Aerotermia híbrida solar ▷ Combinar aerotermia con placas solares

• Exigencias normativas actuales de ahorro energético en los edificios
• Contribución renovable mediante bomba de calor de aerotermia
• ¿Qué es la aerotermia híbrida?
• Componentes de la instalación aerotérmica
• Combinar aerotermia con energía solar fotovoltaica
• Combinar aerotermia con energía solar térmica
• Conclusiones

La actual reglamentación en materia de ahorro energético (CTE DB HE) , determina que los edificios nuevos que se construyan y los existentes que se rehabiliten, deberán de alcanzar altos estándares de eficiencia energética, limitando radicalmente su consumo energético. Para ello prima el control de la demanda energética, el uso de instalaciones de alta eficiencia energética y el aprovechamiento de las energías renovables.

En este contexto, la bomba de calor aerotérmica se convierte en una solución ideal para uso residencial en viviendas y el cumplimiento de las actuales exigencias normativas, bajo el estándar de lo que ya se conoce como edificios de consumo energético casi nulo. 

Exigencias normativas actuales de ahorro energético en los edificios

Según la actual Directiva Europea UE 844/2018 en materia de eficiencia energética, casi el 50% del consumo de energía final de la Unión se emplea en calefacción y refrigeración, de la cual, el 80% se consume en los edificios. Es por ello que resulta imprescindible promover la eficiencia energética de los edificios, seguido del despliegue de las energías renovables, ya que representan el sector con mayor potencial de ahorro energético.

El actual Documento Básico de Ahorro de Energía del CTE (DB HE), establece como objetivo, a lo largo de las seis secciones que lo componen, conseguir un uso racional de la energía, necesaria para la utilización de los edificios. Para ello, integra en su desarrollo el concepto de Edificio de consumo de energía casi nulo, y establece las exigencias reglamentarias de limitación de consumo para que un edificio que se renueve o se construya sea considerado como tal. Exigencias reglamentarias que tienen que ver por un lado, con la reducción al mínimo de la demanda energética de los edificios, y por otro lado, con el alto rendimiento energético de las instalaciones térmicas. No olvidemos la fórmula:

  

Control de la demanda energética

El cumplimiento de la actual normativa para la nueva construcción de viviendas, o la rehabilitación de las existentes, pasa la verificación de las condiciones reglamentarias para el control de la demanda energética: instalación de aislantes térmicos de elevado espesor y baja conductividad, la reducción de los puentes térmicos, el control de las ganancias por radiación solar, el control de la hermeticidad de la envolvente, la instalación de carpinterías de altas prestaciones y en consecuencia el diseño de envolventes, en la medida de lo posible, de alta compacidad.

La proporción de superficies acristaladas frente a cerramientos opacos, su orientación y dimensiones y la instalación de dispositivos móviles de sombra, serán factores implícitos para tener en cuenta en el control de la radiación solar para limitar las ganancias por radiación solar en los meses de verano y aprovecharlas, por el contrario, en los meses de invierno.

Adicionalmente, en el procedimiento para el cálculo de la calificación energética del edificio, se exige la definición de un sistema de ventilación para viviendas, que, para la reducción de la demanda de calefacción, en zonas climáticas de invierno más frías, deberá de incorporar un recuperador de calor. 

Limitación del consumo energético

A partir de aquí, las necesidades energéticas para alcanzar el confort térmico dentro de las viviendas serán satisfechas por una combinación de instalaciones térmicas de alto rendimiento y de aprovechamiento de las fuentes de energía renovable. Para ello la normativa incluye dos limitaciones:

• Limitación del consumo energético total del edificio.
• Limitación del consumo de energía no renovable.

Ambos conceptos en relación con el consumo de energía primaria, es decir, a la cantidad de energía a producir en la fuente de generación. Por lo tanto, el tipo de combustible y su factor de paso (vector energético) serán un factor clave a tener en cuenta.

Por otro lado, el consumo energético total será la suma del consumo de energía renovable y no renovable. Y la estrategia pasa lógicamente, por dar un mayor peso a la contribución renovable.  

Contribución mínima de energía renovable en la producción de ACS

Del cumplimiento de las condiciones reglamentarias para el control de la demanda energética, se obtienen unos valores de cálculo de la demanda de calefacción y de refrigeración muy reducidas. Como consecuencia, el consumo energético asociado a la producción de agua caliente sanitaria en las viviendas cobra especial protagonismo.

La sección 4 del DB HE del CTE, regula la contribución mínima de energía renovable para cubrir la demanda de agua caliente sanitaria. La norma determina que, la contribución mínima de energía procedente de fuentes renovables cubrirá al menos el 70% de la demanda energética anual para agua caliente sanitaria (ACS), incluida la climatización de la piscina si la hubiera. No obstante, dicho porcentaje se reduce al 60% cuando la demanda de ACS sea inferior a 5000 l/d. En uso residencial vivienda, el CTE establece una demanda diaria de ACS de referencia de 28 l/d por persona a 60°C.

A dicha exigencia se añade que se considerará únicamente, la aportación renovable de la energía con origen in situ o en las proximidades del edificio, o procedente de biomasa sólida.  

Contribución renovable mediante bomba de calor aerotérmica

Entre las tecnologías disponibles para el cumplimiento de la exigencia, la normativa dedica un apartado a la bomba de calor de aerotermia (aire-agua). Para considerar su contribución renovable, deberá de disponer de un rendimiento medio estacional (SCOP dhw) superior a 2,5 cuando sean accionadas eléctricamente. Dicho rendimiento, en cambio, será superior a 1,15 cuando sean accionadas mediante energía térmica. Adicionalmente, se exige que el rendimiento medio estacional sea calculado para una temperatura de preparación del ACS, no inferior a 45°C.

Como novedad, la nueva versión de la herramienta oficial Líder-Calener (HULC), para el cálculo de la calificación energética de edificios, incluye la verificación del porcentaje de contribución renovable para ACS. En el caso de la bomba de calor de aerotermia, a partir de los valores introducidos de prestaciones técnicas de la instalación. Un cálculo que permite por un lado determinar el valor de contribución renovable obtenido con la instalación, y por otro, verificar si se alcanza o se supera el valor mínimo exigido. 

¿Qué es la aerotermia híbrida? Soluciones integrales combinando diferentes fuentes de energía renovable

Entendida la bomba de calor de aerotermia como fuente de energía renovable para satisfacer las diferentes demandas energéticas de una vivienda: calefacción, refrigeración y ACS; es posible la aerotermia híbrida permite combinar esta tecnología con otras que también permitan el aprovechamiento de otras fuentes de energía renovable, como es la radiación solar.

Para más información sobre soluciones de aerotermia híbrida, haz clic en:

Descubre cuánto puedes ahorrar en tu factura

El CTE clasifica el territorio español en cinco zonas climáticas dependiendo del valor de la radiación solar global media diaria anual en la zona. La clasificación va desde valores inferiores a 3,8 kWh/m² para la zona climática I hasta valores superiores a los 5,0 kWh/m² en la zona climática V.

La cantidad de energía generada a partir de la radiación solar dependerá de la localización geográfica y del rendimiento de la instalación, entre otros factores. Una vez calculada la generación mensual de energía mediante la instalación de paneles solares fotovoltaicos o paneles solares térmicos, podremos determinar la contribución renovable a tener en cuenta en el cálculo de la eficiencia energética de nuestra vivienda.

La exigencia relativa a la generación mínima de energía eléctrica se recoge en la sección 5 del DB HE del CTE. Sección cuyo ámbito de aplicación ya no distingue el uso del edificio. Es decir, afecta a cualquier edificio que se construya, amplie o reforme independientemente de su uso, incluyendo lógicamente, los edificios de uso residencial vivienda. En este sentido, lo que dice la norma es que el DB HE5 será de aplicación, si se construye un edificio nuevo de más de 1.000 m². Si se amplía un edificio existente en más de 1.000 m². O si se reforma un edificio íntegramente o se produce un cambio de uso y, en ambos casos, la superficie construida de dicho edificio supera los 1.000 m². Además en España, la instalación de generación de energía eléctrica en viviendas para autoconsumo está permitida y regulada por el Real Decreto 244/2019, de 5 de abril.

Componentes de la instalación de aerotermia híbrida

Un sistema completo de bomba de calor de aerotermia incluye una unidad exterior y una unidad interior. La unidad exterior capta el calor del ambiente para su aprovechamiento como fuente de energía renovable. Dicho calor se aprovecha para calentar agua en la máquina interior.

En los meses de verano, el sistema funciona en modo reversible, evacuando el calor del interior al exterior. A mayor rendimiento de la instalación, mayor contribución renovable.

Adicionalmente, la instalación de aerotermia cuenta con un acumulador que integra la unidad interior de la bomba de calor y con un depósito de inercia que sirve de conexión entre la unidad interior y las unidades terminales.

La bomba de calor de aerotermia híbrida permite satisfacer las necesidades de agua caliente sanitaria, de calefacción y de refrigeración en una única instalación. Las unidades terminales, ya sean de suelo radiante y/o fancoils, se diseñan para 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 bomba de calor de aerotermia incorpora la electrónica necesaria para la configuración de la instalación y su puesta en marcha, así como el control de los parámetros de temperatura y humedad, el consumo y el rendimiento energético de la instalación, en función de las condiciones térmicas cambiantes del ambiente exterior.

Combinar aerotermia con placas solares fotovoltaicas

La producción de energía eléctrica mediante la instalación de paneles solares fotovoltaicos permite por un lado el aprovechamiento de la energía eléctrica generada para el funcionamiento de la bomba de calor aerotérmica, reduciendo así el consumo energético asociado a la instalación de aerotermia.

*Esquema de instalación de aerotermia con fotovoltaica

Por otro lado, la energía eléctrica generada también puede ser empleada para otros servicios como la iluminación, el funcionamiento de electrodomésticos y la recarga del vehículo eléctrico.

Cuando la instalación fotovoltaica produce una cantidad de energía eléctrica superior al consumo asociado a la vivienda, el consumo de energía no renovable se anula. Llegados a este punto, podemos hablar de edificios de energía positiva.

 

Combinar aerotermia con placas solares térmicas

Otra posible hibridación de la bomba de calor aerotérmica consiste en la instalación de paneles solares térmicos para la producción de agua caliente sanitaria. En este caso, como ya hemos visto, la producción de energía térmica mediante contribución renovable sí está regulada por la normativa de ahorro energético.

La contribución renovable mediante la producción de agua caliente sanitaria a través de paneles solares permite reducir la demanda de energía térmica inicial de ACS prevista para la vivienda. En términos de cálculo, para el cumplimiento de las exigencias normativas, esto representa una ventaja frente a otras tecnologías, contribuyendo a un menor consumo energético de energía no renovable y por lo tanto una menor cantidad de emisiones de CO₂ a la atmósfera.

La combinación de solar térmica y bomba de calor de aerotermia permite alcanzar porcentajes de contribución renovable más elevados y, por lo tanto, la reducción del consumo de energía no renovable de la vivienda por los servicios de calefacción y ACS.

Ayudas públicas a la aerotermia híbrida

Según el artículo 3 de la Directiva Europea UE 2018/2001, relativa al fomento del uso de energía procedente de fuentes renovables, los Estados miembros verlarán conjuntamente por que la cuota de energía procedente de fuentes renovables sea de al menos el 32% del consumo final bruto de energía de la UE en 2030.

España, por su parte, incluye entres sus objetivos, alcanzar una presencia del 42% de las energías renovables sobre el uso final de energía para 2030. Así se establece en el Plan Nacional Integrado de Energía y Clima 2021-2030, desarrollado por el gobierno. Al respecto se conoce que en 2019 el consumo de energía para usos térmicos alcanzó el 33% del total del consumo de energía final, siendo la contribución renovable del 18,9% en el consumo de calor y frío. En este contexto las ayudas públicas actuales y las que estén por venir, resultan fundamentales para avanzar en el cumplimiento de los objetivos para 2030, que no es otro que el de aumentar la contribución renovable.

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. Incluye 6 programas de incentivos, a fin de promover el despliegue de las energías renovables tanto térmicas como eléctricas. El sector residencial puede ser beneficiario de estas ayudas e incluye las instalaciones fotovoltaicas con y sin almacenamiento, la solar térmica y la bomba de calor de aerotermia, entre otras tecnologías renovables. Las ayudas provienen 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. Programas que también se alimentan del ambicioso Fondo de Recuperación Next Generation EU, creado para la recuperación de la economía tras la pandemia por la COVID-19 y que representa un volumen de inversión sin precedentes. La componente 2 del PRTR tiene como objetivo activar el sector de la rehabilitación de edificios en España y en este sentido el RD 853/2021 articula y regula hasta 6 programas de ayudas relacionados con la rehabilitación edificatoria y la construcción de vivienda social en edificios energéticamente eficientes. Entre ellos viene a colación de este artículo, los programas 3 y 4, de rehabilitación a nivel de edificio  y de actuaciones de mejora de la eficiencia energética en viviendas, respectivamente. Entre las actuaciones subvencionables se incluye la instalación de energías renovables como la aerotermia, la solar térmica y la fotovoltaica que de manera conjunta con otras actuaciones o de manera aislada permitan alcanzar los objetivos necesrios para ser beneficiario de estas ayudas.

Por último, no nos podemos olvidar de las medidas urgentes para impulsar la actividad de rehabilitación edificatoria, también en el marco del RPTR, recogidas en el RDL 19/2021 de 5 de octubre. Entre ellas se incluyen las deducciones en el IRPF (Renta) por obras para la mejora de la demanda energética (1) o del consumo de energía primaria no renovable a nivel de vivienda (2). También se incluen deducciones por obras de rehabilitación energética del edificio (3). Los porcentajes de deducción son del 20%, 40% y 60% para cada tipo de intervención. En las intervenciones tipo 2 y 3 se incluyen como medidas de mejora para la reducción del consumo la instalación de energías renovables, incluido la aerotermia, la solar térmica y la fotovoltaica.

 

Conclusiones

La actual normativa de ahorro energético en los edificios representa sin duda un gran reto para todos los profesionales involucrados.

El sector de la edificación debe de dar respuesta a las necesidades actuales de la sociedad y se debe de adaptar a las exigencias reglamentarias. Y para ello es necesario alcanzar los más altos niveles de eficiencia energética, cuyo objetivo último, no lo olvidemos, consiste en la reducción del consumo energético y por lo tanto de las emisiones de CO₂ a la atmósfera.

Además, hemos podido comprobar, a través de la convocatoria de ayudas procedentes de los Fondos Next Generation, el fuerte compromiso de la Unión Europea, por alcanzar los objetivos de renovación del parque inmobiliario necesario para su descarbonización. Ayudas que pueden alcanzar, en el caso del programa de ayudas para la rehabilitación a nivel de edificio, hasta el 80% del coste de la intervención, para un porcentaje de ahorro de consumo de energía primaria no renovable alcanzado tras la intervención igual o superior al 60%. E incluso el 100%, en casos que se demuestre situación de vulnerabilidad.

La construcción, funcionamiento, rehabilitación y fin de vida de los edificios representa el 40% del consumo de energía en la Unión Europea. En consecuencia, el 36% de las emisiones de gases de efecto invernadero. La mejora de la eficiencia energética tanto de la envolvente de los edificios como de las instalaciones mecánicas de apoyo y el aprovechamiento de las energías renovables, son las estrategias que permitirán reducir dichos porcentajes y alcanzar los objetivos a corto, medio y largo plazo. Entre ellos el de la neutralidad climática marcada como objetivo para 2050 en el Green Deal Europeo.

Para más información sobre soluciones de aerotermia híbrida, haz clic en:

Descubre cuánto puedes ahorrar en tu factura