¿Aerotermia o caldera de condensación? Instalaciones de ACS ante el nuevo escenario de los edificios de consumo casi nulo

Situación actual y marco normativo

Además, nos encontramos con un escenario normativo cambiante y con cierta ambigüedad hasta la inminente publicación de la actualización del Código Técnico de la Edificación (según Proyecto de Real Decreto por el que se modifica el Real Decreto 314/2006 de aprobación del CTE), que orientará el diseño de la nueva edificación hacia un consumo de energía cada vez menor y con una importancia más relevante para las energías renovables.

En ese futuro CTE también aparece el concepto de los Edificios de Consumo de Energía Casi Nulo, que básicamente serán aquellos que cumplan los indicadores de consumo de energía primaria total y energía primaria total no renovable que aparecen en el documento. El cumplimiento de estos indicadores nos obligará a edificios cada vez mejor aislados y eficientes, que repercutirán en una drástica reducción de las demandas de calefacción y de refrigeración.

En ese escenario de edificios nZEB con demandas de climatización cada vez más reducidas, la demanda de A.C.S. será cada vez más trascendente en la edificación en términos de consumo y prestaciones requeridas (ya que, además, nuestro estándar de confort en A.C.S. cada vez es más alto y exigente en términos de caudal, con el uso decolumnas de ducha e hidromasaje, etc…), debiendo ser muy eficientes en esta prestación ya que irá teniendo mayor peso en la factura energética de la edificación.

El confort en calefacción es fundamental, pero en el caso del A.C.S. es más trascendente si cabe. El desagrado por parte del usuario cuando no puede ducharse a la temperatura deseada es notable, ya que es un tipo de demanda mucho más sensible y que además se realiza durante todo el año (a diferencia de la calefacción que solo es utilizado durante unos meses al año).

Por tanto, la instalación en su totalidad y los equipos generadores de la misma que se seleccionen han de ser suficientes y adecuados para entregar la potencia demandada en cada momento en función de las necesidades de los usuarios.

Lo anteriormente comentado, nos sitúa en un contexto mucho más complejo y diverso cuando acometemos el diseño de una instalación para A.C.S.  En este punto también es trascendente comentar el cambio que se plantea en el HE 4 en cuanto a la aportación renovable para cubrir la demanda de A.C.S. Hasta el momento, la energía contemplada es la solar térmica (permitiendo el uso de otras fuentes renovables siempre que se justifique que el sistema propuesto tiene un consumo de energía primaria y unas emisiones de CO2 iguales o inferiores al sistema de referencia formado por caldera y solar térmica). El porcentaje renovable para cubrir la demanda de A.C.S. en este caso es variable en función del tamaño de la instalación y la zona climática considerada.

En el proyecto de borrador del futuro CTE, en la HE 4 se exigirá que el 70% de la demanda energética anual de A.C.S. y calentamiento de piscinas (valor a confirmar hasta la publicación definitiva del documento), sea cubierta con energía de origen renovable (cualquiera que esté contemplada como tal en la Directiva 31/2010/UE), siendo un porcentual renovable fijo independientemente del consumo y zona climática considerada. Esto facilitará el uso de otras energías renovables para cubrir la demanda de A.C.S. además de la solar térmica.

Soluciones en el mercado y tendencias para a.c.s.

En la actualidad existen multitud de soluciones técnicas para producir agua caliente sanitaria (calderas de condensación de gas, calderas de gasóleo, calderas eléctricas, calderas de biomasa, termos eléctricos, calentadores de gas, depósitos de acumulación, interacumuladores con serpentín, sistemas aerotérmicos, sistemas geotérmicos, sistemas solares térmicos, fotovoltaicos, etc.…), y probablemente en el futuro irán apareciendo más sistemas y tecnologías. El hecho de tener un mayor número de soluciones en el mercado es positivo, ya que nos permite escoger la mejor y óptima solución en función de las características, tipología y tamaño de la instalación considerada. Eso sí, se deberían aplicar también criterios racionales en cuanto a plantear soluciones lo más eficientes y económicamente viables dentro de las diversas tecnologías existentes en el mercado. Soluciones óptimas y más eficientes permitirán reducir los costes tanto de instalación como de explotación.

En relación al A.C.S., la variable fundamental cuando se plantea el diseño de una instalación de este tipo es satisfacer las necesidades de agua caliente de los usuarios en los períodos punta de la instalación (entendiendo que el cálculo plantea la dificultad de no conocer con total precisión el número de usuarios que van a utilizar la instalación, ni cuándo van a hacerlo). Este servicio, fundamental para cualquier tipo y tamaño de instalación, es especialmente sensible para las instalaciones de tipo servicios (hoteles, gimnasios, etc…), ya que si el cliente no dispone de agua caliente cuando la solicita, puede suponer la pérdida del mismo (más hoy en día en que se plantean sistemas de agua caliente con un elevado confort de uso como duchas con efecto lluvia, jacuzzis, hidromasajes, etc…).

En este contexto, ya puede vislumbrarse el posicionamiento de las diversas tecnologías disponibles en función del tipo de instalación de A.C.S. considerado.

Hablando de vivienda de nueva edificación (tanto unifamiliar como multifamiliar), es un hecho que la tendencia principal en cuanto a producto propuesto es la instalación de sistemas aerotérmicos. Estos sistemas permiten satisfacer tanto las demandas de climatización (frío-calor), como la demanda de agua caliente sanitaria con un mismo equipo.

Los pros de este tipo de solución son claros: alta eficiencia energética, relativa facilidad para el cumplimiento de los indicadores de consumo de energía primaria no renovable del futuro CTE HE 0 para la mayoría de las zonas climáticas, consideración como energía renovable, simplificación de la instalación por no requerir de conexión de gas en el edificio y posibilidad de hibridar con otros sistemas renovables tal como la energía solar térmica o fotovoltaica.

El contra principal de estos sistemas es su dependencia directa con la temperatura ambiente de la cual aprovechan la energía, hecho que puede influir sustancialmente en la temperatura de agua caliente alcanzada, así como en la eficiencia global de la máquina. En zonas frías con bajas cargas de refrigeración, el sistema tradicional con caldera de gas de condensación combinada con solar térmica puede ser una solución a tener en cuenta para cubrir la demanda de calefacción y A.C.S.

Otra cuestión, al menos en la actualidad y con el CTE vigente a día de hoy, es su consideración como renovable para producción de A.C.S. (según HE 4), que puede llegar a ser compleja de justificar en ciertas zonas de España y en algunas zonas climáticas con mucha radiación solar (básicamente zonas IV y V). En ocasiones, y en función del SCOP para A.C.S. de la máquina, puede ser necesaria y preceptiva la instalación de estos sistemas junto con energía solar térmica para poder cumplir el citado HE 4.

Siguiendo con el ámbito de la vivienda, pero desde el prisma de la reforma, los sistemas aerotérmicos pueden tener su lugar, pero en competencia directa con la caldera de gas de condensación. La sustitución de calderas obsoletas por tecnologías actuales de condensación es la solución más adecuada en términos de confort y prestaciones, eficiencia energética (pensemos que una caldera de condensación puede aportar un ahorro de combustible del orden del 30% en comparación con una que no lo es), y retorno de la inversión en un tiempo razonable. Otra cuestión es hasta cuando será rentable y adecuado instalar caldera de gas natural a medida que nos acerquemos al 2050 y se quieran alcanzar los objetivos de descarbonización. En nueva edificación las reglas están claras, pero en reforma no está muy claro a día de hoy como habrá que acometerlas en el futuro en términos de viabilidad técnica y económica sobre el parque de edificación de cierta antigüedad que existe en España.

Hablando de instalaciones centralizadas orientadas al sector servicios, el escenario es algo más complejo en comparación con el mercado de la vivienda. Es cierto que la aerotermia se extiende rápidamente en la edificación de tipo colectivo (prescribiéndose de forma recurrente para gimnasios y sector hotelero, por ejemplo), pero en esta tipología de instalaciones hay más variables a tener en cuenta cuando se selecciona el producto óptimo.

Una primera a considerar sería en cuanto al tipo de curvas de consumo que nos podemos encontrar en instalaciones de tipo centralizado. En este tipo de instalaciones las puntas de consumo pueden ser muy elevadas (de hasta el 60-70% del consumo total diario). Si queremos satisfacer y mantener el confort de uso, premisa fundamental en cualquier instalación, para solventar la instalación con sistemas aerotérmicos tendremos que ir a tecnologías muy específicas y eficientes que permitan trabajar a alta temperatura con una variación mínima de sus prestaciones en función de la zona climática considerada (sistemas con ciclo de CO2, por ejemplo), apoyándonos en sistemas de acumulación de gran tamaño para poder almacenar la energía necesaria para satisfacer la punta de consumo.

Independientemente de la cuestión del confort, en las instalaciones de tipo centralizado (salvo en edificios de viviendas), hay una exigencia normativa a cumplir en relación al RD 865/2003 y UNE 100030:2017, en cuanto a la prevención y control de la legionella en las instalaciones. En las instalaciones dentro del ámbito de aplicación de esta normativa sanitaria, hay que realizar unos choques térmicos preceptivos a 70 ºC, que requieren una producción de agua en circuito primario a alta temperatura.

Otras soluciones que de forma natural no pueden alcanzar estas temperaturas, necesitan de sistemas de apoyo con baja eficiencia energética (generalmente mediante resistencias eléctricas) para poder alcanzar estos valores de trabajo. En el caso de tecnología aerotérmica con refrigerante R744 (CO2), se puede cumplir sin problema con esta necesidad de temperatura.