Manual CETIB

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Manual CETIB
“Del termo a la bomba de calor”
SOLUCIONES EFICIENTES PARA EL CALENTAMIENTO
DEL AGUA CALIENTE SANITARIA
Departamento SYF (Soporte y formación) de ARISTON THERMO ESPAÑA, S.L.
2
Soluciones eficientes para el calentamiento
del agua caliente sanitaria
Soluciones eficientes para el calentamiento del agua caliente sanitaria
© 2010 Departamento SYF (Soporte y formción) de ARISTON THERMO ESPAÑA, S.L
3
ÍNDICE DE CONTENIDOS
0. INTRODUCCIÓN
.......................................................................................................................................... 4
1. TERMO ELÉCTRICO TRADICIONAL
1.1
1.2
1.3
1.4
Componentes............................................................................................................. 6
Funcionamiento básico ........................................................................................... 18
Dimensionado básico .............................................................................................. 20
Consumo energético ............................................................................................... 23
2. TERMO ELÉCTRICO INTELIGENTE DE SEGUNDA GENERACIÓN
2.1.
2.2.
2.3.
2.4.
Componentes.......................................................................................................... 24
Funciones adicionales ............................................................................................ 26
Ejemplos ................................................................................................................. 29
Ahorro energético................................................................................................... 31
3. BOMBA DE CALOR PARA AGUA CALIENTE SANITARIA
3.1
3.2
3.3
3.4
Componentes........................................................................................................... 32
Funcionamiento ....................................................................................................... 34
Ejemplos .................................................................................................................. 35
Consumo energético ............................................................................................... 36
4. CONCLUSIONES
........................................................................................................................................ 39
4
Introducción
Soluciones eficientes para el calentamiento del agua caliente sanitaria
0. INTRODUCCIÓN
El calentamiento de agua sanitaria viene realizado por el generador de calor, tal como
se entiende en el Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios (RITE) aprobado por el Real Decreto 1027/2007. Este dispositivo tiene, entre otros, el objetivo de
abastecer de agua caliente sanitaria a todos los puntos de la instalación que requieren
una temperatura superior a la de red.
En el caso de viviendas el agua caliente sanitaria es una necesidad esencial, las temperaturas que se suelen utilizar son las siguientes:
Consumos y temperaturas de uso de agua caliente sanitaria
Tipo de aparato
Consumo (Litros)
Temperatura de uso (ºC)
Lavabo
6
38
Ducha
45
40
Ducha hidromasaje
80
38
Bañera pequeña
110
42
Bañera mediana
140
42
Bañera grande
320
42
Bidé
6
38
Fregadero
20
55
5
Para abastecer los aparatos con dicha agua caliente, existen diferentes sistemas; unos
son instantáneos, con lo que se han de dimensionar teniendo en cuenta la situación
más desfavorable de consumo y otros disponen de una reserva acumulada para poder compensar la demanda en un determinado momento.
En el siguiente cuadro se detallan los principales tipos de generadores de calor individuales, entendidos como sistemas de producción de agua caliente sanitaria:
Sistemas de producción de agua caliente sanitaria (ACS)
Eléctrico
Instántaneo
Gas
Termo
Eléctrico
Acumulación
Gas
A pesar de que estos son los generadores de calor más utilizados, se están desarrollando nuevos sistemas más eficientes energéticamente a fin de optimizar el consumo
de energía fósil y reducir las emisiones.
Esto viene provocado por la nueva legislación europea relativa a la eficiencia energética de los edificios (Directiva 2002/91/CE, de 16 de diciembre de 2002) y el sistema
de Certificación Energética de los Edificios aplicable ya en España.
Además de estas normativas está previsto para el 2011 un nuevo sistema de etiquetaje
energético. Los sistemas recibirán una letra de la A a la G, similar al utilizado en los
electrodomésticos. Además, estarán disponibles las A+, A++, A+++ para los sistemas
más eficientes.
En este manual se presentan diferentes sistemas eléctricos de producción de ACS,
orientados al ahorro energético y a la reducción de emisiones sin que ello provoque
una disminución del confort sanitario.
Partiendo del generador de calor tradicional con acumulación, se presentará un nuevo sistema con componentes optimizados y uno segundo con bomba de calor.
6
Termo eléctrico tradicional
Componentes
1. TERMO ELÉCTRICO TRADICIONAL
1.1 COMPONENTES
Se trata del sistema con el que se obtiene mayor cantidad de ACS (agua caliente sanitaria) y con mayor confort para la vivienda.
Un termo eléctrico tiene dos partes principales: una cuba donde se almacena el agua
y un componente eléctrico que es el que genera el calor. En el siguiente gráfico se
detallan sus componentes principales:
1
2
3
4
Componentes
1. Chapa de acero pre-pintada
2. Aislamiento en poliuretano expandido
3. Calderín vitrificado a 850ºC para evitar la corrosión
4. Ánodo de protección del calderín
5. Resistencia eléctrica
6. Válvula de seguridad y de compensación con leva para vaciado
7. Termostato de funcionamiento y de sobre-temperatura
8. Elementos de protección IP frente al contacto con
el agua externa
5
6
7
8
Termo eléctrico tradicional
Componentes
7
1.1.1 CALDERÍN
El calderín se compone de:
• Dos extremidades curvadas o casquetes en la parte inferior y en la superior.
• Un cuerpo cilíndrico, solamente para grandes capacidades.
• Dos tubos.
Una de las extremidades está agujereada y provista de una pletina en la cual se instalan la resistencia y el termostato.
Los dos tubos roscados están soldados en la parte inferior para permitir la entrada y
salida del agua caliente.
1
2
2
3
4
5
Calderín vertical
(capacidad >30l)
7
2
6
5
4
Calderín vertical
(capacidad <30l)
1.Parte superior
2.Tubo salida agua caliente
• Hay diferentes tipos de salida de agua.
• El agua caliente se toma siempre de la parte
superior del calderín.
3.Parte inferior
5
7
Calderín horizontal
con tomas verticales
2
7
5
Calderín horizontal
con tomas laterales
4.Borde para pletina
5.Tubo entrada agua fría
6.Difusor de ingreso
Evita las turbulencias y mantiene el agua fría en
entrada en la parte inferior.
7.Calderín
El calderín realizado en acero necesita protección ante la acción corrosiva del agua.
La más utilizada es el esmalte vitrificado. Se trata de una cerámica compuesta de sílice
que se aplicada de manera uniforme en la parte interna del calderín, con un espesor
medio de 250 micras.
El calderín se calienta a la temperatura de 850°C, de tal manera que el esmalte se
endurece y se adhiere perfectamente al calderín.
8
Termo eléctrico tradicional
Componentes
1.1.2 RESISTENCIAS
Existen dos tipos de resistencias:
Resistencia sumergida
Resistencias de cobre con brida estañada o de latón y funda de termostato, que se encastra conectando directamente con los terminales faston de la resistencia. Su forma
puede ser de una horquilla, triple curva o en espiral.
Las resistencias de inmersión se definen como resistencias con vaina, en contacto con
el agua. Tienen una temperatura operativa de aproximadamente 300-400°C.
Las resistencias de inmersión tienen además potencias y longitudes diversas y sus
conexiones eléctricas pueden ser monofásicas y trifásicas.
Resistencia en seco o cerámica
Está compuesta por una serie de cilindros de cerámica refractaria, resistentes a temperaturas muy altas, modeladas con canales externos vacíos donde se entrelazan las
espiras de la resistencia. También estos elementos varían en su forma, potencia y
longitud y las conexiones eléctricas pueden ser monofásicas o trifásicas.
La resistencia está montada en un soporte de acero esmaltado (la vaina) que la protege del contacto con el agua. Esta vaina incluye también el termostato y el soporte
del ánodo.
Las principales ventajas de esta resistencia son:
• No es necesario vaciar el calderín para cambiar la resistencia.
• Gran resistencia a la corrosión debido a la vaina esmaltada.
• Elevada resistencia a las incrustaciones debido a una amplia superficie de intercambio del calor. Los depósitos de cal resultan por tanto inferiores.
Termo eléctrico tradicional
Componentes
9
2
2
5
1
1
3
3
2
4
Resistencia sumergida
Resistencia en seco
o cerámica
4
1. Ánodo
2. Vaina termostato
3. Resistencia
4. Termostato
5. Vaina resistencia
10
Termo eléctrico tradicional
Componentes
1.1.3 TERMOSTATOS
El termostato controla la temperatura del agua en el interior del aparato.
Éste realiza dos funciones:
• Control de la temperatura durante el funcionamiento normal, permitiendo al usuario ajustarlo manualmente a través de un selector externo.
• Seguridad térmica. Si el dispositivo de control de la temperatura funcionase de manera incorrecta, la temperatura del agua podría aumentar y producir vapor.
Para evitar dicha posibilidad, un dispositivo independiente de seguridad quita la
alimentación eléctrica. Para volverla a restablecer, se requiere un rearme manual.
No obstante se aconseja localizar la causa del problema antes de volver a realizar la
conexión del termo.
Termostato de varilla
Se basa en el principio de la diferencia de expansión térmica de dos materiales.
Los componentes de un termostato de varilla son los siguientes:
3
1
4
8
1. Expansión térmica
2. Primer dispositivo de seguridad
3. Calderín
4. Expansión térmica
5. Lámpara señalización
6. Resistencia
7. Segundo dispositivo de seguridad
8. Agua caliente
2
5
6
7
Termo eléctrico tradicional
Componentes
11
El tipo de termostato usado depende de muchos parámetros como la capacidad del
calderín, la potencia de la resistencia, etc.
Ejemplos:
Termostatos de varilla
Termostato de bulbo
Este tipo de termostato se basa en un principio neumático. El bulbo contiene un gas
cuya presión varía con la variación de temperatura.
La variación de temperatura actúa en la célula presostática que activa un contacto
eléctrico.
1
1. Bulbo
2. Capilar
3. Célula presostática
4. Contacto eléctrico
2
3
4
Termostatos de bulbo
Termo eléctrico tradicional
Componentes
1.1.4 ÁNODO
La corrosión es un proceso químico normal que se produce entre el metal del termo
(calderín, tubería, resistencia) y el agua que lo rodea.
Este fenómeno produce perforaciones en el calderín, reduce la resistencia mecánica
de los elementos y daña la resistencia.
Las causas de la corrosión son las siguientes:
1. Oxígeno disuelto (de 5 mg/l a temperaturas elevadas y hasta 12 mg/l a
temperaturas bajas).
2. Sales que convierten el agua en abrasiva.
Para prevenir la formación de perforaciones en el calderín, se usa un ánodo
de magnesio.
Supongamos que tenemos una visión de los átomos individuales.
La corrosión se desarrolla en tres fases:
1. El oxígeno disuelto en el agua está en contacto con la superficie interna del
aparato.
2. El hierro del aparato tiende a disolverse (el átomo pierde dos electrones y se
convierte en ión Fe++)
3. El ión de hierro deja la superficie del aparato y se combina con el oxígeno
convirtiéndose en óxido (FeO).
Se acaba de iniciar la formación de una perforación
3
H
H
O
H
O
H
O
O
Fe
Fe
Fe
Fe
Fe
Fe
Fe
Fe
Fe
Fe
Fe
O O
Fe
Fe
H
Fe
Fe
H
H
++
++
Fe
Fe
Fe
Fe
Fe
Fe
O
Fe
Fe O
H
Fe
Fe
Fe
Fe
O
O
Fe
H
Fe
Fe
H
Fe
O
H
O
H
O
Fe
H
H
H
O
O
O
O
O O
H
H
H
H
H
H
O
O
O
H
H
H
H
H
Molécula de oxígeno
disuelto (O2). Molécula
de agua (H2O). Átomo
de hierro (el principal
elemento que constituye
el aparato). Óxido ferroso
(óxido) producto de la
corrosión.
H
O
H
2
O
1
H
12
Fe O
Fe
Fe
Fe
Fe
Fe
Termo eléctrico tradicional
Componentes
13
Tipos de ánodo:
Ánodo de magnesio
Obstaculiza la corrosión del calderín de acero y actúa por electrólisis. Añade una posterior protección a la que proporciona el propio esmalte o vitrificado del calderín.
Es la protección catódica.
• La vida operativa del ánodo depende de la cantidad, de la calidad y de la temperatura del agua.
• El ánodo debería ser controlado y cambiado antes de que se deteriore completamente.
• En resumen la corrosión no se impide totalmente pero resulta dañado el ánodo de
magnesio (2) y no el aparato (1)
Fe
Fe
Fe
Fe
Fe
Fe
Fe
Fe
Fe
Fe
Mg
O
Fe
Fe
Mg
Mg
Mg
O
Mg
H
Mg
Fe
Fe
Mg
H
H
Fe
Fe
Mg
Mg
Mg
Mg O
++ Mg
O
O
H
Fe
Fe
Mg
Mg
H
H
O
H
Mg
O
H
O
O
Mg
H
H
Mg
Mg
++ Mg
O
O
Mg
O
Fe
Fe
Mg
Mg
Mg
H
Fe
Fe
Mg
Mg
O
H
Fe
Fe
Mg
2
H
Fe
Mg
H
O
O
Mg
H
1
H
2
3
Fe
Fe
Fe
Fe
Mg
Mg
Fe
Fe
Fe
Fe
Fe
Fe
Fe
1
Mg
Mg O
1. Aparato de hierro (Fe). 2. Ánodo de magnesio (Mg). 3. Competencia entre el hierro y el magnesio. Reacción
entre el oxígeno y el magnesio generando oxído de magnesio y no óxido ferroso, y por tanto, preservando
protegido el calderín de hierro.
Tanto el hierro como el magnesio tienden a ser solubles en agua; ya que el magnesio es más electropositivo que el hierro (tiende fácilmente a convertirse en Mg++).
Es el mismo magnesio que da inicio a la solución: en ese momento el magnesio deja
el ánodo y se une a los átomos de oxígeno; la corrosión ha terminado, en otras palabras el ánodo de magnesio se deteriora mientras que el calderín permanece intacto.
14
Termo eléctrico tradicional
Componentes
Como ya se ha explicado en el capítulo sobre la corrosión, el ánodo protege el calentador contra la corrosión. Dicha protección desgasta el ánodo de magnesio y no
el aparato.
• Esta protección no dura eternamente. Para el uso normal del aparato se calcula que
su duración sea de aproximadamente dos años: por lo tanto se debería cambiar el
ánodo cuando se realice el mantenimiento del aparato.
Ánodo activo
En este caso se incorpora un circuito electrónico que crea una diferencia de potencial
entre el calderín de agua caliente y un electrodo de titanio, garantizando una óptima
protección del calderín y obstaculizando la corrosión.
Por medio de una corriente eléctrica aplicada exteriormente, la corrosión se reduce
virtualmente a cero y el calderín no sufre deterioro durante un tiempo indefinido. Este
efecto se debe a que el ánodo catódico neutraliza la acción corrosiva del oxígeno.
Para asegurar el correcto funcionamiento del sistema de protección, éste debe estar
continuamente conectado a la toma de corriente.
Para que funcione correctamente el aparato ha de estar conectado a la red de 230V.
1
2
1. Ánodo de titanio
2. Vaina
Termo eléctrico tradicional
Componentes
15
1.1.5 MANGUITOS DIELÉCTRICOS
El contacto entre dos materiales de naturaleza diversa, cobre y acero, conlleva un
cierto peligro. En algunos casos se puede producir el fenómeno de la electrólisis, y
por consiguiente la corrosión.
Esta corrosión galvánica es mayor cuando la diferencia de potencial entre los dos
metales o aleaciones es notable como en el caso del hierro y cobre.
Para obstaculizar la corrosión del aparato en los tubos de entrada y salida, es necesario evitar el contacto directo entre estos dos metales.
Por eso la conexión del termo a la instalación hidráulica de la vivienda se ha de realizar con unos manguitos dieléctricos de resina que se colocan en los tubos de entrada
y salida del agua, de modo que se evita el contacto directo de éstos con los tubos de
la instalación hidráulica, sobre todo cuando éstos últimos son de cobre.
Manguitos dieléctricos
1.1.6 VÁLVULA DE SEGURIDAD
Funciones de la válvula de seguridad:
• Controla la presión del agua en el interior del calderín. Es entonces una seguridad
contra valores elevados de presión e interviene cuando la presión interna supera los
7-8 kg/cm2.
• Tiene la función de retención ya que no permite el vaciado del calderín en caso de
falta de agua en la red.
16
Termo eléctrico tradicional
Componentes
Funcionamiento de la Válvula de Seguridad
1º Alimentación: A más de 0,1 kg/cm2 el agua fría entra en el termo.
2º Antirretorno: Cuando el termo se encuentra en funcionamiento comienza la dilatación del agua por el aumento de la temperatura por lo que la presión va aumentando.
La válvula antiretorno evita que el agua retorne por el tubo de agua fría.
3º Expansión: Si la presión de la tubería del agua fría es superior a 4 kg/cm2 sin consumo de ACS, estando el termo en funcionamiento, fácilmente se generan contraprestaciones superiores a los 8-9 kg/cm2, activándose así la fase de expansión, y expulsando el agua al exterior para evitar roturas de tuberías y termo. Por esto es obligatorio
un desagüe conducido, para evitar derrames del agua y demás riesgos.
1. Antirretorno
2. Alimentación 0,1 kg/cm2
3. Expansión 8±0,5 kg/cm2
1
3
2
Válvula de seguridad
Grupo de seguridad
Grupo de seguridad
Es una válvula de seguridad más fiable y precisa que las convencionales. Además
incorporan una válvula de interceptación y otra válvula de retención controlable.
Termo eléctrico tradicional
Componentes
17
1.1.7 VASO DE EXPANSIÓN SANITARIO
Cuando la presión de la red es elevada se recomienda colocar un vaso de expansión
de agua caliente sanitaria a la entrada del termo, de este modo se consigue disminuir
el goteo continuo del grupo de seguridad. Este componente se colocará entre el termo y la propia válvula.
Determinación de la capacidad del vaso de expansión:
Vu
= Volumen del agua dilatada
Va
= Contenido del acumulador de agua caliente
Vn = Coeficiente de dilatación en función de la temperatura media.
A 40º= 0,0070 50º=0,0121 60º=0,0171 70º=0,0228 80º=0,0296
N
= Factor de presión
Alt = bar+1
Vt
= Volumen total del vaso de expansión
Fórmulas:
Fórmula 1
Fórmula 2
Fórmula 3
Vu = Va x Vn
n = Presión final alta- Presión de la red Alta
Presión final alta
Vu
Vt =
n
Nota: Los vasos de expansión tienen una precarga de 3 bares. Antes de instalarlo
es necesario comprobar dicha presión y ajustarla en caso de desviación.
Ejemplo de cálculo:
Termo eléctrico de 200 Litros
Temperatura media de 70ºC
Presión del agua de red=3 bares
Presión t.válvula seguridad 8 bares
Fórmula 1
Vu = Va x Vn
Fórmula 2
n=
Fórmula 3
(8+1)-(3+1)
200 x 0,0228 = 4,56 l
= 0,55
(8+1)
4,56
Vt=
= 8,20 l
0,55
18
Termo eléctrico tradicional
Funcionamiento básico
1.2 FUNCIONAMIENTO BÁSICO
El calderín está siempre lleno de agua y a una cierta presión.
Cuando se alcanza la temperatura deseada, el termostato de funcionamiento interrumpe la alimentación de corriente hacia la resistencia.
Cuando se utiliza el agua caliente, penetra agua fría en el calderín. El termostato se
enfría y cierra el circuito poniendo en funcionamiento la resistencia.
El agua fría se calienta hasta que se alcanza la temperatura fijada en el termostato.
Toda el agua que está en el calderín permanece caliente y preparada hasta que hay
demanda de consumo.
El principio de funcionamiento de un termo se basa en la estratificación de diferentes temperaturas del agua, es decir, el agua forma capas a diferentes temperaturas
que no se mezclan entre sí.
Hay una explicación muy simple a este proceso: cuando el agua se calienta se expande y tiene una densidad menor que el agua fría.
El agua más caliente entonces tiene una densidad menor y ocupa la parte superior del
calderín. Las otras capas de agua menos caliente se forman debajo de ésta en función
de la temperatura decreciente.
Cuando el agua caliente sale por la parte superior del calderín, ésta es sustituida por
agua fría que entra por debajo. El equilibrio de densidad se mantiene. Se puede imaginar un “pistón de agua fría” debajo que empuja un “pistón de agua caliente” en
la parte alta cuando se utiliza el agua (ver dibujo a continuación).
AC
AF
Llenado inicial
AC 1er ciclo de AF
calentamiento
AC
Fin ciclo de AF
calentamiento
Termo eléctrico tradicional
Funcionamiento básico
19
Instalación de un termo eléctrico
A la hora de definir la colocación del termo eléctrico dentro de la vivienda hay que
tener en cuenta tres aspectos principales:
1. El termo se debe instalar en una pared maestra o en una pared capaz de sostener
una carga como tres veces el peso del aparato lleno de agua.
2. Es necesario dejar libre un espacio de al menos 50 cm para facilitar el acceso a
componentes eléctricos para el mantenimiento del aparato.
3. El calentador debe ser instalado lo más cerca posible a los puntos de utilización
del agua caliente para limitar las pérdidas térmicas debidas a la longitud de los tubos
de conexión.
La conexión hidráulica ha de seguir el siguiente gráfico:
5 cm
5
1
50 cm
5
5
50 cm
1
4
5
2
3
6
1. Salida agua caliente
2. Entrada agua fría
3. Grupo de seguridad
4. Grifo
5. Manguitos dieléctricos
6. Desagüe
2
3
6
4
20
Termo eléctrico tradicional
Dimensionado básico
1.3 DIMENSIONADO BÁSICO
La base de cálculo para determinar la capacidad del termo eléctrico en una vivienda
se basa en la cantidad de litros que puede entregar el aparato en un momento dado
partiendo de los 65ºC a los que se almacena el agua. El segundo factor a tener en
cuenta es el tiempo de recuperación de la temperatura una vez se ha consumido
agua.
El cálculo de la demanda de A.C.S acumulada se basa en los consumos siguientes
a 60ºC:
Dimensionado básico
Caudal ACS (l/
min)
Tiempo (min)
Consumo
unitario a 60ºC
Consumo
unitario a 45ºC
Lavamanos
1,8
1,5
2,7
4,1
Lavabo
3,9
2
7,8
11,7
Ducha
6
6
36
54,0
Bañera > 1,4 m
12
18
216
324,0
Bañera < 1,4 m
9
15
135
202,5
3,9
2
7,8
11,7
Fregadero doméstico
6
3
18
27,0
Lavadero
6
3
18
27,0
Grifo aislado
6
4
24
36,0
Elemento
Bidé
Termo eléctrico tradicional
Dimensionado básico
21
Determinación de la capacidad del termo
1. Determinar el nivel de confort deseado. Según este confort se corregirá el consumo con el factor correspondiente:
Confort bajo
f=0,5
Confort medio f=0,7
Confort alto
f=0,9
2. El consumo total es la suma de los consumos unitarios multiplicados por el factor
de confort.
3. Seleccionar el volumen equivalente del termo eléctrico.
4. Comprobar que el tiempo de recuperación del aparato cuadra con la utilización
real en la vivienda.
Ejemplo
Se desea calcular el termo necesario para una vivienda de 3 personas en la que hay
una ducha y un lavabo. La ducha se utilizará siempre por la mañana y el lavabo mínimo 2 veces con intervalos de 1 hora.
Nº consumos
Consumo
unit. a 45ºC (l)
Consumo
total (l)
Lavabo
4
23,4
46,8
Ducha
3
54,0
162,0
77,4
208,8
Elemento
Dependiendo del nivel de confort deseado obtenemos el siguiente consumo:
f
Consumo
a 45ºC (l)
Bajo
0,5
104,4
Medio
0,7
146,2
Alto
0,9
187,9
Nivel de confort
22
Termo eléctrico tradicional
Dimensionado básico
A continuación vamos a la tabla de termos eléctricos. Dependiendo de la capacidad
y de la temperatura máxima podemos calcular la cantidad de litros que produce el
termo a 45ºC. Los valores son los siguientes:
Capacidad (l)
Consumo
a 45ºC (l)
Potencia
(kW)
Cálculo tiempo
recuperación (h)**
SHAPE S
10
16,7
1200
0,48
SHAPE S
15
25,0
1200
0,73
SHAPE S
30
50,0
1500
1,16
PRO ECO
50
83,3
1500
1,94
PRO ECO SLIM
65
108,3
1800
2,10
PRO ECO
80
133,3
1500
3,10
PRO ECO
100
166,7
1500
3,88
PRO B V
150
250,0
1800
4,84
PRO B V
200
333,3
2400
4,84
PRO B STI
300
500,0
3000
5,81
PRO B STI
500
833,3
6000
4,84
Térmos eléctricos*
* Datos de los termos marca ARISTON ** Cálculo realizado considerando la temperatura de agua fría de red igual a 15ºC.
Con lo que el termo a elegir en caso de confort bajo, medio o alto será: 65,100 o 150
litros, respectivamente.
Por último se ha de comprobar el tiempo de recuperación del termo.
Comprobamos que por ejemplo el termo de 65 litros tiene un tiempo de recuperación de 2 horas, con lo que es correcta la estimación realizada para el consumo del lavabo consistente en cuatro consumos en ese periodo, aprox.
Dimensionado simplificado
También existen aproximaciones estándares para estimar el consumo por número de
personas. En este caso la aproximación se realiza en función del número de dormitorios de la vivienda.
La estimación del consumo por habitante es la siguiente:
Criterio de demanda*
Viviendas/Apartamentos
*Según Norma UNE 94002:2005
Consumo unitario (litros/persona x día) a 45ºC
40
Termo eléctrico tradicional
Consumo energético
23
1.4 CONSUMO ENERGÉTICO
Una vez determinado el consumo anual de la vivienda, para calcular la demanda de
energía se calculará con la siguiente fórmula:
DE = Q x N x (Tacs - Taf) x 1,16 x 10
-3
Donde
DE =
Q =
N =
Tacs =
Taf =
demanda anual en (kW/h/año)
consumo diario (litros/día)
número de días al año
Temperatura agua caliente (0C)
Temperatura agua fría (0C)
El cálculo del consumo energético se basará en los datos estimados de consumo
según la Norma UNE 94002:2005.
Cálculo del consumo energético
Nº dormitorios
2
3
4
5
6
Nº personas
3
4
6
7
8
l / día
120
160
240
280
320
l
80
100
150
150
200
Dispersión térmica *
kWh / 24h
1,22
1,39
1,50
1,50
1,80
Energía necesaria día**
kW/h/día
4,2
5,6
8,4
9,7
11,1
Energía necesaria año
kW/h/año
1.524,2
2.032,3
3.048,5
3.556,6
4064,4
Eficiencia del termo
%
77,4
80,0
84,8
86,7
86,1
Consumo energético
kW/h/año
1.969,5
2.539.7
3.596,0
4.104,1
4.721,6
Consumo a 45 0C
Capacidad termo eléctrico
* Datos de los termos marca ARISTON ** Cálculo realizado considerando la temperatura de agua fría igual a 15ºC.
24
Termo eléctrico inteligente “2ª generación”
Componentes
2. TERMO ELÉCTRICO INTELIGENTE “2ª GENERACIÓN”
2.1 COMPONENTES
La principal novedad aplicada en los termos eléctricos está en la incorporación de la
electrónica para mejorar la precisión en el funcionamiento de la resistencia eléctrica y
la incorporación de nuevas funciones para controlar el funcionamiento de la misma.
A continuación se propone una alternativa, ya presente en el mercado con la que
se consigue una mejora del rendimiento del termo de hasta un 10%, que consiste en
utilizar un termostato electrónico compuesto por dos o tres sondas NTC y una tarjeta
base que lo pilota.
Esta tarjeta electrónica permite memorizar ciclos de funcionamiento para prever y
anticiparse al consumo con su correspondiente ahorro energético.
Termostato electrónico
El termostato está construido con material compuesto de resina epoxi (tipo CEM-1),
sobre el que se ha impreso el circuito electrónico, sobre este circuito están soldadas a
una cierta distancia entre ellas dos sondas NTC para la detección de la temperatura.
Termostato electrónico
El rango de funcionamiento de este termostato es de 40÷80°C ±3K mientras que uno
tradicional de varilla la temperatura máxima de funcionamiento es 75±5°C, y la temperatura de seguridad desactiva la resistencia a 83 °C.
Como se puede apreciar en estos datos, la lectura de la temperatura con las sonda
NTC es más precisa que con un termostato tradicional, con lo que se pueden prever
temperaturas de trabajo superiores a 65-70 °C, es decir, se puede llegar incluso a trabajar con temperaturas de hasta 80 °C.
Termo eléctrico inteligente “2ª generación”
Componentes
25
Ventajas:
• Al acumular el agua a 80ºC, se obtienen hasta 40 litros más de agua a 40ºC por cada
ciclo de calentamiento.
• La precisión en la lectura de la temperatura siempre es una seguridad adicional que
ofrecen estos termos.
Tarjeta electrónica
En la caja del termostato se encuentra el circuito electrónico; las conexiones faston
para la conexión con la resistencia eléctrica; la regleta para la conexión a la red de
alimentación eléctrica. El termostato está conectado a la tarjeta electrónica a través
del correspondiente cable.
5
1
6
5
3
2
4
1. Sonda; 2. Caja del termostato; 3. Regleta de conexión del termostato; 4. Cableado de conexión del termostato a la
tarjeta; 5. Tarjeta electrónica; 6. Botonera.
Termo eléctrico inteligente “2ª generación”
Funciones adicionales
2.2 FUNCIONES ADICIONALES
Gracias a la electrónica se pueden programar las siguientes funciones:
• Función ECO
FUNCIÓN ECO: MEMORIZA HABITOS DE CONSUMO
La función ECO consiste en un software de ayuda para el “análisis” de los consumos
del usuario que permite minimizar las dispersiones térmicas y maximizar el ahorro
energético. El algoritmo funciona sobre un periodo de 7 días: cada semana se configura un perfil de temperatura que se modela con los datos obtenidos en la semana
precedente.
Las temperaturas a las que se hace siempre referencia, donde no está explícitamente
especificado son las del tubo de salida del termo eléctrico.
Si hay una falta de alimentación eléctrica la función ECO se reinicia totalmente.
Para soportar eventuales usos extras fuera de lo habitual ECO siempre mantendrá
una temperatura mínima de seguridad (45°C) para garantizar una reserva de agua
caliente.
En el siguiente gráfico se detalla cual sería el funcionamiento de un termo eléctrico
con dicha función:
Inicio función Eco
Temperatura
26
75°C
45°C
Tiempo
Funcionamiento Eco
Funcionamiento convencional
Termo eléctrico inteligente “2ª generación”
Funciones adicionales
Durante la primera semana, en la que el termo está memorizando las temperaturas y
los consumos, funcionará como un termo tradicional. A partir de entonces el termo
prepara el agua a temperatura suficiente para abastecer la necesidad de agua caliente
según las cantidades y en el periodo que tiene memorizado. En el resto del tiempo,
mantiene el agua a 45ºC.
La regla de consumos se va actualizando cada semana en función de los consumos
reales, ajustándose al máximo a la realidad de cada vivienda.
• Función de anti-legionela
Consiste en un ciclo de calentamiento a una temperatura de 73°C, aproximadamente.
El primer ciclo arranca después de 3 días que el producto se ha encendido y después
a cada 30 días de funcionamiento (naturalmente si en este periodo el termo eléctrico
no ha alcanzado nunca la esta temperatura (73ºC) al menos una vez)
Al final de cada ciclo, la temperatura de funcionamiento vuelve al valor programado
previamente por el usuario.
Cuando el producto está apagado, la función no está activa. Si el aparato se apaga
durante el ciclo, el producto se apaga y la función se deshabilita.
• Función de seguridad térmica
Al final de cada ciclo de calentamiento el termo hace una doble desconexión de la
línea eléctrica, garantizando así una completa seguridad.
• Sistema anti-quemaduras
En caso de mal funcionamiento del termostato el termo eléctrico se bloquea, evitando
el sobrecalentamiento de hasta 100°C del agua (como podría ocurrir en los productos
tradicionales) y protegiendo al usuario de eventuales quemaduras accidentales.
• Sistema anti-hielo
Si el termo está conectado a la línea eléctrica de alimentación, la resistencia se activa
cuando la temperatura del agua acumulada cae por debajo de 5°C. Con este sistema
se evitan posibles roturas debido a la expansión causada por la congelación del agua
en el interior.
27
28
Termo eléctrico inteligente “2ª generación”
Funciones adicionales
• Sistema anti-funcionamiento en seco
Se trata de un sistema de protección diseñado para asegurar que el termo no se caliente en caso de falta de agua en el depósito, evitando así el sobre calentamiento
interno y la consiguiente ruptura de los componentes internos. Este sistema asegura
una instalación y un mantenimiento más seguros.
• Función auto-diagnóstico
Ante una anomalía de funcionamiento, el termo eléctrico puede indicar con los leds
del display qué tipo de fallo tiene. Por ejemplo:
1. Avería interna de la tarjeta
2. Avería sonda temperatura NTC1/NTC2
3. Sonda rota (abierta en corto circuito)
4. Media temperatura tomada de las sondas NTC1/NTC2 exceden lo configurado
en 12°C.
5. Aumento de la temperatura del agua que supera el valor de 105°C
6. Funcionamiento en seco, falta de agua en el calderín.
29
3C
2.3 EJEMPLOS
3C
SHAPE PREMIUM
TERMO ELÉCTRICO DE MEDIANA CAPACIDAD
INSTALACIÓN VERTICAL
RESISTENCIA BLINDADA
5 AÑOS
A
GARA
N
5C
ÍN
A
A
ER
GAR
NT
GAR
OS
AÑ
TÍ
I S T O N PA
3C
AÑ
OS
Í A TOTA L 2
AR
NT
E L CA LD
5C
Capacidad
50-65-80-100
5C
5C
RA
Í A TOTA L 2
3C
5C
ALTA
CFC FREE
ALTA
EFICIENCIA
EFFICIENZA
EFICIENCIA
ALTA
EFICIENCIA
SLIM
RESPETO
MEDIOAMBIENTAL
DISPLAY LCD CON BOTONES SOFT
TOUCH
ALTA
EFICIENCIA
DISEÑO EXCLUSIVO
5 AÑOS DE GARANTÍA DE CALDERÍN
PROGRAMACIÓN DIARIA Y SEMANAL
ALTA
ALTA
EFICIENCIA
ÁNODO DE MAGNESIO
DE GRANDE
DIMENEFFICIENZA
SIÓN
CALDERÍN ESMALTADO AL TITANIO TESTADO A 16 BAR
MODELOS CON DIAMETROS
SUPER REDUALTA
CFC FREE
CFCCFC
FREE
FREE
EFICIENCIA
CIDOS (SLIM)
REGULACIÓN PRECISA Y PERSONALIZABLE DE LA TEMPERATURA
RESET FÁCIL E INMEDIATO
VÁLVULA SEGURIDAD TESTADA
A 8 BAR
CFC FREE
C 5C
5C
CFC FREE
3C
5C
3C
Datos técnicos - Dimensiones del producto
3C
5C
Tubos entrada/ salida
a mm
b mm
c mm
ALTA
ALTA
EFICIENCIA
EFICIENCIA
ALTA
EFICIENCIA
ALTA
ALTA
EFICIENCIA
EFICIENCIA
S
S
S
SHAPE PREMIUM V
LEYENDA E Entrada agua fría. S Salida agua caliente.
3C
3C
385
S
ALTA
ALTA
EFFICIENZA
EFFICIENZA
SHAPE PREM. SHAPE PREM. SHAPE PREM. SHAPE PREM. SHAPE PREM.
50 V
80 V
100 V
50 V SLIM
65 V SLIM
1/2”
1/2”
1/2”
1/2”
1/2”
570
775
927
870
941
379
584
736
711
782
191
191
191
159
159
5C
3C
3C 5C
5C
SHAPE PREMIUM V SLIM
ALTA
EFICIENCIA
ALTA
EFICIENCIA
REGULACIÓN
ELECTRÓNICA DE
LA TEMPERATURA
tecnología
y diseño
388
3C
5C
5C
ALTA
EFFICIENZA
159
3C
SHAPE PREM. SHAPE PREM. SHAPE PREM. SHAPE PREM. SHAPE PREM.
50 V
80 V
100 V
50 V SLIM
65 VSLIM
Capacidad
l
50
80
100
50
65
Potencia
W
1.800
1.800
1.800
1.800
1.800
Voltaje
V
230
230
230
230
230
1,32
2,27
3,03
1,32
1,59
Tiempo calent. ( T=450C) h. min.
0
C
80
80
80
80
80
Temp. max. ejercicio
0,80
0,94
1,08
1,01
1,08
Dispersión termica 650C kWh/24h
Presión max. ejercicio
bar
8
8
8
8
8
Peso neto
kg
19,0
23,5
27,0
19,0
21,0
Índice protección
IP
IPX4
IPX4
IPX4
IPX4
IPX4
ALTA
EFICIENCIA
ALTA
EFFICIENZA
ALTA
EFICIENCIA
CFC FREE
101
3C
Termo eléctrico inteligente “2ª generación”
Ejemplos
3C
5C
5C
3C
Termo eléctrico inteligente “2ª generación”
Ejemplos
3C
PRO ECO
Capacidad
30-50-65-80-100
5C
TERMO ELÉCTRICO DE MEDIANA CAPACIDAD
INSTALACIÓN VERTICAL U HORIZONTAL (MODELOS DISTINTOS)
ALTA
RESISTENCIA BLINDADA
EFICIENCIA
3C
N
GARA
A
ER
ÍN
GAR
NT
A
5 A ÑOS
E L CA LD
GAR
A
5C
OS
AÑ
TÍ
3C
I S T O N PA
3C
AÑ
OS
Í A TOTA L 2
AR
NT
5C
RA
30
ALTA
EFICIENCIA
5C
ALTA
EFFICIENZA
ALTA
EFICIENCIA
ALTA
EFFICIENZA
EFICIENCIA
Í A TOTA L 2
AISLAMIENTO
POLIURETANO
SLIM
5 AÑOS DE GARANTÍA DEL CALDERÍN
ALTA
EFICIENCIA
CALDERÍN ESMALTADO AL TITANIO
A 8500C
3C
C3C 5C
5C
5C
MODELOS CON DIÁMETROS SUPERALTA
ALTA
EFFICIENZA
REDUCIDOS (SLIM)EFICIENCIA
ALTA
EFICIENCIA
ALTA
ALTA
ALTA
ALTA
ALTA
ALTA
ALTA
EFICIENCIA
EFICIENCIA
EFICIENCIA EFFICIENZA
EFFICIENZA
EFFICIENZA
EFFICIENZA
confort
y ahorro
REGULACIÓN PRECISA Y PERSONALIZABLE DE LA TEMPERATURA
RESET FÁCIL E INMEDIATO
ALTA
EFICIENCIA
ALTA
EFICIENCIA
ÁNODO DE MAGNESIO
DE GRANDES
DIMENSIONES
ALTA
ALTA
ALTA
EFICIENCIA
EFICIENCIA
EFICIENCIA
VÁLVULA SEGURIDAD TESTADA A 8 BAR
MÁXIMO CONFORT
3C
5C
3C
Datos técnicos - Dimensiones del producto
3C
3C
5C 5C
5C
5C
5C 3C 3C
145
353
100
310
373
S
PRO ECO VERTICAL
LEYENDA E Entrada agua fría. S Salida agua caliente.
S
96,5
S
S
PRO ECO HORIZONTAL
3C
3C
b
3C
5C
PRO ECO PRO ECO PRO ECO PRO ECO PRO ECO PRO ECO PRO ECO PRO ECO
50 V
80 V
100 V
80 H
100 H 30 V SLIM 50 V SLIM 65 V SLIM
Tubos ent./ sal.
1/2”
1/2”
1/2”
1/2”
1/2”
1/2”
1/2”
1/2”
a mm
550
758
913
758
913
588
837
981
b mm
398
603
758
443
692
836
c mm
174
177
d mm
335
487
-
a
3C
PRO ECO PRO ECO PRO ECO PRO ECO PRO ECO PRO ECO PRO ECO PRO ECO
50 V
80 V
100 V
80 H
100 H 30 V SLIM 50 V SLIM 65 V SLIM
Capacidad
l
50
80
100
80
100
30
50
65
Potencia
W
1.500
1.500
1.500
1.500
1.500
1.800
1.800
1.800
Voltaje
V
230
230
230
230
230
230
230
230
1,56
3,06
3,52
3,06
3,52
55
1,37
2,06
Tiempo calent. ( T=450C) h. min.
0
C
80
80
80
80
80
80
80
80
Temp. max. ejercicio
1,22
1,39
1,48
1,65
0,86
1,21
1,35
Dispersión termica 650C kWh/24h 0,96
Presión max. ejercicio
bar
8
8
8
8
8
8
8
8
Peso neto
kg
16,5
22,0
25,5
22,0
25,5
14,5
16,5
19,5
Índice protección
IP
IPX3
IPX3
IPX3
IPX1
IPX1
IPX3
IPX3
IPX3
100
S
S 100
PRO ECO SLIM VERTICAL
5C
5C
3C
Termo eléctrico inteligente “2ª generación”
Ahorro energético
31
2.4 AHORRO ENERGÉTICO
Debido a la utilización de una sonda electrónica y una tarjeta electrónica que memoriza el histórico de consumos se obtiene un ahorro del 10% de la energía, ya que el
termo consigue aumentar su rendimiento en 10 puntos comparándolo con un termo
tradicional.
Esta diferencia de rendimientos se explica principalmente por dos factores:
1. Los termos tradicionales mantienen el agua a 65-70ºC durante todo el día, mientras
la temperatura de almacenaje del termo ECO es de 45ºC. Sólo eleva la temperatura
hasta 65-70ºC cuando prevé que va a haber consumo.
2. La dispersión térmica aumenta a medida que aumenta la temperatura de almacenamiento en el interior del termo. Por ejemplo en un termo de 100 litros la dispersión
térmica a 65ºC es igual a 1,39 kWh cada 24 horas, mientras a 45ºC la dispersión es
igual a 0,699 kWh.
La siguiente tabla detalla a modo de ejemplo la diferencia de rendimientos de dos
termos, uno tradicional y otro con función ECO en una vivienda de 4 personas:
Ahorro energético
Necesidad de energía
(kWh/día)
Dispersión térmica
en 24 h
Rendimiento
Termo tradicional
5,6
1,39 kWh a 65ºC
80,0%
PRO ECO 100 litros
5,6
0,699 kWh a 45ºC
88,8%
Nivel de confort
32
Bomba de calor para agua caliente sanitaria
Componentes
3. BOMBA DE CALOR PARA AGUA CALIENTE SANITARIA
3.1 COMPONENTES
Otro sistema para la producción de agua caliente, es la bomba de calor aire-agua, que
utiliza el calor del aire para calentar el agua del acumulador.
Utiliza
calentar el agua contenida en el calderín a través
tiliza un ciclo termodinámico para ca
del
el aire aspirado por el grupo térmico.
térmico
1
4
3
2
Componentes de la bomba
de calor para ACS:
1. Compresor, 2. Condensador,
3. Válvula de expansión,
4. Evaporador.
Este mecanismo es inverso del que se utiliza
en los frigoríficos: Un fluido refrigerante,
mediante cambios de estado, extrae el
calor contenido en el aire a temperatura
inferior y lo cede al agua a temperatura
superior, invirtiendo así el flujo natural del
calor.
Con este sistema se pueden alcanzar hasta
55ºC o 62ºC según la capacidad de acumulación, por ello se suele combinar con
unas resistencias eléctricas de apoyo, que
actúa únicamente para conseguir temperaturas mayores a las que llega la bomba
de calor.
Este sistema consta básicamente de dos
partes, el grupo bomba de calor situado
en la parte superior y el depósito de acumulación en la parte inferior. La bomba de
calor se basa en aprovechar la energía que
producen los cambios de estado del fluido
refrigerante tipo R134a. Este fluido circula
por el interior de un circuito cerrado que
consta de:
1. El compresor, cuyo trabajo permite el
desarrollo del proceso y que requiere de
Bomba de calor para agua caliente sanitaria
Componentes
electricidad para su funcionamiento. Este es el componente que supone la mayor
parte del consumo de energía eléctrica de NUOS.
2. El condensador. Intercambiador de calor situado a lo largo del calderín y a través
del cual el fluido refrigerante en forma de vapor cede toda su energía al agua del depósito. A medida que va cediendo la energía condensa y vuelve a estado líquido.
3. Válvula de expansión. Componente del circuito por el que pasa el fluido refrigerante y que por medio de su cambio de sección, supone una reducción brusca de la
presión y también un descenso notable de la temperatura.
4. Evaporador. Otro intercambiador de calor situado en la parte superior, que a través de su superficie ampliada por un sistema de aletas, permite el intercambio entre
el fluido refrigerante y el aire ambiente. En este intercambiador el fluido refrigerante
pasa a estado vapor.
Como la energía térmica solamente puede ir de un nivel de energía más alto a otro
más bajo, el fluido refrigerante presente en el evaporador, necesariamente debe estar
a una temperatura menor que la del aire ambiente. Por otra parte, el fluido refrigerante situado en el condensador debe tener también necesariamente, una temperatura
superior a la del agua a calentar en el depósito para poder cederle energía.
33
Bomba de calor para agua caliente sanitaria
Funcionamiento
3.2 FUNCIONAMIENTO
El principio de funcionamiento de la bomba de calor se puede estructurar
en 4 pasos:
- En el primer paso, el fluido refrigerante se encuentra a baja temperatura y a baja presión y por lo tanto, en estado líquido. El aire aspirado del ambiente pasa a través del
evaporador, dónde el fluido refrigerante absorbe la temperatura del aire ambiente y
cambia de estado. Al mismo tiempo, el aire es expulsado a una temperatura más baja.
- El fluido refrigerante llega al paso 2 en forma de vapor pero todavía a baja presión.
Pasándolo a través del compresor se produce un aumento de la presión con el consiguiente aumento de temperatura.
Fluido refrigerante
al estado líquido
1
4
Entrada
agua sanitaria
CONDENSADOR
Salida de
aire aspirado
EVAPORADOR
34
Energía
renovable
Entrada de
aire aspirado
Energía
calorífica
total
Salida
agua sanitaria
Compresor
2
3
Fluido refrigerante
al estado gaseoso
Energía
eléctrica
- Como resultado se obtiene vapor en un estado elevado de energía. Este vapor situado
en el paso 3 es el que circula por el condensador situado a lo largo del calderín donde
va cediendo toda la energía al agua acumulada, volviendo así a estado líquido.
- En el último paso del proceso, el fluido refrigerante ya en estado líquido se hace
pasar por la válvula de expansión para obtener de nuevo el fluido en sus condiciones
iniciales, es decir, a baja presión y a baja temperatura. De esta forma se puede volver
a iniciar el proceso.
Bomba de calor para agua caliente sanitaria
Ejemplos
35
3.3 Ejemplos
NUOS
Capacidad
80-100-120
BOMBA DE CALOR MURAL PARA AGUA CALIENTE SANITARIA
3C 3C
5C 5C
3C 5C
R134A
ALTA
EFICIENCIA
RESPETO
MEDIOAMBIENTAL
REGULACIÓN DE
LA TEMPERATURA
COP 3,0
ALTA
EFICIENCIA
PUNTO DE
INSPECCIÓN
ANTI LEGIONELA
BAJO CONSUMO DE ENERGÍA ELÉCTRICA (300W) SI
ALTA SÓLO CON BOMBA DE CALOR
FUNCIONA
EFICIENCIA
RESISTENCIA INTEGRADA DE APOYO 1200 W
ALTA
PROGRAMADOR DIARIO DE
FUNCIONAMIENTO
EFICIENCIA
ANTILEGIONELA
O
FÓRM
DOBLE ÁNODO DE SEGURIDAD
UL
ALTA
ALTA
EFICIENCIA
EFICIENCIA
ALTA
ALTA
EFFICIENZA
EFFICIENZA
ALTA
ALTA
EFICIENCIA
EFICIENCIA
Tecnología
innovadora
de clase A
A
UL
O
FÓRM
NC
O
FÓRM
A
NC
CI
UL
ALTA
EFICIENCIA
ALTA
EFFICIENZA
EFICIENCIA
CI
NC
O
FÓRM
UL
A
Datos técnicos - Dimensiones del producto
NUOS
80
NUOS
100
NUOS
120
80
930
310
3,0
230
55
10/37
110
4,05
38
150
20
10
0,2-0,6
1.200
65
8
42
IPX4
100
930
310
3,0
230
55
10/37
141
5,40
38
150
20
10
0,2-0,6
1.200
65
8
46
IPX4
120
810
310
2,6
230
55
10/37
150
6,20
38
150
20
10
0,2-0,6
1.200
65
8
51
IPX4
NUOS
80
NUOS
100
NUOS
120
1.130
384
1.280
536
1.440
696
3C5C 5C
5C 3C 5C 3C3C 5C
a mm
b mm
497
525
3C
3C 5C
5C
Capacidad
l
Potencia térmica media*
W
Consumo eléctrico medio bomba de calor*
W
COP
Tensión
V
0
Temperatura máxima bomba de calor
C
0
Temperatura aire mín./máx.
C
Cantidad máx. agua a 40 ºC en una extracción única
l
Tiempo de calentamiento *
h, min
Nivel sonoro
dB (A)
3
Caudal de aire nominal
m /h
Volumen mínimo del local **
m3
Longitud máx. conductos
m
Cantidad de agua cond. (temp. aire entrada 20/25 ºC)
l/h
Potencia resistencia
W
0
Temperatura máx. resistencia
C
Presión máx. de ejercicio
bar
Peso neto
Kg
Protección IP
a
ALTA
EFICIENCIA
497
b
300
S
S
134
*aire ambiente 20 ºC, temp agua entrada 15 ºC y temperatura de agua en depósito a 55 ºC (según EN 255-3)
** volumen mínimo local en caso de instalación sin canalizaciones
100
LEYENDA E Entrada agua fría. S Salida agua caliente.
ALTA
EFICIENCIA
E
ALTA
EFICIENCIA
E
AHORRO
ENERGÉTICO
CI
A
NC
GAS ECOLÓGICO
R134A
ALTA
EFICIENCIA
ALTA
EFFICIENZA
MODALIDAD DE FUNCIONAMIENTO EN BOMBA DE
CALOR (55 ºC) QUE GARANTIZA UN EXTRAORDINARIO
ALTA
ALTA
EFFICIENZA
AHORRO ENERGÉTICO EFICIENCIA
CI
ALTA
EFFICIENZA
G 1/2”
S
Bomba de calor para agua caliente sanitaria
Consumo energético
3.4 CONSUMO ENERGÉTICO
Una vez conocido el funcionamiento de este proceso y para poder hablar de la eficiencia de la bomba de calor, debemos recurrir al COP (Coefficient of Performance)
que es el coeficiente que mide el rendimiento de las bombas de calor.
Este coeficiente nos da la relación entre la potencia suministrada y la potencia consumida. En este caso, una relación entre el calor cedido al agua a calentar y la energía
eléctrica consumida principalmente por el compresor. Un COP de 3, significa que por
cada 1kW/h de energía consumida se producen 3 kW/h.
El COP es variable según el tipo de bomba de calor y según las condiciones a las que
se refiere su funcionamiento. Los factores que afectan directamente sobre el COP son:
1. La humedad relativa
2. Temperatura agua fría
3. Temperatura ambiente
En la siguiente gráfica se puede ver como varía el valor del COP en función de la
temperatura ambiente para una Ta fría de 15ºC.
NUOS 100 COPt (EN 255-3:1998)
3,80
3,64
3,60
3,40
COPt
36
3,20
3,00
2,80
2,80
2,60
2,46
2,40
2,20
10
15
20
25
30
35
40
Temperatura ambiente (Cº)
Bomba de calor para agua caliente sanitaria
Consumo energético
37
Aunque el valor del COP es variable, siempre se expresa bajo unos valores fijos de
temperatura y de humedad, estos son, según la norma EN 255-3:
1. Temperatura ambiente
2. Humedad relativa
3. Temperatura agua fría
= 20°C
= 37%
= 15°C
De todas formas para calcular el ahorro obtenido en un año hay que calcular el COP
dependiendo de la zona en la que se instala el aparato.
Ejemplo
Se calculará el consumo energético de una bomba de calor modelo NUOS 100 litros
de la marca ARISTON, instalada en una vivienda de 4 personas en Tarragona.
La demanda de energía para la vivienda es de 2.032 kWh anuales tal como indica la
siguiente tabla:
Tarragona
Días
Necesidad energía
(kWh/día)
Enero
Febrero
Marzo
Abril
Mayo
Junio
Julio
Agosto
Septiembre
Octubre
Noviembre
Diciembre
ANUAL
31
28
31
30
31
30
31
31
30
31
30
31
365
5,57
5,57
5,57
5,57
5,57
5,57
5,57
5,57
5,57
5,57
5,57
5,57
5,57
Demanda
(kWh)
172,61
155,90
172,61
167,04
172,61
167,04
172,61
172,61
167,04
172,61
167,04
172,61
2.032,32
38
Bomba de calor para agua caliente sanitaria
Consumo energético
En segundo lugar se calcula el valor del COP en función de la temperatura ambiental
media en la provincia.
Tarragona
Temperatura
ambiente
COP
NUOS 100
Enero
Febrero
Marzo
Abril
Mayo
Junio
Julio
Agosto
Septiembre
Octubre
Noviembre
Diciembre
ANUAL
10,0
11,3
13,1
15,3
18,4
22,2
25,3
25,3
22,7
18,4
13,5
10,7
17,2
2,19
2,27
2,37
2,50
2,68
2,90
3,08
3,08
2,93
2,68
2,39
2,23
2,61
Consumo energía
(kWh)
78,84
68,83
72,83
66,86
64,43
57,59
56,02
56,02
57,02
64,43
69,79
77,40
779,24
* Datos según GUÍA SOLAR TÉRMICA de ASIT
El consumo de energía será aún menor para aquellos meses en los que la humedad
relativa sea mayor de 37% ya que en estos casos el rendimiento de la bomba de calor
aumenta.
Bomba de calor para agua caliente sanitaria
Conclusiones
39
4. CONCLUSIONES
En el presente manual se han planteado tres tipos de generadores de calor de acumulación exponiendo sus características y el consumo energético de cada uno.
A modo de resumen se concluye que con un termo eléctrico inteligente con función
de aprendizaje de consumos puede haber hasta un 10% de ahorro energético y utilizando una bomba de calor el ahorro puede llegar hasta el 70%.
Estos números se pueden ver reflejados en la siguiente tabla:
Vivienda 4 personas
Necesidad de energía
(kWh/año)
Consumo energía
(kWh/año)
RENDIMIENTO
(%)
Termo tradicional 100 L
2032,3
2539,7
80%
Termo PRO ECO 100 L
2032,3
2287,5
89%
NUOS 100 litros
2032,3
779,24
261%
En este caso el ahorro de energía obtenido de colocar un termo PRO ECO o un NUOS
en lugar del termo tradicional, es de:
Ahorro obtenible según la fuente de ACS
Vivienda 4 personas
Termo PRO ECO 100 litros
NUOS 100 litros
AHORRO (%)
9,9%
69,3%
411484 Octubre 2010 TANDA
ARISTON THERMO GROUP
ARISTON THERMO ESPAÑA s.l.u.
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