dicha simulación energética pueden verse en el siguiente gráfico donde se muestran el consumo energético y la potencia suministrada por la unidad.

Gráfico 8.9: Consumo energético

 Los resultados correspondientes se resumen a continuación:

8.1.3.4. Conclusión

La demanda de energía anual es 78,17 kWh/m2, siendo el consumo energético correspondiente a la bomba de calor 22,91 kWh/m2.

Es decir, la implementación de un sistema de suelo radiante combinado con una bomba de calor permite la consecución de un doble objetivo: una elevada eficiencia energética en el lado de producción (ratio de valor 3,41) y un óptimo confort en el lado de la demanda, evitándose las estratificaciones en altura de la temperatura ambiente de las 8 viviendas.

8.2. Sector Comercial

Este sector está constituido, básicamente, por oficinas, sucursales bancarias, centros sanitarios, escuelas, polideportivos, despachos profesionales, comercios, etc.

En este apartado se desarrollan los siguientes casos:

• Edificio de oficinas con bomba de calor aire-agua.

• Tienda de proximidad con sistema VRF bomba de calor para climatización y refrigeración comercial.

• Climatización de una piscina cubierta mediante bomba de calor.

• Sucursal bancaria con bomba de calor aire-aire.

• Oficina bancaria con bomba de calor VRF centrífuga.

• Supermercado con equipos autónomos rooftop.

8.2.1. Edificio de oficinas con bomba de calor aire-agua

8.2.1.1. Descripción del edificio y necesidades de climatización

El objetivo es evaluar el consumo energético de las instalaciones de climatización, calefacción y refrigeración, de un edificio de oficinas ubicado en Palencia, cuyas principales características se recogen en la siguiente tabla:

El edificio tiene una fachada orientada al noroeste y otra al suroeste. El resto de fachadas son medianeras en contacto con otros edificios acondicionados.

Para evaluar la demanda se ha empleado el programa de cálculo de cargas térmicas y simulación energética denominado HAP (Hourly Analysis Program), utilizando los siguientes ratios:

A partir de los supuestos anteriormente indicados, se obtienen las necesidades de calefacción y refrigeración del edificio que se utilizarán para dimensionar los equipos del sistema de climatización. Estas necesidades son:

8.2.1.2. Descripción del sistema adoptado

Para dar servicio al edificio se ha optado por un sistema mixto a 2 tubos con unidades terminales tipo fancoil de conductos y una unidad de tratamiento de aire para suministrar aire primario a la instalación. Para la producción de agua fría y caliente el sistema dispone de una unidad bomba de calor aire-agua reversible, según se muestra en la siguiente figura.

 Figura 8.5

Las condiciones de funcionamiento de dicha bomba de calor son 12°C/7°C, en modo frío y 40°C/45°C, en modo calor.

Las principales características del equipo seleccionado para cubrir la demanda de refrigeración y calefacción pueden verse en la siguiente tabla:

*Temperatura de entrada/salida del agua en el evaporador 12°C/7°C. Temperatura de entrada del aire en el condensador 35°C.( Basada en condiciones Eurovent)

**Temperatura de entrada/salida del agua en el condensador 40°C/45°C. Temperatura de entrada del aire en el evaporador 7°C bs/6°C bh. (Basada en condiciones Eurovent)

8.2.1.3. Perfil de cargas y análisis del consumo y eficiencia

Para el cálculo de las cargas se ha partido del perfil climático de la ciudad de Palencia recogido en el programa de certificación energética de edificios CALENER GT, que utiliza los datos climáticos de las 8.760 horas de un año tipo para esta ciudad.

A partir de dicho fichero, se obtiene el siguiente gráfico:

Gráfico 8.10: Perfil de temperaturas

Para simplificar el cálculo, en la simulación energética se agrupan las horas de funcionamiento en diferentes rangos de temperatura. En este procedimiento se clasifican los datos mensuales meteorológicos en grupos discretos de condiciones meteorológicas.

En lugar de usar una única condición de diseño, este método permite calcular el consumo para cada condición. Multiplicando ese consumo por el número de horas se consigue el consumo total y la eficiencia de la unidad. El perfil climático y las curvas de carga en refrigeración y calefacción pueden verse en el siguiente gráfico.

Gráfico 8.11: Curvas de carga

Para la simulación energética han de considerarse, igualmente, las curvas de carga o, lo que es lo mismo, los hipotéticos perfiles de demanda de la instalación (tanto en refrigeración como en calefacción), puesto que éstos determinan el régimen operativo o porcentaje de capacidad exigible al equipo analizado, permitiendo así considerar el efecto que tiene la eficiencia a carga parcial sobre el cómputo energético global.

En este ejemplo no se ha evaluado el consumo energético asociado al uso de la bomba hidráulica de circulación del agua.

Se ha supuesto que el perfil de cargas de la instalación en refrigeración varía linealmente desde la carga máxima, 45,2 kW a máxima temperatura, hasta el 10% a 16,9°C temperatura exterior. En calefacción se supone la misma variación lineal desde la carga máxima en calor, 30,3 kW a la mínima temperatura, hasta una carga del 40% a 14,2°C.

Para la citada simulación se han considerado, tal y como se ha expuesto anteriormente, los rendimientos energéticos de los equipos, según porcentaje de capacidad (plena carga y carga parcial) y condiciones de trabajo; el número total de horas-año, que según lo descrito es función de los horarios de funcionamiento de la instalación y del perfil climático pre-establecido; así como las curvas de carga o demanda de la instalación.

Los resultados de dicha simulación energética pueden verse en el siguiente gráfico, donde se muestran el consumo energético y la potencia suministrada por la unidad en función de la temperatura exterior y el número de horas que funciona en cada rango de temperaturas.

 Gráfico 8.12: Consumo energético

Los resultados de la simulación energética, desglosados según el modo de funcionamiento y los ratios de eficiencia energética del equipo, se recogen en la siguiente tabla:

8.2.1.4. Conclusión

Dado el tipo de instalación, edificio de oficinas, que muestra un perfil variable de la demanda con una gran influencia de las condiciones de carga parcial, se ha optado por seleccionar una bomba de calor con una alta eficiencia estacional (tomando como base el ESEER), abandonando un criterio de selección fundamentado en la eficiencia a carga total (EER).

Aunque existe un periodo temporal de demandas simultáneas de refrigeración y calefacción, por motivos económicos se ha optado por una instalación a 2 tubos. El ratio de demanda de frío anual es 30,57 kWh/m² y el de consumo energético correspondiente al modo refrigeración es 6,80 kWh/m². El ratio de demanda de calor anual es 53,59 kWh/m² y el de consumo energético correspondiente al modo calefacción es 15,40 kWh/m².

8.2.2. Tienda de proximidad con sistema VRF bomba de calor para climatización y refrigeración comercial

8.2.2.1. Descripción del local y necesidades de climatización

Se pretende evaluar las necesidades de climatización y de refrigeración comercial a media y baja temperatura de una tienda de proximidad.

El local, con una superficie de 133 m² repartidos entre un despacho de 8 m2 y una tienda de 125 m², se encuentra situado en el centro de Madrid y dispone de varios murales refrigerados, cuya disposición se muestra en el siguiente plano.

 Figura 8.6

El local funciona 16 horas diarias, 365 días al año y requiere:

- Refrigeración a media temperatura, en torno a 0°C, para los diversos murales de productos.

- Refrigeración a baja temperatura, en torno a -20°C, para la cámara de congelación del pan

y otros productos.

- Climatización (refrigeración y calefacción).

Del análisis de dichas necesidades, se desprende que se puede abordar la solución de las mismas básicamente mediante dos procedimientos. Uno supondría dos instalaciones, una dedicada a la refrigeración comercial, complementada con otra específica para la climatización del local. El otro supondría la utilización de un solo sistema que atendiera las necesidades de climatización y refrigeración.

Ambos procedimientos se describen esquemáticamente en las siguientes figuras:

 Figuras 8.7: Equipos diferentes para cada aplicación

Figura 8.8: Un solo equipo, bomba de calor, con recuperación de calor

8.2.2.2. Descripción del sistema adoptado

En este caso se ha optado por el segundo procedimiento, que contempla un sistema para satisfacer todas las necesidades del local utilizando un único equipo, bomba de calor de tipo partido, cuya unidad exterior situada en la cubierta del edificio esta conectada mediante líneas de refrigerante con las unidades interiores, básicamente, murales de productos, cámaras de congelación y cassettes.

Esta instalación muestra hasta qué punto la aplicación de la tecnología de la bomba de calor permite atender, simultáneamente, las necesidades de refrigeración comercial y de climatización, aprovechando, al tiempo, la recuperación de calor en los periodos del año en los que existe demanda de calefacción.

En esencia, se trata de la combinación de una unidad de refrigeración a media temperatura y de un equipo bomba de calor, que permite distancias entre unidad exterior e interiores de hasta 100 m, salvando desniveles de hasta 30 m.

La necesidad de atender a servicios de baja temperatura (cámaras del pan y de congelados de pequeña capacidad), requiere el apoyo de una unidad de compresión (booster) que eleve la presión de baja temperatura, del orden de -35°C, hasta la presión de aspiración de media temperatura, -10°C aproximadamente.

La utilización de la unidad de compresión (booster) permite la eliminación de una central de baja temperatura, con la consiguiente ganancia de espacio, un aspecto vital en tiendas que disponen de pequeña superficie de atención al cliente.

Además la citada unidad, de tamaño reducido y silencioso, puede situarse en el falso techo, generalmente encima de la cámara ó mural de congelados, sin necesidad de adoptar ninguna medida preventiva en relación con el ruido, lo cual añade una ventaja adicional si se compara con una central de baja temperatura de mayor nivel sonoro, que obligaría a seleccionar cuidadosamente el lugar de instalación.

8.2.2.3. Perfil de cargas y análisis del consumo y eficiencia

Las siguientes tablas muestran las necesidades correspondientes a refrigeración y climatización.

• Demanda de refrigeración en media temperatura (Temperatura de evaporación -10°C)

 • Demanda de refrigeración en baja temperatura (Temperatura de evaporación -35°C)

 • Demanda de climatización

Por tanto la potencia total demandada es: Pot. Refrig. (media Tª) + Pot. Refrig. (baja Tª) + Pot. Climatización = 36,64 kW.

Para el cálculo de la potencia máxima demandada se ha tenido en cuenta las necesidades de refrigeración, dado que son superiores a las de calefacción.

De acuerdo con la documentación técnica del equipo seleccionado, los valores de EER y COP son:

• EER (media temp.) ……….… 2,4 (Tª exterior 32°C, Tª evaporación -10°C)

• EER (baja temp.) ……………. 1,3 (Tª exterior 32°C , Tª evaporación -35°C)

• EER climatización …………..… 3,01 (Tª exterior 35°C , Tª interior 2°C, 50% HR interior)

• COP climatización ………….. 3,45 (Tª exterior 7°C , Tª interior 22°C)

El cálculo de los rendimientos estacionales en climatización se ha realizado aplicando la norma UNE-EN 14825:2012. Siendo estos:

• SEER ……... 4,56

• SCOP …..… 4,06

Para la determinación de las eficiencias estacionales en refrigeración a media y baja temperatura, se ha estimado una temperatura exterior media de condensación de 20°C (la temperatura media anual de Madrid es 15°C) y unas temperaturas de evaporación de -10°C (media temperatura) y -35°C (baja temperatura).

Los valores obtenidos son los siguientes:

• Eficiencia estacional en refrigeración a media temperatura (-10°C) .….. 3,46

• Eficiencia estacional en refrigeración a baja temperatura (-35°C) ...……. 1,76

El periodo de calefacción considerado es de 166 días. En una parte de este periodo la demanda de calefacción estará cubierta por la recuperación de calor proporcionada por el sistema, estimándose su porcentaje sobre la demanda total anual de calefacción en el 37%.

El periodo de refrigeración considerado en climatización es de 199 días, y la estimación del consumo se ha realizado basándose en el concepto de SEER.

En cuanto al funcionamiento en refrigeración comercial, se han estimado unos factores de simultaneidad del 22% en media temperatura y de 25% en baja temperatura respectivamente, en base a las experiencias y estadísticas previas aportadas por la propiedad.

El número de horas de funcionamiento en cada uno de los usos, es:

• Refrigeración (media temperatura) …… 365 días x 16 horas/día = 5.840 horas

• Refrigeración (baja temperatura) …….… 365 días x 16 horas/día = 5.840 horas

• Climatización (calefacción) ……………..... 166 días x 16 horas/día = 2.656 horas

• Climatización (refrigeración) …………...… 199 días x 16 horas/día = 3.184 horas

A partir de los datos anteriores y aplicando los coeficientes citados previamente, se obtienen las demandas y consumos anuales de energía.

Análisis del consumo y demanda anuales según la aplicación:

 • Refrigeración en media temperatura

 • Refrigeración en baja temperatura

• Refrigeración para climatización funcionando 3.184 horas/temporada y en función del % de la demanda (método de cálculo ESEER)

Lo que da, como consecuencia, una eficiencia estacional en modo refrigeración para climatización de 4,56.

Siendo:

F1: tiempo de funcionamiento sobre el total en porcentaje.

F2: porcentaje de demanda sobre la potencia.

 • Calefacción

Lo que da, como consecuencia, una eficiencia estacional en modo calefacción de 4,06.

Siendo:

F3: Coeficiente de estacionalidad.

F4: Coeficiente por recuperación de calor del 37% (1- 0,37).

La demanda y consumo total anual es:

La eficiencia estacional anual del sistema es 126.420,51/35.510,13 = 3,56.

Las emisiones de CO2 son 12.073,44 kg, obtenidos multiplicando el consumo anual en kWh (35.510,13) por el coeficiente de paso 0,34 kg de CO2/ kWh.

8.2.2.4. Conclusión

Este ejemplo muestra una aplicación de la bomba de calor, que permite satisfacer las necesidades de refrigeración comercial y climatización, mediante la utilización de un único equipo.

Esta solución presenta un elevado rendimiento estacional y una importante reducción de los costes de instalación y de explotación, lo que redunda en una rápida amortización de la inversión. 

8.2.3. Climatización de una piscina cubierta mediante bomba de calor

8.2.3.1. Descripción del recinto y necesidades de climatización

El recinto, objeto del estudio, se encuentra ubicado en Madrid y aloja dos piscinas, una semiolímpica y otra de enseñanza. El local tiene una superficie total de 1.000 m2, que incluye una playa perimetral de 527,8 m2, y una altura de 5 m.

Para calcular las necesidades de climatización, deshumectación y calentamiento del agua de los vasos de las piscinas, se parte de los siguientes datos y condiciones de diseño:

• Aire a 27°C de temperatura y 60% de humedad relativa.

• Piscina semiolímpica:

- Superficie de lámina de agua: 25 x 12,5 = 312,5 m2

- Volumen de agua: 686 m3

- Número de bañistas: 50 (0,16 bañistas/m2 lámina de agua)

- Otros ocupantes: 20 personas

- Temperatura del agua del vaso: 26°C

• Piscina de enseñanza:

- Superficie de lámina de agua: 12,5 x 6,71 = 83,87 m2

- Volumen de agua: 167 m3

- Número de bañistas: 20 (0,24 bañistas/m2 lámina agua)

- Otros ocupantes: 10 personas

- Temperatura del agua del vaso: 26°C

La piscina permanece abierta de 8:00 h a 22:00 h desde el 15 de septiembre al 15 de mayo. El resto de meses la piscina cierra o bien mantiene las ventanas abiertas y no se climatiza.

8.2.3.2. Descripción del sistema adoptado

Una de las características específicas de los locales de piscinas cubiertas es la necesidad de deshumectar el aire, debido a la gran ganancia de carga latente del mismo por evaporación del agua del vaso de piscina.

El equipo seleccionado es una bomba de calor para piscinas con 3 circuitos frigoríficos (figura 8.9). En este tipo de máquina, la deshumectación se produce en una batería de tubos aleteados en la que están integrados los tres evaporadores.

Los condensadores de dos de los circuitos son baterías y se emplean para calentar el aire tras la deshumectación. El tercer circuito utiliza un intercambiador de calor de placas como condensador, que se usa para calentar el agua de la piscina y para producir ACS.

La máquina incorpora una batería de apoyo de agua caliente (producida con un sistema externo) para proporcionar el calor necesario en los días más fríos.

Figura 8.9: Esquema de principio de la bomba de calor aire-aire para deshumectación 

Para recuperar el calor del aire de extracción, la bomba de calor cuenta con un circuito frigorífico adicional, aire-aire, de recuperación frigorífica. El aire, antes de ser expulsado, atraviesa una batería evaporadora. El calor de evaporación, junto al trabajo del compresor, se recupera en un condensador de placas que calienta el agua de la piscina y el ACS.

La instalación proyectada en este ejemplo, responde al esquema de principio de la figura 8.10.

El gráfico 8.13 muestra en el diagrama psicrométrico el proceso que sigue el tratamiento del aire en invierno. Así, el aire en las condiciones del proyecto (27°C 60% HR), se mezcla con el aire exterior de ventilación. La mezcla pasa por la batería de evaporación donde pierde humedad absoluta y se enfría. Posteriormente, el aire se calienta atravesando la batería de condensación. Si hace falta mayor capacidad calorífica, el aire se calienta adicionalmente con la batería de apoyo de agua caliente.

 Figura 8.10

Gráfico 8.13: Diagrama psicométrico del sistema de deshumectación

8.2.3.3. Perfil de cargas y análisis del consumo y eficiencia

A continuación se desarrolla el cálculo de la demanda térmica latente del local.

El aporte de humedad procedente de la evaporación del agua del vaso y de la aportación latente de las personas, se puede calcular mediante la ecuación de Bernier:

Me= A x (16+133 x n) x (Wag – Wai) + 0,1 x N

donde:

Me: Masa de agua evaporada (kg/h).

A: Superficie de la lámina de agua de la piscina (m2).

Wag: Humedad absoluta del aire saturado a la temperatura del agua de la piscina (kg/kg).

Wai: Humedad absoluta del aire interior en las condiciones de diseño (kg/kg).

n: Número de bañistas por metro cuadrado de superficie de lámina de agua (n = Nº bañistas/A).

N: Número total de ocupantes (bañistas + espectadores).

Las potencias de deshumectación para las piscinas semiolímpica y de enseñanza son 91 kg/h y 37 kg/h, respectivamente. En total 128 kg/h.

En el cálculo se debe considerar el efecto de secado del aire exterior de ventilación, que es consecuencia de la diferencia de la humedad absoluta entre el aire exterior y el aire ambiente interior, y viene dado por la expresión:

Ms = ρ x Qe x ΔW

donde:

Ms: Aportación de vapor del aire exterior (kg/h).

ρ: Densidad del aire exterior (kg/m3).

Qe: Caudal de aire exterior (m3/h).

ΔW: Diferencia de humedades absolutas (kg/kg).

Para el ejemplo analizado, el caudal de ventilación es de 8.318 m3/h, y el efecto de secado es de 51 kg/h. La potencia de deshumectación de la bomba de calor debe ser, por lo tanto, de 77 kg/h (128-51).

Para el cálculo de la demanda sensible del aire del recinto, se han tenido en cuenta los cerramientos, la radiación solar incidente, las ganancias internas (ocupación, iluminación, equipos), así como el efecto del aire exterior de ventilación.

Para el cálculo de la demanda sensible del agua de la piscina, se han tenido en cuenta las pérdidas térmicas por evaporación del agua, la renovación diaria de aproximadamente un 5% del volumen de la piscina, la conducción de calor a través de las paredes del vaso, la radiación, y las pérdidas por convección.

La siguiente tabla muestra la distribución de la demanda energética anual, obtenida por simulación energética horaria, a partir de las consideraciones anteriores y de los datos de diseño. Se han tenido, igualmente, en cuenta las condiciones climáticas del aire exterior recogidas en las bases climáticas del Ministerio de Industria, Energía y Turismo, los perfiles de uso de la piscina, etc.

Los consumos y la procedencia de la energía aportada, se resumen en la siguiente tabla:

La eficiencia estacional del equipo bomba de calor de piscina, puede definirse como el cociente entre la producción de energía suministrada y la energía consumida por la misma.

Energía suministrada = energía latente de secado (M) + energía de calefacción sensible aportada al aire (L) + energía calorífica aportada al agua (C+D)

Energía consumida = consumo eléctrico asociado a las pérdidas de carga de circulación de agua por los intercambiadores de placas de la máquina (A1) + consumo eléctrico asociado a las pérdidas de carga de circulación de aire por las baterías de la máquina (F1) + consumo eléctrico de los compresores (G) + consumo eléctrico de los compresores de la recuperación activa (H).

Eficiencia estacional = (38.757+19.762+35.949+157.338) / (828+5.404+17.383+34.257) = 4,35, que es un valor elevado que muestra la idoneidad de la solución empleada para la deshumectación de la piscina.

El reparto de la energía calorífica entre los distintos procesos térmicos para el calentamiento del agua del vaso de piscina y ACS, se muestra en el gráfico 8.14.

  Gráfico 8.14

Igualmente se muestra en el gráfico 8.15, el reparto de la procedencia de energía calorífica sensible para calentar el aire del local.

  Gráfico 8.15

Puede observarse como la bomba de calor, además de realizar su función principal, en este caso la deshumectación de la piscina cubierta, es capaz de aportar el 40% de la energía calorífica necesaria para calentar el agua de la piscina y el ACS y el 13% de la energía para calentar el aire del local.

La siguiente tabla resume las emisiones de CO2 de los dos tipos de energía utilizados en la instalación (eléctrica y gas natural).

8.2.3.4. Conclusión

Es decir, la instalación de deshumectación proyectada, utiliza una bomba de calor de capacidad deshumectadora de 77 kg/h y una eficiencia estacional de 4,35.

Este equipo proporciona el 40% de la demanda de energía calorífica del agua de la piscina y del ACS y el 13% de la demanda de calefacción del aire del recinto. El resto se aporta mediante una instalación de caldera de gas natural que, de otra forma tendría que atender al 100% de las necesidades caloríficas.

8.2.4. Sucursal bancaria con bomba de calor aire-aire

8.2.4.1. Descripción del recinto y necesidades de climatización

Se trata de una sucursal bancaria situada en una localidad de Levante, que presenta una serie de condicionantes respecto de la ubicación de la unidad de climatización, que se instala en la planta baja con salida directa a nivel de calle y con limitación en las posibilidades de tomas de aspiración y de impulsión de aire al exterior.

El perfil de la demanda es muy variable, puesto que coexisten largos periodos de baja densidad ocupacional con otros, relativamente cortos, de elevada densidad debido a personas en tránsito, y la instalación está preparada para atender altas cargas interiores y exigentes necesidades de ventilación.

8.2.4.2. Descripción del sistema adoptado

Debido a las limitaciones arriba citadas de la instalación, que se combinan con exigentes demandas de climatización, se ha recurrido a un equipo autónomo, compacto, bomba de calor aire-aire, capaz de climatizar y ventilar simultáneamente, con una elevada capacidad específica y rapidez de respuesta, cuyo esquema de instalación se recoge en la figura.

  Figura 8.11

El equipo seleccionado, foto 8.3, es una unidad de 25 kW de potencia nominal en

refrigeración, con ventilador EC en el lado interior, caja de mezcla y control con free-cooling de dos compuertas (ligado al ventilador de extracción en los aseos), y un recuperador de calor aire-aire de flujos cruzados para atenuar la carga por ventilación cuando hay temperaturas exteriores extremas.

La selección del modelo se ha realizado en base a un cálculo ajustado de las cargas y la demanda térmica, teniendo en cuenta que las condiciones variables de trabajo a las que está sometido exigen que se seleccione un equipo fiable y ajustado a las necesidades de la instalación.

Foto 8.3

El tratamiento del aire se realiza en la bomba de calor que está conectada a tres redes de conductos. Mediante el accionamiento del sistema de compuertas regulables de la unidad, y en función del modo de operación de la misma, se realizan las funciones de recirculación, climatización y extracción del aire interior.

La renovación de aire se consigue mediante la extracción del aire interior del local, que está en depresión, y la entrada de aire exterior.

Se ha instalado una doble etapa de filtrado para cumplir con los requisitos establecidos en el RITE que, en este tipo de instalación, exige una calidad de aire interior IDA 2 correspondiente a una calidad de aire exterior ODA 2.

Los ventiladores de la unidad tienen suficiente presión disponible para vencer las pérdidas de carga asociadas a los caudales considerados, y se dispone de un sistema de seguimiento del grado de colmatación de los filtros.

En el sistema adoptado, se ha tenido igualmente en cuenta una adecuada distribución del aire para asegurar un bajo nivel sonoro, así como el cumplimiento de las exigencias de seguridad y protección contra incendios, tanto en lo que respecta a los materiales utilizados en la red como en la compartimentación por sectores.

8.2.4.3. Perfil de cargas y análisis del consumo y eficiencia

Para el cálculo de la demanda térmica se ha utilizado un software basado en un modelo termostático de control proporcional. Esta demanda, representada en el gráfico 8.16, se obtiene integrando las potencias de calefacción y refrigeración calculadas para el período de funcionamiento de la instalación.

Gráfico 8.16

El consumo de energía final se calcula simulando el comportamiento del equipo en base a los datos de consumo de la unidad y aplicando los factores de corrección por funcionamiento a carga parcial, y por variación de las condiciones de temperatura y humedad, que afectan a la carga.

Los factores de corrección utilizados son los que figuran en el programa CALENER, descritos en el documento “Condiciones de aceptación de programas informáticos alternativos”, editado por el IDAE.

El gráfico 8.17 muestra las demandas y consumos anuales en modo calefacción y refrigeración y se complementa con la tabla 8.2, que resume dichos valores añadiendo los correspondientes a emisiones de CO2, que se han calculado utilizando el coeficiente de paso de 0,34 tCO2/MWhe.

Gráfico 8.17

Tabla 8.2

8.2.4.4. Conclusión

Como se muestra en este ejemplo, un solo equipo bomba de calor aire-aire, es capaz de atender a las necesidades de ventilación, calefacción, refrigeración y distribución de aire de un recinto cerrado, cumpliendo con los requisitos reglamentarios y manteniendo los niveles de confort necesarios.

El uso de ventiladores EC modulantes, compresores inverter y la incorporación de un sistema de control preciso, permite ajustar la carga a la demanda y controlar los caudales y temperaturas del aire suministrado al local, en diferentes condiciones de colmatación de los filtros y de ajustes de regulación de los difusores y rejillas.

8.2.5. Oficina bancaria con bomba de calor VRF centrífuga

8.2.5.1. Descripción del recinto y necesidades de climatización

Se trata de una oficina bancaria de 178 m² a pie de calle, ubicada en Granada, cuyas principales características se recogen en la siguiente tabla:

El local, situado en la planta baja de un edificio de varias alturas, tiene una fachada orientada al sur y otra al oeste. El resto de cerramientos verticales son medianeras en contacto con otros locales acondicionados en la misma planta.

Figura 8.12

La oficina bancaria tiene una distribución sencilla y cuenta con los siguientes espacios diferenciados: patio de operaciones, cabina de cajero automático, despacho de dirección, cuarto de aseo, cuarto de aseo accesible, archivo y cuarto técnico, de los cuales únicamente se precisa climatizar los tres primeros.

El patio de operaciones presenta tres zonas diferenciadas por la orientación, y el despacho de dirección no tiene ningún paramento en contacto con el exterior, lo que hará que todos estos espacios presenten evoluciones diferenciadas de la carga térmica a lo largo del día.

  Gráfico 8.18: Demanda de refrigeración

Adicionalmente, de acuerdo con el perfil de usos típicos en oficinas bancarias, el uso y la ocupación serán variables en cada espacio, especialmente por las tardes, pudiendo estar desocupadas varias zonas, mientras que otras presentan ocupación y, por tanto, tendrán mayor demanda de calefacción o refrigeración.

Para obtener la demanda se ha empleado un programa informático de cálculo de cargas térmicas, y para la simulación energética se ha utilizado software basado en DOE-2.2, utilizando los siguientes criterios básicos de cálculo:

A partir de los supuestos anteriormente indicados, se obtienen las necesidades de calefacción y refrigeración del edificio que se utilizarán para dimensionar los equipos del sistema de climatización. Las cargas resultantes son:

8.2.5.2. Descripción del sistema adoptado

Se opta por una solución VRF, que permite colocar unidades interiores con control independiente en cada uno de los espacios a climatizar.

Para el despacho de dirección se selecciona una unidad terminal de tipo cassette, versión de alta eficiencia y con sensor de movimiento para limitar el consumo cuando el despacho esté desocupado.

Para cada una de las tres zonas en las que se ha dividido el patio de operaciones, se selecciona una unidad de conductos de alta eficiencia, conectada mediante una red de conductos de fibra de vidrio a varios difusores rotacionales. De esta forma se podrá realizar un tratamiento diferenciado en cada zona dependiendo de la incidencia de la radiación solar, con las consiguientes mejoras en confort, así como posibilidades de ahorro.

Para la cabina del cajero automático se elige una pequeña unidad de tipo cassette.

Por último, el tratamiento del aire de ventilación se realizará con una unidad con recuperación total del calor del aire de extracción mediante un intercambiador de flujos cruzados, dotada con batería de postratamiento conectada a la red de distribución de refrigerante a caudal variable, operando como una unidad terminal más, con control por temperatura de impulsión.

Al tratarse de un local a pie de calle en la planta baja de un edificio en altura, la normativa local limita la colocación de unidades exteriores de climatización en fachadas o patios, por lo que se opta por una unidad exterior VRF con ventilador centrífugo, que puede ser ubicada bien en un cuarto técnico, o bien sobre el nivel del falso techo en cualquier punto del local.

Ello es posible porque la unidad exterior VRF cuenta con un ventilador centrífugo inverter que permite vencer la pérdida de carga al conducir el aire exterior por un conducto hasta la unidad y desde ésta de vuelta al exterior, incluso con recorridos largos de conductos.

En este caso concreto, se opta por colocar la unidad exterior en el cuarto técnico del local, por encima del nivel de falso techo. La toma de aire exterior se realiza desde la fachada correspondiente al propio cuarto técnico, mientras que la descarga de aire exterior se realiza a través de un conducto paralelo a la fachada oeste. Este conducto transporta el aire hasta dos rejillas, por cada una de las cuales se descarga al exterior la mitad del caudal de aire total desplazado. Las rejillas de descarga se colocan separadas entre sí y también convenientemente separadas de la rejilla de toma de aire, evitando fenómenos de recirculación.

Figura 8.13

Las principales características de la unidad exterior VRF centrífuga seleccionada para cubrir la demanda de refrigeración y calefacción la oficina se indican en la tabla siguiente:

*Temperatura de entrada del aire en el evaporador 27°C bs/10°C bh. Temperatura de entrada del aire en el condensador 35°C. (Basada en condiciones Eurovent)

**Temperatura de entrada del aire en el condensador 20°C. Temperatura de entrada del aire en el evaporador 7°C bs/6°C bh.

(Basada en condiciones Eurovent)

8.2.5.3. Perfil de cargas y análisis del consumo y eficiencia

Para el cálculo de las cargas, se ha partido del perfil climático de la ciudad de Almería, la más cercana a la ubicación del local objeto de estudio en este ejemplo, de acuerdo con los datos climáticos recogidos en el programa de certificación energética de edificios CALENER GT, que utiliza los datos de las 8.760 horas de un año tipo para esta ciudad.

A partir de dicho fichero, se obtiene el perfil de temperaturas medias, así como la distribución de temperaturas a lo largo del año, según se muestran en los siguientes gráficos:

  Gráfico 8.19: Temperatura exterior media

  Gráfico 8.20: Distribución anual de temperaturas

Igualmente se muestra en el grafico 8.21 la evolución anual de la demanda del conjunto de los cuatro espacios climatizados:

Gráfico 8.21: Evaluación anual de la demanda

El sistema elegido dispone de regulación continua de la capacidad desde un valor mínimo de parcialización, adaptando su producción frigorífica y su consumo a la evolución de la demanda según se refleja en el gráfico 8.22 mediante una recta.

Gráfico 8.22: Capacidad de la unidad y carga de refrigeración

Los resultados de la simulación energética, desglosados según el modo de funcionamiento y los ratios de eficiencia energética del equipo, se recogen en la siguiente tabla:

(Los datos incluyen la energía correspondiente al tratamiento de la carga de ventilación.)

El valor de emisiones de CO2 se ha obtenido utilizando el coeficiente de paso 0,34 tCO2/MWhe.

8.2.5.4. Conclusión

Un sistema VRF múltiple con ventilador centrífugo permite alcanzar un alto grado de confort, atendiendo de forma separada los distintos espacios climatizados, que presentan horarios de utilización diversos y patrones de evolución diaria de la carga térmica muy diferentes.

La capacidad de adaptación de este sistema VRF a las diferentes situaciones de demanda de la instalación, a lo largo del año y particularmente por medio de la parcialización continua de la capacidad térmica, permite ahorros considerables en la factura energética.

La integración de un pequeño subsistema de ventilación con aprovechamiento de la energía contenida en el aire de extracción, consigue un ahorro adicional que garantiza una rápida amortización del coste adicional de dicho subsistema.

8.2.6. Climatización de supermercado con equipo autónomo rooftop

8.2.6.1. Descripción del recinto y necesidades de climatización

El local comercial objeto de estudio tiene una superficie diáfana de 1.000 m2 con 3,5 m de altura. Es una planta de superficie rectangular de 40x25 m orientada a los 4 puntos cardinales. Las fachadas tienen una superficie acristalada del 20%, de vidrio claro de 6 mm de espesor. Las dos de mayor tamaño están orientadas al este y al oeste.

Tanto los muros como la cubierta, son de baja inercia y medio aislamiento. El local está clasificado en el RITE como IDA3, por lo que se requiere 8 l/s de ventilación por ocupante.

En relación con las ganancias internas, se tienen en cuenta los siguientes valores máximos:

• Ocupación: 7 m²/persona.

• Iluminación: 12 W/m².

• Equipos: 10 W/m².

Cada uno de estos tres tipos de cargas internas tiene un perfil de uso horario variable a lo largo de la jornada. El siguiente gráfico muestra la distribución horaria de los valores máximos antes citados.

Gráfico 8.23: Cargas internas

Se puede ver como las cargas de los equipos eléctricos son máximas (100%) durante toda la jornada (línea verde), mientras que las cargas de ocupación (línea azul) tienen dos máximos, uno alrededor de las 11 h y otro alrededor de las 20 h, que coinciden con el 80% y el 100%, respectivamente, de la ocupación máxima. Por su parte la carga de iluminación es mínima al mediodía.

El local permanece climatizado de lunes a sábado, en horario de apertura de 8:00 a 21:00, con el equipo de climatización autónomo funcionando en modo automático y manteniendo una temperatura de consigna de refrigeración de 26°C y una de calefacción de 20°C.

El local objeto de este caso está ubicado en Murcia, zona climática media (C2) según el CTE.

El cálculo de cargas de este local arroja una demanda pico de 62 kW de refrigeración para una temperatura exterior máxima de proyecto de 30,9°C, y una demanda de calefacción de 50 kW para una temperatura exterior mínima de proyecto de 1,6°C.

Con estos valores se selecciona el equipo.

8.2.6.2. Descripción del sistema adoptado

Se selecciona una unidad de cubierta, rooftop, bomba de calor reversible, lista para instalar, concebida para la climatización de grandes recintos industriales y comerciales que permite abastecer la demanda pico. Sus principales características son:

Figura 8.14

Funcionamiento en verano:

Funcionamiento en invierno:

Sección tratamiento de aire:

Ventilador de retorno centrífugo en cajón superior:

Puntos de trabajo adicionales:

En el equipo seleccionado se utilizan una serie de estrategias de mejora de la eficiencia energética:

- Recuperación pasiva sensible del aire de extracción (eficiencia del recuperador 80%).

- Free-cooling térmico.

- Caudal de aire de ventilación variable, mediante la inclusión de sonda de CO2, que permite ajustar el caudal de aire exterior de renovación a la ocupación real, mediante el accionamiento de las compuertas motorizadas.

Habitualmente, en estas instalaciones, los ventiladores de impulsión y retorno permanecen

en marcha durante todo el horario de apertura al público, tanto si el equipo está

proporcionando calefacción como si proporciona refrigeración, pero también cuando la máquina permanece operando en la llamada “zona muerta”, lo que tiene lugar cuando el local se encuentra con temperaturas intermedias entre la temperatura de consigna de calefacción (20°C) y la de refrigeración (26°C).

Esta forma de operar es necesaria para poder mantener la renovación del aire, imprescindible para la buena calidad del mismo, y obligatoria por normativa. En locales diáfanos de gran altura como los centros comerciales, este funcionamiento, especialmente en invierno, evita además la posible estratificación del aire caliente, con el consiguiente disconfort de los usuarios, y el aumento de pérdidas térmicas en el local.

Para reducir el consumo de los ventiladores, el equipo monta unidades tipo plug-fan, que permiten una reducción del caudal de impulsión del 80% del nominal cuando se opera en zona muerta, con una reducción del consumo del 60%.

8.2.6.3. Perfil de cargas y análisis del consumo y eficiencia

A partir de las hipótesis mencionadas anteriormente, utilizadas para modelar el edificio, y una vez seleccionado el sistema de climatización, se lleva a cabo la simulación energética anual mediante el software de simulación ©GEC.

El gráfico 8.24 muestra, en función de la temperatura exterior, las potencias total y sensible del edificio, siendo la demanda total de refrigeración 67.500 kWh (67,50 kWh/m2/año), y la de calefacción, 8.044 kWh (8,04 kWh/m2/año).

Ambas demandas han sido obtenidas mediante el citado programa de simulación. Éste emplea una base de datos climática y realiza los cálculos de forma dinámica cada 5 minutos.

Gráfico 8.24: Potencias térmicas

Para el cálculo de las cargas, se ha tenido en cuenta el perfil climático de la ciudad de Murcia recogido en el programa de certificación energética de edificios CALENER GT, que utiliza los datos climáticos de las 8.760 horas de un año tipo para esta ciudad.

En los siguientes gráficos se muestran los porcentajes de energía frigorífica (gráfico 8.25) y calorífica (gráfico 8.26) aportados por compresión mecánica, recuperación y free-cooling.

Puede apreciarse como en verano el free-cooling proporciona hasta casi el 40% de la energía frigorífica, y en invierno, la recuperación de calor el 27% de la energía calorífica.

Gráfico 8.25: Energía frigorífica aportada

Gráfico 8.26: Energía calorífica aportada

El gráfico 8.27 muestra en kWh el consumo anual energético de cada uno de los componentes del equipo, tanto en modo calefacción (CLF) como en modo refrigeración (REF).

En este gráfico se muestran de forma diferenciada: el consumo de los ventiladores interiores durante los periodos de refrigeración y calefacción, y el consumo correspondiente al periodo en el que operan en zona muerta (entre 20°C y 26°C).

Los consumos de los ventiladores interiores son netos, es decir, se tiene en cuenta lo dispuesto en la norma EN 14511-3:2012, respecto a computar sólo la parte del consumo de energía mecánica que vence las pérdidas de carga propias del equipo.

Gráfico 8.27

*Valores integrados en las horas en que los compresores están activos

La eficiencia media estacional en refrigeración es el cociente entre la energía frigorífica total aportada 67.500 kWh, incluyendo el free-cooling y el consumo asociado a la producción de dicha refrigeración (7.553+1.984+3.476 kWh). Es decir el SEER es 5,19 = 67.500 kWh/13.013 kWh.

Igualmente, el rendimiento medio estacional en calefacción se define como el cociente entre la energía calorífica total aportada 8.044 kWh, y el consumo asociado a la producción de calefacción (1.516+338+360 kWh). Es decir el SCOP es 3,63 = 8.044 kWh/ 2.214 kWh.

El consumo total calculado de la instalación es 21.259 kWh, lo que supone la emisión de 7.228,06 kg CO2 aplicando el coeficiente de paso de 0,34 tCO2 /MWhe.

8.2.6.4. Conclusión

En este ejemplo se ha descrito la climatización de un supermercado mediante un equipo rooftop bomba de calor aire-aire reversible.

La incorporación al equipo de una sección de recuperación de calor, mediante un recuperador pasivo; el uso de free-cooling térmico; la ventilación variable mediante sonda de CO2 y el uso de ventiladores de tipo plug-fan que permiten reducir el caudal de aire impulsado durante las horas de funcionamiento en zona muerta, tiene como consecuencia una mejora sustancial de la eficiencia energética.

Lo que se traduce, tal y como se ha indicado más arriba, en una eficiencia media estacional en refrigeración, incluyendo free-cooling, de 5,19 y una eficiencia media estacional en calefacción de 3,63.

8.3. Sector Terciario

Este sector está constituido, básicamente, por centros comerciales, hospitales, hoteles, aeropuertos, edificios de oficinas, etc.

Este sector está constituido, básicamente, por centros comerciales, hospitales, hoteles, aeropuertos, edificioes de oficinas, etc.

A continuación se desarrolla un conjunto de ejemplos representativos del uso de los citados equipos. Incluyendo:

• Acuario.

• Residencia de la tercera edad.

• Centro de convivencia.

• Hotel de ciudad.

• Producción de ACS en un hotel.

• Calefacción de distrito (District Heating).

8.3.1. Acuario

8.3.1.1. Necesidades de climatización y tratamiento de los hábitats

Los sistemas de tratamiento proyectados e incorporados en un acuario tienen un doble objetivo. En lado aire, deben garantizar el confort ambiental de las instalaciones. En lado agua, deben garantizar la temperatura de las diferentes piscinas y, por tanto, las condiciones de vida de la fauna ocupante.

Para la consecución del primero de los objetivos, la climatización ambiental, el sistema HVAC está integrado por un conjunto de unidades de tratamiento de aire, que incluyen procesos de recuperación sobre el aire de extracción y que permiten zonificar las instalaciones mediante un escalado de temperaturas que abarca consignas desde los 18°C a los 23°C, tratando de forma individualizada las diferentes áreas, desde los ambientes de las salas de exposición al auditorio pasando por las salas de reunión.

El segundo de los objetivos, la recreación de los diferentes hábitats simulados en el acuario, presenta mayor complejidad. La existencia de múltiples especies y de cientos de individuos, obliga al tratamiento individual de numerosas piscinas, cada una de ellas diseñadas para satisfacer las necesidades específicas de sus moradores.

Foto 8.4: Tanques de cuarentena y piscina de exposición

Los condicionantes de este segundo objetivo son complejos, dado que varían desde los 27°C requeridos para la fauna tropical, a los 12°C de los peces de río como la trucha; y desde el tanque de 450.000 l y 8 m de altura, destinado a tiburones de cerca de 2,3 m de largo, que obliga a desviaciones en la temperatura de agua no mayores a 1°C, hasta los estanques para los pequeños peces de arrecife.

8.3.1.2. Descripción del sistema adoptado

En función de las necesidades arriba descritas, el sistema incluye básicamente numerosos intercambiadores de agua (la mitad de refrigeración y la otra mitad de calefacción), con temperaturas de suministro en el rango de 5°C a 45°C en función del modo de trabajo. Adicionalmente, el control del nivel de salinidad obliga al tratamiento específico de 25.000 litros de agua de mar, que deben ser aportados semanalmente y transportados desde la costa.

El corazón del sistema, que atiende tanto a las necesidades de climatización como a las del tratamiento del agua, es una bomba de calor no reversible de tipo agua-agua de alta eficiencia estacional, que garantiza la producción simultánea de agua fría, en el evaporador, y caliente, en el condensador.

Cuando en este tipo de equipos, el control de máquina es capaz de gestionar el proceso de activación de capacidad en función de la demanda existente en lado frío o en lado calor (según el modo de trabajo seleccionado), la máquina se denomina Heat Machine (Máquina de Calor). Adicionalmente, la unidad está preparada para trabajar con altas temperaturas de condensación.

El equilibrio entre la producción y las demandas de refrigeración y calefacción, se establece mediante el diseño de un bucle geotérmico basado en los acuíferos existentes en la zona, cuyo nivel y caudal son idóneos para la aplicación.

La unidad de producción centralizada puede operar de cuatro modos diferentes:

• Producción de agua fría.

• Producción de agua fría y aprovechamiento simultáneo del agua caliente de condensación.

• Producción de agua caliente.

• Producción de agua caliente y utilización simultánea del agua fría generada en la evaporación.

Cuando no existe aprovechamiento, o cuando se presentan desequilibrios entre la producción, la recuperación y las demandas de frío y calor, la energía asociada al proceso de condensación, en modo refrigeración, o al proceso de evaporación, en modo calefacción, se intercambia con el medio externo mediante el bucle geotérmico.

Figura 8.15: Esquema hidráulico de la instalación

En el caso que nos ocupa, se ha optado por una tecnología de compresión por tornillo y refrigerante R-134a.

El acuario incorpora una unidad de 1 MW de capacidad, equipada con dos compresores tornillo birrotor y válvula de corredera. Los intercambiadores refrigerante-agua utilizados son de tipo inundado. En climatización, esta solución permite alcanzar:

• Un coeficiente de eficiencia a plena carga (EER), de acuerdo con ratios normalizados Eurovent, de 5,97.

• Una eficiencia estacional normalizada Eurovent (ESEER) de entre 6,30 y 7,99.

• Un COP, en modo calor, de aproximadamente 5.

Cuando existe aprovechamiento simultáneo de la producción de agua fría y agua caliente, los ratios de eficiencia operativa frío/calor combinados alcanzan valores muy elevados, que serán evaluados en los apartados siguientes y que son función de las necesidades de suministro.

En modo refrigeración, la unidad central genera agua fría a 5°C, con un caudal que garantiza un salto térmico entre la entrada y la salida de fluido de 5°C. En modo calefacción y en el lado del condensador, la producción de agua caliente alcanza los 45°C, manteniendo igualmente un salto de 5°C entre la temperatura de retorno a máquina y la de impulsión.

El agua fría va destinada a los climatizadores y a algunas de las piscinas de exposición. El agua caliente se destina a los climatizadores (a cuatro tubos) y al resto de acuarios de fauna.

En paralelo, la temperatura de los pozos geotérmicos de captación e inyección se mantiene constante en el entorno de 12°C. La necesidad de recurrir al agua subterránea implica la utilización de sendos intercambiadores con una doble misión: aislar el circuito de producción, del acuífero y actuar como control de presión de condensación dada la temperatura del mismo.

En modo refrigeración, sin aprovechamiento del agua caliente, la temperatura límite inferior de salida del condensador, trabajando contra acuífero, es 19°C.

En modo calefacción, sin aprovechamiento del agua fría, la temperatura de entrada al evaporador, trabajando contra acuífero, es 12°C.

En la tabla 8.3 y sus notas, se detallan los ratios de eficiencia de la unidad de producción centralizada, tanto bajo condiciones normalizadas Eurovent, como en las condiciones operativas específicas de la instalación (evaluación realizada mediante software del fabricante). Los ratios combinados se han calculado con el aprovechamiento de toda la energía contenida en ambos fluidos.

Tabla 8.3

Notas Plena Carga:

Otras notas:

(*) El ratio combinado a plena carga (3) y los ratios combinados a carga parcial (8) y (9) NO están definidos como tal en Eurovent. Para su detalle en la presente tabla, se han tomado las condiciones Eurovent de producción de agua fría/caliente. Se ha optado por su inclusión en la tabla por razones de información y por su interés comparativo con las condiciones de la instalación.

(**) Ratio NO establecido bajo condiciones Eurovent.

8.3.1.3. Perfil de cargas y análisis del consumo y eficiencia

Perfil climático y de cargas

El nivel de eficiencia energética, clave en todas las instalaciones, es un aspecto crítico en la evaluación de un acuario. Tanto es así, que en el caso que nos ocupa, por cada 14€ que un adulto paga por su entrada, 3€ van destinados, directamente, a costear el consumo de electricidad.

Para la evaluación energética de la instalación se ha recurrido al software de simulación ©HAP versión 4.61.

En la tabla 8.4 y en el gráfico 8.28 se han representado las cargas de refrigeración y calefacción de la instalación, así como las horas en las que el sistema se encuentra en operación en cada una de las temperaturas exteriores recogidas en el perfil climático.

Tabla 8.4: Perfil climático y perfil de demandas de la instalación

Para la generación del perfil climático, se han tenido en cuenta los siguientes aspectos:

• La instalación se sitúa en una ciudad del interior de Francia.

• El mapa climático se estructura en base a temperaturas Bin.

• El periodo de operación es de 24 h/día con niveles de ocupación y cargas variables a lo largo del mismo.

• Los niveles de ocupación se han obtenido a partir del número de visitas de la instalación.

 Gráfico 8.28: Perfil climático y perfil de demandas de la instalación

Simulación energética y eficiencia estacional

A partir de las condiciones de suministro de fluidos especificadas en el proyecto, se simula la operación de la unidad en base al perfil de cargas de la instalación, obteniéndose para cada Bin de temperatura los ratios de eficiencia energética de la unidad.

La eficiencia estacional combinada (frio+calor) del equipo, alcanza en esta aplicación, un valor de 8,78 (ver tabla 8.5), obtenido mediante la ponderación de los diferentes ratios, en base al peso relativo de la energía generada en cada uno de ellos respecto de la energía total.

Características de la simulación operativa:

• La relación entre el calor intercambiado en el evaporador y el calor intercambiado en el condensador es de 1,10 a 1,25, en función de las condiciones operativas.

• Se ha considerado un factor de ensuciamiento de 0,018 (m2K/kW) en los intercambiadores de la unidad de producción, tanto en el condensador como en el evaporador. La consecución de este factor exige la realización de un mantenimiento de calidad de la instalación.

• La evaluación considera exclusivamente el comportamiento de la unidad y no tiene en cuenta otros componentes de la instalación.

• La simulación de las condiciones reales del acuario se ha realizado en base a considerar un aprovechamiento de la energía recuperada en función de las necesidades de la instalación y del modo de trabajo.

Tabla 8.5: Resultado de la simulación energética

Conclusiones en lado máquina:

• Hasta 8,6°C, la unidad trabaja en modo frío, con aprovechamiento variable del agua caliente generada en el condensador. Este aprovechamiento varía del 38% del calor total a disipar cuando la temperatura exterior es de 30,8°C bs, al 94% del calor de condensación cuando la demanda se corresponde con 8,6°C bs exteriores.

• Por encima de los citados 8,6°C bs, la unidad funciona en modo calefacción, con aprovechamiento variable del agua fría generada en el evaporador. La capacidad de refrigeración recuperada varía entre el 82% de la capacidad total del evaporador, a -8,1°C bs, y el 98% de la capacidad total de refrigeración, a 5,8°C bs exteriores.

En la tabla 8.6 se detallan los valores de energía generada, los consumos asociados, el ratio de eficiencia energética combinada (aportación de refrigeración/calefacción) a carga parcial de la unidad central del sistema HVAC y las emisiones de CO2.

El elevado ratio de eficiencia resultante es la consecuencia de aplicar tecnologías de recuperación y de aprovechamiento de los fluidos de condensación y evaporación, en instalaciones con demandas simultáneas elevadas todo el año.

 Tabla 8.6: Ratios de eficiencia operativa de la unidad central del sistema HVAC. Balance de energía

8.3.1.4. Conclusión

• Las unidades agua-agua se caracterizan por unos ratios de eficiencia energética muy elevados, tanto a carga total como a carga parcial. La utilización de equipos con generación simultánea de agua fría y caliente posibilita la transferencia de energía de las zonas cálidas de la instalación a las zonas frías de la misma, al estar fundamentada su operativa en la implantación de una arquitectura a cuatro tubos con un único equipo productor.

• Trabajar contra bucles geotérmicos o de aguas subterráneas permite obtener ratios de eficiencia combinada (frío/calor) superiores a 8, incluso manteniendo constantes, al parcializar la unidad, las condiciones de funcionamiento (presión y temperatura) en el lado de evaporación o en el de condensación.

• Al combinar las bombas de calor agua-agua con la utilización de sistemas geotérmicos se garantiza:

- La cobertura continuada de las demandas simultáneas de refrigeración y calefacción, al actuar el agua subterránea como factor de equilibrio entre la producción, la recuperación y la demanda.

- Un nivel óptimo de confort ambiental y, en este caso, de calidad térmica del agua de las piscinas de exposición.

- Unos ratios de eficiencia energética superiores a los nominales cuando no se requiere el aprovechamiento de la recuperación.

8.3.2. Residencia de la tercera edad

8.3.2.1. Descripción del edificio y necesidades de climatización

Se trata de una instalación de climatización de una residencia de la tercera edad, ubicada en Zaragoza, formada por planta sótano, planta baja y dos plantas en altura.

La construcción presenta cuatro fachadas al exterior orientadas a: Oeste, Noroeste, Noreste y Sureste e integra el conjunto de habitaciones, cafetería-restaurante, salón y recepción. Las habitaciones se distribuyen entre las plantas baja y primera, con una arquitectura caracterizada por las siguientes superficies:

• Fachada: 587 m², de los cuales 182 m² son de superficie acristalada, con un coeficiente de 3,7 W/m²K.

• Cubierta: 439 m², con un coeficiente de 0,45 W/m²K.

• Suelo: 676 m², con un coeficiente de 0,523 W/m²K.

Las necesidades de climatización se evalúan a partir de:

• Ocupación: 276 personas y una ventilación de 12,5 l/s persona (RITE-IDA 2).

• Luces: 18 kW. En habitaciones se han considerado 14 W/m².

• Equipos: 32,5 kW. En habitaciones se han considerado 700 W.

• Los programas horarios de ocupación, luces y equipamiento se ajustan a los estándares de este tipo de instalaciones.

8.3.2.2. Descripción del sistema adoptado

Para cubrir las necesidades de climatización se ha optado por un sistema mixto centralizado a dos tubos descrito en la figura 8.16, formado por:

• Una bomba de calor aire-agua de 130 kW nominales en refrigeración y 138 kW en calefacción, que genera agua fría (12°C/7°C) o agua caliente (40°C/45°C), destinada a los diferentes terminales existentes: unidad de tratamiento de aire centralizado y fancoils de zona.

• Una unidad de tratamiento de aire primario centralizado para la cobertura de las necesidades de ventilación, con recuperación sobre el lado de extracción y free-cooling.

• Fancoils de zona de tipo baja silueta (falso techo de altura reducida), para la cobertura de las necesidades de cada habitación.

• Fancoils de alta capacidad a cuatro tubos (como excepción) con free-cooling específico, en zonas comunes, comedor y salones.

La arquitectura de la bomba de calor seleccionada se ajusta a los siguientes parámetros: unidad de dos circuitos frigoríficos, con refrigerante R-410A, circuitos multicompresor scroll montados en tándem, compresores de velocidad fija, válvula de expansión electrónica y ventiladores con presión disponible de hasta 180 Pa.

En las condiciones de trabajo de la instalación, la unidad aporta 128 kW en refrigeración y 109 kW instantáneos en calefacción (87 kW de capacidad integrada de calor, incluyendo el proceso de desescarche). Para reducir los niveles sonoros de la residencia, la unidad se instala en el interior.

La unidad incorpora un desuperheater para la recuperación parcial de calor (del 20% al 30% de calor a disipar), destinando el mismo a la generación de agua caliente para confort o para la producción de ACS (hasta 65°C).

 Figura 8.16

Los ratios característicos de eficiencia energética (según Eurovent) de la bomba de calor se detallan en la tabla siguiente (no se incluyen ratios combinados frio/calor por la incorporación de la recuperación parcial de calor):

La distribución de agua a los elementos terminales se lleva a cabo mediante un sistema de caudal variable a dos tubos (suministro alternativo de agua fría o agua caliente):

• El grupo de bombeo se integra en la unidad aire-agua según el esquema hidráulico adjunto (Figura 8.17), y está formado por dos bombas de caudal variable que alternan su funcionamiento en base al número de horas de operación o por avería.

• Las unidades terminales incorporan válvula proporcional de dos vías. Un 25% de las mismas disponen de válvulas de cuatro vías para garantizar el caudal mínimo de la bomba.

• Se incorpora un depósito de inercia en retorno. El volumen mínimo requerido en la instalación debe alcanzar los 550 litros, garantizando la estabilidad operativa y los procesos de desescarche.

 Figura 8.17

8.3.2.3. Perfil de cargas y análisis de consumo y eficiencia

Para la elaboración del perfil climático se han tenido en cuenta las condiciones exteriores mediante el empleo de intervalos de temperatura (Bin) correspondientes a la zona climática 5F y el número total de horas-año de la instalación en cada condición Bin.

Se recuerda que la temperatura Bin representativa de cada intervalo es la temperatura central del mismo, y que este valor es función del perfil climático de la ubicación (horas anuales en las que se alcanza la temperatura Bin), considerando los horarios de funcionamiento de la instalación.

El perfil de operación de la instalación, se obtiene simulando el funcionamiento de los equipos para aquellas condiciones Bin que tengan asociadas horas-año y perfil de cargas, determinándose la demanda y la energía empleada.

Este cálculo de cargas se realiza mediante el programa ©HAP versión 4.61.

Las condiciones ambientales consideradas en la simulación energética se ajustan a las especificadas en la base de datos climática oficial del Ministerio de Industria, Energía y Turismo para la certificación energética de nuevos edificios. Dicha simulación se ha realizado para un periodo completo de un año, asumiendo como perfil climático de referencia el representado en el gráfico 8.29, donde igualmente se muestra el perfil de cargas de la instalación.

El periodo considerado para el establecimiento del número total de horas-año de uso de la instalación en cada intervalo de tiempo (Bin) de temperatura exterior, es 365 días al año, 24 h al día.

Gráfico 8.29

La carga máxima simultánea obtenida es 131 kW en refrigeración (119 kW de carga sensible y 12 kW de carga latente) y 73 kW en calefacción.

En ciertas temperaturas (intervalos de 16,9°C, 14,2°C y 11,4°C) se identifican demandas en ambos modos. Al estar localizadas en terminales concretos, las demandas simultáneas podrán cubrirse mediante la actuación de free-cooling zonales (por ejemplo en cafetería-comedor y salones) y la recuperación parcial de calor.

Para el cálculo de la eficiencia estacional se ha utilizado el método SPLV (System Part Load Value), usado en EE.UU., que representa la eficiencia energética estacional del sistema de climatización de una determinada instalación, evaluado con los condicionantes específicos de dicha instalación y aplicado a un sistema formado por una o varias bombas de calor trabajando en conjunto.

El citado método tiene en cuenta:

• El perfil de temperaturas típico de la ciudad de ubicación de la instalación.

• El perfil de carga del edificio (es decir, la carga frigorífica en cada uno de los intervalos de temperatura).

• El horario de utilización.

• Las condiciones específicas de producción del fluido caloportador.

• El número de bombas de calor que funcionan para cada intervalo de temperatura según la estrategia de control adoptada.

• El rendimiento de los equipos, en función de su ratio de capacidad activa (plena carga y carga parcial), de las condiciones de trabajo y de los procesos de desescarche en modo calefacción.

• El consumo del grupo o grupos de bombeo hidráulico asociados al funcionamiento de la bomba de calor.

En el caso que nos ocupa, se ha calculado el SPLV:

• Considerando exclusivamente la unidad aire-agua y su grupo de bombeo, sin incluir el consumo de las unidades terminales y otros posibles componentes del circuito hidráulico.

• Integrando la recuperación de calor para confort y ACS, cuando la unidad trabaja en refrigeración.

• Sin considerar la demanda cubierta por el free-coling de aire de los terminales, puesto que el objetivo de la simulación es evaluar la bomba de calor.

Los niveles de demanda y consumo, la energía generada, recuperada y consumida y los ratios de eficiencia energética obtenidos en la simulación de la instalación se recogen en la siguiente tabla.

La bomba de calor seleccionada presenta una eficiencia media estacional, mediante el método SPLV, de 4,38. Lo que implica que, a lo largo de toda la temporada:

• Se han generado 379.143 kWh de energía frigorífica y 162.283 kWh de energía calorífica.

• Se han recuperado, de forma gratuita y mientras la unidad trabajaba en refrigeración, 95.588 kWh de calor, para aplicación de confort y/o ACS.

• El consumo energético ha alcanzado 104.371 kWh, trabajando en modo refrigeración y 46.437 kWh, trabajando en modo calefacción.

• Se han emitido 51,3 t de CO2.

8.3.2.4. Conclusión

La integración de un sistema de recuperación en una bomba de calor aerotérmica presenta dos ventajas fundamentales:

• La obtención de energía calorífica gratuita mientras el sistema trabaja en modo refrigeración. Esta energía puede aplicarse a procesos de generación de ACS o a confort.

• La generación simultánea de agua a dos temperaturas diferentes mientras se trabaja en modo calefacción. En el condensador principal se genera agua en un intervalo de 30 a 50°C para aplicaciones de clima y confort. En el condensador de recuperación se genera agua en un intervalo de 50 a 65°C para aplicaciones de ACS.

La eficiencia energética de un sistema mixto depende del rendimiento de su unidad central de producción, pero también de las características energéticas del resto de componentes del sistema. Por ello es recomendable utilizar:

• Terminales (fancoils) que incorporen motores EC de bajo consumo y válvulas proporcionales de dos vías.

• Climatizadoras (UTAs) con las mismas características que las unidades fancoils y, adicionalmente, con sistemas integrados de free-cooling y de recuperación de calor del aire de extracción.

• Sistemas de bombeo de caudal variable.

• Sistemas de control que gestionen y coordinen el funcionamiento de las unidades fancoil, de las UTAs y de las unidades de producción.

Es conveniente señalar que, conforme a lo dispuesto en el artículo 5 de la Directiva 2009/28/CE, la bomba de calor aerotérmica es una máquina que utiliza energía procedente del aire ambiente, es decir, renovable.

Aunque en este ejemplo no se ha calculado la aportación en energía renovable de la bomba de calor aerotérmica utilizada, se podría evaluar en base a las directrices recogidas en la Decisión 114/2013 de la Comisión de 1 de marzo de 2013.

8.3.3. Centro de convivencia

8.3.3.1. Descripción del edificio y necesidades de climatización

El Pazo objeto de estudio es un centro de convivencia sito en los alrededores de La Coruña. Se trata de un edificio del siglo XIX, con 2.000 m2 útiles calefactados con suelo radiante, formado por 29 habitaciones individuales, un gran comedor, oficinas, cocina industrial, lavandería, oratorio y varias salas de estar. Todo esto distribuido en 3 plantas con funcionamiento independiente.

 Foto 8.5

El edificio dispone de una caldera de gasóleo para ACS y calefacción cuyo consumo el año anterior fue 19.565 litros, de los cuales 12.365 litros se corresponden con el gasto de calefacción y el resto con el de ACS. El consumo de calefacción durante el periodo fue de 104.883 kWh.

Con la solución propuesta se pretende mostrar el elevado ahorro energético producido en el servicio de calefacción, tras la instalación de bombas de calor aire-agua para suplementar las calderas de gasóleo existentes.

Para ello se han elegido 3 bombas de calor de tipo doméstico trabajando en paralelo, escalonadas por etapas, gobernadas por un mismo sistema de control.

En el gráfico se indica la demanda térmica de calefacción para los diferentes meses del año en kWh, que suma un total de 104.883 kWh.

Gráfico 8.30

8.3.3.2. Descripción del sistema adoptado

El sistema está formado por:

• Un generador principal formado por 3 bombas de calor aire-agua funcionando en paralelo de manera escalonada y gestionadas conjuntamente.

• Un sistema de control que gobierna la instalación y que permite gestionar la demanda térmica así como el uso de los generadores en función de los precios de la energía (gasóleo y electricidad en este caso).

• Tres termostatos interiores inalámbricos que gestionan las tres plantas y grupos de bombeo de manera independiente.

• Una sonda exterior de temperatura con comunicación vía radio.

• Un generador de apoyo formado por 2 calderas de gasóleo existentes en la instalación.

• Un facilitador de conexiones hidráulicas.

Foto 8.6

Foto 8.7

Todo ello conforma un sistema híbrido bomba de calor con caldera que permite mejorar la eficiencia de la instalación de calefacción existente.

Todos los trabajos de conexión se realizan sólo y exclusivamente sobre el circuito hidráulico. No se requiere ningún tipo de conexión o trabajo con refrigerante.

Las comunicaciones entre los elementos de gestión y control se pueden realizar vía radio evitando cableados entre el controlador, la sonda y los termostatos interiores para simplificar al máximo la instalación y minimizar el coste de implementación.

En la siguiente figura se representa el esquema de principio de la instalación:

Figura 8.18

Como se ha mencionado, este sistema permite aprovechar las instalaciones de las que se dispone.

Puesto que las bombas de calor de tipo doméstico, se ubican en el exterior de una pared disponible, el espacio ocupado en la sala de máquinas es mínimo.

8.3.3.3. Perfil de cargas y análisis del consumo y eficiencia

Para el cálculo del perfil de cargas de la instalación y la selección del equipo se ha utilizado un programa de simulación energética.

Para ello se parte de la demanda en calefacción del año anterior, 104.883 kWh. Los meses de calefacción al año son siete, de enero a abril y de octubre a diciembre. La temperatura en el interior del edificio se mantendrá a 21°C durante todo el día.

Se seleccionan tres bombas de calor con 15 kW térmicos nominales cada una, con tecnología de modulación inverter, lo que aporta una elevada capacidad de regulación de potencia.

En el siguiente gráfico se puede comprobar que por encima de 5°C de temperatura exterior la potencia instalada en la bomba de calor supera a la demanda del edificio y, por lo tanto, cubre sus necesidades. Cuando la temperatura exterior sea inferior será cuando entre la caldera de apoyo cubriendo el defecto de potencia que no pueden aportar las bombas de calor.

Gráfico 8.31: Capacidad de la bomba de calor y curva de la instalación

A continuación se muestra un comparativo entre el sistema inicial, sólo caldera, y el sistema híbrido actual, bomba de calor+caldera, para celefacción.

Consumos de la instalación en calefacción con gasóleo:

Consumos de la instalación en calefacción con sistema híbrido:

Tras el primer invierno de funcionamiento se constata que el ahorro obtenido en energía primaria es del 52,4%.

8.3.3.4. Conclusión

La solución presentada muestra como un sistema híbrido formado por bomba de calor y caldera mejora sustancialmente el consumo respecto a la instalación inicial, manteniendo el confort.

8.3.4. Hotel de ciudad

8.3.4.1. Descripción del edificio y necesidades de climatización

Hotel de negocios, situado en la ciudad de Madrid, cuyas características generales son:

- Edificio de 7 alturas, dos de las cuales se encuentran bajo la rasante (aparcamientos).

- Planta baja con cafetería, salones y recepción (zonas comunes) y 4 plantas de habitaciones.

- 108 habitaciones dobles y 4 suites.

- Superficie a climatizar 5.035 m2.

El hotel de forma alargada, tiene una planta que recuerda ligeramente a un barco, estando la fachada posterior orientada al Norte y la fachada principal al Sur/Suroeste. Las 4 suites se encuentran en la convergencia de las fachadas suroeste/norte.

Para evaluar el número de horas de funcionamiento de la instalación de climatización, se han realizado los siguientes supuestos.

• El periodo de calefacción es de 166 días (1 de noviembre a 15 de abril).

• El periodo de refrigeración es de 199 días.

Calefacción

Habitaciones

• Tiempo medio de ocupación 10 horas/día. Total temporada: 1.660 horas (166x10).

• Tiempo medio de no ocupación 14 horas/día. Total temporada: 2.324 horas (166x14).

Ventilación de habitaciones

• Tiempo de ventilación 24 horas/día. Total temporada: 1.992 horas (166x24x0,5).

Se ha utilizado un factor de corrección de 0,5 por optimización de la ventilación debido al uso de una sonda de calidad del aire.

Zonas comunes, incluida la ventilación

• Tiempo medio de calefacción y ventilación 16 horas/día.

Total temporada: 2.656 horas (166x16).

Refrigeración

Habitaciones

• Tiempo de ocupación 24 horas/día. Total temporada: 3.820,8 horas (199x24x0,8).

Se ha utilizado un factor de corrección de 0,8 por simultaneidad de uso y ocupación.

Ventilación de habitaciones

• Tiempo de ventilación 24 horas/día. Total temporada: 2.388 horas (199x24x0,5).

Se ha utilizado un factor de corrección de 0,5 por optimización de la ventilación debido al uso de una sonda de calidad del aire.

Zonas comunes, incluida la ventilación

• Tiempo medio de refrigeración y ventilación 16 horas/día.

Total temporada: 2.228,80 horas (199x16x0,7). Se ha utilizado un factor de corrección de 0,7 por simultaneidad de uso y ocupación.

• Tiempo medio de uso de los recuperadores entálpicos 7 horas/día.

Total temporada: 1.393 horas (199x7).

Necesidades de climatización:

Calefacción

- Habitaciones: 322, 5 kW.

- Ventilación habitaciones: 31,1 kW incluida la recuperación (53%).

- Zonas comunes incluida la ventilación: 267 kW.

Refrigeración

- Habitaciones: 365 kW.

- Ventilación habitaciones: 27,6 kW incluida la recuperación (43%).

- Zonas comunes incluida la ventilación: 350,8 kW.

8.3.4.2. Descripción del sistema adoptado

Se ha seleccionado un sistema VRF, bomba de calor reversible a dos tubos, condensada por aire, para climatizar las zonas comunes y las habitaciones, y 4 equipos partidos bomba de calor inverter, igualmente reversibles, uno por cada suite. Las unidades terminales, en ambos casos, son de conducto.

La climatización de la planta tipo se ha resuelto atendiendo a la zonificación por fachadas, de forma que los equipos que dan servicio a las habitaciones con determinada orientación, funcionen en el mismo modo (calefacción ó refrigeración), ya que por regla general todas las habitaciones con esa orientación tendrán un comportamiento térmico similar. Las suites, dado su carácter especial y al tener orientaciones mixtas, se han tratado con equipos independientes.

Para el servicio de ventilación de las habitaciones se ha instalado una bomba de calor aire-agua con compresores multiscroll y una unidad de tratamiento de aire (UTA), con sección de recuperación. La ventilación de las zonas comunes se realiza mediante sistemas de expansión directa y recuperación de calor entálpica.

A continuación, se representa de forma esquemática la combinación de los equipos utilizados:

Climatización: VRF, bomba de calor a 2 tubos condensada por aire, con unidades interiores de conductos y zonificación por planta y fachada en habitaciones y equipos Split, bomba de calor inverter, también con unidades de conductos en suites.

Ventilación: Bomba de calor aire-agua, con compresores multiscroll + climatizador con recuperador.

En total se han instalado:

• 24 sistemas VRF (módulos exteriores).

• 5 equipos partidos inverter.

• 140 unidades terminales interiores de conducto, instaladas en falso techo.

• 1 bomba de calor aire-agua de 42 kW nominales.

• 1 UTA con recuperación de calor (7.260 m3/h).

• 8 recuperadores entálpicos.

La potencia nominal instalada asciende a:

• 705 kW (Calefacción).

• 821 kW (Refrigeración).

En la figura siguiente, se puede observar la zonificación de una planta de habitaciones.

Para satisfacer las necesidades de climatización de las zonas comunes se ha recurrido, igualmente, a sistemas VRF. Para el tratamiento del aire de ventilación se ha optado por recuperadores entálpicos, con rendimientos globales de recuperación cercanos al 75%. El aire tratado en los recuperadores se impulsa a las zonas a ventilar, a través de la batería de las unidades interiores.

En la figura siguiente se muestra esta configuración.

A continuación se representa la disposición en planta de todas las unidades exteriores: VRF, bomba de calor aire-agua y UTA.

8.3.4.3. Perfil de cargas y análisis del consumo y eficiencia

Para la determinación de la demanda y el consumo anual de energía se ha partido de los siguientes datos:

• Condiciones exteriores de cálculo (Ciudad Madrid, zona Retiro), según la Guía Técnica del IDAE: “Condiciones climáticas para proyecto”.

- Invierno (percentil de tiempo: 99%) ....... -3°C

- Verano (percentil de tiempo: 1%) ........... 36,5 °C bs y 21,4 °C bh

• Condiciones interiores de cálculo.

- Invierno (percentil de tiempo: 99%) ....... 22°C. La humedad relativa no se controla.

 - Verano (percentil de tiempo: 1%) ........... 25°C bs y 18°C bh.

• Cargas térmicas en habitaciones en condiciones de proyecto.

- Invierno........................ 322,5 kW

- Verano.......................... 365,6 kW

• Cargas térmicas de ventilación en habitaciones en condiciones de proyecto, teniendo en cuenta la recuperación (ŋinv. 53%; ŋver. 43%).

- Invierno........................ 31,1 kW

- Verano.......................... 27,6 kW

• Cargas térmicas en planta baja, zonas comunes en condiciones de proyecto, incluida la ventilación.

- Invierno....................... 267,0 kW

- Verano......................... 350,8 kW

Con el fin de que el análisis del consumo y de la eficiencia pueda servir de referencia al lector, se ha optado por realizar un cálculo detallado en lugar de recurrir a un programa de simulación energética.

En cualquier caso, la simulación energética de un hotel es muy compleja dado que intervienen, entre otros, factores de uso, porcentajes de ocupación y de simultaneidad, que pueden diferir de los reales encontrados en la explotación.

Determinación de la demanda de calefacción

Para calcular la demanda de calefacción, se estudian por separado, las habitaciones y su ventilación y las zonas comunes. En este cálculo no se han tenido en cuenta las zonas que pudieran demandar refrigeración.

Igualmente, no se ha tomado en consideración el aporte de calor que se pudiera producir en las habitaciones con fachadas al sol, debido a que en general dichas habitaciones no estarán ocupadas en esas horas.

En las zonas comunes el efecto combinado de la insolación mas las cargas internas se ha estimado en un 45% de la carga de calefacción.

Habitaciones

Para el cálculo de la demanda de calefacción de las habitaciones durante el periodo de ocupación, se utiliza la fórmula:

Demanda ocupación (kWh)= P x N x % x ∆T1/∆T

Siendo:

P: Potencia de cálculo de calefacción (322,5 kW).

N: Número de horas de ocupación teóricas (100%).

%: Porcentaje de ocupación.

∆T1: Diferencia de temperatura (T interior - TA).

ΔT: Diferencia de temperatura (T interior - T exterior de proyecto).

Nr: Número real de horas de ocupación (N x %).

Durante las 10 horas/día, correspondientes al periodo medio de ocupación, se estima que la temperatura de confort interior de la habitación es de 22°C, que se da simultáneamente con la temperatura exterior en las horas de no insolación (TA).

Suponiendo el 100% de ocupación, y según se indica en el punto correspondiente, necesidades de climatización, el número de horas de funcionamiento en estas condiciones es 1.660 (166x10).

Para el cálculo de la demanda de calefacción de las habitaciones durante el periodo de no ocupación, se utiliza la fórmula:

Demanda no ocupación = P x (nº horas mes - Nr) x ΔT2/ΔT

Siendo:

∆T2: Diferencia de temperatura (T interior reducida (18 °C) - TE).

ΔT: Diferencia de temperatura (T interior - T exterior de proyecto).

Se asume que las habitaciones durante el periodo de no ocupación, se mantienen a una temperatura reducida de 18°C, gracias al control centralizado y al de presencia, y que la temperatura exterior es la temperatura efectiva media del mes (TE).

Suponiendo el 100% de ocupación, las horas de funcionamiento en condiciones de temperatura reducida son 2.324 (166x14).

Para el cálculo de las diferencias de temperaturas (ΔT, ΔT1 y ΔT2) de las fórmulas, se utiliza la siguiente tabla que recoge la información de la anteriormente citada Guía Técnica. Condiciones Climáticas Exteriores de Proyecto, publicada por el IDAE, para Madrid (Retiro).

Donde:

TA es la temperatura ambiente exterior en las horas sin insolación.

TAsol es la temperatura ambiente exterior con sol.

TE es la temperatura media efectiva del mes considerando un promedio de 6 horas diarias por mes de TAsol.

Ventilación de habitaciones.

La demanda de ventilación de habitaciones se obtiene mes a mes, mediante la fórmula:

Demanda ventilación (kWh) = PV x NT x % x (∆T3/∆T)

Siendo:

PV: Potencia de cálculo de ventilación (kW) en condiciones de proyecto considerando

un ŋinv del recuperador del 53% (31,1 kW).

NT: Número de horas del mes.

∆T3: Diferencia de temperatura (T interior* - TE).

ΔT: Diferencia de temperatura (T interior - T exterior de proyecto).

Nota *. Se ha simplificado la determinación de la demanda, considerando que el aire de ventilación se introduce atemperado en todas las habitaciones (ocupadas ó no), a una temperatura de 22°C.

Zonas comunes, incluida la ventilación

Para el cálculo de la demanda de calefacción de las zonas comunes, se utiliza la fórmula:

Demanda (kWh) = P x N x (∆T3/∆T) x R1 x R2

Siendo:

P: Potencia de cálculo de calefacción (kW) (267 kW).

N: Número de horas de funcionamiento del mes.

∆T3: Diferencia de temperatura (T interior - TE).

ΔT: Diferencia de temperatura (T interior - T exterior de proyecto).

R1: Reducción por carga interna 45% (100% - 45%); 0,55.

R2: Reducción por simultaneidad del 30%; 0,7.

El número de horas de funcionamiento es 2.656 horas (166x16).

Se ha considerado una simultaneidad de uso del 70% y una reducción del 45% de la demanda efectiva de calefacción debido a cargas internas.

Resultados. Demandas de calefacción.

La siguiente tabla resume por zona los resultados de las demandas de calefacción.

Consumo de calefacción

Para la determinación del consumo de energía en las habitaciones y en las zonas comunes, se ha partido de la demanda mensual y del COP medio de los equipos de climatización calculados, estos últimos, a partir de las condiciones exteriores medias del mes. Dichos valores son:

De forma análoga se ha procedido con el cálculo de los COP mensuales del equipo bomba de calor aire-agua que atiende a la UTA que da servicio a las habitaciones.

Para el cálculo del consumo total de la instalación, se han tenido en cuenta los correspondientes a la UTA y a la bomba de circulación de agua, cuyo valor conjunto se estima en 4 kW. A su vez, se ha reducido el tiempo de funcionamiento de 24 a 12 horas, por la sonda de calidad de aire. Es decir, el consumo total por estos conceptos es 166 días x 24 horas x 4 kW x 0,5 = 7.968 kWh.

En las zonas comunes se ha considerado igualmente a los efectos del consumo, el correspondiente a los ventiladores de aire de los 8 recuperadores entálpicos de calor y la influencia de las sondas de calidad del aire que reducen a 10 horas diarias el tiempo de funcionamiento de dichos recuperadores. Es decir el consumo por estos conceptos es: 166 días x 10 horas x 8 x 0,75 kW = 9.960 kWh

En la siguiente tabla se resumen los consumos debidos a calefacción en cada una de las zonas consideradas.

A continuación se resume de forma grafica la demanda y el consumo en calefacción.

 Gráfico 8.32

Determinación de la demanda y consumo en refrigeración.

La estimación de la demanda de refrigeración es más compleja que la de la calefacción debido a la mayor influencia de la radiación solar y a las ganancias internas de las diferentes zonas del edificio, por lo que es aconsejable utilizar un programa de simulación del comportamiento energético.

En este caso para predecir el comportamiento de la instalación en modo refrigeración, se va a utilizar el concepto ESEER (European Seasonal Energy Efficiency Ratio o Coeficiente Europeo de Rendimiento Energético Estacional).

La utilización de este método permite predecir la eficiencia estacional de un edificio con una aproximación razonable en base a la experiencia acumulada en instalaciones de edificios similares.

Esta eficiencia estacional está basada en el hecho estadístico de que las instalaciones funcionan a carga total un breve periodo de la etapa de refrigeración (3% del número total de horas), operando, por tanto, a carga parcial la mayor parte del tiempo de funcionamiento, según se refleja en el gráfico siguiente.

 Gráfico 8.33

Como puede verse en el gráfico anterior, se establece una correlación entre el porcentaje de variación de carga, las condiciones de trabajo y el porcentaje del tiempo en el que se dan las diferentes cagas parciales con respecto al número total de horas de funcionamiento de la instalación.

Este concepto de ESEER permite determinar el rendimiento estacional de las bombas de calor y el consumo aproximado de la instalación funcionando en modo refrigeración.

Para ello, se necesita conocer previamente los coeficientes de rendimiento medio (EER) de los sistemas VRF en las condiciones de temperatura del aire exterior de 35, 30, 25, 20°C, que se corresponden con las cargas del 100, 75, 50 y 25% respectivamente. Como este dato no es habitual encontrarlo publicado, se utilizan por defecto los valores EER correspondientes al funcionamiento al 100% de carga, que serán menores y por tanto se adopta un criterio conservador a la hora de determinar el consumo de energía de la instalación.

En la siguiente tabla se relacionan los valores EER medios de los sistemas VRF instalados en habitaciones y zonas comunes.

La bomba de calor aire-agua del tratamiento del sistema de ventilación de habitaciones tiene un valor ESEER de 4,6.

La instalación funciona en refrigeración las siguientes horas anuales:

Habitaciones

El número de horas de funcionamiento por temporada del sistema de refrigeración en las habitaciones, es 3.820,8 (199 días x 24 horas/día x 0,8). El factor 0,8 supone asumir una simultaneidad del 80% por uso y ocupación.

Ventilación de habitaciones.

El número de horas de funcionamiento por temporada del sistema de ventilación en habitaciones, es 1.910,4 (199 días x 24 horas/día x 0,8 x 0,5). Donde el coeficiente 0,5 tiene en cuenta la influencia de la sonda de calidad de aire que reduce en un 50% las horas de operación del sistema de ventilación.

De la misma forma que en el caso de calefacción, para el cálculo del consumo total de la instalación en modo refrigeración, se han tenido en cuenta los consumos correspondientes a la UTA y a la bomba de circulación de agua, cuyo valor conjunto se estima en 4 kW.

De acuerdo con lo anterior y considerando un coeficiente de 0,5 por el uso de la sonda de calidad de aire, el consumo total por estos conceptos es 9.552 kWh (199 días x 24 horas x 4 kW x 0,5).

Zonas comunes, incluida ventilación.

El número de horas de funcionamiento por temporada del sistema de refrigeración de las zonas comunes incluida la ventilación, es 2.228,8 (199 días x 16 horas/día x 0,7), donde el coeficiente 0,7 refleja una simultaneidad de uso del 70 %.

El número de horas de funcionamiento por temporada de cada uno de los recuperadores entálpicos es 1.393 (199 días x 7 horas/día).

El consumo correspondiente a estos 8 equipos es 8.358 kWh (1.393 horas x 8 x 0,75 kW).

En la siguiente tabla se resumen las demandas y consumos debidos a refrigeración en cada una de las zonas consideradas.

A continuación se resume de forma grafica la demanda y el consumo en refrigeración.

Gráfico 8.34

La demanda y consumos anuales, correspondientes a calefacción y refrigeración se muestran en el siguiente gráfico.

Gráfico 8.35

Para evaluar las emisiones de CO2, se ha utilizado el coeficiente de paso de 0,34 kgCO2/kWh, cuyos valores se muestran en la siguiente tabla.

Que de forma gráfica queda:

Gráfico 8.36

8.3.4.4. Conclusión

A partir de los datos de eficiencia estacional en modo calefacción y en modo refrigeración, la eficiencia estacional de la instalación es:

Este ejemplo es una muestra del alto grado de eficiencia global que se puede alcanzar en este tipo de aplicaciones, utilizando sistemas múltiples de expansión directa.

8.3.5. Producción de ACS en un hotel

8.3.5.1. Descripción del edificio y necesidades de agua caliente sanitaria

La instalación que se presenta corresponde a un hotel en la costa mediterránea, concretamente en la provincia de Alicante.

La producción de ACS se hacía a través de una caldera de gasóleo y se plantea la posibilidad de la sustitución de este combustible por una bomba de calor aire-agua con CO2 como refrigerante.

El hotel tiene dos consumos diferentes de ACS según los meses del año:

• Del mes de Enero a Mayo: 10.000 litros/día.

• De Junio a Agosto: 18.000 litros/día.

• De Septiembre a Diciembre: 10.000 litros/día.

El perfil diario de consumo es el siguiente:

  Gráfico 8.37: Perfil de demanda de ACS diaria

La acumulación de agua caliente sanitaria es a 60°C, mientras que la producción se haría a 65°C.

Se parte de las temperaturas medias mensuales de aire exterior (TA) extraídas de la guía editada por el IDAE “Condiciones climáticas exteriores de proyecto” edición Junio 2010.

Las temperaturas del agua red, las facilita el cliente por provenir de un aljibe con una temperatura algo más alta que la temperaturas de agua de red normalizadas para esta zona.

En el cálculo de la energía requerida, no sólo se tendrán en cuenta la necesaria para el calentamiento del ACS, sino además, las pérdidas por recirculación en el anillo térmico del hotel y las pérdidas en los tanques de acumulación.

Toda esta demanda se agrupa como se muestra en el siguiente gráfico:

Gráfico 8.38: Evolución de la demanda anual de ACS

Resumen anual:

• Energía demandada ACS (kWh): 208.000

• Pérdidas en el tanque (kWh): 7.005

• Pérdidas por reciculación (kWh): 51.840

• TOTAL DEMANDA ENERGÍA ANUAL (kWh): 266.845

8.3.5.2. Descripción del sistema adoptado

Tradicionalmente se utilizan las calderas de gas o de gasóleo para el calentamiento del agua caliente sanitaria, sobre todo para procesos donde la temperatura del agua oscila entre 70 y 90°C.

Foto 8.8

Mediante la utilización de la bomba de calor con CO2 es posible suministrar agua caliente hasta 90°C evitándose la necesidad de apoyo de otro tipo de energía, y pudiendo aprovechar los tanques existentes.

La demanda del hotel se puede cubrir con dos unidades exteriores, incluso en los meses de mayor demanda. Los dos equipos trabajarán en paralelo contra los tanques de acumulación existentes. La capacidad de acumulación actual es de 15.000 litros.

8.3.5.3. Perfil de cargas y análisis del consumo y eficiencia

Se parte de la demanda de agua caliente existente según se ha descrito anteriormente.

Se ha realizado mes a mes la estimación de la demanda. En los siguientes gráficos se puede ver la demanda de ACS para el mes de junio y de septiembre.

Gráfico 8.39: Demanda de ACS en un día del mes de junio, consumo 18,000 litros/día

Para un día del mes de septiembre, con un consumo 10.000 litros/día, la gráfica quedaría del siguiente modo.

Gráfico 8.40: Demanda de ACS en un día del mes de septiembre, consumo 10,999 litros/día

En este ejemplo la bomba de calor arrancará a las 00:00 horas y producirá agua caliente hasta las 16:00 horas aproximadamente, tal y como se muestra la gráfica. De esto modo, se puede aprovechar la tarifa valle de la que disfruta el hotel.

El perfil de horas anual es el siguiente:

Gráfico 8.41: Horas diarias de funcionamiento de la bomba de calor según mes

En la tabla siguiente se muestra el balance de energía:

El comportamiento real del sistema ha sido monitorizado. En el siguiente gráfico se muestra el funcionamiento del equipo durante el mes de Septiembre:

 Gráfico 8.42: Temperaturas de funcionamiento de la bomba de calor (mes de septiembre) 

El equipo permanece funcionando desde las 00:00 horas aproximadamente hasta las 8:30 h. Durante este tiempo se acumula la cantidad de ACS necesaria para el resto del día.

Las curvas de potencias y COP se muestran en el gráfico siguiente:

Gráfico 8.43: Curvas de potencia de la bomba de calor (mes de septiembre)

El resultado comparativo entre el sistema de partida y la bomba de calor es el siguiente:

Consumos de energía

• Consumo de energía para el gasóleo (ƞ caldera = 85 %): 313.935 kWh/año.

• Consumo de energía eléctrica de la bomba de calor por CO2: 63.217 kWh/año.

Emisiones de CO2

• Emisiones de CO2 del sistema bomba de calor: 63.217 kWh x 0,34 kg CO2/kWh = 21.494 Kg CO2 anuales.

• Emisiones de CO2 de la caldera de gasóleo: 313.935 kWh x 0,188 kg CO2/kWh = 59.020 kg CO2 anuales.

Energía primaria

• Energía primaria consumida por la bomba de calor: 63.217 kWh x 2,461 kWhep/kWhef = 155.577 kWh.

• Energía primaria consumida por la caldera de gasóleo: 313.935 kWh x 1,182 kWhep/kWhef = 371.071 kWh.

8.3.5.4. Conclusiones

La bomba de calor por CO2 es una alternativa técnica y económica frente a los sistemas convencionales de producción de agua caliente sanitaria, que aporta ahorros importantes en emisiones de CO2 y consumo de energía primaria respecto a los combustibles tradicionales.

8.3.6. Calefacción de distrito (District Heating)

La utilización de bombas de calor agua-agua en una aplicación geotérmica permite la transferencia de energía entre el terreno y la instalación de climatización considerada.

Ampliando este concepto a una escala mayor, es posible realizar esa transferencia de energía entre el terreno y múltiples instalaciones localizadas en un entorno geográfico acotado, mediante la distribución del agua del circuito de calefacción por medio de tuberías que conectan los diferentes puntos de consumo y producción.

Esta solución que, de forma general, se denomina calefacción de distrito o district heating, mejora sensiblemente el rendimiento energético global de la instalación, cuando se compara con el rendimiento de múltiples equipos individuales que atienden a diversas instalaciones.

Figura 8.19: Instalación de District Heating

8.3.6.1. Descripción del sistema de climatización

El caso que nos ocupa es un sistema de calefacción de tipo district heating de 3,3 MW (3.240 kW) de una ciudad interior del sur-oeste francés.

Condicionantes de la instalación

- La cobertura de las necesidades de calefacción se garantiza mediante la producción centralizada de un caudal constante de agua caliente de 26 l/s (93,6 m3/h) a una temperatura de 70°C.

- Se dispone de aguas termales subterráneas con una temperatura de captación en los pozos de entre 53 y 59°C, con unos caudales variables que alcanzan un máximo de 12,5 l/s (45 m3/h).

- Con objeto de garantizar la estabilidad térmica del acuífero la temperatura del agua de retorno a los pozos debe mantenerse por debajo de los 30°C.

Para llevar a cabo el proceso, se opta por utilizar cinco bombas de calor agua-agua no reversibles, de igual potencia, diseñadas para controlar su capacidad en función de la demanda existente tanto en lado evaporador como en lado condensador, y preparadas para funcionar con altas temperaturas de condensación (estos equipos reciben la denominación de Máquinas de Calor).

Las unidades se instalan en serie (desde el punto de vista hidráulico), tanto en el lado evaporador como en el lado condensador (Figura 8.20).

Figura 8.20: Esquema hidráulico de la instalación del District Heating

Los evaporadores intercambian calor con los pozos del acuífero, manteniendo un caudal constante de agua fría de 45 m3/h. En los condensadores, el caudal del sistema de calefacción se mantiene igualmente constante en 93,6 m3/h.

La instalación incorpora en el circuito de aguas termales subterráneas dos intercambiadores de placas en serie.

El intercambiador E1 permite aprovechar el contenido energético del agua de captación de los pozos, para elevar la temperatura del agua que retorna desde la red de distribución al sistema formado por las 4 unidades, como etapa previa a su entrada a los condensadores de las bombas de calor. A plena carga este intercambiador transfiere un total de 783 kW.

En lado pozo, el caudal asciende a 12,5 l/s, con un salto térmico del agua de 15,2°C (desde 59°C de entrada a 43,8°C de salida).

En el lado del sistema formado por las 4 unidades, el caudal asciende a 26 l/s, con un salto térmico del agua de 7,3°C (desde 40°C de entrada a 47,3°C de salida).

El intercambiador trabaja entre el 100% y el 38% de su capacidad. Por debajo de esta última, el intercambiador es puenteado al haber alcanzado el agua de retorno de la instalación 59°C.

El intercambiador E2 permite el proceso de evaporación en las bombas de calor, utilizando el caudal de agua enfriada para minimizar la temperatura de retorno a pozos en el bucle geotérmico. A plena carga este intercambiador transfiere un total de 1.882 kW.

En lado pozo, el caudal asciende a 12,5 l/s, con un salto térmico del agua de 36,7°C (desde 43,8°C de entrada a 7,1°C de salida).

En el lado de los evaporadores de las bombas de calor, el caudal asciende a 12,5 l/s, con un salto térmico del agua de 36,4°C (desde 41,6°C de entrada a 5,2°C de salida).

Como seguridad adicional se ha instalado un módulo de calderas.

El sistema de control gestiona el funcionamiento coordinado de todas las unidades, permaneciendo una de ellas en reserva. La secuenciación de los equipos se basa en las curvas de eficiencia a carga parcial de los mismos, optimizándose el uso de su capacidad en base a la obtención del máximo rendimiento.

La unidad de producción centralizada

Las unidades de producción de agua caliente son bombas de calor con compresores bitornillo y refrigerante R-134a, que incorporan un control de capacidad continuo mediante válvula de corredera con una capacidad mínima del 10%. La máquina integra intercambiadores inundados de alta eficiencia, economizador y válvulas de expansión electrónicas.

La unidad puede trabajar con altas temperaturas de condensación, lo que permite generar agua caliente a 70°C.

Este tipo de unidades, en condiciones Eurovent, pueden obtener una clasificación energética A y un COP en el entorno de 5.

Esta arquitectura posibilita los siguientes ratios de eficiencia energética por unidad:

- Clasificación energética clase A, en refrigeración y calefacción.

- Ratios de eficiencia a plena carga (EER) entre 5,45 y 6,15, según versiones.

- Eficiencia estacional (ESEER) entre 6,30 y 7,99, según versiones.

- COP Eurovent en el entorno de 5, funcionando en calor.

En la tabla siguiente se detalla el COP de la unidad en diferentes condiciones del proyecto:

Sistema formado por el conjunto de las cuatro unidades

La gestión coordinada de estos equipos permite incrementar, sustancialmente, el COP de la instalación.

El gráfico 8.44 compara la evolución del COP del conjunto de equipos a medida que va activándose su capacidad bajo el correspondiente incremento de la demanda calorífica de la instalación. De esta forma este gráfico permite valorar tanto la eficiencia aportada por las bombas de calor, como el aprovechamiento realizado sobre la energía termal.

Gráfico 8.44: Evolución del COP

Instalación Disctrict Heating

Para el cálculo del COP de la instalación, se han obviado los consumos de los componentes asociados a la distribución de agua, pues serían comunes a cualquier tipo de District Heating que se pudiera diseñar, implementar y evaluar.

Para el cálculo de la eficiencia de la misma se han considerado las aportaciones de energía correspondientes al calor de condensación de las cuatro bombas de calor y del bucle termal subterráneo a través del intercambiador E1.

La aportación energética del intercambiador E2 ya se ha considerado al integrarse la misma en el calor generado en el condensador de las bombas de calor. Este calor es igual a la energía intercambiada en el evaporador, intercambiador E2, más el calor asociado al proceso de compresión.

A medida que las necesidades de la instalación evolucionan y la capacidad del sistema varia, las condiciones de trabajo se modifican según se refleja en la tabla siguiente:

En el caso de los evaporadores y condensadores, la temperatura de entrada y salida hace referencia al conjunto de los cuatro intercambiadores seriados.

8.3.6.2. Perfil de cargas y perfil climático de la instalación

El perfil climático de la instalación queda definido en base a los valores que se recogen en la tabla adjunta, en la que se han detallado las temperaturas secas que caracterizan a cada intervalo Bin (Bin Temp), las temperaturas húmedas coincidentes medias (MCWB) y las horas en las que la instalación se encuentra a dichas temperaturas a lo largo del año (Bin Hours).

El tipo de instalación diseñada se caracteriza por un periodo de funcionamiento de 24 horas al día durante prácticamente todo el año. Aunque la instalación es capaz de funcionar a cualquier carga (parcial o total) durante cualquier periodo, se ha definido el perfil de cargas que se muestra en el gráfico 8.45 a partir del perfil climático recogido en la anterior tabla. Este perfil de cargas será utilizado posteriormente en la simulación energética.

Gráfico 8.45: Perfil de cargas

La flexibilidad del sistema elegido permite responder a las variaciones que, sobre el perfil actual de necesidades, pueda introducir la evolución futura de la demanda de los consumidores.

A titulo descriptivo se recoge a continuación, figura 8.21, el esquema hidráulico de la instalación funcionando al 24% de su capacidad, situación en la que solo se encuentra en funcionamiento una bomba de calor.

Figura 8.21; Esquema de Instalación del District Heating (24% de capacidad)

8.3.6.3. Simulación energética. Eficiencia estacional de la instalación

La simulación de la operación de las unidades a partir del perfil de carga de la instalación, considerando las condiciones de suministro de agua caliente especificadas en proyecto, permite obtener, para cada Bin de temperatura, los ratios de eficiencia energética del sistema formado por los cuatro equipos.

Ponderando estos ratios por el peso relativo que presenta la energía generada bajo las condiciones de cada uno de los Bin sobre el total de la misma, se obtiene la eficiencia a carga parcial de la instalación para un periodo anual, denominada SPLV, acrónimo de System Part Load Value. Como resultado, la eficiencia energética estacional de la instalación es 4,63.

En la siguiente tabla se detalla la simulación completa realizada para la instalación.

A modo de resumen, el balance energético de la instalación se recoge en la siguiente tabla. 

8.3.6.4. Conclusión

• Como se muestra claramente en la instalación objeto de este ejemplo, la utilización de las bombas de calor agua-agua permiten obtener unos ratios de eficiencia energética muy elevados tanto a carga total como a carga parcial, cuando se trabaja contra bucles geotérmicos o termales.

• Las bombas de calor agua-agua ofrecen una gran flexibilidad en el diseño de esta instalación permitiendo:

- Aprovechar la energía del subsuelo, tanto de forma directa, a través del intercambiador E1, como de forma indirecta, a través del intercambiador E2.

- Cubrir las variaciones de demanda del conjunto de la misma en rangos variables desde el 14% al 100%, a lo largo de cualquier periodo del año.

- Satisfacer las posibles variaciones futuras del perfil de carga en cualquier época del año siempre que no se sobrepase, lógicamente, la capacidad máxima de producción.

 9. GLOSARIO DE TÉRMINOS Y ACRÓNIMOS

9.1. Términos

Acondicionador de aire

Elemento o conjunto de elementos concebidos como un solo aparato para suministrar aire acondicionado a un recinto o zona.

Aire de expulsión

Aire extraído de uno o más locales y expulsado al exterior.

Aire de extracción

Aire tratado que sale de un local.

Aire exterior (ODA)

Aire que entra en el sistema procedente del exterior antes de cualquier tratamiento.

Aire de impulsión

Aire que entra en el local o en el sistema después de cualquier tipo de tratamiento.

Aire interior (IDA)

Aire tratado en el local o en la zona.

Bin

Clase de temperatura estadística del aire exterior.

Biomasa

Cualquier combustible sólido, líquido o gaseoso, no fósil, susceptible de ser utilizado en aplicaciones energéticas, compuesto o producido a partir de materia vegetal o animal, mediante procesos físicos o químicos.

Bomba de calor

Máquina, dispositivo o instalación que transfiere calor del entorno natural, como el aire, el agua o la tierra, al edificio o a aplicaciones industriales invirtiendo el flujo natural de calor, de modo que fluya de una temperatura más baja a una más alta.

Bomba de calor para agua caliente sanitaria

Bomba de calor que produce agua caliente sanitaria, conectada generalmente a, o incluyendo, un depósito acumulador.

Bomba de calor reversible

Aquella que puede operar tanto en modo calefacción como en modo refrigeración.ÉRMINO DEFINICIÓN

Booster

Unidad de compresión.

Bucle de agua

Circuito cerrado de agua, que se mantiene dentro de un rango de temperatura y al cual, los equipos en modo refrigeración suministran calor, y del cual, los equipos en modo calefacción extraen calor.

Caldera

Equipo a presión en el que el calor procedente de una fuente de energía se utiliza para calentar agua que se emplea para usos térmicos del edificio.

Calefacción

Proceso por el que se controla solamente la temperatura del aire de los espacios con carga negativa.

Calefactor combinado Equipo de calefacción que utiliza la energía del

con bomba de calor ambiente, como fuente de calor, y que además está

diseñado para calentar agua en aplicaciones de agua

potable o sanitaria.

Calentador de agua con bomba de calor

Equipo que utiliza la energía del ambiente como fuente de calor, para calentar agua.

Calor residual

Calor que es necesario evacuar para asegurar el funcionamiento de cualquier proceso y que puede ser aprovechado total o parcialmente como calor útil.

Carga de gas fluorado

Cantidad de gas especificada en la placa o etiquetado del equipo o en su defecto, la máxima cantidad de gas que admita el equipo para su correcto funcionamiento, establecida por su fabricante o técnico competente.

Carga de diseño

Potencia nominal en calefacción o refrigeración de un equipo en las condiciones de temperatura de diseño de referencia, expresada en kW.

Carga parcial

Potencia de refrigeración o de calefacción en kW, expresada como el producto de la potencia nominal, a una temperatura exterior específica, por un coeficiente de carga.

Climatización

Acción y efecto de dar a un espacio cerrado las condiciones de temperatura, humedad relativa, calidad del aire y, a veces, también de presión, necesarias para el bienestar de las personas y/o la conservación de las cosas.

Clorofluorocarbonos

Compuesto formado por átomos de cloro, flúor y carbono.

Cogeneración

Generación simultánea, en un solo proceso, de energía térmica y eléctrica o mecánica.

Compresor

Máquina que, utilizando un trabajo exterior, comprime fluidos compresibles, como por ejemplo gases, incrementando su presión.

Condensador

Intercambiador de calor en el que se produce el cambio de fase del refrigerante, de vapor a líquido, cediendo calor.

Condiciones estándar

Combinación de temperaturas en el interior y en el exterior que determina las condiciones de funcionamiento.

Condiciones nominales

Condiciones utilizadas obligatoriamente para propósitos de marcado, comparación o certificación.

Consumo final bruto de energía

Cantidad de energía necesaria para cubrir las necesidades totales de un país, incluyendo la producción de electricidad y calor, así como las pérdidas en generación, distribución y transporte.

Control de fugas

Comprobación de la estanquidad de los circuitos que contienen gases y la búsqueda de las áreas o puntos de pérdida de fluidos.

COP. Coeficiente de eficiencia energética

Relación entre la capacidad calorífica y la potencia absorbida efectiva de la unidad. Se utiliza exclusivamente en modo calefacción.

Declaración de conformidad CE

Documentación elaborada por el fabricante o su representante autorizado dentro de la UE, que recoge toda la información relevante para identificar las directivas con arreglo a las cuales se emite, así como al fabricante, su representante autorizado, en su caso el organismo notificado, el producto

y, si está previsto, una referencia a las normas armonizadas u otros documentos normativos.

Demanda energética

Energía necesaria para mantener en el interior del edificio unas condiciones de confort, en calefacción y en refrigeración, definidas reglamentariamente en función del uso del edificio y de la zona climática en la que se ubique.

Desescarche

Proceso mediante el cual se elimina la posible acumulación de hielo que se haya podido producir en la batería exterior de una bomba de calor trabajando en modo calefacción.

Desuperheater

Intercambiador refrigerante/agua para recuperación del calor de los gases de descarga del compresor.

Domótica

Conjunto de tecnologías aplicadas al control y la automatización inteligente de la vivienda, que permite una gestión eficiente del uso de la energía, además de aportar seguridad, confort, y comunicación entre el usuario y el sistema.

EER. Factor de Eficiencia Energética

Relación entre la capacidad frigorífica y la potencia efectivamente absorbida por la unidad. Se utiliza exclusivamente en modo refrigeración.

Efecto invernadero

Fenómeno que consiste en el aumento gradual de la temperatura de la tierra, causado por los altos niveles de CO2, y de otros gases en la atmósfera.

Eficiencia energética

Relación entre la demanda de energía y la producción necesaria para satisfacerla.

Eficiencia del sistema de energía eléctrica (η)

Cociente entre la producción total bruta de electricidad y el consumo primario de energía para la producción de la misma.

Eficiencia energética de un edificio

 Cociente entre la cantidad de energía calculada o medida que se necesita para satisfacer la demanda de energía de un edificio y la energía necesaria para satisfacerla.

Eficiencia energética del caldeo de agua

Relación entre la energía útil contenida en el agua potable o sanitaria suministrada por un calefactor combinado y la energía necesaria para su generación, expresada en kW.

Eficiencia energética estacional de calefacción de espacios

Relación entre la demanda de calefacción de espacios para una determinada temporada de calefacción, suministrada por un calefactor, y el consumo anual de energía necesario para satisfacer dicha demanda.

Energía aerotérmica

Energía almacenada en forma de calor en el aire ambiente.

Energía geotérmica

Energía almacenada en forma de calor bajo la superficie de la tierra sólida.

Energía hidrotérmica

Energía almacenada en forma de calor en las aguas superficiales.

Energía primaria

Energía procedente de cualquier fuente, que no ha sufrido ningún proceso de conversión o transformación.

Energía procedente de fuentes renovables

Energía que procede de fuentes renovables no fósiles, es decir, energía eólica, solar, aerotérmica, geotérmica, hidrotérmica y oceánica, hidráulica, biomasa, gases de vertedero, gases de plantas de depuración y biogás.

Energía residual

Energía que se puede obtener como subproducto de un proceso principal.

Enfriadora de líquido

Equipo utilizado para la refrigeración de líquidos, mediante la aplicación del ciclo de Carnot en un circuito frigorífico cerrado.

Entalpía

Magnitud termodinámica de un cuerpo físico o material, equivalente a la suma de su energía interna más el producto de su volumen por la presión exterior.

Equipo compacto

Conjunto de componentes de un sistema de refrigeración montados en fábrica en un mueble común para constituir un solo aparato.

Equipo partido (Split)

Conjunto de componentes de un sistema de refrigeración montados en fábrica en dos muebles que funcionan como un aparato.

N

Etiqueta energética de los equipos

Indicador de la eficiencia de un equipo que permite al consumidor conocer de forma rápida la eficiencia energética.

Evaluación de la conformidad

Procedimiento al que el fabricante debe someter al producto, según lo establecido en la directiva aplicable, con vistas a colocar el marcado CE.

Evaporador

ntercambiador de calor en el que se produce el cambio de fase del refrigerante, de líquido a vapor, absorbiendo calor.

Fluido portador

Medio empleado para transportar energía térmica en las canalizaciones de una instalación de climatización.

Free-cooling / Enfriamiento gratuito

Aprovechamiento de las condiciones ambientales exteriores para enfriar gratuitamente, evitando o disminuyendo el consumo de energía.

Gases de efecto invernadero (GEIs)

Gases cuya presencia en la atmósfera contribuye al efecto invernadero.

Generador

Equipo para la producción de calor o frío.

Hidroclorofluorocarbono (HCFC)

Compuesto químico formado por hidrógeno, cloro, flúor, y carbono.

Hidrofluorocarbono (HFC)

Compuesto químico formado por hidrógeno, flúor y carbono.

Hidrofluorolefina (HFO)

Compuesto químico formado por hidrógeno, flúor y carbono. (Se diferencian de los HFC en que se derivan de alquenos –olefinas-, en lugar de alcanos).

Impactomedioambiental

Cualquier cambio en el medio ambiente, provocado total o parcialmente por un producto durante su ciclo de vida.

Introducción en el mercado

Primera comercialización de un producto en el mercado comunitario con vistas a su distribución o utilización en la Comunidad Europea, mediante pago

o de manera gratuita y con independencia de la técnica de venta.

TÉRMINO DEFINICIÓN

Máquina de calor (Heat Machine)

Unidad bomba de calor agua-agua no reversible, cuyo control es capaz de gestionar la capacidad del equipo en función de la demanda existente en el evaporador (modo refrigeración) o en el condensador (modo calefacción).

Marcado CE

Indicador de la conformidad de un producto con todos los requisitos esenciales de la legislación comunitaria pertinente y que permite la libre circulación de los productos dentro del mercado europeo.

Medio de transferenciade calor

Cualquier fluido (agua, aire, etc.) utilizado, sin cambio de estado, para la transferencia de calor.

Mezcla azeotrópica

Mezcla de dos o más componentes de diferente volatilidad, cuya composición y temperatura de saturación no varía cuando se evapora o condensa en un sistema de refrigeración.

Mezcla zeotrópica

Mezcla de dos o más componentes de diferente volatilidad, cuya composición y temperatura de saturación varía cuando se evapora o condensa en un sistema de refrigeración.

Modo activo (ON)

Modo correspondiente a las horas con carga de refrigeración o calefacción del edificio y en el cual la función de refrigeración o de calefacción de la unidad se encuentra activada.

Modo de calentador de cárter activado

Estado en el que la unidad ha activado un dispositivo de calefacción para evitar la migración del refrigerante hacia el compresor con el fin de limitar la concentración de refrigerante en el aceite cuando se enciende el compresor.

Modo de desescarche

Estado del equipo, en modo calefacción, en el que se invierte o modifica el ciclo para desescarchar el intercambiador de calor exterior.

Modo de espera (Standby)

Modo en que el equipo está conectado a la red eléctrica y ofrece solamente las siguientes funciones, que pueden persistir por tiempo indefinido: funciones de reactivación y tan solo indicación de función de reactivación habilitada, y/o visualización de información de estado.

TÉRMINO DEFINICIÓN

Modo desactivado

Modo en el que el acondicionador de aire o el ventilador se hallan conectados a la red eléctrica, pero no está ejerciendo ninguna función. Se consideran también modo desactivado los estados que proporcionan sólo una indicación del estado desactivado, así como los estados que proporcionan sólo las funciones previstas para garantizar la compatibilidad electromagnética de conformidad con la Directiva 2004/108/CE.

Modo desactivado por termostato

Modo correspondiente al funcionamiento de la unidad encendida sin carga de refrigeración o de calefacción.

Plug Fan

Ventilador con un rodete sin envolvente, colocado de tal modo que el sistema dentro del que está insertado actúa como envolvente, permitiendo que el aire penetre a la entrada del rodete.

Potencia calorífica

Calor cedido por el equipo al medio de transferencia de calor por unidad de tiempo, expresado en vatios.

Potencia declarada

Potencia del ciclo de compresión de vapor de la unidad para refrigerar o calentar correspondiente a una temperatura exterior y a una temperatura interior declarada por el fabricante.

Potencia frigorífica

Calor extraído del medio de transferencia de calor por el equipo por unidad de tiempo, expresado en vatios.

Potencia nominal

Potencia medida en las condiciones nominales.

Potencial de calentamiento atmosférico (PCA) / Global Warming Potential (GWP)

Potencial de calentamiento climático de un gas fluorado de efecto invernadero en relación con el dióxido de carbono durante un periodo de 100 años.

Preparado de gases fluorados

Mezcla de dos o más sustancias, de las cuales al menos una es un gas fluorado de efecto invernadero.

Proceso endotérmico

Proceso por el cual se absorbe calor del medio exterior.

Proceso exotérmico

Proceso por el cual se cede calor al medio exterior.TÉRMINO DEFINI

Protocolo de Kioto

Protocolo de la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático (CMNUCC), adoptado en diciembre de 1997, por el que se implementan determinadas medidas para afrontar el fenómeno del cambio climático.

Puesta en servicio

Primera utilización de un producto para su fin pretendido por parte del usuario final.

Rango de funcionamiento

Límites máximo y mínimo de uso del equipo, indicados por el fabricante (por ejemplo, temperaturas, humedad de aire, voltaje) dentro de los cuales se declara que el aparato es apto para su uso y tiene las características publicadas por el fabricante.

Recuperación de calor

Función del equipo que, operando en modo refrigeración, mediante el uso de un intercambiador de calor adicional, recupera calor para su posterior utilización en otro proceso.

Requisitos de diseño ecológico

Todo requisito en relación con un producto, o con su diseño, destinado a mejorar su comportamiento medioambiental.

Rooftop

Acondicionador de aire que se instala en el techo o azotea de los edificios para climatizar todo el edificio.

SCOP. Coeficiente de rendimiento estacional

 Relación entre la demanda de calefacción y el consumo de electricidad, anual, en modo calefacción. Representa el rendimiento global de la unidad durante toda la temporada de calefacción designada.

SCOPnet. Coeficiente de rendimiento estacional neto

Relación entre la demanda de calefacción y el consumo de electricidad, anual, en modo calefacción sin calefactores eléctricos suplementarios.

SCOPon. Coeficiente de rendimiento estacional en modo activo

Relación entre la demanda de calefacción y el consumo de electricidad, anual, en modo activo de calefacción.

SEER. Factor de eficiencia energética estacional

Factor de eficiencia energética global de la unidad, representativo de toda la temporada de refrigeración, calculado como la demanda anual de refrigeración de referencia dividida por el consumo anual de electricidad para refrigeración.

Sistema Inverter

Sistema o tecnología que mediante la variación de la frecuencia de alimentación del motor eléctrico de accionamiento del equipo, permite mejorar su rendimiento a cargas parciales.

Sistema multisplit

Sistema split que incorpora más de una unidad interior, uno o más circuitos refrigerantes, uno o más compresores, y una o más unidades exteriores.

Sostenibilidad

Característica o estado según el cual pueden satisfacerse las necesidades presentes de la población actual sin poner en peligro la capacidad de las personas futuras para satisfacer sus propias necesidades.

SPF. Factor de rendimiento medio estacional estimativo

 Factor que se refiere al coeficiente de rendimiento estacional neto en modo activo (SCOPnet), en el caso de las bombas de calor accionadas eléctricamente, o a la «relación estacional neta de energía primaria en modo activo» (SPERnet), en el de las bombas de calor accionadas

térmicamente.

SPLV

System Part Load Value (eficiencia del sistema a carga parcial): indicador de la eficiencia energética estacional del sistema de climatización en una determinada instalación, calculada según la ecuación definida en AHRI 550/590-1998.

Temperatura bivalente (Tbiv)

Temperatura exterior declarada por el fabricante para calentar, a la cual la potencia declarada iguala la carga parcial y por debajo de la cual la potencia declarada debe complementarse con potencia de calefacción eléctrica de reserva a fin de alcanzar la carga parcial para calefacción.

Temperatura de consigna de una zona acondicionada

Temperatura interna (mínima deseada), fijada por el sistema de control en el modo de calefacción normal, o temperatura interna (máxima deseada) fijada por el sistema de control en el modo de refrigeración normal.

TÉRMINO DEFINICIÓN

Temperatura límite de funcionamiento (Tol)

 Temperatura exterior declarada por el fabricante para calefacción, por debajo de la cual el acondicionador de aire no tendrá ninguna capacidad de calentar. Por debajo de esa temperatura, la potencia declarada es igual a cero.

Termia

Unidad técnica de calor equivalente a un millón de calorías.

TEWI (Total Equivalent Warming Impact / Impacto de calentamiento atmosférico total equivalente)

 Parámetro utilizado para evaluar la masa del total equivalente de CO2, resultante de la suma del impacto directo generado por un escape de fluido refrigerante en el sistema y del impacto indirecto generado por el CO2 emitido en la producción de energía eléctrica consumida por el equipo a lo largo de su vida útil.

Tonelada equivalente de petróleo (tep)

Cantidad de energía similar a la que produce la combustión de una tonelada de petróleo. 1 tep: 13.860 kWh.

Transcrítico

Por encima del punto crítico del Diagrama de Mollier.

Unidad de Tratamiento de Aire (UTA)

 Equipo en el que sin producción propia de frío o calor se somete al aire a tratamientos térmicos, de filtración y/o lavado, y de variación de su contenido de humedad.

Unidad Terminal

Equipo receptor de aire o agua de una instalación centralizada que actúa sobre las condiciones ambientales de una zona acondicionada.

Valor calorífico bruto 

Cantidad total de calor liberado por una cantidad unitaria de combustible cuando es quemado por completo con oxígeno y cuando se devuelven los productos de combustión a la temperatura ambiente.

Válvula de Expansión

Elemento del circuito frigorífico que tiene como misión regular la entrada al evaporador, del refrigerante líquido procedente del condensador.

Ventiloconvector / Fancoil

Elemento terminal compuesto por un intercambiador de agua, ventilador, sistema de control y, en su caso filtro, para climatizar el aire de un local.

9.2. Acrónimos

ACS

Agua Caliente Sanitaria

AC

Corriente Alterna

AIE

Agencia Internacional de la Energía

bh

Bulbo Húmedo

BMS

Building Management System ( Sistema de Gestión de Edificios)

BOE

Boletín Oficial del Estado

bs

Bulbo Seco

CALENER

Calificación Energética de Edificios

CE

Comisión Europea

CEE

Comunidad Económica Europea

CEN

Comité Europeo de Normalización

CENELEC

Comité Europeo de Normalización Electrotécnica

CES

Comité Económico y Social de la UE

CFC

Clorofluorocarbono

COP

Coefficient of Performance (Coeficiente de Eficiencia Energética)

CTE

Código Técnico de la Edificación

DC

Corriente Continua

DG ENTR

Dirección General de Empresas de la UE

DG TREN

Dirección General de Transporte y Energía de la UE

DITE

Documento de Idoneidad Técnica Europeo

DOE

Department of Energy (UUEE) (Departamento de Energía)

DX

Expansión Directa

EC

Electrónicamente Conmutado

EEE

Espacio Económico Europeo

EEmm

Estados miembros

EER

Energy Efficiency Ratio ( Factor de Eficiencia Energética)

EEV

Electronic Expansion Valve (Válvula de Expansión Electrónica)

EJ

Exajulios

ESE

Empresa de Servicios Energéticos

ESEER

European Seasonal Energy Efficiency Ratio (Coeficiente Europeo de Rendimiento Energético Estacional)

EUROSTAT

Oficina Estadística de la UE

EUROVENT

Comité Europeo de Fabricantes de Tratamiento de Aire y Refrigeración

EVI

Enhanced Vapor Injection (Inyección de Vapor Mejorada)

FAR

Fuente acústica de referencia

GCV

Gross Calorific Value (Valor Calorífico Bruto)

GEC

Gestión Energética de la Climatización. Software de simulación energética de sistema de climatización

GEI

Gas de Efecto Invernadero

GHP

Gas Heat Pump (Bomba de Calor a Gas)

HCFC

Hidroclorofluorocarburo

HFC

Hidrofluorocarburo

HFO

Hidrofluorolefina

HP

High Pressure Switch (Presostato de Alta)

HR

Humedad Relativa

HVAC

Heat, Ventilation and Air Conditioning (Aire Acondicionado, Calefacción y Ventilación)

I+D

Investigación y Desarrollo

I+D+i

Investigación, Desarrollo e Innovación

IDA

Indoor Air (Aire Interior)

IDAE

Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía

INE

Instituto Nacional de Estadística

ISO

International Organization for Standardization (Organización Internacional para la Normalización)

IT

Instrucción Técnica

K

Kelvin

LEC

Low Energy Consumption (Bajo Consumo de Energía)

LPS

Low Pressure Switch (Presostato de Baja)

NA

Normalmente Abierto

NC

Normalmente Cerrado

OAT

Outside air temperature (Temperatura del aire exterior)

ODA

Outdoor Air (Aire Exterior)

PCA/GWP

Potencial de Calentamiento Atmosférico / Global Warming Potential

PE

Parlamento Europeo

PECC

Programa Europeo sobre Cambio Climático

PIB

Producto Interior Bruto

ppm

Partes por millón

pW

Picovatio

PYME

Pequeña y Mediana Empresa

RAEE

Residuos de Aparatos Eléctricos y Electrónicos

RD

Real Decreto

RITE

Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios

r/min

Revoluciones por Minuto

SAO

Sustancias que Agotan la capa de Ozono

SEER

Seasonal Energy Efficiency Ratio (Factor de Eficiencia Energética Estacional)

SCOP

Seasonal Coefficient of Performance (Coeficiente de Rendimiento Estacional)

SCOPnet

Seasonal Coefficient of Performance Net (Coeficiente de Rendimiento Estacional neto)

SHARES

Short Assessment of Renewable Energy Sources (Breve Evaluación del cálculo de las energías procedentes de fuentes renovables)

SPER

Seasonal Primery Energy Ratio (Relación Estacional de Energía Primaria)

SPERnet

Seasonal Primery Energy Ratio Net (Relación estacional neta de energía primaria en modo activo)

SPF

Seasonal Performance Factor (Factor de Rendimiento Medio Estacional)

SPLV

System Part Load Value (Ratio de Eficencia Estacional)

TAE

Toma de Aire Exterior

Tep

Toneladas equivalentes de petróleo

TEWI

Total Equivalent Warming Impact (Impacto de calentamiento atmosférico total equivalente)

UE

Unión Europea

UTA

Unidad de Tratamiento de Aire

VFD

Variable Frequency Driver (Variador de Frecuencia)

VRF

Variable Refrigerant Flow (Caudal Variable de Refrigerante)

WHE

Water Heat Exchanger (Intercambiador de Agua)

10. REFERENCIAS LEGISLATIVAS, NORMAS Y OTROS DOCUMENTOS

10.1 Legislación Europea

Directivas

Directiva 2012/27/UE, del Parlamento Europeo y del Consejo de 25 de octubre de 2012, relativa a la eficiencia energética.

Directiva 2012/19/UE, del Parlamento Europeo y del Consejo de 4 de julio de 2012, sobre residuos de aparatos eléctricos y electrónicos (RAEE).

Directiva 2010/31/UE, del Parlamento Europeo y del Consejo de 19 de mayo de 2010, relativa a la eficiencia energética de los edificios.

Directiva 2010/30/UE, relativa a la indicación del consumo de energía y otros recursos por parte de los productos relacionados con la energía, mediante el etiquetado y una información normalizada.

Directiva 2009/125, de 21 de octubre de 2009, por la que se instaura un marco para el establecimiento de requisitos de diseño ecológico aplicables a los productos relacionados con la energía.

Directiva 2009/28 del Parlamento Europeo y del Consejo, de 23 de abril de 2009, relativa al fomento del uso de energía procedente de fuentes renovables.

Directiva 2006/42/CE, del Parlamento Europeo y del Consejo de 17 de mayo de 2006, relativa a las máquinas.

Directiva 2006/32/CE, del Parlamento Europeo y del Consejo de 5 de abril de 2006 sobre la eficiencia del uso final de la energía y los servicios energéticos.

Directiva 2004/108/CE, del Parlamento Europeo y del Consejo de 15 de diciembre de 2004, relativa a la aproximación de las legislaciones de los Estados miembros en materia de compatibilidad electromagnética.

Directiva 97/23/CE, del Parlamento Europeo y del Consejo de 29 de mayo de 1997, relativa a la aproximación de las legislaciones de los Estados miembros sobre equipos a presión.

Reglamentos

Reglamento 517/2014, del Parlamento Europeo y del Consejo de 16 de abril de 2014, sobre los gases fluorados de efecto invernadero y por el que se deroga el Reglamento (CE) nº 842/2006.

Reglamento 814/2013, de la Comisión de 2 de agosto de 2013, por el que se aplica la Directiva 2009/125/CE del Parlamento Europeo y del Consejo en lo relativo a los requisitos de diseño ecológico para calentadores de agua y depósitos de agua caliente.

Reglamento 813/2013, de la Comisión de 2 de agosto de 2013, por el que se desarrolla la Directiva 2009/125/CE del Parlamento Europeo y del Consejo respecto de los requisitos de diseño ecológico aplicables a los aparatos de calefacción y a los calefactores combinados.

Reglamento Delegado 812/2013, de la Comisión de 18 de febrero de 2013 por el que se complementa la Directiva 2010/30/UE del Parlamento Europeo y del Consejo en lo que respecta al etiquetado energético de los calentadores de agua, los depósitos de agua caliente y los equipos combinados de calentador de agua y dispositivo solar.

Reglamento Delegado 811/2013, de la Comisión de 18 de febrero de 2013, por el que se complementa la Directiva 2010/30/UE del Parlamento Europeo y del Consejo en lo relativo al etiquetado energético de aparatos de calefacción, calefactores combinados, equipos combinados de aparato de calefacción, control de temperatura y dispositivo solar y equipos combinados de calefactor combinado, control de temperatura y dispositivo solar.

Reglamento 206/2012, de la Comisión de 6 de marzo de 2012, por el que se desarrolla la Directiva 2009/125/CE del Parlamento Europeo y del Consejo respecto de los requisitos de diseño ecológico aplicables a los acondicionadores de aire y a los ventiladores.

Reglamento Delegado 244/2012, de la Comisión, de 16 de enero de 2012, que complementa la Directiva 2010/31/UE del Parlamento Europeo y del Consejo, relativa a la eficiencia energética de los edificios, estableciendo un marco metodológico comparativo para calcular los niveles óptimos de rentabilidad de los requisitos mínimos de eficiencia energética de los edificios y sus elementos.

Reglamento Delegado 626/2011, de la Comisión, de 4 de mayo de 2011, por el que se complementa la Directiva 2010/30/UE del Parlamento Europeo y del Consejo en lo que respecta al etiquetado energético de los acondicionadores de aire.

Reglamento 1005/2009, del Parlamento Europeo y del Consejo, de 16 de septiembre de 2009 sobre las sustancias que agotan la capa de ozono.

Reglamento 303/2008, de la Comisión, de 2 de abril de 2008, por el que se establecen, de conformidad con el Reglamento 842/2006 del Parlamento Europeo y del Consejo, los requisitos mínimos y las condiciones de reconocimiento mutuo de la certificación de empresas y personal en lo que se refiere a los equipos fijos de refrigeración, aire acondicionado y bombas de calor que contengan determinados gases fluorados de efecto invernadero.

Reglamento 1516/2007 de la Comisión, de 19 de diciembre de 2007, por el que se establecen, de conformidad con el Reglamento 842/2006 del Parlamento Europeo y del Consejo, requisitos de control de fugas estándar para los equipos fijos de refrigeración, aire acondicionado y bombas de calor que contengan determinados gases fluorados de efecto invernadero.

Reglamento 1494/2007 de la Comisión, de 17 de diciembre de 2007, por el que se establecen, de conformidad con lo dispuesto en el Reglamento 842/2006 del Parlamento Europeo y del Consejo, la forma de etiquetado y los requisitos adicionales de etiquetado de los productos y aparatos que contengan determinados gases fluorados de efecto invernadero.

Reglamento 842/2006, del Parlamento Europeo y del Consejo, de 17 de mayo de 2006, sobre determinados gases fluorados de efecto invernadero.

Decisiones

Decisión 2014/363/UE, de la Comisión de 13 de junio de 2014 por la que se modifica la Decisión 2007/742/CE, relativa a las bombas de calor accionadas eléctricamente o por gas o de absorción a gas.

Decisión 2013/633/UE, de la Comisión de 30 de Octubre de 2013, por la que se modifica la Decisión 2007/742/CE al objeto de prorrogar la vigencia de los criterios ecológicos para la concesión de la etiqueta ecológica de la UE a las bombas de calor accionadas eléctricamente o por gas o de absorción a gas.

Decisión 2013/114/UE, de la Comisión de 1 de marzo, por la que se establecen las directrices para el cálculo por los estados miembros de la energía renovable procedente de las Bombas de Calor de diferentes tecnologías, conforme a lo dispuesto en el artículo 5 de la Directiva 2009/28/CE del Parlamento Europeo y del Consejo.

• Corrección de errores de la Decisión 2013/114/UE de la Comisión, de 1 de marzo de 2013, por la que se establecen las directrices para el cálculo por los Estados miembros de la energía renovable procedente de las bombas de calor de diferentes tecnologías, conforme a lo dispuesto en el artículo 5 de la Directiva 2009/28/CE del Parlamento Europeo y del Consejo.

Decisión 2007/742/CE de la Comisión, de 9 de noviembre de 2007, por la que se establecen los criterios ecológicos para la concesión de la etiqueta ecológica comunitaria a las bombas de calor accionadas eléctricamente o por gas o de absorción a gas.

Decisión 314/2014 de la Comisión de 28 de mayo de 2014 por la que se establecen criterios para la concesión de la etiqueta ecológica de la UE a los calefactores a base de agua.

• Corrección de errores de la Decisión 2014/314/UE de la Comisión, de 28 de mayo de 2014, por la que se establecen criterios para la concesión de la etiqueta ecológica de la UE a los calefactores a base de agua.

10.2 Legislación Nacional

Real Decreto 1074/2014, de 19 de diciembre que entre otros, modifica el Reglamento del Impuesto sobre los Gases Fluorados de Efecto Invernadero, aprobado por el Real Decreto 1042/2013, de 27 de diciembre.

Ley 28/2014, de 27 de noviembre que modifica, entre otras, la Ley 16/2013, de 29 de octubre, por la que se establecen determinadas medidas en materia de fiscalidad medioambiental y se adoptan otras medidas tributarias y financieras.

Real Decreto 1042/2013, de 27 de diciembre, por el que se aprueba el Reglamento del Impuesto sobre los Gases Fluorados de Efecto Invernadero.

Ley 16/2013, de 29 de octubre, por la que se establecen determinadas medidas en materia de fiscalidad medioambiental y se adoptan otras medidas tributarias y financieras.

Orden FOM/1635/2013, de 10 de septiembre, por la que se actualiza el Documento Básico DB-HE «Ahorro de Energía», del Código Técnico de la Edificación, aprobado por Real Decreto 314/2006, de 17 de marzo.

Real Decreto 238/2013, de 5 de abril, por el que se modifican determinados artículos e instrucciones técnicas de Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios, aprobado por el Real Decreto 1027/2007, de 20 de julio.

Real Decreto 233/2013, de 5 de abril, por el que se regula el Plan Estatal de fomento del alquiler de viviendas, la rehabilitación edificatoria, y la regeneración y renovación urbanas, 2013-2016.

Real Decreto 1390/2011, de 14 de octubre de 2011, por el que se regula la indicación del consumo de energía y otros recursos por parte de los productos relacionados con la energía, mediante el etiquetado y una información normalizada.

Real Decreto 187/2011, de 18 de febrero de 2011, relativo al establecimiento de requisitos de diseño ecológico aplicables a los productos relacionados con la energía.

Real Decreto 138/2011, de 4 de febrero de 2011, por el que se aprueba el Reglamento de seguridad para instalaciones frigoríficas y sus instrucciones técnicas complementarias.

Real Decreto 795/2010, de 16 de junio de 2010, por el que se regula la comercialización y manipulación de gases fluorados y equipos basados en los mismos, así como la certificación de los profesionales que los utilizan.

Real Decreto 1826/2009, de 27 de noviembre de 2009, por el que se modifica el Reglamento de Instalaciones Térmicas en los edificios, aprobado por el Real Decreto 1027/2007, de 20 de julio.

Real Decreto 1644/2008, de 10 de octubre, por el que se establecen las normas para la comercialización y puesta en servicio de las máquinas.

Real Decreto 1027/2007, de 20 de julio de 2007, por el que se aprueba el Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios.

Real Decreto 47/2007, de 19 de enero de 2007, por el que se aprueba el Procedimiento básico para la certificación de eficiencia energética de edificios de nueva construcción.

Real Decreto 314/2006, de 17 de marzo de 2006, por el que se aprueba el Código Técnico de la Edificación.

10.3 Normas

UNE-EN 14825: 2014. Acondicionadores de aire, enfriadoras de líquido y bombas de calor con compresor accionado eléctricamente para la calefacción y la refrigeración de locales. Ensayos y clasificación en condiciones de carga parcial y cálculo de rendimiento estacional.

UNE-EN 14511: 2012. Acondicionadores de aire, enfriadoras de líquido y bombas de calor con compresor accionado eléctricamente para la calefacción y la refrigeración de locales.

UNE-EN 12102: 2008. Acondicionadores de aire, enfriadoras de líquido, bombas de calor y deshumidificadores con compresor accionado eléctricamente para la calefacción y la refrigeración de locales. Medición del ruido aéreo. Determinación del nivel de potencia acústica.

UNE 100001: 2001. Climatización. Condiciones climáticas para proyectos

UNE-EN ISO 3741: 2011. Acústica. Determinación de los niveles de potencia acústica y de los niveles de energía acústica de las fuentes de ruido a partir de la presión acústica. Métodos de laboratorio en cámaras reverberantes.

UNE-EN ISO 3745: 2012. Acústica. Determinación de los niveles de potencia acústica y de los niveles de energía acústica de fuentes de ruido a partir de la presión acústica. Métodos de laboratorio para cámaras anecoicas y semi-anecoicas.

10.4 Otros Documentos

• Ahorro y Recuperación de Energía en Instalaciones de Climatización. Guía Técnica de IDAE.

• Condiciones Climáticas Exteriores de Proyecto. Guía Técnica de IDAE.

• Breve evaluación del Cálculo de las Energías Procedentes de Fuentes Renovables. Documento de EUROSTAT.

• Observatorio de Energía y Sostenibilidad. Edición 2013.

• Condiciones de Aceptación de Procedimientos Alternativos a LIDER y CALENER. IDAE

• La Energía en España. 2013. Ministerio de Industría, Energía y Turismo. Secretaría de Estado de Energía.

11. EMPRESAS PATROCINADORAS

• AIRLAN

• ARISTON

• BAXI

• CARRIER

• CIAT

• DAIKIN

• EUROFRED

• FRIGICOLL

• HITACHI

• HITECSA

• JOHNSON CONTROLS

• KEYTER

• LENNOX

• LG ELECTRONICS

• LUMELCO

• MITSUBISHI ELECTRIC

• PANASONIC

• ROBERT BOSCH

• SAMSUNG

• SAUNIER DUVAL

• SEDICAL

• SYSTEMAIR

• TOSHIBA HVAC

• VAILLANT

EMPRESA: Airlan, S.A.

Dirección: Ribera de Deusto, 87. 48014 Bilbao

Teléfono: 94 476 01 39

Fax: 94 475 24 02

Página web: www.airlan.es

Correo electrónico: info@airlan.es

Fecha de implantación en España: 1989

Perfil de empresa:

Fabricación, comercialización y distribución de equipos de climatización.

Bienes, productos y servicios:

Fabricación, comercialización y distribución de equipos de climatización, ventilación, regulación y control: enfriadoras, bombas de calor, climatizadoras, recuperadores, fan-coils, cassettes de techo, y deshumectadoras para piscinas.

Programas de certificación de empresa/productos:

Empresa: ISO 9001

Producto: EUROVENT, UL, AHRI, GOST.

EMPRESA: Ariston Thermo España s.l.u.

Dirección: Parc de Sant Cugat Nord. / Pza. Xavier Cugat 2 Ed. A, 2º

Teléfono: 902 89 81 81

Fax: 93 322 77 99

Página web: www.ariston.com/es

Correo electrónico: info.es@ariston.com

Fecha de implantación en España: 1992

Perfil de empresa: Ariston Thermo Group es una empresa multinacional líder a nivel mundial en el sector de la calefacción y el agua caliente sanitaria. En 2013, el Grupo alcanzó una facturación total de 1.335 millones de euros y vendió 7,2 millones de productos en más de 150 países. El Grupo ofrece una gama completa de productos, sistemas y servicios con sus marcas Ariston, Chaffoteaux y Fleck. El compromiso de Ariston Thermo Group con la eficiencia energética se expresa a través del desarrollo constante de nuevas soluciones basadas en fuentes de energía renovables, como sistemas de energía solar térmica y bombas de calor aire-agua, así como a través de la mejora de la eficiencia en productos tradicionales, como calderas y calentadores de agua, para ofrecer una combinación óptima de confort, ahorro energético y atención al medio ambiente.

Bienes, productos y servicios: Ariston combina calidad y tecnología de alta eficiencia energética en una amplia gama de productos preparados para cumplir los más altos estándares de calidad y los requisitos derivados de la nueva directiva de Ecodiseño (ErP) en las siguientes categorías de producto:

Agua Caliente Sanitaria: La garantía de una marca líder con la más amplia variedad en tamaños, diseños y tecnologías.

- Termos eléctricos: modelos inteligentes con sistema Eco y programación.

- Calentadores a gas termostáticos (flujo natural, flujo forzado y estancos)

Calefacción: Ariston ofrece productos de alta eficiencia y sistemas integrados a través del protocolo único de comunicación Busbridgenet.

- Calderas de condensación de alta eficiencia

- Sistemas de termorregulación modulantes.

Renovables: Soluciones sostenibles de alta eficiencia energética basados en energías renovables como solar y aerotermia.

- Bomba de calor para ACS “Nuos” (gama completa: mural y suelo, monoblock y split)

- Energía Solar Térmica (sistemas y kits solares, colectores, acumuladores)

Programas de certificación de empresa/productos: ISO 9001:2008

EMPRESA: BAXI

Dirección: Salvador Espriu 11, 08908 L’Hospitalet de Llobregat

Teléfono: 902 898 000

Fax: 902 898 012

Página web: www.baxi.es

Correo electrónico: informacion@baxi.es

Fecha de implantación en España: 1917

Perfil de empresa: BAXI, compañía puntera y referente en soluciones de climatización, es una empresa integrada en el grupo BDR Thermea.

En España y Portugal BAXI cuenta con 1.150 colaboradores y con un volumen de negocio de 175 millones de euros, incluyendo toda la red de Servicio Técnico Oficial vinculada a la marca. Dispone de una planta de producción de energía solar en Castellbisbal (Barcelona), sedes corporativas en Madrid, Barcelona y Lisboa, instalaciones logísticas en La Pobla de Claramunt (Barcelona) y cuatro centros de formación ubicados en: Alcalá de Henares (Madrid), Gavà (Barcelona), Oviedo y Leiria (Portugal).

Bienes, productos y servicios:

• Sistemas de climatización.

• Equipos de aire acondicionado residenciales y comerciales.

• Bombas de calor de aerotermia.

• Calderas de condensación de gas y gasóleo hasta 2 MW.

• Sistemas solares térmicos.

• Sistemas de suelo radiante.

• Radiadores de aluminio, acero y hierro fundido.

Programas de certificación de empresa/productos: ISO 9001

EMPRESA: Carrier España, S.L.

Dirección: Avda. Real de Pinto 91. Edificio C. Escalera 2. 28021 Madrid

Teléfono: 91 520 93 00

Fax: 91 520 93 90

Página web: www.carrier.es

Correo electrónico: carrier-esp@carrier.utc.com

Fecha de implantación en España:

Como Hupp España / Fedders Ibérica en el año 1964.

Como Teclisa en el año 1966.

Como Seyma en el año 1973.

Como Interclisa en el año 1976.

Como Carrier España desde el año 1986.

La primera unidad Carrier se instaló en España en el Palacio Central de Sevilla en el año 1939, alcanzándose en el año 1961 las 450 unidades operativas.

Perfil de empresa: Distribución y Servicio de Sistemas de Climatización, Procesos Industriales y Refrigeración.

Bienes, productos y servicios:

Sistemas de Climatización hidrónicos:

• Unidades de producción 

• Fancoils centralizada aire-agua y agua-agua

• UTAs

• Unidades de absorción

• Sistemas de control y centralización

Unidades de cubierta tipo rooftop.

Unidades autónomas, compactas y partidas, aire-aire y agua-aire.

Unidades para procesos industriales.

Sistemas de Refrigeración industrial de media y baja temperatura.

Sistemas de medición, regulación y control.

Servicio de Soporte Técnico.

Servicio de Asistencia Técnica.

Mantenimiento de instalaciones.

Retrofit y modernización de instalaciones.

Programas de certificación de empresa/productos:

• Productos y Herramientas de diseño (HAP):

Eurovent y Certificación Edificios Sostenibles LEED (Green Building Council).

• Empresa: ISO 9001:2008 e ISO 14001:2004.

EMPRESA: Cia. Industrial de Aplicaciones Térmicas, S.A.

Dirección: P.I. Llanos de Jarata s/n 14550 Montilla, Córdoba

Teléfono: 957 652 311

Fax: 957 652 212

Página web: www.grupociat.es

Correo electrónico: ciat@grupociat.es

Fecha de implantación en España: 1986

Perfil de empresa:

El Grupo CIAT, con 80 años de experiencia es líder europeo en diseño, fabricación y comercialización de equipos de climatización, refrigeración, tratamiento de aire e intercambio térmico. CIAT está presente en más de 70 países, con 7 plantas de producción, una de ellas en España, y más de 2.200 empleados que trabajan conjuntamente para ofrecer asistencia y servicio técnico-comercial a nuestros clientes, ofreciéndoles asesoramiento previo, atención comercial y servicio postventa.

El confort, la calidad de aire y la eficiencia energética son los tres pilares sobre los que se sustenta la estrategia del grupo, con el objetivo de ofrecer soluciones globales adaptadas a las necesidades de cada mercado en los que CIAT es especialista.

Bienes, productos y servicios:

• Equipos autónomos (roof-top, compactos horizontales y verticales, y partidos) y

equipos condensados por agua.

• Sistemas hidrónicos (plantas de agua/unidades de tratamiento de aire/unidades

terminales (fancoils)).

• Equipos de tratamiento de aire en piscinas.

• Equipos de tratamiento de aire de precisión

Productos a destacar:

Gama Space. Los equipos de refrigeración y bombas de calor Space son unidades autónomas de construcción compacta tipo roof-top, concebidas para la climatización de grandes superficies de uso comercial o industrial. Un amplio número de opcionales permite resolver numerosas exigencias de funcionamiento, además de reducir hasta un 30% el consumo eléctrico frente a otros equipos. La gama Space cuenta con 3 versiones: bomba de calor de condensación por aire; Space Gas, condensación por aire y quemador de gas integrado y Space Aqua por condensación por agua.

Gracias a la gestión del free cooling, a los ventiladores de alta eficiencia plug fan y al control automático del caudal interior de CIAT se asegura un funcionamiento adecuado del sistema de difusión y un menor consumo energético.

Programas de certificación de empresa/productos:

EUROVENT. CIAT participa en los programas de certificación de EUROVENT, organismo europeo que garantiza las prestaciones técnicas anunciadas en los productos. Por sus exigentes normas, EUROVENT garantiza a las oficinas técnicas, instaladores y clientes finales la elección de los equipos que mejor se adaptan a sus necesidades. Los ensayos se realizan con valores significativos del equipo y siguen las normas EN.

El Grupo CIAT se ha convertido en referencia en materia de seguridad, higiene y medio ambiente. La certificación ISO 14001 por la gestión ambiental en la planta de fabricación de Montilla y OHSAS 18001 que, junto a la ya implantada ISO 9001, completan la implantación de un Sistema Integrado de Gestión del Medio Ambiente, Salud en el trabajo y Calidad. CIAT se ha convertido en ejemplo de Excelencia y de empresa socialmente responsable.

EMPRESA: Daikin AC Spain S.A.

Dirección: Vía de los Poblados, 1 - Parque Empresarial Alvento, Edif. A y B planta 4ª. 28033 Madrid

Teléfono: 901 101 102

Fax: 91 334 30 29

Página web: www.daikin.es

Correo electrónico: marketing@daikin.es

Fecha de implantación en España: 1982

Perfil de empresa: Daikin España es una de las más importantes filiales de la multinacional japonesa DAIKIN LTD con una experiencia de más de 30 años en nuestro país y, en la actualidad, el proveedor líder de sistemas de climatización en España, dando cobertura a todo el territorio nacional a través de sus 8 delegaciones.

Bienes, productos y servicios: Marca con una amplia y diversificada gama de productos, que va desde los sistemas de Aire Acondicionado tecnológicamente más avanzados del mercado, a las soluciones de Calefacción basadas en la máxima eficiencia energética. Nuestro catálogo cubre todas las necesidades del sector:

• Equipos domésticos en los que prima el diseño, el confort y una alta eficiencia

energética (equipos A+++).

• Sistemas comerciales o semindustriales (como el VRV).

• Grandes enfriadoras industriales.

• Sistemas de ventilación para la renovación y la recuperación de energía en los

edificios.

• Purificadores de aire.

• Integración de la domótica en los hogares y en el control de grandes edificios.

• Equipos para refrigeración dirigidos al mercado de frío industrial aprovechando

la mejor tecnología del confort al frío.

En definitiva, alta tecnología en climatización, eficiencia energética (=ahorro) y diseño de vanguardia son aspectos clave de nuestra oferta que abarca cualquier aplicación del ámbito doméstico, semi-industrial e industrial.

Programas de certificación de empresa/productos:

ISO 14001 (gestión medioambiental optima), ISO 9001 (calidad), Certificacion Eurovent, Ecolabel (Daikin Alterma), The British allergy foundation y TÜV certifications (purificadores).

EMPRESA: Eurofred, S.A

Dirección: Calle Marqués de Sentmenat 97, 08029, Barcelona

Teléfono: 934 199 797

Fax: 934 198 686

Página web: www.eurofred.es

Correo electrónico: comunicación@eurofred.es

Fecha de implantación en España:

Fundada en 1966, la compañía ha ido creciendo y consolidándose en los principales mercados de Europa Occidental como España, Italia, Francia, Portugal, Reino Unido e Irlanda y ampliando su ámbito de actuación en otros continentes con las recientes incorporaciones de las oficinas en Chile y Marruecos.

Perfil de empresa:

Eurofred empresa puntera en la distribución de equipos en el sector de la climatización, calefacción, refrigeración y horeco. El profundo conocimiento del mercado y de las necesidades de sus clientes, le han permitido desarrollar una propuesta global de servicios y productos que se adapta a cada tipología de negocio.

Gracias a un equipo de más de 500 profesionales, la compañía es capaz de ofrecer un servicio cercano y de calidad supervisando y dando apoyo durante todo el ciclo de vida del producto.

La eficiencia es el denominador común que marca la diferencia de Eurofred en el mercado. La empresa impulsa el desarrollo de productos ecoeficientes que incorporan la más avanzada tecnología, así como gases refrigerantes amables con el objetivo de proteger el medio ambiente y favorecer la eficiencia energética de sus equipos.

Bienes, productos y servicios:

La compañía trabaja con equipos de refrigeración, aire acondicionado, calefacción, frío comercial, hostelería, heladería-pastelería, componentes y accesorios adaptados a cada necesidad: hogares, comercios, cadenas de alimentación, cadenas de restauración y procesos industriales, entre otros.

Parte de su éxito se debe a sus principales marcas en el mercado, entre ellas destaca:

• Fujitsu General LTD: Pionero mundial en el sector electrónico expertise que aporta en materia de climatización con la serie de VRF AIRSTAGE.

• Clint: Con una trayectoria de más de 25 años en el mercado HVAC aportando soluciones A+++ en plantas enfriadoras de agua. Y otros sistemas cómo Close Control y UTA’s.

• Aquatermic: Marca dedicada a la eficiencia energética que cuenta con una amplia gama de bombas de calor para múltiples soluciones.

Otras de sus marcas más relevantes son Fujielectric y Hiyasu que disponen de equipos de climatización para el ámbito doméstico y comercial, así como Daitsu que además cuenta con equipamiento industrial.

Eurofred cuenta con la red de servicios técnicos de climatización, refrigeración y equipamiento horeco más amplia del mercado que cubre todo el territorio nacional garantizando un servicio altamente eficiente y de proximidad.

Eurofred también apuesta por la formación con Eurofred Academy, una academia de formación a clientes, en la que ingenieros especializados dan formación técnica sobre las distintas gamas de producto que comercializa la compañía: aire acondicionado doméstico, comercial e industrial, así como de equipamiento profesional horeco.

En un showroom de más de 350m², Eurofred Academy imparte formaciones a lo largo del año, además de ofrecer cursos a medida para sus clientes.

El compromiso de Eurofred es ofrecer una solución integral a sus clientes con la propuesta de productos más competitiva y un elevado nivel de servicio adaptado a sus necesidades y para todo tipo de negocios o establecimientos: instaladores, franquicias, pequeños comercios e industria alimentaria, entre otros.

Programas de certificación de empresa/productos:

De empresa ISO 9001 y CE; y de producto Eurovent.

EMPRESA: FRIGICOLL S.A.

Dirección: Blasco de Garay, 4-6. 08960 Sant Just Desvern (Barcelona)

Teléfono: 93 480 33 22

Fax: 93 480 33 23

Página web: www.frigicoll.es

Correo electrónico: clima.energia@frigicoll.es

Fecha de implantación en España: 1957

Perfil de empresa: Frigicoll elabora proyectos integrales, suministrando maquinaria para el sector de la climatización, el transporte refrigerado, la hostelería y la refrigeración, así como para el sector de los electrodomésticos.

Productos de alta calidad, técnicos especializados, posventa eficaz y recambios homologados configuran un escenario compacto e inmejorable.

La sólida implantación de la compañía en el mercado se traduce en una extensa representación territorial. Con bases de servicio en gran parte de la península e instalaciones propias repartidas por el territorio nacional, Frigicoll se estructura para dar cobertura a sus clientes con todo su personal a su disposición.

Su vocación de servicio les ha situado como un referente entre profesionales y consumidores finales. Las personas y el valor de su confianza han sido elementos fundamentales para que la compañía haya logrado su actual relevancia en el mercado. Después de más de 50 años, su voluntad de aportar servicios integrales premium continúa guiándoles en la inquietud de buscar nuevas soluciones tecnológicas sostenibles.

Frigicoll cuida la proximidad con el cliente, siendo sólido y a la vez flexible como baza fundamental para aportar respuestas innovadoras y fiables.

Programas de certificación de empresa/productos:

ISO 9001 y 14001 sólo para Post-Venta.

EMPRESA: Hitachi Air Conditioning Europe, S.A.S. (suc España). A Johnson Controls Hitachi Air Conditioning Company

Dirección: López Santos, 2, 2ª planta, 28231 Las Rozas (Madrid)

Fábrica Europea: En Barcelona, España.

Página web: www.jci-hitachi.com www.hitachiaircon.es www.vrfcentrifugo.com

Correo electrónico: marketing.spain@jci-hitachi.com

Redes sociales: YouTube: Hitachi Aire Acondicionado

Linked in: Hitachi Aire Acondicionado

Perfil de empresa: Con Johnson Controls-Hitachi Air Conditioning es posible resolver las necesidades de climatización de cualquier edificio o negocio de una manera más rápida, inteligente y eficiente. La nueva compañía resultante de la fusión de dos grandes, combina la larga experiencia y avanzada tecnología japonesa de Hitachi, con la implantación mundial de Johnson Controls. Hitachi cuenta con una planta de fabricación en España, que cubre las necesidades del mercado europeo; distinguida en el sector por contar con un avanzado laboratorio para dar datos precisos y fiables sobre eficiencia a nuestros clientes.

Bienes, productos y servicios:

Residencial: mural, consola, conductos, cassette, techo y multizone.

Calefacción y ACS: amplia gama de bomba de calor Yutaki, y exclusivo depósito termodinámico Split Inverter Yutaki T.

Comercial Banking&City Business: VRF Centrífugo, Utopía IVX Premium, y Utopía IVX y ES.

Comercial pesada: amplia gama de sistemas VRF Set Free y de unidades interiores System Free, compatibles con todas las gamas comerciales de Utopía y Set Free.

Industrial: Enfriadoras de agua Samurai. Hitachi ha vendido más de 150.000 enfriadoras en todo el mundo.

Extensa oferta de controles, individuales o centralizados, compatibles con todo.

Señas de identidad: Productos exclusivos; distribución selectiva y de calidad; Hitachi fabrica el 100% de su aire acondicionado; departamento de prescripción dedicado especialmente a ingenierías; atención prioritaria a propiedades; transparencia total en la relación con nuestros colaboradores; apertura a nuevos canales.

Productos exclusivos:

VRF Centrífugo. Certificado Eurovent. Primer sistema de climatización centrífugo para negocios a pie de calle, con instalación oculta en la fachada. Hasta 6 espacios con control independiente, y mejora de la eficiencia estacional. 

Utopía IVX Premium. Mejora la eficiencia a cargas parciales, aumenta el rendimiento a baja temperatura. Permite la conexión de un máximo de 8 unidades interiores con su control independiente, funcionamiento tanto en refrigeración como calefacción. Cumple con las normativas ErP y alcanza SEER: 6,82 (A++) y SCOP: 4,65 (A+) situándose entre los más eficientes del mercado. Funciona como un VRF.

Sistemas VRF (Set Free) modulares, simplifican el rediseño de una instalación, reduciendo la necesidad de remodelación en el edificio, pudiendo realizar puestas en marcha parciales y sectorizadas. Hitachi cuenta con una de las gamas más amplias del mercado (unidades de flujo horizontal de mediana potencia y de flujo vertical hasta 54 CV). En la actualidad el VRF Set Free FSXNHE es el más eficiente del mercado.

Enfriadoras de agua Samurai modulares. Máxima adaptabilidad a las múltiples condiciones arquitectónicas, urbanísticas y meteorológicas. Con 3 módulos que pueden aumentar hasta 8, sin controlador adicional. Alineados o en L, T, Z o U, los hacen adaptables. Climatización garantizada: si falla un módulo, el resto cubre.

Gama residencial mural, única con información de consumos (en kW) reales del equipo, gracias al exclusivo mando Eco Control.

Último lanzamiento en la gama bomba de calor aire agua: Yutaki S80, ideal para sustituir calderas al trabajar con una temperatura de impulsión del agua de 80ºC.

Sistema de control CS Net Web, mejora la eficiencia de la instalación, da información de consumos por zonas.

Programas de certificación de empresa/producto: CE, EUROVENT, ISO 14001, QUALITY SISTEM (JQA), AENOR, RoHS, PROTOCOLO DE KYOTO, GESTOR AMBIENTAL, NORMATIVA ERP DE LA UNION EUROPEA.

Un ejemplo de Experiencias de Éxito: RED DE OFICINAS BANCARIAS (varias localizaciones): Solución aportada: VRF Centrífugo de Hitachi se consideró la solución ideal al adecuarse a todas las exigencias de la propiedad: se podían instalar en el falso techo, evitando salir a la fachada y cumpliendo así con las ordenanzas municipales sin renunciar a la eficiencia, al ser unidades con un compresor de alta eficiencia Scroll horizontal y con ventilador inverter centrífugo. Además, permite control de forma independiente de los diferentes despachos y salas de las oficinas del banco. Experiencias de éxito: visita el espacio Wow! De nuestra página web.

EMPRESA: Hitecsa Cool Air

Dirección: Masia Torrents, 2, 08800 Vilanova i la Geltrú (Barcelona)

Teléfono: 93 8934912

Fax: 93 8939615

Página web: www.hitecsa.com

Correo electrónico: info@hitecsa.com

Fecha de implantación en España: 1982

Fecha de implantación en España:

Fundada en 1982, Hitecsa empresa puntera en el diseño, fabricación y prescripción de equipos de climatización. Desde entonces hasta hoy Hitecsa ha ido creciendo y evolucionando gracias a la continua innovación de sus productos en términos de eficiencia energética.

En Julio 2014, Hitecsa entra en una nueva etapa ampliando considerablemente su gama de productos y su capacidad productiva gracias a la compra de Wesper, fabricante francés de referencia desde 1948 en sistemas de climatización y unidades de tratamiento de aire, y de Adisa, fabricante español desde 1961 especializado en calefacción de alto rendimiento.

Perfil de empresa:

Hitecsa es todo un referente en el diseño, fabricación y prescripción de equipos de climatización. Propietario de las marcas HITECSA (climatización comercial-industrial), WESPER (climatización y tratamiento de aire) y ADISA (calefacción). Con fábricas propias por un total de más de 75.000 m² en Vilanova y la Geltrú (Barcelona), en Pons (Francia) y en Arenys de Mar (Barcelona) y un nivel de en torno a 300 empleados.

Hitecsa dispone de departamento propio de ingeniería y especialistas para ofrecer un servicio personalizado de asesoramiento técnico y desarrollo de proyectos a medida. Además cuenta con un departamento interno de I+D+i para asegurar el desarrollo de productos eficientes y respetuosos con el medio ambiente, garantizando los más altos estándares de calidad.

Bienes, productos y servicios:

Equipos de climatización, y calefacción de potencias medias y altas, entre los cuales destacan: amplia gama de enfriadoras de agua, equipos autónomos, roof tops, fancoils, unidades de tratamiento de aire, condensadores remotos, aerorefrigeradores, aerotermos, etc.

Para responder a las necesidades de sus clientes, el compromiso de la compañía es garantizar una oferta global tanto a nivel de producto como de servicio y ofrecer el mejor asesoramiento pre y postventa: desde el soporte para la selección de la mejor solución en climatización, hasta la instalación de los equipos, la puesta en marcha y el mantenimiento.

A nivel formativo, la compañía dispone de una Escuela Hitecsa para impartir cursos de formación dirigidos a todos aquellos profesionales que deseen ampliar sus conocimientos sobre el funcionamiento de los equipos Hitecsa. La empresa dispone de un departamento especializado en recambios, Serv-Hiplus, encargado de dar servicio en cuanto a recambios y soporte técnico de HITECSA, WESPER y ADISA.

Hitecsa cuenta con una red de Servicios Técnicos Oficiales en las principales ciudades que, en combinación con los Servicios Técnicos Homologados y el SAT interno, garantizan en todo momento una respuesta rápida y fiable a nivel de soporte técnico.

Programas de certificación de empresa/productos:

ISO 9001:2008

Colaboración con los programas de certificación Eurovent.

EMPRESA: Johnson Controls España, S.L.

Dirección: C/ Valportillo II nº 16 – Polígono Industrial de Alcobendas. 28028 Alcobendas (Madrid)

Teléfono: 91 724 21 00

Fax: 91 724 21 10

Página web: www.johnsoncontrols.es

Correo electrónico: be-atencion.clientes@jci.com

Fecha de implantación en España: 1990

Perfil de empresa:

Con cerca de 700 oficinas en más de 150 países, proveedor líder de equipos, controles y servicios de calefacción, ventilación, aire acondicionado, refrigeración y sistemas de seguridad para edificios. Johnson Controls ofrece productos, servicios y soluciones que aumentan la eficiencia energética y disminuyen los costes de operación a más de un millón de clientes.

OFICINAS

Madrid c/ Valportillo II nº 16, Polígono Industrial Alcobendas, 28108 Alcobendas (Madrid)

Barcelona Paseo Espronceda nº 278, 08204 Barcelona Dr. Josep Castells nº 5, 08830 Sant Boi de Llobregat (Barcelona)

Bilbao Polígono Industrial AXPE, Ribera de Axpe nº 11, Edificio D, local 106BIS, 48950 Erandio (Vizcaya)

Sevilla c/ Juventud nº 8, Parque Industrial PISA, 41927 Mairena de Aljarafe (Sevilla)

Valladolid Polígono Industrial El Esparragal, Rosales nº 13, 47155 Santovenia de Pisuerga

Valencia Edificio Imper, Polígono Industrial Vara de Quart, c/ Dels Traginers nº 14, 46014 Valencia

Lisboa Av. Do Forte nº 12, 2790-072 Carnaxide (Lisboa)

Bienes, productos y servicios:

Fabricación, venta e instalación de Sistemas de Frío-Calor, de Componentes de Aire Acondicionado (HVAC), de Componentes y Soluciones de Sistemas de Control que se integran juntamente con todos los sistemas que se encuentran en la instalaciones para crear un Ambiente Confortable.

Mantenimiento, Reparación y Sustitución de equipos o sistemas.

Diseño, suministro, instalación y servicio de equipos de refrigeración y sistemas para aplicaciones comerciales.

Suministro de Repuestos.

Soluciones de modernización, mantenimiento, contratos de rendimiento energético.

Productos a destacar:

• Sistema de Control Metasys®

• Enfriadoras York® Refrigeradas por agua: YMC2, compresor centrífugo magnético de velocidad variable

• Enfriadoras York® Refrigeradas por aire

• Bombas de Calor York® refrigeradas por aire o por agua

• Enfriadoras por Absorción York®

• Sistemas York® Large Split: VAC/VAH, VCH, VIR

• Equipos Compactos York®

• Unidades Fan Coil York®

• Centrales de Tratamiento de Aire York®

Programas de certificación de empresa/productos:

• ISO 9001 (Sistema Gestión de Calidad)

• ISO 14001 (Sistema de Gestión de Medio Ambiente)

• OSHAS 18001 (Sistema de Gestión de Seguridad y Salud Ocupacional)

• Eurovent Certification

EMPRESA: Junkers – Grupo Robert Bosch España S.L.U.

Dirección: C/ Hermanos Garcia Noblejas 19. 28037 Madrid

Teléfono: 902 410 014

Fax: 913 279 865

Página web: www.junkers.es

Correo electrónico: Junkers.tecnica@es.bosch.com

Redes sociales: https://www.facebook.com/junkers.es,

https://twitter.com/junkers_es, http://linkd.in/1k94Cje

Perfil de empresa:

Junkers. División Termotecnia, marca de la división Bosch Termotecnia perteneciente al grupo Bosch, ofrece, desde hace ya más de 100 años, soluciones inteligentes para el confort individual con productos que respetan el medio ambiente, de alta fiabilidad, fácil manejo y bajos consumos.

Bienes, productos y servicios:

Junkers tiene una amplia gama de soluciones de calefacción, agua caliente sanitaria y aire acondicionado de primera calidad. Apuesta cada vez más por el uso de energías renovables ofreciendo productos eficientes y orientados al futuro, como las calderas de condensación, los sistemas solares térmicos y las bombas de calor.

Programas de certificación de empresa/productos: 

ISO 9001:2008

EMPRESA: Keyter Technologies S.L.

Dirección: P.I. Los Santos, Apdo. 650, Lucena 14900 (Córdoba)

Teléfono: +34 957 510 752

Fax: +34 957 511 644

Página web: www.keyter.es

Correo electrónico: comercial@keyter.es

Fecha de implantación en España: 2013

Perfil de empresa: KEYTER Technologies es un grupo español de empresas industriales, constituido por los fundadores y ex-directivos de CIATESA. Contando con una experiencia de más de 30 años en el sector HVAC, KEYTER Technologies centra su actividad en el desarrollo, fabricación y comercialización de bienes de equipo basados en las tecnologías de la refrigeración y la climatización.

KEYTER Technologies, reconocida por su destacable labor en I+D, está comprometida con el desarrollo de proyectos relacionados con la innovación tecnológica y la preservación del medioambiente. Con una creciente trayectoria industrial, KEYTER cuenta con 10 delegaciones y con un servicio técnico que cubre todo el territorio nacional. KEYTER se incorpora a AFEC en el año 2014.

Bienes, productos y servicios: KEYTER ofrece una amplia gama de soluciones para el sector de la climatización industrial nacida de la experiencia del grupo Keyter Technologies, en la que se incluyen entre otras:

• Equipos compactos Roof-top.

• Equipos compactos Wall-top para instalación mural.

• Equipos Autónomos Partidos.

• Equipos Autónomos Compactos horizontales y verticales.

• Amplia gama de Enfriadoras y Bombas de Calor.

• Unidades de Tratamiento de Aire.

• KEYTER desarrolla soluciones a medida para integradores y fabricantes en aquellos procesos donde sea de aplicación la tecnología de bomba de calor.

Programas de certificación de empresa/productos:

ISO 14001 (gestión medioambiental), ISO 9001 (calidad), en proceso de Certificación Eurovent, Certificación TÜV (PED).

EMPRESA: Lennox Refac S.A

Dirección: c/Princesa 31, 4ª. 28008 Madrid

Teléfono: 91 540 18 10

Fax: 91 542 84 04

Página web: www.lennoxemea.com

Correo electrónico: info.sp@lennoxemea.com

Fecha de implantación en España: 1996

Perfil de empresa:

Lennox España es una empresa perteneciente al grupo Lennox Internacional, que fabrica y distribuye una gama bastante amplia de equipos de aire acondicionado.

Lennox ofrece un gran despliegue humano para atender a todo el ámbito nacional, todo esto se consigue con una plantilla de, aproximadamente, 250 trabajadores.

Lennox España tiene sus Oficinas Centrales en: Madrid, c/ Princesa, 31. 28008 Madrid.

Delegaciones Comerciales:

Lennox Centro, Andalucia y Occidente; c/ Princesa 31. 28008 Madrid.

Lennox Cataluña, Baleares y Aragón; Avda Meridiana 354. 08027 Barcelona.

Lennox Norte y Galicia; Polígono industrial Villalonquejar s/n. 09001 Burgos.

Lennox Levante, c/Actor Llorens, nº25, bajo dcha. 46021 Valencia.

Fábrica: Polígono industrial Villalonquejar s/n 09001 Burgos.

La fábrica de Lennox en España posee una avanzada tecnología de producción consiguiendo integrar a Lennox en el Gran Mercado de Aire Acondicionado Europeo.

Bienes, productos y servicios:

Su gama de productos se puede agrupar en 5 apartados bastante bien diferenciados:

SISTEMA DE AGUA, Enfriadoras/Bomba de calor condensadas por Aire o Agua, Fancoils, Climatizadores, Climatizadores Baja Silueta, Aerorrefrigeradores, Condensadores Axiales.

SISTEMA DE AIRE, Conductos con condensadora Centrifuga, Unidades Split y Autónomos Horizontales y Verticales, Unidades Split de Conductos Verticales, Rooftops, Solo Frio, Solo Frio con Calefacción de Gas, Bomba de Calor, Bomba de Calor con Calefacción de Gas.

SISTEMAS DE AGUA/GEOTERMIA, Horizontales de Agua, Rooftops de agua.

RECUPERADORES DE CALOR.

SISTEMAS DE CONTROL.

Productos a destacar:

Enfriadoras gama ECOLEAN y NEOSYS

Rooftops, gamas BALTY y FLEXY

Autónomos y Split gama FLATAIR, AIRCOOLAIR

Programas de certificación de empresa/productos:

ISO 9001:2008

EMPRESA: LG Electronics España, S.A.

Dirección: C/ Chile, 1. 28290 Las Rozas (Madrid)

Teléfono: +34 91 211 22 00

Fax: +34 91 211 22 64

Página web: www.lg.com/es y www.lgsoluciones.com

Correo electrónico: lg@lgsoluciones.com

Fecha de implantación en España: 1994

Perfil de empresa:

Fundada en 1.958 en Corea del Sur, LG Electronics está presente en más de 100 países, cuenta con más de 100.000 empleados y su cifra anual de ventas supera los 60.000 millones de euros.

LG en España:

• Oficina Central en Madrid

• Oficinas comerciales en Barcelona, Bilbao, Sevilla y Valencia

• Centro Logístico y servicio técnico en Valencia

Bienes, productos y servicios:

Climatización, Electrodomésticos, Electrónica de consumo, Telefonía Móvil, Informática.

Productos a destacar (área de climatización):

• Multi V (VRF)

• Art Cool (Gama residencial)

• Conductos Hi-Inverter (SCAC)

Programas de certificación de empresa/productos:

ISO 9000

EMPRESA: Lumelco, S.A.

Dirección: Avd. Matapiñonera, 7. 28703 San Sebastián de los Reyes (Madrid)

Teléfono: 91 203 93 00

Fax: 91 203 93 06

Página web: www.lumelco.es

Correo electrónico: marketing@lumelco.es

Fecha de implantación en España: 1963.

LUMELCO cuenta con más de 50 años de experiencia.

Perfil de empresa: LUMELCO nace en 1963 cuando comienza a importar y distribuir en exclusiva en España los quemadores suizos Elco. Desde sus inicios su premisa fue comercializar productos de la máxima calidad e implementarlos con un servicio

personalizado a la misma altura, con una visión de negocio totalmente orientada al cliente. Para poder ofrecer el mejor servicio a los clientes y cubrir sus necesidades, LUMELCO estudia las tendencias del mercado. Por eso, en los años 80 deciden incorporar equipos de aire acondicionado, firmando un contrato de exclusividad con una de las mayores multinacionales japonesas: Mitsubishi Heavy Industries. Desde entonces LUMELCO ha ido creciendo y profesionalizándose, incorporando un equipo de trabajo especializado que abarca todo el territorio nacional, ofreciendo una atención individualizada y personalizada, soporte técnico y cortos plazos de entrega, todo ello orientado a ayudarle a crecer en su negocio. En 2005 incorporan la energía solar térmica de tubos de vacío: Kingspan Solar, en una apuesta por las energías renovables, y respeto del medio ambiente. En 2011 comienzan a comercializar los equipos de absorción de Broad, microcogeneración y bomba de calor alimentada por gas natural de Aisin, grupo Toyota. Con el fin de ampliar su mercado, LUMELCO se internacionalizó en 2008, abriendo una nueva oficina en Casablanca para abarcar Marruecos y el norte de África y en 2012 comienzan a operar en el mercado portugués y en los países africanos de habla portuguesa (PALOP) disponiendo de oficina propia en Oporto.

Bienes, productos y servicios: Sistemas de climatización MITSUBISHI HEAVY INDUSTRIES, Colectores solares térmicos de Tubo de Vacío KINGSPAN SOLAR, Sistemas de Absorción BROAD, Quemadores GIERSCH, Equipos GHP y Microcogeneración AISIN grupo TOYOTA.

Programas de certificación de empresa/productos: ISO 9001, ISO 14001

EMPRESA: Mitsubishi Electric Europe BV, Sucursal en España

Dirección: Carretera de Rubí 76-80. 08174 Sant Cugat del Vallès (Barcelona).

Teléfono: 93 565 31 31

Fax: 93 697 04 59

Página web: www.mitsubishielectric.es

Correo electrónico: aire.acondicionado@sp.mee.com

Fecha de implantación en España: 1996

Perfil de empresa: Mitsubishi Electric nace en España en Junio de 1996 como distribuidora de productos de aire acondicionado de la propia marca. Actualmente la compañía dispone de oficinas de ventas en Madrid, Valencia, Sevilla, Bilbao y Palma de Mallorca, con oficina central en Barcelona.

La marca invierte parte de sus recursos en I+D para aportar soluciones al mercado, basándose en la innovación tecnológica facilitando así la vida de las personas, y también en el medio ambiente, buscando mejorar la eficiencia de sus productos obteniendo menor consumo en los hogares y menor impacto medio ambiental para el sistema.

Además cabe destacar que la compañía participa en varias acciones de RSC, enfocadas a diferentes ámbitos:

Ámbito Social: Colaboración con la ONG Sonrisas de Bombay o la Fundación Make a Wish.

Ámbito Cultural: Proyección de jóvenes talentos en la música clásica en el Palau de la Música.

Ámbito Educativo: Ayuda en Becas de Emprenduría en IESE.

Productos a destacar:

Gama Doméstica: equipos de alta eficiencia energética y con filtros de última generación, capaces de eliminar virus y bacterias del ambiente. Unidades de pared, split, suelo y techo para el mercado doméstico.

Gama Comercial: unidades ideales para climatizar oficinas y espacios que necesiten un máximo confort con el mínimo impacto sonoro.

Gama ECODAN: Soluciones para climatizar viviendas independientes, a la vez que se obtiene ACS de manera gratuita aprovechando el calor que expulsa la propia unidad.

Gama City Multi: Pionera en el mercado con su sistema HVRF, capaz de climatizar sistemas aire/agua con dos tuberías.

Bienes, productos y servicios: Equipos de aire acondicionado doméstico, industrial, semi-industrial y caudal variable.

Programas de certificación de empresa/productos: CE, ISO, EMAS

EMPRESA: Panasonic España, sucursal de Panasonic Marketing Europe GmbH

Dirección: WTC Almeda Park - Plaza de la Pau s/n Edificio 8, planta baja

Teléfono: 93 425 93 00

Fax: 93 425 93 11

Página web: www.aircon.panasonic.es

Correo electrónico: clima.esp@eu.panasonic.com

Fecha de implantación en España: 1991

Perfil de empresa:

Comercio al por mayor de aparatos electrodomésticos.

Bienes, productos y servicios:

Sistemas de climatización, electrodomésticos y electrónica de consumo.

Programas de certificación de empresa/productos:

• EUROVENT

• ISO 9001:2008

• ISO 14001:2004

• EHPA

• MCS

EMPRESA: SAMSUNG ELECTRONICS IBERIA S.A.

Dirección: Parque Empresarial OMEGA - Edificio C. Avda. de Barajas, 32

28108 Alcobendas (Madrid)

Teléfono: 91 714 36 00

Página web: www.samsung.com

Perfil de empresa: Electrónica.

Bienes, productos y servicios: Samsung Electronics Co. Ltd., inspira al mundo y da forma al futuro con ideas y tecnologías transformadoras, redefiniendo el mundo de los televisores, smartphones, dispositivos portátiles, tablets, cámaras, aparatos digitales, impresoras, equipos médicos, sistemas de redes, semiconductores y las soluciones LED.

Asimismo, Samsung también destaca en el campo del Internet de las Cosas o en iniciativas como Smart Home y Digital Health.

Samsung cuenta con 319.000 trabajadores en 84 países con unas ventas anuales de 196 mil millones de dólares.

Productos a destacar: Equipos Domésticos, Free Joint Multi, Sistemas de Caudal Variable DVM S, Gama Semi Industrial y Sistema de Aerotermia EHS.

Programas de certificación de empresa/productos:

ISO 9001, 14001 y Eurovent.

EMPRESA: Saunier Duval

Dirección: Polígono Ugaldeguren 3, parcela 22. 48170 Zamudio Bizkaia

Teléfono: 94 489 62 00

Fax: 94 489 62 53

Página web: www.saunierduval.es

Correo electrónico: info@saunierduval.es

Fecha de implantación en España: 1969

Perfil de empresa:

Climatización, calefacción para hogar e industrial.

Bienes, productos y servicios:

Calderas de gas, calentadores, termos, aire acondicionado, sistemas híbridos, bombas de calor, tuberías plásticas, suelo radiante, energía solar.

Programas de certificación de empresa/productos:

Garantía de calidad AENOR en los productos hep20 de tuberías plásticas.

EMPRESA: SEDICAL, S.A.

Dirección: Txorierri Etorbidea 46 – P12. 48150 Sondika-Bizkaia

Teléfono: 94 471 04 60

Fax: 94 471 00 09

Página web: www.sedical.com

Correo electrónico: sedical@sedical.com

Fecha de implantación en España: 1977

Perfil de empresa: La fuerza de Sedical, desde su fundación en 1977, está en las personas que trabajan diariamente, en lograr aplicaciones avanzadas de sistemas para el ahorro de energía en las instalaciones. El servicio y la calidad es el lema de la empresa.

Durante estos 37 años Sedical ha colaborado con sus clientes logrando soluciones compartidas y se siente orgullosa, dentro de la mejora continua, de haber participado en la realización de instalaciones más eficientes, que contaminan menos, y que ahorran energía.

Sedical realiza la estrategia, la programación y la puesta en marcha y colabora en el mantenimiento y la gestión energética de cualquier instalación.

Bienes, productos y servicios: Sedical ofrece la ventaja competitiva de suministrar y poner en funcionamiento todos los componentes dinámicos de las instalaciones: quemadores, sistemas de calefacción y sistema solar Weishaupt, sistemas de bombeo, regulación y gestión técnica centralizada, intercambiadores, máquinas de climatización, bombas de calor, deshumectadoras de piscinas, sistema SediREC®, sistemas de expansión y acumulación, equilibrado dinámico K-Flow, medición de energía, sistema SediBOX®, sistemas de desgasificación y eliminación de lodos, recuperación de energía, acumulación térmica de hielo, sistemas de energía solar térmica y geotermia.

Sedical es una de las pocas empresas que pueden ofrecer estos conocimientos y, además, ofrecer soluciones respecto a estrategias, programación y funcionamiento global de las instalaciones a través de la Gestión Técnica Centralizada.

Programas de certificación de empresa/productos:

Todos los productos poseen Certificados de Calidad ISO 9000 y la empresa cuenta con la certificación ISO 9001.

EMPRESA: Systemair HVAC Spain S.L.U.

Dirección: C/ Montecarlo, 14. 28942 Fuenlabrada (Madrid)

Teléfono: 91 600 29 00

Fax: 91 607 03 09

Página web: http://www.systemair.es

Correo electrónico: general@systemair.es

Fecha de implantación en España: 2006

Perfil de empresa: La compañía fue fundada en 1974 con una idea pionera en el desarrollo y la introducción del ventilador circular en línea en vez del clásico ventilador centrífugo que ha simplificado los sistemas de ventilación. Su lema “El camino directo”, se ha extendido a partir de un concepto de producto a una filosofía empresarial. Su gama ha crecido sustancialmente para incluir ventiladores, unidades de tratamiento de aire, cortinas de aire y productos de calefacción. Y a partir de principios de 2012, las enfriadoras se encuentran incluidas en su gama de productos.

Operando desde los valores fundamentales de la sencillez y fiabilidad, su concepto de negocio es desarrollar, fabricar y comercializar productos de alta calidad en ventilación. Sobre la base de su concepto de negocio y con nuestros clientes en el enfoque principal, su objetivo es ser vistos como una empresa en quien confiar, con el énfasis en la prestación de fiabilidad, disponibilidad y calidad.

La empresa ha reportado un beneficio operativo anual desde su creación y sigue haciéndolo. Su crecimiento promedio anual en los últimos 10 años en ventas netas ha sido del 15 por ciento. Uno de sus principios es invertir en el desarrollo de productos y crecer tanto orgánicamente como a través de adquisiciones - es una parte importante de su éxito y asegura su competitividad a largo plazo.

Las ventas de SEK 5,3 billones (corona sueca) en el periodo financiero del año 2013/14

• Fundada en 1974 por el CEO Gerald Engström.

• 15 por ciento de crecimiento promedio anual de las ventas netas durante los últimos 10 años.

• Filiales en 45 países en Europa, Norteamérica y América del Sur, Medio Oriente, Asia, África y Australia.

• 121 fábricas con un total de almacén y espacio de planta de fabricación de más de 280.000 m2.

• La más alta calificación de crédito disponible (AAA).

• Cotiza en el NASDAQ OMX Nordic Exchange.

• El Grupo incluye cerca de 57 empresas con 4.500 empleados.

Bienes, productos y servicios: Unidades de Tratamiento de Aire. Equipos de ventilación. Enfriadoras. Calefacción. Unidades Terminales.

Programas de certificación de empresa/productos: Systemair está certificado de acuerdo a las normas ISO 9001, ISO 14001 y ATX (medidas tomadas de acuerdo a los estándares internacionales como ISO y AMCA), y dispone de la Certificación Eurovent en sus equipos. Su laboratorio de investigación y desarrollo es uno de los más modernos de Europa. Disponen del sello “Green Ventilation” que asegura productos con un alto potencial en ahorro de energía.

EMPRESA: Beijer ECR Iberica SL

Nombre comercial: Toshiba Calefacción & Aire Acondicionado

Dirección: c/ San Dalmacio, 18. 28021 Madrid

Teléfono: 91 218 23 00

Fax: 91 796 26 34

Página web: www.toshiba-aire.es

Correo electrónico: hola@toshiba-hvac.es

Fecha de implantación en España: 2011

Perfil de empresa:

Grupo Beijer de refrigeración y distribuidor de Toshiba en España y Portugal entre otros.

Bienes, productos y servicios:

Equipos de Calefacción y Aire Acondicionado Inverter Toshiba.

Programas de certificación de empresa/productos:

Productos certificados CE y fabricas ISO 14001 y 9001.

EMPRESA: Vaillant

Dirección: Polígono Ugaldeguren 3, parcela 22. 48170 Zamudio Bizkaia

Teléfono: 902 11 63 56

Fax: 94 489 62 50

Página web: www.vaillant.es

Facebook: https://www.facebook.com/vaillant.piensaenfuturo

Twitter: @Vaillant_es

Correo electrónico: info@vaillant.es

Fecha de implantación en España: 1981

Perfil de empresa:

Climatización, calefacción para hogar y terciario.

Bienes, productos y servicios:

Calderas de gas, calentadores de agua a gas, termos eléctricos, aire acondicionado, sistemas híbridos, bombas de calor geotérmicas, bombas de calor aire-agua, sistemas de acumulación multi-energía, microcogeneración, ventilación mecánica controlada con recuperación, calderas de biomasa, energía solar.