SAILER Sistemas híbridos, estratificación y ACS higiénica

Introducción a Sistemas Híbridos de Estratificación

Presentación del Evento

• El evento comienza con un saludo y una introducción sobre la masterclass dedicada a sistemas híbridos de estratificación y agua higiénica, presentada por Diego Besada.

• Se menciona que esta clase forma parte del máster internacional en climatización con eficiencia energética, organizado por Zigurat en colaboración con Tela.

Información sobre el Máster

• Diego Besada, director de los másters, ofrece una breve descripción de los programas disponibles: uno especializado en climatización y otro más general en cálculo y modelado de instalaciones.

• Se destaca que el máster en climatización incluye temas como cálculo de cargas térmicas e instalaciones HVAC, así como simulación energética.

Doble Titulación

• Ambos másters ofrecen doble titulación: un título propio de Zigurat y otro de la Universidad de Barcelona.

• Las ediciones para el año comenzarán en noviembre de 2020; se invita a los interesados a contactar asesores técnicos para consultas.

Presentación por Pablo Docampo

Introducción al Fabricante

• Pablo Docampo se presenta como representante en España del fabricante alemán Sailer, especializado en depósitos inerciales certificados y estaciones de agua caliente sanitaria.

Estructura de la Presentación

• La presentación se divide en tres bloques:

• Estratificación pura,

• Sistemas de producción de agua caliente higiénica,

• Análisis de sistemas híbridos combinando diferentes fuentes energéticas.

Detalles sobre Estratificación

Funcionamiento del Sistema

• Los depósitos son fabricados con acero al carbono y pueden trabajar con cualquier generador de calor. La producción se realiza mediante estaciones externas que responden a la demanda.

Proceso Térmico

• El sistema calienta el agua instantáneamente al entrar; esto activa la circulación entre la estación y el depósito inercial.

Visualización del Sistema

Animación Explicativa

• Se muestra un video animado que ilustra cómo interactúan diferentes fuentes energéticas dentro del sistema doméstico, incluyendo calderas convencionales y sistemas solares.

Carga Estratificada

• La carga térmica se realiza desde arriba hacia abajo según las temperaturas; durante la extracción, el proceso es inverso enfriando desde abajo hacia arriba.

¿Cómo funcionan los sistemas de calefacción con biomasa?

Introducción a la biomasa y su aplicación

• La biomasa se utiliza en calderas, estufas y chimeneas, representando una opción eficiente para el suelo radiante. Se destaca la importancia del retorno en la línea inferior del tanque para mantener temperaturas más bajas.

Ventajas de los sistemas estratificados

• Los sistemas estratificados permiten trabajar con diferentes puntos de entrada y salida, facilitando el cálculo del calentamiento de piscinas mediante calor residual de energía solar térmica o fotovoltaica.

Eficiencia

• La principal ventaja es el equilibrado óptimo del sistema, donde todas las fuentes de energía están conectadas a un equipo que actúa como una aguja hidráulica.

Ejemplo práctico

• Un esquema básico muestra cómo se conecta la energía solar térmica en la parte inferior del equipo, permitiendo que todos los circuitos (agua sanitaria y calefacción) estén compensados hidráulicamente.

Reducción de potencias

• Este sistema permite reducir las potencias instantáneas requeridas por calderas y equipos generadores, mejorando así el rendimiento general.

Rendimiento energético

• Los equipos certificados optimizan el rendimiento de fuentes de baja temperatura como energía solar térmica y bombas de calor. Se busca mantener el depósito lo más frío posible para maximizar la eficiencia.

Curvas de rendimiento

• Se presentan curvas que muestran cómo a menor temperatura exterior (ej. 5 grados), mayor es el rendimiento en transformación de radiación a calor.

Compensación en sistemas

• En un esquema básico con caldera de condensación, se establece una condición ideal con temperaturas específicas para maximizar la condensación y mejorar la eficiencia energética.

Versatilidad en aplicaciones energéticas

• Los equipos permiten combinar diversas fuentes como bombas de calor, energía solar y calderas para proyectos integrales que incluyen agua caliente y calefacción.

Ejemplo completo

• Un sistema instalado en un complejo turístico combina múltiples tecnologías (solar térmica, bomba de calor, caldera), mostrando su capacidad para recuperar energía eficientemente.

Durabilidad del sistema

• Estos sistemas operan sobre circuito cerrado, minimizando riesgos como corrosión. Todos los elementos son accesibles para mantenimiento adecuado evitando problemas comunes en instalaciones tradicionales.

Estrategias para mantener estratificación

• Se discuten técnicas utilizadas para preservar niveles adecuados dentro del sistema. La estratificación puede romperse por caudal o temperatura inadecuada durante su funcionamiento.

Mezcla y Estratificación en Sistemas de Calor

Problemas de Temperatura en Instalaciones

• La mezcla dentro del tanque afecta la temperatura media del equipo, lo que puede llevar a no cumplir con las condiciones de diseño.

• Una solución es aumentar la temperatura del sistema para mantener condiciones de diseño, pero esto presenta el problema de no poder aportar energía a baja temperatura.

Elementos Estratificadores y su Función

• Los elementos estratificadores están diseñados según los caudales de retorno; cualquier alteración rompe la estratificación.

• Un elemento patentado frena y fragmenta el caudal de retorno, evitando la mezcla dentro del equipo y permitiendo que esta ocurra en el elemento estratificado.

Importancia de Mantener Temperaturas Bajas

• Es crucial mantener la parte inferior del depósito fría para que las bombas de calor funcionen eficientemente con temperaturas bajas.

• Las instalaciones con energía solar fotovoltaica enfrentan problemas similares debido a altas temperaturas en resistencias, lo que provoca mezcla y ruptura de estratificación.

Soluciones para Mejorar la Estratificación

• Se proponen deflectores y elementos estratificadores para fragmentar el caudal y mejorar la distribución térmica dentro del equipo.

• Se utiliza una chimenea térmica que aprovecha diferencias de densidad por temperatura para facilitar el movimiento adecuado del calor.

Comparativa entre Tecnologías

• Se comparan tecnologías convencionales con sistemas estratificados, destacando cómo se logra una mejor carga térmica manteniendo partes frías.

• En un estudio se midieron temperaturas en depósitos con diferentes tecnologías, mostrando cómo los perfiles térmicos son más homogéneos en sistemas avanzados.

Resultados y Eficiencia Energética

• Los sistemas avanzados logran alcanzar temperaturas útiles más rápidamente, reduciendo tanto tiempo como energía necesaria.

• La tecnología patentada permite cargar desde arriba hacia abajo, optimizando así las descargas estratificadas.

Tipos de Depósitos y Fabricación

• Existen diversos tipos de depósitos estandarizados y personalizados; más del 70% son tanques a medida adaptados a necesidades específicas.

• La fabricación incluye múltiples opciones como deflectores, conexiones y bridas, permitiendo personalizar cada instalación según requerimientos.

Producción de Agua Caliente y Estrategias de Instalación

Versatilidad en la Fabricación de Depósitos

• Se presentan 80 mililitros de Málaga como parte del proceso, destacando la versatilidad en la fabricación de depósitos para diferentes espacios, como una sala de calderas en construcción en Vigo con 46 viviendas.

• En un edificio más grande con 70 viviendas, se fabricó un tanque adaptado a las conexiones necesarias para bombas de calor y circuitos de calefacción, mostrando cómo se personalizan los equipos según el diseño del edificio.

Eficiencia y Mantenimiento

• Se menciona que el equipo tiene dos calderas auxiliares con una potencia total instalada que debe ser legalizada debido a su capacidad. La importancia del mantenimiento es resaltada, especialmente en instalaciones antiguas donde puede haber acumulación de suciedad.

• El riesgo de legionela es mencionado como un factor crítico a considerar en instalaciones públicas, subrayando la necesidad de mantener estándares higiénicos.

Tipos de Sistemas y Comparaciones

• Existen dos grandes familias de sistemas: aquellos con serpentines interiores y estaciones externas. No hay un sistema superior; cada uno tiene características distintas adecuadas para diferentes situaciones.

• Se discute cómo los sistemas demandan temperaturas y potencias diferentes. Por ejemplo, un sistema higiénico requiere que todo el serpentín esté a temperatura adecuada para funcionar correctamente.

Estrategias para Aumentar Temperaturas

• Para lograr temperaturas óptimas, se pueden aumentar o bien la temperatura del sistema o el volumen disponible. Esto es crucial al trabajar con calderas que tienen potencia suficiente.

• La diferencia entre los litros útiles almacenados varía significativamente entre sistemas. Un tanque debe estar por encima de cierta temperatura para extraer agua caliente eficientemente.

Ventajas y Desventajas

• Los sistemas instantáneos tienen ventajas como menor costo e instalación sencilla; sin embargo, requieren mayor volumen y potencia instalada.

• Las desventajas incluyen partes mecánicas adicionales que pueden fallar. Aunque la probabilidad es baja, si ocurre una rotura se necesita reemplazar toda la unidad.

Este resumen proporciona una visión clara sobre las estrategias utilizadas en la producción y mantenimiento del agua caliente sanitaria así como las consideraciones técnicas involucradas en su instalación.

Estaciones de Producción de Agua y su Funcionamiento

Costos y Beneficios de Estaciones Externas

• Las estaciones externas, que incluyen bombas y componentes electrónicos, tienen un costo de instalación más alto. Sin embargo, ofrecen ventajas como menor volumen, temperaturas de almacenamiento reducidas y mayor facilidad de mantenimiento.

Combinaciones entre Bombas de Calor y Calderas

• Se analizarán las combinaciones entre bombas de calor y calderas en sistemas de producción interna y externa. Las soluciones para la producción de agua varían desde 20 hasta 800 litros por minuto, dependiendo del análisis del caudal punta.

Dimensionamiento para Instalaciones Grandes

• En instalaciones superiores a 250-300 litros por minuto, se utilizan equipos específicos, especialmente en hoteles grandes. Se recomienda duplicar los equipos por redundancia para asegurar el funcionamiento continuo.

Esquema Básico de Funcionamiento

• El esquema básico incluye una bomba en el circuito primario y una bomba de recirculación. Un sistema controla el flujo para modular la bomba según la demanda del agua sanitaria y las condiciones térmicas.

Prevención de Incrustaciones en Intercambiadores

• Para evitar incrustaciones de cal en intercambiadores a temperaturas superiores a 60-65 grados, se implementa un sistema de premezcla con el retorno del circuito primario. Esto mejora el rendimiento general del sistema.

Accesorios y Estrategias para Eficiencia Energética

Uso de Válvulas Derivadoras

• En líneas con alta recirculación, se puede utilizar una válvula derivadora para estratificar mejor el equipo. Esto permite gestionar retornos a temperaturas más altas eficientemente.

Sistemas Redundantes en Instalaciones Grandes

• En instalaciones grandes se emplean dos bombas primarias para lograr una modulación más precisa. Esto es crucial ya que las bombas no operan eficientemente a caudales bajos si solo hay una unidad.

Importancia del Control Térmico

• Controlar la temperatura del retorno minimiza las horas operativas necesarias para la bomba de recirculación. La implementación adecuada reduce significativamente los costos asociados al funcionamiento del sistema.

Dimensionamiento según Normativas Técnicas

Cálculo del Caudal Punta

• Para dimensionar correctamente una estación, es fundamental considerar tanto el consumo total del edificio como los requisitos normativos relacionados con la potencia generadora térmica.

Tablas para Dimensionamiento Efectivo

• Se utilizan tablas específicas que van desde 20 hasta 800 litros por minuto basadas en diferentes condiciones operativas. La condición estándar es un salto térmico específico que debe cumplirse durante la operación normal.

Cumplimiento Normativo Relacionado con Legionela

• Es esencial cumplir con normativas sobre legionela al diseñar sistemas; esto implica ajustar condiciones operativas específicas que aseguren un servicio seguro sin comprometer la eficiencia energética.

¿Cómo optimizar el diseño de sistemas de agua caliente?

Condiciones mínimas de diseño

• Se establece una condición mínima de diseño con parámetros 48, 25, 10 y 45, que resulta en una capacidad de 65 litros por estación. Se menciona un salto térmico de solo 37 gramos entre los circuitos primarios y secundarios.

Cumplimiento del código técnico

• El cumplimiento del código técnico exige que el 60% de la demanda de agua caliente se produzca mediante energías renovables, aumentando al 70% si la demanda supera los 5,000 litros.

Eficiencia energética con bombas de calor

• Para cumplir con el requerimiento del 60% de energía renovable, es necesario utilizar equipos con un valor superior a un COP (coeficiente de rendimiento) de 2.5. Esto asegura que se pueda cubrir toda la demanda energética.

Justificación técnica

• La justificación técnica implica calcular la demanda total para agua caliente considerando pérdidas por recirculación. Con un SCT (Sistema Centralizado Térmico) mínimo de 2.5, se puede alcanzar un porcentaje adecuado proveniente de energías renovables.

Normativas y estándares

• Las normativas como la norma 14/825 y N IV son fundamentales para determinar los factores correctivos necesarios en el cálculo energético. Estas normas son reconocidas por las autoridades competentes.

¿Qué considerar en sistemas híbridos?

Optimización del potencial

• En proyectos híbridos, es crucial optimizar los potenciales disponibles para maximizar la eficiencia energética y reducir costos operativos asociados a las bombas de calor.

Importancia del término fijo

• El término fijo en potencia es esencial para evaluar la rentabilidad; cada kilovatio representa aproximadamente €87 al año. Es vital dimensionar correctamente las potencias necesarias sin seguir criterios tradicionales aplicados a calderas.

Cálculo práctico para edificios

• Se propone no exceder las 16 horas diarias en operación continua para los equipos. Un ejemplo práctico muestra cómo calcular necesidades energéticas basadas en caudales estimados por vivienda.

¿Cómo gestionar eficientemente el consumo energético?

Análisis del consumo

• Para un edificio con múltiples viviendas, se estima que una instalación adecuada puede operar eficientemente utilizando depósitos inerciales adecuados a su tamaño y demanda específica.

Demanda térmica real

• La monitorización indica que muchas instalaciones pueden estar sobredimensionadas hasta un 30%, lo cual resalta la importancia del análisis preciso según condiciones climáticas y características constructivas específicas.

Dependencia climática

• La demanda energética está directamente relacionada con las temperaturas exteriores; esto debe ser considerado al realizar estimaciones sobre el consumo energético real del edificio.

Análisis de Potencia Térmica en Edificios

Porcentaje de Uso y Potencia Nominal

• Se menciona que el 70% de las horas de uso de calefacción se realizan con solo el 30% de la potencia nominal del edificio, lo cual es un dato crucial para dimensionar sistemas de aerotermia.

Ejemplo Práctico: Edificio de Viviendas

• En un caso práctico para 40 viviendas, se calcula una potencia máxima media necesaria de 127 kilovatios, ajustada por temperatura exterior a 38 kilovatios térmicos para cubrir el 70% del consumo energético.

Comparación entre Sistemas

• Se discute que una instalación típica podría requerir entre 200 y 300 kilovatios, mientras que con ajustes adecuados se puede operar eficientemente con solo 55 kilovatios, cubriendo así el 87% del gasto energético.

Importancia del Diseño Híbrido

• La elección adecuada en el diseño de sistemas híbridos es fundamental; se sugiere que es más eficiente optar por instalaciones que puedan alcanzar el 100% de la potencia requerida.

Soluciones Prácticas para Agua Caliente

Combinaciones Tecnológicas

• Se presentan diversas combinaciones tecnológicas para la producción exclusiva de agua caliente, destacando la importancia no solo en productos específicos sino en componentes adaptables a las necesidades operativas.

Estaciones en Cascada

• Un ejemplo incluye estaciones en cascada donde cada estación tiene un servomotor. Esto permite alternar entre estaciones según demanda, optimizando así la eficiencia energética.

Integración Solar Térmica

• Se menciona cómo integrar energía solar térmica con calderas. La caldera trabaja únicamente cuando es necesario y debe estar correctamente dimensionada para evitar confusiones sobre los depósitos requeridos.

Sistemas Avanzados y Estratificación

Funcionamiento Básico con Bomba de Calor

• Se describe un sistema básico utilizando bomba de calor que proporciona tanto agua caliente como calefacción. Este sistema incluye válvulas que permiten ajustar el flujo según las necesidades térmicas.

Estrategias Eficientes

• La estratificación es clave; si no se implementa adecuadamente, puede resultar desastroso. Es esencial diseñar esquemas hidráulicos eficientes para maximizar la durabilidad y funcionalidad del equipo.

Sistema de Calefacción y Energías Renovables

Estrategias de Temperatura en Sistemas de Calefacción

• Se discute la importancia de mantener una temperatura media adecuada, que debe ser de 40 grados para evitar saltos térmicos al extraer agua caliente. A temperaturas superiores a 45 grados, el sistema puede no funcionar correctamente.

• La energía se puede aportar al sistema a temperaturas entre 40 y 45 grados sin mezclar con el resto del equipo, manteniendo así una temperatura de servicio óptima en la parte superior.

• Se menciona la posibilidad de combinar diferentes fuentes de calor, como calderas de leña o pellets, lo que permite alcanzar temperaturas deseadas sin necesidad de premezcla.

Combinación de Fuentes Energéticas

• En instalaciones avanzadas se combinan bombas de calor con calderas biomasa y energía solar térmica. Esto incluye sistemas para calentar piscinas utilizando depósitos específicos.

• Se propone un sistema donde una batería de calderas biomasa incorpora una bomba de calor para optimizar el aporte energético durante la campaña de calefacción.

• Al trabajar con dos bombas de calor en un mismo sistema, se pueden gestionar eficientemente las temperaturas altas y bajas, permitiendo un funcionamiento en cascada.

Eficiencia Térmica y Modulación

• La colaboración entre equipos en serie permite aumentar la eficiencia térmica; por ejemplo, dos unidades pueden sumar su capacidad térmica para lograr mejores resultados.

• Se destaca la importancia del retorno adecuado del aire en sistemas climatizadores para mantener niveles óptimos durante el funcionamiento.

• Existen múltiples combinaciones posibles entre gasoil, energía solar térmica y bombas de calor que permiten adaptarse a diferentes necesidades energéticas.

Diseño e Instalación Personalizada

• Las instalaciones deben considerar tanto las características específicas del edificio como los requerimientos energéticos particulares; cada proyecto es único.

• La integración eficiente entre calderas y sistemas solares es crucial para maximizar la producción interna y mejorar el rendimiento general del sistema.

Soluciones Avanzadas para Agua Caliente

• Se exploran soluciones que involucran calderas condensantes trabajando junto a bombas de calor específicamente diseñadas para operar en partes inferiores del sistema.

• La modulación adecuada permite gestionar mejor la potencia requerida por los sistemas durante diferentes estaciones o condiciones climáticas.

• Finalmente, se enfatiza la necesidad de resolver adecuadamente los sistemas integrados que manejan tanto agua caliente como calefacción mediante soluciones estratificadas.

Sistema de Energía Eficiente

Soluciones de Calor y Frío

• Se presenta un sistema que utiliza frío y calor mediante dos bombas de calor, con tanques específicos para cada uno. Esto evita que las máquinas operen en ciclos constantes.

• Se menciona la recuperación de energía a partir de fuentes como congeladores, utilizando cargas de condensadores para crear inercia y eficiencia en el sistema.

• La geotermia se destaca como una solución eficiente para aprovechar el calor y frío, utilizando capas subterráneas recalentadas durante el verano.

Gestión del Servicio Energético

• Se discute la importancia del control en la gestión energética, donde hasta un 40% del gasto energético puede ser fijo debido al mantenimiento del servicio.

• Los sistemas de control permiten gestionar la recirculación y el bombeo en función de diferencias térmicas, optimizando así el uso energético.

Análisis de Carga y Eficiencia

• Es crucial analizar los perfiles de carga para entender cómo se consume energía dentro del sistema. Esto permite ajustar las operaciones según las necesidades reales.

• La gestión variable permite recuperar energía sin forzar el sistema cuando no hay consumo inmediato, lo que mejora la eficiencia general.

Control y Monitoreo

• Un control efectivo gestiona calderas y bombas de calor priorizando diferentes fuentes energéticas para maximizar la eficiencia.

• La monitorización en tiempo real es esencial, especialmente en instalaciones que combinan energía fotovoltaica con sistemas térmicos.

Conclusiones Finales

• Los datos recopilados sobre consumo energético ayudan a determinar el rendimiento real del sistema, permitiendo ajustes necesarios para mejorar la eficiencia.

• Se invita a los asistentes a plantear preguntas sobre los temas discutidos durante la presentación, destacando la importancia del aprendizaje continuo en este campo.

¿Cómo se implementan las calderas y bombas de calor en proyectos?

Conceptos básicos sobre calderas y bombas de calor

• Se discute un proyecto relacionado con la instalación de calderas, mencionando que hay dos conceptos clave: 70 kilovatios para proyectos y la posibilidad de montar bombas de calor en edificios.

• La diferencia entre una sala de calderas y otros sistemas es importante; aunque se pueden tener calderas con menos de 70 kilovatios, esto no implica que el proyecto sea igual.

Preguntas sobre costos e inversiones

• Un participante pregunta sobre el porcentaje de inversión que aumenta según la envergadura del proyecto. Se aclara que estos sistemas son más caros que instalaciones convencionales debido a su equipamiento adicional.

• El costo total incluye no solo la inversión inicial, sino también los costes de mantenimiento, lo cual hace que muchas operadoras prefieran estos equipos por ser competitivos a largo plazo.

Eficiencia energética y selección del sistema

• Se plantea cuándo es recomendable usar bombas de calor o calderas de condensación. La respuesta depende del presupuesto disponible para el proyecto.

• Es crucial cumplir con los códigos técnicos actuales al seleccionar soluciones eficientes, considerando factores como potencias contratadas.

Evolución tecnológica en sistemas energéticos

• Se menciona que esta tecnología lleva más de 25 años implementándose, pero ha ganado fuerza especialmente desde la mejora en las bombas electrónicas.

• Las bombas de caudal variable son fundamentales para lograr una modulación precisa en los sistemas modernos.

Tendencias geográficas y desafíos

• La tecnología proviene principalmente del norte de Europa y se está extendiendo hacia el sur. Esto representa un cambio filosófico en cómo se gestionan los recursos energéticos.

• Aunque estas instalaciones son muy fiables y eficientes, su principal desventaja es la alta inversión inicial comparada con tecnologías convencionales.

Cierre del encuentro

• Al final, se concluye la sesión sin más preguntas. Se invita a los participantes a contactar por correo electrónico si desean información adicional.