Climatización y producción de ACS.
¿Cuál es la mejor decisión para mi hotel.
El sector hotelero, que está revitalizándose en los últimos dos años debido al incremento de visitantes, es por sus características un sector con un gran potencial de ahorro en el terreno de la eficiencia energética. En este contexto, en el año 2015 se ha notado un fuerte incremento de las rehabilitaciones integrales que contemplan la sustitución de estos equipos. El siguiente artículo defiende que no existe una única solución para los hoteles en materia de climatización y producción de ACS, ya que cada establecimiento en función de su perfil, de su demanda de ACS y climatización, y del tipo de combustible disponible requerirá una solución técnica específica que se adecue a las mismas de entre todas las que se encuentran en el mercado.
El mercado de la climatización durante el año 2015 experimentó un avance superior al 20% en sus cifras de facturación con respecto a los datos de 2014, según el informe anual elaborado por la Asociación de Fabricantes de Equipos de Climatización (AFEC), que incluye los datos correspondientes a los tres subsectores principales: máquinas, tratamiento y distribución de aire y regulación y control.
Los últimos estudios demuestran que aún queda mucho por hacer por reducir las emisiones de gases de efecto invernadero a la atmósfera; la estrategia europea en climatización se centra en este objetivo. En este sentido, en los últimos cinco años, la inversión en materia de eficiencia energética en el sector hotelero ha aumentado, aunque las barreras para financiar operaciones orientadas a renovar o sustituir equipamiento, o incluso a rehabilitación, siguen siendo un problema para muchos.
Necesidad de adopción de medidas integrales
Lo cierto es que la actividad hotelera española tiene cada vez más clara la necesidad de adoptar medidas integrales que contribuyan a ahorrar cos-
tes energéticos en sus instalaciones y que además le permitan, de forma progresiva, trasmitir una imagen de gestión sostenible a sus clientes, que cada vez exigen más a este respecto. No obstante, su principal motivación sigue siendo el ahorro de costes ante la constante subida de precios de la energía, razón por la que las inversiones realizadas en esta área son cada vez más frecuentes en casi todos los establecimientos: por una necesidad clara de optimizar su gestión.
A pesar de que los hoteleros comprenden esta necesidad, la recuperación de los precios en el sector aumenta de nuevo la rentabilidad de los negocios y, por tanto, proyectos interesantes y viables que en su momento no se llegaron a iniciar por falta de liquidez y de financiación se plantean de nuevo como una realidad inmediata.
El sector hotelero ya ha incorporado medidas específicas y muchas cadenas y hoteles independientes han avanzado a gran velocidad, desarrollando ambiciosos planes de sostenibilidad, pero no podemos hablar de una única realidad. En todo caso, estamos ante un proceso gradual. La adaptación de los hoteles seguirá avanzando hasta que todos los establecimientos consuman de manera eficiente. El proceso de renovación de la planta hotelera, en general y salvo casos muy concretos de rehabilitación integral del edificio, está planteado desde el punto de vista de que los hoteleros optan por priorizar la renovación de aquellas áreas de consumo amortizables en un periodo no mayor a cuatro años. Sin lugar a dudas, la implantación de sistemas de iluminación eficiente es la solución más implantada (89%), y se justifica porque es la solución que requiere menor inversión y tiene un retorno mucho más rápido por los ahorros generados. En segundo lugar, todas las medidas dirigidas al uso eficiente del agua, como los reductores de caudal, cisternas doble descarga, etc., requieren poca inversión y su retorno se produce en un año. A continuación, situaría la sustitución de calderas por otras más eficientes, medida que, aunque requiere mayor inversión, tiene un retorno de entre 3 y 5 años, especialmente relevante cuando el consumo energético es elevado.
Le sigue la renovación de los equipos de climatización, ya que es una medida que muchos hoteles están obligados a tomar, en parte, por la normativa que prohíbe la producción y recarga del refrigerante R-22 antes del 2015. Los ahorros generados en estas tecnologías pueden llegar a ser hasta del 50%, y aunque la inversión es alta, los retornos estimados oscilan entre los 3 y 8 años.
Por último, los sistemas de control y monitorización, que requieren un coste muy variable en función de las instalaciones existentes y permiten ahorros de entre el 20-30%, con un retorno de la inversión de entre 5 y 10 años.
Climatización eficiente para cada tipo de hotel
Para los hoteles en España, los mayores gastos energéticos son los relativos a la climatización, por delante del consumo de agua caliente (ACS), ya que dicho porcentaje oscila alrededor del 40% frente a un 20% de ACS en función de la tipología del hotel.
En España, tenemos un amplio abanico de alojamientos hoteleros que van desde el hotel urbano al hotel rural o de montaña, pasando por los hoteles de sol y playa o grandes resorts, y cada uno de ellos requiere necesidades distintas en materia de climatización. Dada la enorme variedad con la que nos encontramos, los sistemas implantados varían considerablemente en función de varios aspectos:
La localización geográfica, ya que los condicionantes climatológicos implican mayor o menor inversión en frío o calor.
El tamaño del establecimiento (número de habitaciones, salones, restaurantes, spa, etc.).
La orientación del edificio, así como la estructura de la fachada y cubierta del mismo (mayor o menor número de espacios acristalados, marcos de ventanas, etc.).
La ocupación media del hotel y los picos de ocupación condicionados por la demanda del hotel según temporadas.
La política energética/medioambiental del establecimiento, temperaturas consigna establecidas…
Las infraestructuras existentes que den servicio a las máquinas de frío y calor (2 o 4 tubos, diámetro de las bajantes del edificio, etc.) y los emisores de calor y frío existentes (suelo radiante, radiadores, etc).
LOS MAYORES GASTOS ENERGÉTICOS DE LOS HOTELES EN ESPAÑA SON LOS RELATIVOS A LA CLIMATIZACIÓN, YA QUE DICHO PORCENTAJE OSCILA ALREDEDOR DEL 40% FRENTE A UN 20% DE ACS EN FUNCIÓN DE SU TIPOLOGÍA
En el ITH, conscientes de la importancia que cobra esta área, clave de la eficiente gestión energética de un establecimiento hotelero, hacemos un repaso de los sistemas que nos parecen más adecuados en función de los factores arribas descritos. Para probar la eficacia de dicha tecnología, hemos puesto en marcha distintos proyectos piloto en hoteles cuyos resultados de aplicación nos ayudarán a tomar las decisiones más adecuadas en función del perfil del establecimiento.
Sistemas de climatización más instalados
Los sistemas más instalados en rehabilitaciones del sector hotelero son, con diferencia, las calderas de alta eficiencia. En este contexto, las máquinas más eficientes son las de condensación, las cuales llegan a tener un rendimiento superior al 100%, frente al 70-90% de otros tipos. Este rendimiento tan alto se consigue porque pueden aprovechar el calor latente contenido en los gases de escape. En otros tipos de calderas los gases de escape se expulsan a alta temperatura para protegerlas de la corrosión evitando la condensación de ciertos productos contenidos en los mismos, por lo que no puede recuperarse ese calor. Pero las calderas de condensación están preparadas para recuperar ese calor latente a través de intercambiadores de calor, protegiéndolas contra la corrosión de los condensados. Por tanto, conseguimos mayor eficiencia con menores emisiones y un ahorro estimado del 10-15% en energía, frente a calderas convencionales y un 30% frente a calderas antiguas.
Las calderas de baja temperatura trabajan con temperaturas de retorno muy bajas y permiten adaptar la temperatura de impulsión del agua a las necesidades de la demanda, maximizando la eficiencia. Siempre hay que tener en cuenta que es muy importante hacer un buen dimensionado de las calderas, adecuando la potencia a la demanda y evitando sobredimensionamientos.
De la mano de Bosch-buderus, hemos realizado diversas implantaciones con ambas tecnologías en el proyecto “Renovación Eficiente de las salas de calderas en hoteles”, en el que además se incluye la instalación de colectores solares térmicos.
Los sistemas de solar térmica son sistemas cada vez más implantados, en los que se calienta el agua a través de la radiación solar. En función de la localización, son sistemas que pueden suponer ahorros importantes al hotel al producir un porcentaje del agua caliente demandada de manera gratuita. El ahorro es difícil de establecer porque dependerá del tamaño de la instalación, la irradiación solar y el consumo del hotel, pero lo normal es cubrir un 30 o 40% de la demanda de ACS del hotel. No genera emisiones. Ahora bien, la solar térmica siempre requiere del apoyo de una caldera convencional que pueda cubrir el 60 o 70% restante necesario para alcanzar los picos de demanda puntuales. En estos sistemas se pueden diferenciar dos tecnologías; por un lado, los colectores planos, que son captadores solares diseñados para aplicaciones de calentamiento de ACS y piscina seleccionando el modelo más conveniente según aplicación e
integración arquitectónica; y por otro, los colectores de tubo de vacío, que constituye una tecnología más moderna con una mayor captación solar y un mejor coeficiente de pérdidas, usados para una mejor integración en las cubiertas.
Una variante de la anterior es la solar termodinámica, que es similar a la solar térmica pero en vez de calentar agua lo que circula por dentro de los paneles es un refrigerante, por lo que puede funcionar con menores temperaturas, incluso sin sol, de noche o con lluvia, incluso con nieve (365 días/ año) con un COP medio anual de 4,35.
Además esta tecnología supone una fuente de apoyo: no hay que cambiar ni interrumpir el funcionamiento de la producción de ACS del hotel. En cuanto a la temperatura del agua, se puede elevar hasta 65º, lo cual le permite cumplir con la ley de prevención de la legionela (ACS) y nos ofrece la posibilidad de alternar la producción de calor con la de frío (climatización) con un EER de 3,15. El coste es mayor pero los resultados, al poder producir independientemente del clima, son mejores. Al igual que la solar térmica, este tipo de producción no genera ningún tipo de emisiones. En colaboración con Enerfizentia, estamos desarrollando dos proyectos piloto con la implantación de dicha tecnología con un hotel de playa en Alicante y otro urbano en Madrid. En calderas de generación instantánea, existe el concepto Total Condensing (condensación en calefacción y en producción de ACS), en el que el agua fría entra por la parte inferior del generador y enfría los gases de la combustión, provocando condensación continua tanto en uso de calefacción como en producción de agua caliente sanitaria. La ventaja de este sistema es que permite el intercambio con menos pérdidas (interno al generador), menor acumulación (interna al generador) y con menores pérdidas respecto a sistema con gran acumulación. Por otro lado, no es necesario mantener grandes volúmenes de agua a temperatura de uso para absorber puntas de consumo. En hoteles con poco espacio, estos sistemas pueden suponer una reducción del 80% del espacio ocupado frente a las calderas convencionales. Con ACV España hemos implantado un proyecto piloto en el que los ahorros conseguidos oscilan alrededor del 19% frente a los sistemas convencionales en un hotel medio de 120 habitaciones en Madrid.
Otro sistema que ha venido para quedarse es la generación de ACS a alta temperatura con bomba de calor. Las bombas de calor tienen un rendimiento muy superior a las calderas (hasta 400% o más) por lo que generar ACS es mucho más rentable, con la característica de que en este caso se utiliza electricidad en vez de un combustible o el sol. Al ser un equipo eléctrico no genera emisiones in situ (aunque sí en la central eléctrica), y además necesita mucha menos energía para producir la misma cantidad de agua caliente, por lo que es más sostenible. En colaboración con Lumelco
(Mitsubishi Heavy Industries) estamos en proceso de implantación de dicha tecnología en un hotel de tamaño medio en las Islas Canarias. Esperamos obtener resultados con los ahorros generados en breve.
Por otro lado, los sistemas dirigidos a la recuperación de calor (provenientes de enfriadoras o bombas de calor, etc.) son alternativas muy eficientes para producir ACS de forma gratuita. En estos equipos, en los que se puede producir agua fría o caliente para climatización en función de la necesidad, se efectúa un ciclo frigorífico por compresión simple. En él, un refrigerante evoluciona alternativa-
mente, con la aportación del trabajo de un compresor, entre sus estados gaseoso y líquido poniendo en juego una energía durante la evaporación, que se aprovecha para enfriar el agua que posteriormente se envía a la instalación del hotel, y una energía durante la condensación, que se puede aprovechar si el equipo es reversible para proporcionar calor a la instalación o que se pierde en otro caso.
Las bombas de calor por compresión a gas permiten usos de calefacción, refrigeración, producción de ACS con utilización directa de energía primaria al utilizar directamente el gas evitando pérdidas de producción, transformación y transporte inherentes al uso de la electricidad. El ciclo de compresión es accionado por un motor a gas con transferencia aire-aire (aire-aire-agua) y no lleva torre de refrigeración.
Con esta tecnología, podemos obtener una importante reducción en los costes de explotación al obtener mejor eficiencia y aprovechar todo o parte del calor generado por el motor para mejorar el rendimiento o para la producción de ACS. Las ventajas inherentes a esta tecnología nos permiten reducir las puntas de consumo eléctrico, especialmente en verano, debidas principalmente a la demanda de instalaciones de aire acondicionado; supone una reducción de las emisiones de CO2 al utilizar combustible poco contaminante como es el gas natural o el GLP, y puede generar ACS gratuita, con la consiguiente reducción del número de paneles solares térmicos.
En esta línea, también tenemos las bombas de calor de absorción (GAHP). Es un sistema basado en el ciclo termodinámico de absorción con solución de amoníaco y agua en un circuito sellado con solo dos componentes móviles: bomba de solución y ventilador. El ciclo aprovecha la gran afinidad del amoníaco con el agua, utilizando este primero como agente frigorífico dado que es fácilmente absorbido por el agua. La energía aportada al generador es la producida por la combustión de un combustible gaseoso, bien sea gas natural o propano. Esta tecnología es ideal para instalaciones de aerotermia y geotermia. En las instalaciones de geotermia supone una importante reducción de superficie y perforación en comparación con similares sistemas con bombas de calor eléctricas. Esta tecnología es muy adecuada cuando existen demandas térmicas de calefacción, refrigeración y ACS y en especial con usos adicionales de calor simultáneos: piscinas, spa, lavanderías, etc. y es necesario una buena climatización integral eficiente en climas fríos.
Con respecto a estas dos últimas tecnologías, estamos desarrollando proyectos en colaboración con Absorsistem, en los que las ventajas de los sistemas mencionados permiten una compatibilidad y adaptación a las instalaciones con una instalación convencional de gas y de distribución térmica por agua y con una buena integración con otras fuentes de energía convencionales y renovables que nos permiten un optimización energética y económica con adaptación a la demanda base térmica de calor y ACS, con inversiones muy ajustadas y un bajo sobre dimensionamiento al mantener potencia a baja temperatura. Además, se disminuyen costes en infraestructuras eléctricas y las puntas de demanda con un importante ahorro de emisiones de CO2 y energía primaria.
Conclusión
Como ya hemos reflejado, no existe una única solución para los hoteles en materia de climatización y producción de ACS, ya que cada establecimiento en función de su perfil, de su demanda de ACS y climatización y del tipo de combustible disponible requerirá una solución técnica específica que se adecue a las mismas de entre todas las que se encuentran en el mercado.