Del mismo modo que la bomba de calor aire-agua se ha colado en nuestras conversaciones sobre instalaciones eficientes, también habremos oído hablar recientemente de la misma tecnología aplicada a la producción de agua caliente sanitaria.

Los fabricantes nos proponen estos equipos como sustitutos de los calentadores instantáneos de gas o de los termos eléctricos que existen en muchas de nuestras viviendas. El argumento de venta fundamental es que el ahorro en energía es importante. Este ahorro es el que nos permite amortizar el equipo en 4 años. Otros instaladores incluso proponen estos equipos como alternativa a la instalación solar térmica que es obligatoria según el CTE HE4 en las nuevas construcciones.

Veamos cómo funcionan estos equipos y si las afirmaciones anteriores son más o menos reales teniendo en cuenta los rendimientos actuales de estos equipos.

Bomba de calor

Ejemplo de equipo. Imagen del catálogo de aerotermia de Baxi Roca

¿Cómo es una bomba de calor para ACS?

Este tipo de equipos suele estar diseñado únicamente para la producción de agua caliente sanitaria. Por sus capacidades de acumulación, entre 150 y 300 l, su uso está destinado para viviendas o locales con poca demanda de ACS diaria. Su aspecto es el de un electrodoméstico de cuerpo alto. Estéticamente están diseñados para poderse instalar en espacios interiores como cocinas. Están formados por un acumulador de agua vertical que en su parte superior tiene una bomba de calor aire-agua. Ésta calienta el agua fría mediante un serpentín condensador en el interior del acumulador. El evaporador toma aire del local donde se instala o de un local anexo mediante dos conductos, uno de entrada y otro de salida de aire. También se puede instalar el equipo sin conductos tomando directamente el aire del local donde se instala.

Para que el rendimiento del equipo sea parecido al declarado por el fabricante conviene que el aire que utiliza la bomba de calor sea el de un local interior, como el de un garaje o el de un cuarto de limpieza, de modo que la temperatura de entrada de aire al evaporador sea la más alta posible y constante a lo largo del año. De este modo podemos considerar que el rendimiento nominal declarado es más o menos el rendimiento estacional del equipo. La norma EN 255-3 con la que se calculan los rendimientos utiliza una temperatura de agua fría de 15ºC que es algo superior a los 11-13ºC que tenemos normalmente, por lo que el rendimiento es algo inferior en la práctica. Pero los fabricantes, por desgracia, no facilitan curvas para corregir el COP en otras condiciones, así que para creernos los cálculos que hagamos, tendremos que aproximarnos lo más posible a las condiciones de trabajo que define la norma. Los rendimientos habituales suelen ir desde COP de 3,4 a 4,3 para temperatura de aire de entrada de 15 o 20ºC y temperatura de ACS de 45ºC

También es importante señalar que estos equipos son ruidosos, puesto que tienen un compresor en su interior. Conviene ser consciente de ello si se van a ubicar en espacios habitables como cocinas.

Bomba de calor

Ejemplos de ubicación. Imagen del catálogo de aerotermia de Baxi Roca

Algunos ejemplos de bombas de calor ACS  son las de Junkers, Baxi Roca o Hautec, éste último con rendimientos de generación bastante elevados. En cualquier caso, casi todos los fabricantes tienen equipos similares, por lo que no será difícil encontrar sus modelos respectivos en Internet.

¿Bomba de calor ACS, termo eléctrico o calentador de gas?

Ahora que sabemos de qué equipos estamos hablando y cómo se instalan, haremos unos cálculos para saber si realmente representan una alternativa a los termos eléctricos o los calentadores de gas que son utilizados en muchas viviendas de este país.

A priori parece que si comparamos los rendimientos de producción de las tres tecnologías, 100% para un termo eléctrico, en torno al 90% en un calentador de gas y 374% en la bomba de calor de ACS, las últimas serán mucho más rentables. Pero el precio de la electricidad es más elevado que el del gas butano, por ejemplo, y el coste de inversión en una bomba de calor de ACS triplica a un calentador instantáneo. Luego es necesario hacer unos números para tener una idea más aproximada sobre su verdadera rentabilidad.

La comparación la haremos sobre el caso supuesto de una vivienda unifamiliar de tres dormitorios, que tiene un termo antiguo estropeado, y se plantea sustituirlo por otro. Además no existe suministro de gas natural en la zona. Se proponen dos alternativas al nuevo termo de 150 l. La primera, un calentador instantáneo con gas butano mediante botellas de 12,5 kg, las naranjas de toda la vida. La segunda una bomba de calor modelo BC ACS 300E de Baxi Roca. Para la comparación de los equipos se han utilizado los precios de tarifa sin tener en cuenta el coste de instalación. La demanda de energía para ACS ha sido calculada según el CTE HE4 para una ocupación de la vivienda de 4 personas y un consumo diario de 30 l/día por persona.

Los cálculos realizados se resumen en la siguiente tabla:

Bomba de calor

Comparativa entre sistemas de generación de ACS

Vemos por tanto que la bomba de calor de ACS es una buena alternativa a largo plazo como sustituto del termo eléctrico. El ahorro anual en energía es de un 74% respecto al termo y de un 63% respecto al calentador con butano. Pero el alto coste del equipo, respecto a los otros, hace que hasta casi los diez años no sea una alternativa económicamente más rentable que el calentador. De lo que no hay duda es que es el equipo más sostenible de los tres, puesto que la generación de CO2 anual es un 36% menor respecto al calentador y un 75% respecto al termo eléctrico.

Bomba de calor ACS como alternativa a la instalación solar térmica.

Como comentamos al principio, otro de los argumentos importantes a la hora de vender estos equipos es que pueden sustituir a la instalación solar exigida por el CTE HE4 en obras nuevas. Se justifica considerando que parte de la energía térmica generada por la bomba de calor es renovable, como define la Directiva Europea 2008-0016 para la aerotermia. La directiva establece que el COP mínimo para una bomba de calor aire-agua en las condiciones de funcionamiento estudiadas debe ser 2,60. Y que, lógicamente, también es el coeficiente de paso de energía final a energía primaria de la electricidad peninsular. La energía generada a mayores de este rendimiento es la que consideramos renovable y podemos tener en cuenta para sustituir por la aportación energética del sistema de colectores solares.

Puesto que tenemos hoy disponibles en el mercado bombas de calor de ACS con un COP entre 3,6 y 4,3, podemos plantear eliminar el sistema solar de colectores utilizando este equipo. Conseguiríamos un ahorro interesante en la inversión inicial y en ciertos casos donde la ubicación de los paneles es un problema puede ser una buena solución. El coste del sistema para una vivienda unifamiliar con dos colectores, con acumulador solar y un sistema tipo drain-back puede estas en unos 4.500-5.000 euros frente a unos 2.500-3.000 euros de la bomba de calor de ACS.

Ahora la pregunta que se plantea es si es posible esta sustitución en toda la geografía española. Y la respuesta es que no, y que realmente es sólo posible en las zonas donde la contribución solar exigida está por debajo del 30%. Es decir las zonas I y II definidas por la tabla 2.1 del CTE HE4 y que corresponden a la franja norte de la península.

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Contribución solar mínima exigida por el CTE HE4

Plano zonas solares

Veamos un ejemplo de cálculo, sobre la misma unifamiliar del cálculo anterior, primero ubicada en la zona IV (Madrid) y luego en la zona I (Oviedo).

Contribución de energía renovable de la bomba de calor de ACS

Contribución de energía renovable de la bomba de calor de ACS

 

Fuente del artículo: www.danielpascual.com