Durante los últimos años, el sistema de aerotermia (aire-agua) para bombas de calor ha emergido como una solución innovadora y eficaz para incrementar la habitabilidad y comodidad en los edificios. Adicionalmente, se ha convertido en una tecnología cuyo coste de inversión puede verse reducido gracias a las ayudas públicas de los Fondos Next Generation.
En esta publicación, repasaremos las posibilidades de la aerotermia híbrida para obtener calefacción, agua caliente sanitaria y refrigeración, así como su combinación con otras energías renovables para la construcción de edificios habitacionales de bajo consumo. Por otro lado, mencionaremos brevemente las subvenciones a disposición de los propietarios de viviendas para la instalación de energías renovables.
Conforme a la normativa vigente en materia de ahorro energético (CTE DB HE), los edificios nuevos y los ya existentes que sean rehabilitados deben alcanzar elevados estándares de eficiencia energética, viéndose reduciendo sustancialmente su consumo energético. Para lograr este objetivo, se prioriza el control de la demanda, el empleo de instalaciones de alto rendimiento y la utilización de energías renovables.
En tal contexto, la bomba de calor aerotérmica se presenta como una solución óptima para el uso residencial en viviendas, y para el cumplimiento de las exigencias actuales respecto a los edificios de consumo energético prácticamente nulo.
Exigencias normativas actuales de ahorro energético en los edificios.
De acuerdo con la Directiva Europea UE 844/2018 sobre eficiencia energética, el 50% del consumo de energía de la Unión Europea se destina a calefacción y refrigeración, de los cuales el 80% se usa en edificios. Haciendo necesario fomentar la eficiencia energética en los edificios y el desarrollo de fuentes de energía renovable, los cuales ofrecen el mayor potencial para ahorrar energía.
El Documento Básico de Ahorro de Energía (DB HE) establece como objetivo conseguir una utilización de la energía racional. Compuesto por seis secciones, promueve el concepto de "Edificio de consumo de energía casi nulo". Para lograr tal fin, establece exigencias reglamentarias de limitación de consumo, a fin de que los edificios que se construyan o se renueven sean considerados así. Estas exigencias hacen referencia, por un lado, a la disminución de la demanda energética y, por otro lado, al alto rendimiento energético de las instalaciones térmicas.
Recordemos la formula:
Control de la demanda energética.
Cumplir con la normativa vigente para la construcción de nuevas viviendas o la rehabilitación de las ya existentes, implica verificar los requerimientos para controlar el consumo de energía: la instalación de materiales aislantes con mayor espesor y baja conductividad, disminución de los puentes térmicos, controlar la radiación solar, la hermeticidad de la envolvente, usar carpinterías de alto rendimiento y diseñar envolventes de alta densidad.
La relación entre superficies acristaladas frente a cerramientos opacos, su orientación y tamaño, y la colocación de elementos móviles de sombra deberán ser considerados a la hora de regular la radiación solar para limitar los beneficios de la radiación solar durante los meses de verano y, por el contrario, aprovecharla en épocas de invierno.
En la evaluación de la eficiencia energética del inmueble, se requiere establecer un sistema de ventilación para viviendas que incluya un recuperador de calor con el fin de disminuir la demanda de calefacción en regiones con climas más fríos en invierno.
A partir de aquí, el bienestar térmico dentro de los hogares se logrará mediante una mezcla de sistemas de calefacción de alto rendimiento y energías renovables. La normativa prevé dos restricciones:
Limitación del uso total de energía por el edificio.
Limitación del uso de energía no renovable.
En cuanto al consumo de energía primaria, se deberá evaluar la cantidad de energía que se debe producir en la fuente generadora. El tipo de combustible y su factor de conversión energética, desempeñarán un papel fundamental. La suma del consumo de energías renovables y no renovables generará el total de la energía consumida.
Por consiguiente, la estrategia deberá reflejar una mayor contribución de la energía renovable.
Contribución mínima de energía renovable en la producción de ACS.
El cumplimiento de las normas establecidas para el control de la demanda energética da lugar a unos valores de cálculo de la demanda de calefacción y refrigeración muy bajos. Por lo tanto, el consumo energético relacionado con la producción de agua caliente sanitaria en las viviendas adquiere una gran importancia.
La Sección 4 de la Directiva de Bienestar Energético (DB HE) del Código Técnico de la Edificación (CTE) prescribe una contribución mínima de energía procedente de fuentes renovables para cubrir la demanda de agua caliente sanitaria. Esta norma especifica que, la contribución mínima de energías renovables deberá cubrir por lo menos el 70% de la demanda energética anual para agua caliente sanitaria (ACS), incluyendo la climatización de la piscina si la hubiera. Si bien, el porcentaje se reduce a un 60% cuando la demanda de ACS sea inferior a 5000 litros diarios. En el uso residencial vivienda, el CTE estipula una demanda diaria de ACS de referencia de 28 litros por persona a una temperatura de 60°C.
Sólo se tomará en cuenta la energía renovable generada en el lugar del edificio o en las cercanías, así como la biomasa sólida.
Contribución renovable mediante bomba de calor aerotérmica.
La normativa establece un apartado para la bomba de calor de aerotermia (aire-agua) con el fin de satisfacer la exigencia. Al ser accionadas eléctricamente, su contribución renovable debe tener un rendimiento medio estacional (SCOP dhw) de por lo menos 2,5. En caso de ser accionadas mediante energía térmica, el rendimiento medio estacional deberá ser superior a 1,15. Se exige además que el rendimiento sea calculado para una temperatura de preparación del ACS de al menos 45°C.
La versión actualizada de la herramienta oficial Líder-Calener (HULC) para el cálculo de la calificación energética de edificios, cuenta con una novedad: la verificación del porcentaje de contribución renovable para ACS.
Esto es especialmente relevante en el caso de la bomba de calor de aerotermia. Al introducir los valores de prestaciones técnicas de la instalación, el cálculo permite determinar la contribución renovable obtenida, así como comprobar si se alcanza o se supera el valor mínimo requerido.
¿Qué es la aerotermia híbrida? Soluciones integrales combinando diferentes fuentes de energía renovable.
La aerotermia híbrida es una opción que permite satisfacer las necesidades energéticas de una vivienda mediante la combinación de la bomba de calor de aerotermia con otras tecnologías que aprovechan la energía solar. Esto permitirá cubrir la demanda de calefacción, refrigeración y ACS.
El CTE (Código Técnico de la Edificación) ha dividido el territorio español en cinco zonas climáticas, según el valor promedio anual de la radiación solar global media diaria. Estas van desde 3,8 kWh/m² (zona I) hasta 5,0 kWh/m² (zona V).
La cantidad de energía que se obtiene mediante la instalación de paneles solares fotovoltaicos o paneles solares térmicos variará dependiendo de la localización geográfica, el rendimiento de la instalación y otros factores. Mediante tales instalaciones se puede calcular la generación mensual de energía y, por tanto, contribuir a la eficiencia energética de la vivienda.
La sección 5 del CTE DB HE recoge la exigencia acerca de la generación mínima de energía eléctrica. No hay distinción entre el uso del edificio, por lo que a todos los edificios que se construyan, amplíen o reformen, sean de uso residencial o no, se les aplicará esta norma. Esto significa que, para edificios de más de 1.000 m², sean nuevos o ya existentes, se les exigirá cumplir con la sección 5 del DB HE del CTE.
Si se lleva a cabo una reforma integral de un edificio o se cambia su uso, y en ambos casos la superficie construida es superior a 1.000 m², en España la instalación de generación de energía eléctrica para autoconsumo está regulada por el Real Decreto 244/2019, del 5 de abril.
Componentes de la instalación de aerotermia híbrida.
Un sistema de bomba de calor de aerotermia consta de una unidad exterior que recoge el calor del entorno para emplearlo como energía renovable para calentar agua en la unidad interior. Durante los meses estivales, la máquina funciona de forma inversa, transfiriendo el calor del interior al exterior. Cuanto mayor sea el rendimiento de la instalación, mayor contribución renovable.
Adicionalmente, la instalación de aerotermia consta de un acumulador que conecta la bomba de calor con una unidad interior, así como un depósito de inercia que une la unidad interior con las unidades terminales.
La instalación de una bomba de calor de aerotermia híbrida permite satisfacer las necesidades de agua caliente sanitaria, calefacción y refrigeración en un solo lugar. Estas unidades finales, como los fancoils y/o los pisos radiantes, pueden ser diseñadas para cubrir todas las combinaciones posibles.
Fancoils para calefacción y refrigeración según la época del año.
Suelo radiante para calefacción y refrescante en verano.
Combinación de suelo radiante para calefacción y de fancoils para refrigeración.
La electrónica necesaria para la configuración y puesta en marcha de la bomba de calor de aerotermia, así como el control de los parámetros de temperatura y humedad, el consumo y el rendimiento energético de la instalación, según las condiciones térmicas cambiantes del exterior, está incorporada en la propia bomba.
Combinar aerotermia con placas solares fotovoltaicas.
La instalación de paneles solares fotovoltaicos para producir energía eléctrica posibilita el empleo de esta para el funcionamiento de la bomba de calor aerotérmica, lo cual se traduce en una disminución del consumo energético relacionado con el uso de esta tecnología.
La energía eléctrica generada también puede ser utilizada con fines diferentes, como la iluminación, el funcionamiento de los electrodomésticos y la carga de los vehículos eléctricos. Ya que si la instalación fotovoltaica genera una cantidad de energía mayor que la consumida en el hogar, la cantidad de energía no renovable se reduce a cero. Esto nos lleva a la creación de edificios con producción de energía positiva.
Fusión de Aerotermia y Paneles Solares.
Una variación de la bomba de calor aerotérmica puede ser agregar paneles solares térmicos para producir agua caliente sanitaria. Esta forma de crear energía térmica usando energía renovable está regulada por la normativa de ahorro energético.
Subvenciones públicas para la aerotermia hibrida.
De acuerdo con la Directiva Europea UE 2018/2001, los Estados miembros de la UE están comprometidos a promover el uso de energías renovables para alcanzar una cuota del 32% del consumo final bruto de energía de la UE para 2030. Por su parte, el gobierno español ha establecido un objetivo de llegar al 42% de los consumos finales mediante el uso de energías renovables para 2030, según el Plan Nacional Integrado de Energía y Clima 2021-2030.
Para alcanzar esta meta, el consumo de energía térmica de 2019 ya alcanzó el 33% del consumo de energía final, con una contribución renovable del 18,9%. Por lo que, como podemos observar, los incentivos y ayudas públicas actuales y futuras son clave para lograr estos objetivos a largo plazo.
El RD 477/2021, del 29 de junio, aprueba la concesión de ayudas para la ejecución de diversos programas de incentivos ligados al autoconsumo y al almacenamiento, con fuentes de energía renovable, así como a la implantación de sistemas térmicos renovables en el sector residencial, en el marco del Plan de Recuperación, Transformación y Resiliencia.
Se han establecido 6 programas de incentivos con el objetivo de impulsar el uso de fuentes de energía renovable, tanto eléctricas como térmicas, en los hogares. Esto incluye la instalación de paneles solares con o sin almacenamiento, la energía solar térmica, así como la bomba de calor de aerotermia. La financiación de estos programas de incentivos viene del Fondo de Recuperación Next Generation EU.
El RD 853/2021, de 5 de octubre, regula los programas de ayuda en materia de rehabilitación residencial y vivienda social del Plan de Recuperación, Transformación y Resiliencia. El ambicioso Fondo de Recuperación Next Generation EU, destinado a la recuperación económica tras la pandemia de COVID-19, ha dado lugar a un volumen de inversión sin precedentes. La Componente 2 del PRTR busca estimular el sector de la rehabilitación de edificios en España, desarrollando el RD 853/2021 que contiene hasta seis programas de ayuda relacionados con la rehabilitación edificatoria y la construcción de vivienda social con edificios de alta eficiencia energética. En esta ocasión, los programas 3 y 4, se centran en la rehabilitación de edificios y en mejoras de eficiencia energética en viviendas. Entre las acciones que se pueden subvencionar, se encuentran la aerotermia, la solar térmica y la fotovoltaica, bien por separado o en combinación con otras acciones, para cumplir los objetivos requeridos para optar a la ayuda.
No debemos olvidar las medidas urgentes para estimular la rehabilitación edificatoria, establecidas por el RDL 19/2021 de 5 de octubre. Estas medidas incluyen reducciones en el IRPF (Renta) para obras que incrementen la demanda energética (1) o disminuyan el consumo de energía primaria no renovable en la vivienda (2). Además, hay deducciones por obras de rehabilitación energética del edificio (3). La deducción para cada tipo de intervención se establece en un 20%, 40% y 60%, respectivamente. Para reducir el consumo de energía, en el tipo 2 y 3 se incluyen dispositivos para la generación de energías renovables, tales como aerotermia, solar térmica y fotovoltaica.
Conclusiones.
Los profesionales del sector deben superar el desafío que supone cumplir con la normativa vigente de ahorro energético en los edificios. Esto requiere un alto nivel de adaptación para satisfacer las exigencias de la sociedad y lograr una óptima eficiencia energética de cara a reducir el consumo y las emisiones de CO2.
La Unión Europea ha demostrado un gran compromiso para lograr los objetivos de renovar el parque inmobiliario y descarbonizarlo, a través de la convocatoria de ayudas de los Fondos Next Generation. En el caso del programa de ayudas para la rehabilitación de edificios, se pueden recibir hasta el 80% del coste de la intervención si se logra un porcentaje de ahorro de consumo de energía primaria no renovable igual o superior al 60%. Además, en casos que se demuestre situación de vulnerabilidad, llegándose a recibir incluso, una ayuda del 100% del coste de la intervención.
El 40% del consumo de energía y el 36% de las emisiones de gases de efecto invernadero en la Unión Europea están relacionados con la construcción, funcionamiento, rehabilitación y fin de vida de los edificios. Para alcanzar los objetivos de neutralidad climática para 2050 establecidos en el Green Deal Europeo, será necesario mejorar la eficiencia energética tanto de la envolvente de los edificios como de las instalaciones mecánicas de apoyo y el aprovechamiento las energías renovables. Estas estrategias permitirán reducir los porcentajes actuales a corto, medio y largo plazo.
Commentaires