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Soluciones de climatización con alta eficiencia energética en el entorno doméstico.
29/11/2006
Las crecientes demandas de confort y de ahorro de energía en el entorno doméstico hacen de éste un escenario importante en el que trabajar en la línea de la mejora de la eficiencia energética, la reducción de las emisiones a la atmósfera y la calidad de las instalaciones. Así, las revisiones de normativa, RITE y Código Técnico de la Edificación, están encaminadas a fomentar el uso de instalaciones energéticas eficientes, minimizando el consumo y por tanto reduciendo las emisiones de CO2. Por otro lado, programas como el CALENER permiten obtener la calificación energética de un edificio en base a una descripción de sus características energéticas y una evaluación de la eficiencia energética de los sistemas del edificio. El fin de esta calificación energética es siempre la reducción de las emisiones de CO2 a través de la mejora de la eficiencia energética, en aplicación de la directiva SAVE 76/93 de la Comunidad Europea. Debemos prestar pues especial atención tanto al diseño y características particulares de los generadores y materiales que incorporamos a las instalaciones del entorno doméstico como a la integración de los diferentes componentes de la instalación de cara a obtener una máxima calificación energética de la instalación en su funcionamiento conjunto.
En esta línea, hay fabricantes que ofrecen soluciones integrales para responder a las demandas de ACS y climatización del entorno doméstico siempre en la línea de integración de los diferentes componentes optimizando el funcionamiento conjunto. A modo de ejemplo veremos a continuación una novedosa solución para la producción de ACS mediante energía solar térmica con protección frente a heladas y sobretemperaturas, una solución de climatización integral por suelo radiante/refrescante, que integra la caldera de condensación y la bomba de calor como instalación tipo, que aporta un óptimo nivel de confort y que permite maximizar la eficiencia energética por sus condiciones de funcionamiento. Finalmente veremos las ventajas de la tecnología de condensación y su aportación de cara a la obtención de la máxima eficiencia energética.

SISTEMA CON DRENAJE AUTOMÁTICO PARA PRODUCCIÓN DE ACS MEDIANTE ENERGÍA SOLAR TÉRMICA

Una muestra en lo referente a la producción de ACS mediante energía solar térmica, son los equipos solares con drenaje automático, que se presenta como una de las mejores soluciones para viviendas unifamiliares. Compuesto por uno o dos captadores y un depósito solar que incorpora todos los elementos necesarios para la correcta gestión del circuito primario (bomba regulador solar, sondas, etc.), sencillo de instalar y con una excelente relación inversión-prestaciones, este producto es una alternativa inmejorable tanto para los convencionales sistemas termosifónicos como para los sistemas forzados.

El sistema utiliza una novedosa tecnología basada en un principio de drenaje automático que desocupa temporalmente los captadores cuando la bomba de circulación del sistema está parada. Se evitan así problemas característicos de este tipo de instalaciones en caso de heladas o excesos de temperatura en el circuito solar.

El circuito primario de una instalación solar térmicas generalmente contiene un líquido o ?fluido solar? que se ve expuesto a heladas en periodos de temperaturas exteriores mínimas y a excesos de temperatura en periodos de máxima radiación solar y mínimo consumo. Para evitar los problemas asociados a heladas o excesos de temperatura en el sistema de drenaje automático conviven aire y líquido solar en el circuito primario de la instalación.

Sistema con bomba parada. Siempre que la temperatura en el depósito esté por encima del valor predeterminado por el usuario o no exista energía suficiente en los captadores la bomba de circulación permanecerá parada. En estas circunstancias el fluido solar ocupa la parte inferior del circuito mientras que el aire permanece en la zona superior, de este modo se protege la instalación de heladas y sobre temperaturas

Sistema con bomba en funcionamiento. Tan pronto el sistema detecta una temperatura en el depósito por debajo del valor predeterminado por el usuario y comprueba que hay energía suficiente en el captador , la bomba de circulación se pone en marcha. En este momento el aire es empujado por el fluido solar hacia la parte baja del circuito y se aloja en el serpentín del depósito, que ha sido sobredimensionado para acoger todo el volumen de aire. A partir de ahí el sistema funciona como un sistema convencional, en el cual la circulación del fluido solar transfiere al depósito solar la energía generada en el captador.

Sencilla instalación. El depósito solar incorpora todos los elementos necesarios para la correcta gestión del circuito primario (bomba regulador solar, sondas, etc.) y, por tanto, una vez instalados los captadores solares y unidos al depósito, el sistema esta listo para funcionar.

El drenaje automático evita la incorporación de elementos como el purgador o el vaso de expansión, necesarios en cualquier otro tipo de instalación solar térmica con circulación forzada.

Para completar el sistema es necesario incorporar una caldera preferiblemente en serie con el depósito solar. La caldera debe ser capaz de aportar la energía necesaria para la instalación, cuando la instalación solar no es capaz de proporcionarla, por ejemplo en épocas de radiación solar reducida. Esta caldera deberá ir provista de una placa de conexionado solar que dispone de una toma hidráulica extra para el funcionamiento con agua precalentada procedente del depósito solar.

CLIMATIZACIÓN INTEGRAL POR SUELO RADIANTE/REFRESCANTE

La calefacción por suelo radiante consiste en la utilización de la superficie de la vivienda como emisor de calor haciendo circular agua a través de unos circuitos embebidos en el propio suelo. Disponemos asimismo de la posibilidad de emplear este tipo de instalación para la refrigeración utilizando el suelo como elemento absorbedor de calor. En cualquiera de las dos aplicaciones, calefacción o refrescamiento, disponemos de una gran superficie como elemento emisor/absorbedor de calor a bajo nivel térmico.

Ventajas: máximo confort y ahorro energético.

La climatización por suelo radiante ofrece unas condiciones de máximo confort. Esto se debe a que hay una distribución totalmente uniforme de temperaturas, con lo que se elimina las zonas excesivamente frías o calientes y se genera una emisión o absorción de calor muy homogénea en todo el local, y a la ausencia de corrientes de aire, motivo de gran nivel de disconfort.

Mediante este sistema se reduce el coste energético de la instalación, ya que permite trabajar con generadores tales como la caldera de condensación y la bomba de calor en un rango de temperaturas en las que estos generadores ofrecen unos rendimientos óptimos. Por otra parte los requerimientos en cuanto a nivel de temperatura ambiente en este tipo de instalación son inferiores en calefacción y superiores en refrescamiento con grado de confort equivalente.

Componentes del sistema. Una instalación de climatización por suelo radiante/refrescante se compone del generador, los elementos necesarios para la distribución del fluido y la regulación que permite adaptar el funcionamiento de la instalación a las condiciones exteriores e interiores.

Los sistemas de climatización por suelo radiante/refrescante optimizan la utilización de generadores de la máxima eficiencia energética como son la caldera de condensación y la bomba de calor, con lo que se disminuye el consumo, se reduce la emisión de contaminantes a la atmósfera y se respeta el medio ambiente. Por una parte la integración de la bomba de calor aire-agua aporta soluciones para una climatización integral con rendimientos muy interesantes. Y por otra, la combinación con calderas de condensación constituye una aplicación idónea, puesto que al trabajar a baja temperatura la caldera optimiza su rendimiento (como se verá más adelante), permite dimensionar de la forma más eficaz la instalación y obtener un rendimiento conjunto óptimo ofreciendo soluciones que se adaptan a las condiciones climatológicas más diversas. Finalmente existe la posibilidad de integrar paneles solares térmicos en la instalación como aporte a la calefacción por suelo incrementando de esta forma el ahorro energético de la instalación.

La distribución del fluido portador a los circuitos se efectúa mediante colectores de ida y retorno a los que se conectan los circuitos. La instalación requiere de un nivel de aislamiento que reduce la demanda de calefacción y refrigeración, reduciendo el consumo de la instalación.

La distribución de circuitos puede ser en serpentín o espiral, siendo esta última disposición la recomendada ya que permite una mayor uniformidad en la distribución del calor así como una mejor homogeneidad de temperaturas.

Los sistemas de climatización por suelo radiante permiten el empleo de cualquier tipo de pavimento, sin embargo, y como es lógico, su comportamiento ante la transmisión de calor diferirá en relación a los diferentes coeficientes de conductividad térmica.

La regulación de la instalación.
Los elementos de regulación de la instalación constituyen una parte muy importante de la misma, puesto que los parámetros para el óptimo funcionamiento de la instalación deben adecuarse tanto desde el punto de vista del confort como del ahorro energético.

La regulación de la temperatura de impulsión a la instalación en funcionamiento de la temperatura exterior permite obtener una respuesta del sistema más ágil ante variaciones en la temperatura exterior. Debe tenerse en cuenta que la inercia de la instalación es importante, por tanto, la velocidad de respuesta de la instalación es completamente diferente a la que podríamos esperar de una instalación, por ejemplo, de radiadores. Por este motivo la temperatura de impulsión del agua a circuitos deberá modificarse en función de la temperatura ambiente alcanzada en el local. A modo de ejemplo, en periodo de calefacción la temperatura de impulsión se irá rediciendo a medida que la temperatura registrada en la habitación se aproxime al valor fijado como de confort.

En periodo de refrescamiento generalmente es necesario controlar las condiciones higrométricas, temperatura y humedad relativa ambiente, de forma que la temperatura superficial no descienda por debajo de la temperatura de rocío y evitando de este modo la formación de condensaciones.

Por otra parte, la zonificación a través de la regulación de temperatura ambiente permite diferenciar distintas zonas de temperatura en la vivienda, controlando, desde termostatos ubicados en cada uno de los locales, la apertura o cierre de los circuitos en función de la temperatura alcanzada.

CONDENSACIÓN: EL FUTURO EN LAS CALDERAS A GAS

La tecnología de la condensación aplicada a las calderas murales es ampliamente conocida y se utiliza habitualmente en los países del norte y centro de Europa. Sin embargo en España esta tecnología es poco conocida y menos aplicada, en parte porque el despilfarro energético ha sido habitual y la conciencia ecológica de otros países no ha acabado de calar entre nosotros.

Las calderas de condensación, que recuperan parte de la energía producida en la combustión haciendo condensar la mayor parte del vapor de agua de los productos de combustión, requieren una cámara de combustión diferente a las calderas convencionales.

Estas calderas disponen de un intercambiador primario más eficaz y tienen un mayor rendimiento que las convencionales en cualquier modo de funcionamiento: 98% a potencia útil máxima y temperatura de ida a 80ºC contra 92% en las mismas condiciones en una caldera convencional. Este ejemplo es el más favorable para las calderas convencionales y el más desfavorable para las de condensación. En el lado opuesto, 108% de rendimiento útil al 30% de carga para las de condensación contra 87% en las mismas condiciones para las convencionales, la diferencia de efectividad de las de condensación es notable.

Estos cálculos confirman que las calderas de condensación ahorran como mínimo un 6% de combustible, que puede llegar según las instalaciones hasta el 21%.

La creencia popular de que las calderas de condensación sólo funcionan bien con suelo radiante no es cierta. Funcionan perfectamente con los tipos de instalación habituales, aunque la eficiencia del sistema es mayor en condiciones de funcionamiento como las del suelo radiante.

Se hace pues necesario realizar las nuevas instalaciones para trabajar con temperaturas menores a las actuales ?suelo radiante o radiadores sobredimensionados- y hacer funcionar las actuales en condiciones de poder mejorar el rendimiento. Por ejemplo, una instalación de radiadores se calcula para unas temperaturas de ida y retorno a 80 y 60ºC respectivamente en las situaciones más desfavorables, cuando en realidad este tipo de condiciones externas sólo se darán unos pocos días al año. Si logramos de forma automática disminuir la temperatura de ida acorde a la temperatura exterior estaremos favoreciendo la condensación y por tanto aumentando el rendimiento.

Está claro que la utilización de calderas de condensación tiene mayor beneficio donde el uso de calefacción es mayor, pero pensando en el ahorro de combustible y por tanto en la disminución de contaminantes su utilización puede ser generalizada. Ha llegado pues el momento de pensar en el planeta y en lo que vamos a dejar a nuestros descendientes, y dar más importancia a la sostenibilidad que a los desembolsos o amortizaciones a corto plazo.

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Fuente: Asefosam nº106
http://www.asefosam.com
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