CIC Arquitectura y Construcción
Contribución de las bombas de calor aerotérmicas a la climatización de los EECN
Sistemas de climatización para un consumo de energía casi nulo
En el parque de bombas de calor aerotérmicas, una porción muy importante de la energía térmica que aportan, en la mayoría de los casos más del 60%, procede de una fuente renovable, que es el aire ambiente exterior. Ello hace que, con vistas a la calificación energética de los edificios, los sistemas basados en estos equipos supondrán una de las propuestas más directas y eficaces, desde el punto de vista práctico, para mejorar la calificación energética de los edificios hasta sus valores más altos y cumplir con los requisitos de los EECN.
ECódigo Técnico de la Edificación (CTE), en su Documento Básico DB HE, define Edificio de Consumo de Energía Casi Nulo (EECN) como edificio que cumple con las exigencias reglamentarias establecidas para edificios de nueva construcción en las diferentes secciones de este Documento Básico. Asimismo, la Directiva 2010/31 relativa a la eficiencia energética de los edificios (EPBD), su Artículo 2 lo define como edificio con un nivel de eficiencia energética muy alto, en el que la cantidad casi nula o muy baja de energía requerida debería estar cubierta, en muy amplia medida, por energía procedente de fuentes renovables, incluida energía procedente de fuentes renovables producida in situ o en el entorno. Es decir, no hay establecido un parámetro concreto, como podría ser la energía primaria consumida por unidad de superficie (kwh/m2), que permita su cuantificación directa, pero sí que se establecen dos condicionantes imprescindibles que debe cumplir:
Un nivel muy alto de eficiencia energética.
Una amplia utilización de la energía procedente de fuentes renovables.
Partiendo de estos requisitos, existen diversas maneras de alcanzar el objetivo de “Consumo Casi Nulo”, pero en cualquiera de las soluciones adoptadas deberán darse unas premisas indispensables:
Una elevada calidad del edificio en sí, en cuanto a muy bajos coeficientes de transmisión de los cerral
mientos, impermeabilidad de la envolvente térmica y de los huecos, capacidad de control solar de la envolvente, etc.
Una elevada calidad de todas las instalaciones, en las que los equipos instalados sean altamente eficientes y estén gobernados de manera integrada por un sistema de gestión que optimice su uso, en particular desde el punto de vista energético.
Un elevado aporte de energías renovables en lo que respecta a la climatización.
VVEvolución de la demanda debida a la climatización
La climatización de los edificios supone un elevado porcentaje en su consumo de energía. Si nos remitimos a las cifras facilitadas por Idae en su informe “Consumos de energía final por usos del sector residencial (ktep). Años 2010 a 2015”, en el sector residencial este valor asciende a en torno el 63% de la energía total final del edificio.
En el Gráfico 1 está representada la evolución durante estos años del porcentaje que corresponde a cada uno de los siguientes tres usos que pueden asociarse a la climatización: la calefacción, el agua caliente sanitaria (ACS) y la refrigeración. Como puede observarse, la calefacción supone alrededor del 70% de la misma y la refrigeración representa un valor muy reducido. También es interesante ver cómo, dentro de las fuentes energéticas que se utilizan para la climatización, los combustibles de origen fósil representan un porcentaje muy alto del total, en torno al 60%, según se muestra en el Gráfico 2. Es de des-
CRECIMIENTO SOSTENIDO. La utilización de energías procedentes de fuentes renovables, en especial la solar térmica, que experimentó un fuerte crecimiento tras la publicación en el año 2006 del CTE, a partir del año 2011 se ha mantenido en un valor constante en torno al 30%
tacar cómo la utilización de energías procedentes de fuentes renovables, en especial la solar térmica, que experimentó un fuerte crecimiento tras la publicación en el año 2006 del CTE, a partir del año 2011 se ha mantenido en un valor constante en torno al 30%.
Demanda y consumo energético en los EECN
Ante el mandato impuesto por la mencionada Directiva EPBD, que señala que a más tardar el 31 de diciembre de 2020 todos los edificios nuevos sean edificios de consumo de energía casi nulo, y que después del 31 de diciembre de 2018 los edificios nuevos que estén ocupados y sean propiedad de autoridades públicas sean edificios de consumo de energía casi nulo, se van a implementar una serie de factores que van a modificar las tendencias en las
líneas antes mostradas de energía final dedicada a la climatización:
A medida que se mejora la calidad de la envolvente de los edificios, se reducirán las cargas térmicas que haya que combatir, y con ello la demanda energética relacionada con la climatización.
La disminución de la potencia necesaria de los equipos de climatización, unida a su creciente eficiencia, traerá como consecuencia un menor tamaño de los equipos y de las instalaciones de climatización, y con ello una disminución de sus servidumbres en cuanto a acometidas, conducciones, etc. La demanda de ACS cobrará cada vez mayor relevancia frente a la de calefacción, al no depender la primera de cargas externas, sino prácticamente solo de la ocupación.
En relación a la fuente energética que se utiliza para la climatización, asistiremos a una disminución paulatina del uso de los combustibles fósiles
AHORRO Y EFICIENCIA. Las bombas de calor aerotérmicas cumplen con todos los requisitos para satisfacer las necesidades de climatización de los EECN; de hecho, la reglamentación que está por llegar reconocerá a las bombas de calor en su justa medida
en favor de las energías renovables y de la electricidad. Ello se debe:
Por un lado, a las políticas de descarbonización impulsadas desde el seno de la Unión Europea, enfocadas al aumento de la proporción de las energías procedentes de fuentes renovables, tanto en la producción térmica como en la eléctrica.
Por otro lado, a la tendencia creciente a la demanda de refrigeración en los edificios residenciales, en los que las bombas de calor aerotérmicas con alimentación eléctrica representan una de las soluciones más extendidas en el mercado. Y la razón no es solo el aumento de las necesidades de confort en época estival asociadas al progreso, especialmente en países con una amplia superficie de regiones con climatología cálida, como es el nuestro, sino también por mejora de salubridad, dado que las bombas de calor son capaces de mantener las condiciones termohigrométricas óptimas y contribuir a una alta calidad de aire durante todo el año en el interior de los recintos ocupados. Estos factores tendrán como efecto una reducción del consumo energético global, así como un “acercamiento” tanto entre las líneas de consumo como entre las de uso energéticos. De igual modo se dará un trazado más equilibrado en la evolución de las líneas de las figuras antes mostradas, disminuyéndose las grandes oscilaciones existentes debidas al efecto estacional a lo largo de un mismo año.
Utilización de las bombas de calor aerotérmicas en los EECN
Todos estos requisitos para lograr que los edificios sean EECN son consecuencia de la necesidad de disminuir la demanda global de energía para lograr la imprescindible reducción del consumo energético, dentro del que, como hemos visto anteriormente, una parte muy importante corresponde a la climatización. De igual modo, será prescriptivo hacer un uso extendido de las energías procedentes de fuentes renovables. Por esta razón, los edificios con sistemas de climatización convencionales que utilicen combustibles como fuente energética requerirán que una parte importante del aporte proceda de fuentes renovables, como única posibilidad de alcanzar los cada vez más bajos niveles de Consumo de Energía Primaria No Renovable (kwh/m2). Las bombas de calor aerotérmicas cumplen con todos los requisitos para satisfacer las necesidades de climatización de los EECN; de hecho, la reglamentación que está por llegar reconocerá a las bombas de calor en su justa medida. La evaluación de la eficiencia energética de los edificios se basará en una serie de indicadores que permitirán, a partir de las necesidades de energía final (producida y suministrada), obtener los valores de consumo de energía primaria de los diferentes “componentes energéticos” del edificio. Dentro de estos componentes se incluyen los “vectores energéticos” empleados, correspondientes a las fuentes energéticas utilizadas, entre las que figura el vector Medio Ambiente, correspondiente a las energías renovables. Por último, en aquellos casos en los que se requiere refrigeración, la opción más favorable es el uso de bombas de calor reversibles, puesto que con un mismo equipo pueden satisfacerse las demandas de calefacción y de refrigeración, e incluso de ACS en el caso de las bombas de calor multitarea, de las que existe en el mercado una amplísima oferta comercial en su versión aire-agua (aerotérmicas).