Metodología para la integración de las bombas de calor en la calificación energética de edificios residenciales

Abstract

Este Trabajo Fin de Grado se basa en el desarrollo de una aplicación informática para la integración de las instalaciones geotérmicas en el programa oficial Herramienta Unificada LIDER-CALENER (HULC), de calificación energética. Una vez desarrollada la aplicación, se realizará la calificación energética de una vivienda unifamiliar, primero de forma convencional y segundo mediante la aplicación desarrollada. Y se hará un análisis comparativo de los resultados.
En el primer capítulo se lleva a cabo una pequeña descripción de la energía geotérmica y su funcionamiento. Así como unas nociones de la situación actual de la calificación energética en España y la problemática que presenta a la hora de incluir instalaciones que funcionan con energías alternativas, como es la energía geotérmica. Esta problemática deriva de que HULC tiene unas instalaciones ‘tipo’ para elegir, a la hora de realizar la calificación energética de un edificio, entre las que no se encuentran las bombas geotérmicas.
Se continúa con la realización de una calificación energética mediante HULC, utilizándose tan solo los medios que proporciona la propia herramienta. Para ello, se describe la Herramienta Unificada así como su uso y se presenta el caso de estudio: una vivienda unifamiliar en Toledo. Se realiza la calificación energética de dicha vivienda y se recopilan los resultados obtenidos para su posterior análisis. Al no incluirse las instalaciones geotérmicas, se usa la instalación comodín de HULC, la cual se define a través de los rendimientos, tanto en modo calefacción como en modo refrigeración. Estos rendimientos son:
- COP: rendimiento en modo calefacción.
- EER: rendimiento en modo refrigeración.
Y se utilizan los rendimientos proporcionados por el fabricante de la bomba, es decir, los rendimientos nominales de la bomba.
Los rendimientos nominales, los proporcionados por el fabricante, son los que tienen las bombas geotérmicas ante condiciones nominales, es decir, cuando trabajan a un 100% de carga. Pero no reflejan el comportamiento real de la bomba, ya que son el resultado de una serie de ensayos realizados a la bomba geotérmica, que no se corresponden con el comportamiento real de la instalación.
En el tercer capítulo se presenta CEMA, ‘COP y EER medio anual’, la aplicación informática desarrollada en este proyecto. CEMA permite, basándose en conceptos sencillos y en operaciones matemáticas simples, caracterizar la instalación geotérmica a través de unos rendimientos medios anuales. Se consigue obtener unos rendimientos reales. La metodología que sigue CEMA se apoya en la Norma UNE-EN 14511 y en la Norma UNE-EN 14825.
En el cuarto capítulo se realiza la recalificación energética, esta vez utilizando la aplicación CEMA. Se realiza un análisis comparativo de ambas calificaciones. La primera, la calificación convencional, y la segunda, utilizando CEMA. Los rendimientos calculados por CEMA son mayores a los nominales (ver tabla 0.1), por lo que la calificación energética es mejor y, ante todo, real. Este hecho tiene su explicación en la forma de las curvas de funcionamiento de las bombas geotérmicas (figura 0.1). Las curvas de funcionamiento presentan su máximo en torno al 50-60% de carga parcial en modo calefacción y en torno al 60-70% en modo refrigeración. Y para cargas parciales bajas, los rendimientos van disminuyendo.A continuación, se aplica CEMA en el ámbito del Código Técnico de la Edificación, esto es, para el clima más frío (Burgos) y para el clima más cálido (Almería). No sólo para analizar el funcionamiento de CEMA y poder llegar a las conclusiones antedichas, sino también para analizar si el alcance de la Norma UNE-EN 14825 es o no es suficiente. Se usa la misma tipología de vivienda para que lo único que cambie sea la zona climática y pueda realizarse un buen análisis.
En las conclusiones se recoge el aumento de los rendimientos de manera numérica. El cual suele girar en torno a un 5% de media. Suficiente para tenerse en cuenta debido a que no sólo no se estaría produciendo en una instalación, si no en todas las instalaciones geotérmicas. Y el conjunto de todas ellas no sería despreciable.Debido a que la calificación energética es directiva europea y normativa nacional se debería tener la máxima rigurosidad y veracidad a la hora de realizar las calificaciones energéticas. Estas características son las que aporta CEMA cuando se tienen edificios del sector residencial abastecidos mediante energía geotérmica. Por no hablar de la mejora en la calificación energética que su utilización supone.
Tras las conclusiones se presentan las posibles líneas futuras del proyecto. Estas serían la unión de CEMA y HULC en una sola herramienta y la integración a través de CEMA de otras energías alternativas que funcionen con una bomba de calor, como por ejemplo la aerotermia, simplemente modificando los valores de los ensayos parciales según indique la Norma EN-14825. Así mismo, CEMA puede servir como herramienta para la diferenciación de bombas geotérmicas a los fabricantes de las mismas. Para ellos sería de máximo interés.
Se destaca el compromiso profesional y ético de perseguir en las calificaciones energéticas el máximo grado de rigurosidad y veracidad posible debido al fuerte impacto medioambiental que supondría no realizarlo de esta manera.
Por último se presenta la planificación y presupuesto del proyecto.