ANÁLISIS DEL SCOP DE UNA BOMBA DE CALOR COMPACTA PARA ACS BAJO CONDICIONES REALES DE FUNCIONAMIENTO

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ANÁLISIS DEL SCOP DE UNA BOMBA DE CALOR COMPACTA PARA ACS BAJO CONDICIONES REALES DE FUNCIONAMIENTO

Francisco J. Aguilar y Pedro V. Quiles

Dpto. Ingeniería Mecánica y Energía, Universidad Miguel Hernández de Elche. Avda. Universi- dad s/n, Elche (Alicante), Tel.: 34-96-5222191, Fax: 34-96-6658979

Francisco J. Aguilar [email protected]

Resumen: La norma UNE-EN 16147:2017 describe la metodología de ensayo de las bombas de calor (BdC) de agua caliente sanitaria (ACS) con depósito integrado. Esta norma plantea ensayos de hasta 10 perfiles de consumo de agua distintos, con temperaturas del aire de: 2, 7, 14 y 20 ºC. No obstante, estas condiciones no tienen por qué coincidir con las condiciones reales de trabajo una vez instalado el equipo en el edificio. El objetivo del proyecto se centra en conocer la eficiencia (SCOP) de la BdC en diferentes condiciones de trabajo y bajo perfiles de consumo distintos a los fijados en la norma de ensayo. En este artículo se muestran los resultados de ensayo de una bomba de calor de 215 litros a partir de una curva de consumos con una demanda de 11,22 kWh y una temperatura exterior de 20 ºC en cuyas condiciones el SCOP ha sido de 3,22.

Palabras clave: Bomba de Calor, ACS, Eficiencia Energética, nZEB, Aerotermia.

1. INTRODUCCIÓN

La enorme preocupación por la escasez de los recursos energéticos, así como por los cada vez más acentuados efectos del cambio climático, nos obligan a desarrollar tecnologías más respetuosas con el medioambiente y capaces de reducir el uso de los combustibles fósiles.

En los últimos años, las bombas de calor (BdC) se han convertido en una solución más que interesante para la producción del Agua Caliente Sanitaria (ACS) en los edificios. Entre los objetivos fijados por la directiva de eficiencia energética en edificios UE 2018/844 [1], se en- cuentra la descarbonización del parque edificatorio para el año 2050. Sin lugar a dudas, esto favorece el uso de los sistemas accionados eléctricamente, como es el caso de las bombas de calor, frente a soluciones tradicionales, como las calderas. Asimismo, la última versión del Código Técnico de la Edificación (CTE) [2] abre la puerta al uso de las BdC accionadas eléctri- camente y con un rendimiento medio estacional (SCOP) superior a 2,5 para la producción de ACS, ya que su contribución será considerada como renovable.

La norma UNE-EN 16147:2017 [3] describe la metodología para la determinación del SCOP de las BdC de ACS con depósito integrado. Esta norma plantea el uso de hasta 10 perfiles de consumo de ACS distintos, con los que el fabricante puede ensayar sus equipos, así como 3 temperaturas del aire de entrada en el evaporador: 2 ºC (clima frío), 7 ºC (clima medio) y 14 ºC (clima cálido). Para instalaciones donde el evaporador se encuentre en el interior del edificio, la norma considera una temperatura del aire de 20 ºC. De esta manera, el fabricante facilita en su ficha de características el SCOP bajo las condiciones de funcionamiento y los perfiles de uso indicados en la norma, que no tienen por qué coincidir con las condiciones reales de trabajo una vez instalado el equipo en el edificio.

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464 | EFICIENCIA ENERGÉTICA Y ENERGÍAS RENOVABLES

El presente trabajo describe la instalación experimental y los ensayos llevados a cabo sobre una bomba de calor de ACS con depósito integrado de 215 L, con una potencia nominal de 1,75 kW. El objetivo del proyecto se centra en conocer el SCOP en diferentes condiciones de trabajo y bajo perfiles de uso distintos a los fijados en la norma de ensayo.

En concreto, en este artículo se muestran los resultados de ensayo de la bomba de calor a partir de una curva de consumos de agua similar al perfil l de la norma y para una temperatura exterior de 20 ºC.

2. MATERIALES Y MÉTODOS 2.1. Instalación experimental

Para llevar a cabo el proyecto se ha dispuesto una instalación experimental (Figura 1) capaz de analizar el funcionamiento de bombas de calor aire/agua para la producción de agua caliente sanitaria bajo diferentes condiciones de funcionamiento y diferentes perfiles de consumo de agua. Dicha instalación se construyó en el interior de una cámara climática de 6×5×3,5 m³ con un equipo integrado para el control de temperatura, ubicando la unidad exterior de la bomba de calor en una cámara climática anexa con las mismas características.

Ambas cámaras climáticas se encuentran ubicadas en el laboratorio de Máquinas y Motores Térmicos de la Universidad Miguel Hernández de Elche (Ed. Altet).

La instalación experimental se ha configurado de tal manera que se puedan simular los perfiles de consumo de ACS descritos en la norma [3], sin pérdida de agua y de forma au- tomática. Para ello, se ha diseñado un circuito en el que se ha dispuesto un colector con 3 electroválvulas reguladoras de caudal y dos electroválvulas recirculadoras. La combinación de apertura y cierre de las electroválvulas permite controlar el caudal de cada consumo, así como el volumen consumido, pudiendo replicar los consumos a 2 L/min, 3 L/min, 4 L/min, 6 L/min y 10 L/min, indicados en la mencionada norma. Un depósito auxiliar conectado al circuito facilita la simulación de los consumos sin pérdida de agua y con temperatura de entrada controlada. El agua fría se impulsa desde la parte inferior del depósito auxiliar hasta la bomba de calor por medio de una bomba circuladora de caudal, retornando nue- vamente al depósito por la parte superior de este a la temperatura de preparación del ACS.

Adicionalmente, se emplea una enfriadora de agua para volver a bajar la temperatura del depósito auxiliar hasta la temperatura deseada.

Para la realización automática de los ensayos, se cuenta con un Arduino mega 2560 con reloj programador y 8 canales de salida. Este equipo permite controlar la apertura y cierre de las electroválvulas, el paro/marcha de la bomba circuladora, el paro/marcha de la enfriadora de agua y el funcionamiento de la bomba de calor.

La Figura 1 muestra una imagen de la instalación de ensayos operativa en la que se distin- guen: a la izquierda la bomba de calor de ACS, a la derecha el depósito auxiliar de agua y en el centro el circuito de simulación de consumos, con el sistema de control y la tarjeta de adquisición de datos.

Figura 1. Instalación experimental para el ensayo de BdC de ACS

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Tabla 1. Variables medidas en la instalación experimental.

Variable Unidades Sonda Símbolo

Caudal de agua impulsado por la bomba L/min SM600 f

Temperatura del agua a la entrada de la bomba de calor ºC Pt100/RTD 4 hilos T_RED Temperatura de preparación del ACS ºC Pt100/RTD 4 hilos T_ACS

Intensidad absorbida por la bomba de calor A Datalogger I

Tensión de red V Datalogger V

Temperatura ambiente de la Cámara Climática 1 ºC Termopar tipo K T

CC1

Temperatura ambiente de la Cámara Climática 2 (T ext) ºC Termopar tipo K T

CC2

Temperatura del agua en el depósito auxiliar ºC Pt100/RTD 4 hilos T_TANK

Duración del consumo de agua min Datalogger ∆t

Temperatura del agua en el depósito de la BdC ºC Termopar tipo K T₁,T₂... T₁₆

Adicionalmente, se ha instalado una vaina sumergida en el interior del depósito de la bomba de calor con 16 sondas de temperatura para analizar el efecto de la estratificación del agua en el depósito. Como se puede ver en la Figura 3, la vaina empleada tiene una longitud de 110 cm y la separación entre sondas es de 5 cm en la parte inferior del depósito y de 10 cm desde el centro a la parte superior. Esta configuración proporciona una mayor precisión de medida en la zona en la que se ubica el condensador, ya que la temperatura del agua en esa zona es la que más afecta a la eficiencia de la bomba de calor.

Figura 2. BdC de ACS con sonda de inmersión para la medida de la estratificación de la temperatura

La instalación se ha dotado de un completo sistema de sensorización y medida y una tarjeta de adquisición de datos Agilent 34972A con el que se registran y almacenan todas las variables de interés. La Tabla 1, muestra las variables medidas y que son de aplicación en el presente trabajo.

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2.2. Equipo ensayado

El equipo ensayado en el presente proyecto de investigación ha sido una bomba de calor aire/agua de ACS con depósito integrado de 215 litros y con una potencia nominal de 1,75 kW. Se trata del modelo BC ACS Split 200, de la marca Baxi, cuyas especificaciones técnicas se muestran en la Tabla 2. A nivel de configuración, este equipo está formado por dos unidades principales (Figura 2). En la unidad interior encontramos el depósito de agua, alrededor del cual se incorpora el condensador del ciclo frigorífico instalado a modo de espiral para transferir la energía térmica desde el refrigerante al agua. Por otro lado, en la unidad exterior se ubica el compresor, el evaporador, la válvula de expansión y el resto de elementos auxilia- res, como el ventilador del evaporador, el depósito de aceite, etc. Este tipo de equipos se usa principalmente en el ámbito doméstico, para satisfacer la demanda de ACS de familias de entre 2 y 7 personas, aunque también se puede usar en aplicaciones de pequeño terciario, interconectando, para ello, varios equipos en serie y/o paralelo.

Este equipo cuenta con una resistencia de apoyo de 2,4 kW, aunque ésta ha estado desco- nectada en todos los ensayos y su aporte térmico no ha sido considerado en el análisis. Por otro lado, se comprueba que el fabricante ensaya su equipo con un perfil de consumo L, de acuerdo a la norma de ensayo [3]. Para este perfil de consumo y con una temperatura exterior de 7ºC, la eficiencia media estacional del suministro de ACS (SCOP_ACS) de este equipo es de 3,3, según el dato declarado por el fabricante. Como parte del proyecto, se desea analizar el funcionamiento del mencionado equipo y determinar su eficiencia bajo otras condiciones de funcionamiento.

Tabla 2. Especificaciones técnicas de la bomba de calor analizada.

Marca - Baxi

Modelo - BC ACS Split 200

Perfil de ensayo declarado - L

Volumen L 215

Capacidad térmica (temperatura exterior 7ºC) W 1750

Potencia eléctrica absorbida W 900

Resistencia de apoyo W 2400

Caudal de aire máximo m³/h 1300

SCOP según norma UNE 16147 (Text = 7ºC) - 3,36

Refrigerante - R134a

Cantidad de refrigerante Kg 1,6

2.3. Metodología de ensayado

Como se indicaba en la ficha técnica, el fabricante aporta el valor de eficiencia de su equipo para un perfil de consumo L, lo que, según [3], supone un consumo de agua caliente de unos 200 litros al día y una energía entregada de 11,66 kWh/día. De acuerdo a las especificaciones de consumo de ACS indicadas en la sección HE4 del CTE, donde se contempla un consumo medio de 28 L/d·p, el perfil L podría corresponder al de una familia de 7 personas.

En el presente artículo se muestra uno de los ensayos llevados a cabo, donde se ha definido un perfil de consumos similar a la curva L de la norma, con un total de 8 consumos al día repartidos entre las 7:00 y las 21:00, tratando de replicar el perfil de consumos típico de una familia. Para todos los consumos se ha mantenido una temperatura de entrada de agua de red cercana a los 10ºC y una temperatura de servicio del agua caliente de unos 55ºC.

La energía térmica útil aportada por la bomba de calor (QACS) para satisfacer la demanda de ACS, en kWh, se calcula aplicando la ecuación 1, como:

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EFICIENCIA ENERGÉTICA Y ENERGÍAS RENOVABLES | 467

CYTEF 2022 − XI Congreso Ibérico | IX Congreso Iberoamericano de Ciencias y Técnicas del Frío Cartagena, España, 17-19 abril, 2022

5 ID XXX

Tabla 2. Especificaciones técnicas de la bomba de calor analizada.

Marca - Baxi

Modelo - BC ACS Split 200

Perfil de ensayo declarado - L

Volumen L 215

Capacidad térmica (temperatura exterior 7ºC) W 1750

Potencia eléctrica absorbida W 900

Resistencia de apoyo W 2400

Caudal de aire máximo m³/h 1300

SCOP según norma UNE 16147 (Text = 7ºC) - 3,36

Refrigerante - R134a

Cantidad de refrigerante Kg 1,6

2.3. Metodología de ensayado

Como se indicaba en la ficha técnica, el fabricante aporta el valor de eficiencia de su equipo para un perfil de consumo L, lo que, según [3], supone un consumo de agua caliente de unos 200 litros al día y una energía entregada de 11,66 kWh/día. De acuerdo a las especificaciones de consumo de ACS indicadas en la sección HE4 del CTE, donde se contempla un consumo medio de 28 l/d·p, el perfil L podría corresponder al de una familia de 7 personas.

En el presente artículo se muestra uno de los ensayos llevados a cabo, donde se ha definido un perfil de consumos similar a la curva L de la norma, con un total de 8 consumos al día repartidos entre las 7:00 y las 21:00, tratando de replicar el perfil de consumos típico de una familia. Para todos los consumos se ha mantenido una temperatura de entrada de agua de red cercana a los 10ºC y una temperatura de servicio del agua caliente de unos 55ºC.

La energía térmica útil aportada por la bomba de calor (QACS) para satisfacer la demanda de ACS, en kWh, se calcula aplicando la ecuación 1, como:

𝑄𝑄𝑄𝑄𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴 = 1

60∙1000∙3600∙ � 𝜌𝜌𝜌𝜌 (𝑇𝑇𝑇𝑇)∙ 𝐶𝐶𝐶𝐶_{𝑝𝑝𝑝𝑝}∙ 𝑓𝑓𝑓𝑓̇_{𝑖𝑖𝑖𝑖}∙ �𝑇𝑇𝑇𝑇𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴,𝑖𝑖𝑖𝑖− 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅,𝑖𝑖𝑖𝑖�

𝑖𝑖𝑖𝑖=8 𝑖𝑖𝑖𝑖=1

·∆_{𝑡𝑡𝑡𝑡}_{𝑖𝑖𝑖𝑖} (1)

donde

ρ (T) es la densidad del agua caliente en el caudalímetro, en kg/m³

CP es el calor específico del agua, en kJ/kg·ºC

𝑓𝑓𝑓𝑓̇𝑖𝑖𝑖𝑖 es el caudal de agua caliente, en l/min

TACS,i es la temperatura de impulsión del ACS en el consumo i, en ºC TRED,i es la temperatura de entrada del agua de red en el consumo i, en ºC

∆ti es el intervalo de tiempo transcurrido en el consumo i, en min

La energía eléctrica consumida (WBC) por la bomba de calor, en kWh, al cabo de 24 horas de ensayo se determina a partir del producto de la intensidad (I), la tensión (V) y el cos(ϕ) medidos en cada registro (j), por el incremento de tiempo entre registros, que es de 1 min.

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donde

r (T) es la densidad del agua caliente en el caudalímetro, en kg/m³ CP es el calor específico del agua, en kJ/kg·ºC

𝑓𝑓𝑖𝑖 es el caudal de agua caliente, en L/min

TACS,i es la temperatura de impulsión del ACS en el consumo i, en ºC

TRED,i es la temperatura de entrada del agua de red en el consumo i, en ºC

Dti es el intervalo de tiempo transcurrido en el consumo i, en min

La energía eléctrica consumida (WBC) por la bomba de calor, en kWh, al cabo de 24 horas de ensayo se determina a partir del producto de la intensidad (I), la tensión (V) y el cos(j) medidos en cada registro (j), por el incremento de tiempo entre registros, que es de 1 min.

6 ID XXX

𝑊𝑊𝑊𝑊_{𝐵𝐵𝐵𝐵𝐴𝐴𝐴𝐴} = 1

1000 · 60∙ � 𝐼𝐼𝐼𝐼_{𝑗𝑗𝑗𝑗}∙ 𝑉𝑉𝑉𝑉_{𝑗𝑗𝑗𝑗}

𝑗𝑗𝑗𝑗=1441 𝑗𝑗𝑗𝑗=1

· cos𝜑𝜑𝜑𝜑·∆_{𝑡𝑡𝑡𝑡}_{𝑗𝑗𝑗𝑗} ⁽²⁾

Finalmente, el SCOPACS de la bomba de calor se calcula como el cociente entre la energía térmica útil aportada al agua y el consumo eléctrico, tal y como se muestra en la ecuación 3.

𝑆𝑆𝑆𝑆𝐶𝐶𝐶𝐶𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴=𝑄𝑄𝑄𝑄𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴

𝑊𝑊𝑊𝑊𝐵𝐵𝐵𝐵𝐴𝐴𝐴𝐴 (3)

Tal y como se puede observar, en la metodología de cálculo presentada sólo se considera como energía térmica útil aportada por la bomba de calor la necesaria para satisfacer la demanda de ACS. De esta forma, no se tiene en cuenta la energía térmica aportada al agua contenida en el interior del depósito para vencer las pérdidas de calor por las paredes de este. Esto se ha hecho así por analogía con la metodología de cálculo descrita en la norma.

En el proyecto llevado a cabo se ha calculado también la eficiencia de la bomba de calor considerando la energía térmica aportada por el condensador al agua, en la cual se incluyen tanto la demanda de ACS, como la necesaria para vencer las pérdidas de calor. Sin embargo, estos resultados no se han incluido en el presente artículo.

3. RESULTADOS

La metodología de ensayo descrita se ha aplicado para conocer el funcionamiento de la bomba de calor bajo diferentes condiciones de funcionamiento, variando tanto los perfiles de consumo de agua, como las temperaturas de trabajo de la bomba de calor. Los resultados aquí presentados se corresponden con el ensayo descrito en el punto anterior, es decir, un perfil de consumos similar a la curva L de la norma, con un total de 8 consumos al día repartidos entre las 7:00 y las 21:00, con una temperatura exterior promedio de 20ºC La Tabla 3 muestra los resultados obtenidos para cada uno de los consumos realizados. Se puede comprobar que, al cabo de las 24 horas, se han consumido 208,6 litros, lo que ha supuesto un aporte de energía para satisfacer la demanda de ACS de 11,22 kWh.

Tabla 3. Resultados de ensayo de consumos de ACS.

Consumo (i) Hora ∆tⁱ (min) f (l/min) Vol. (l) T^ACS,i (ºC) T^RED,i(ºC) Q^ACS,i(kWh)

1 7:00 5,50 5,80 31,90 53,73 9,31 1,64

2 8:00 7,50 8,86 66,42 55,81 9,23 3,59

3 9:00 3,33 3,62 12,07 55,43 10,27 0,63

4 10:00 3,00 3,23 9,69 57,52 11,15 0,52

5 14:00 2,00 2,80 5,59 57,96 11,18 0,30

6 18:00 2,67 2,76 7,36 54,72 9,82 0,38

7 20:00 4,67 2,79 13,03 56,88 9,92 0,71

8 21:00 7,08 8,83 62,52 57,13 9,61 3,44

Total 208,58 11,22

El consumo eléctrico registrado en este ensayo ha sido de 3,48 kWh, con lo que el SCOP de la bomba de calor resulta ser de 3,22.

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ID XXX

𝑊𝑊𝑊𝑊_{𝐵𝐵𝐵𝐵𝐴𝐴𝐴𝐴} = 1

1000 · 60∙ � 𝐼𝐼𝐼𝐼_{𝑗𝑗𝑗𝑗}∙ 𝑉𝑉𝑉𝑉_{𝑗𝑗𝑗𝑗}

𝑗𝑗𝑗𝑗=1441 𝑗𝑗𝑗𝑗=1

· cos𝜑𝜑𝜑𝜑·∆_{𝑡𝑡𝑡𝑡}_{𝑗𝑗𝑗𝑗} ⁽²⁾

𝑆𝑆𝑆𝑆𝐶𝐶𝐶𝐶𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴=𝑄𝑄𝑄𝑄𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴

𝑊𝑊𝑊𝑊𝐵𝐵𝐵𝐵𝐴𝐴𝐴𝐴 (3)

3. RESULTADOS

La metodología de ensayo descrita se ha aplicado para conocer el funcionamiento de la bomba de calor bajo diferentes condiciones de funcionamiento, variando tanto los perfiles de consumo de agua, como las temperaturas de trabajo de la bomba de calor. Los resultados aquí presentados se corresponden con el ensayo descrito en el punto anterior, es decir, un perfil de consumos similar a la curva L de la norma, con un total de 8 consumos al día repartidos entre las 7:00 y las 21:00, con una temperatura exterior promedio de 20ºC La Tabla 3 muestra los resultados obtenidos para cada uno de los consumos realizados. Se puede comprobar que, al cabo de las 24 horas, se han consumido 208,6 litros, lo que ha supuesto un aporte de energía para satisfacer la demanda de ACS de 11,22 kWh.

Consumo (i) Hora ∆tⁱ (min) f (l/min) Vol. (l) T^ACS,i (ºC) T^RED,i(ºC) Q^ACS,i(kWh)

1 7:00 5,50 5,80 31,90 53,73 9,31 1,64

2 8:00 7,50 8,86 66,42 55,81 9,23 3,59

3 9:00 3,33 3,62 12,07 55,43 10,27 0,63

4 10:00 3,00 3,23 9,69 57,52 11,15 0,52

5 14:00 2,00 2,80 5,59 57,96 11,18 0,30

6 18:00 2,67 2,76 7,36 54,72 9,82 0,38

7 20:00 4,67 2,79 13,03 56,88 9,92 0,71

8 21:00 7,08 8,83 62,52 57,13 9,61 3,44

Total 208,58 11,22

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3. RESULTADOS

La metodología de ensayo descrita se ha aplicado para conocer el funcionamiento de la bomba de calor bajo diferentes condiciones de funcionamiento, variando tanto los perfiles de consumo de agua, como las temperaturas de trabajo de la bomba de calor. Los resultados aquí presentados se corresponden con el ensayo descrito en el punto anterior, es decir, un perfil de consumos similar a la curva L de la norma, con un total de 8 consumos al día repartidos entre las 7:00 y las 21:00, con una temperatura exterior promedio de 20ºC

La Tabla 3 muestra los resultados obtenidos para cada uno de los consumos realizados. Se puede comprobar que, al cabo de las 24 h, se han consumido 208,6 L, lo que ha supuesto un aporte de energía para satisfacer la demanda de ACS de 11,22 kWh.

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Consumo

(i) Hora ∆t_i (min) f (L/min) Vol. (L) T_ACS,i (ºC) T_RED,i (ºC) Q_ACS,i(kWh)

1 7:00 5,50 5,80 31,90 53,73 9,31 1,64

2 8:00 7,50 8,86 66,42 55,81 9,23 3,59

3 9:00 3,33 3,62 12,07 55,43 10,27 0,63

4 10:00 3,00 3,23 9,69 57,52 11,15 0,52

5 14:00 2,00 2,80 5,59 57,96 11,18 0,30

6 18:00 2,67 2,76 7,36 54,72 9,82 0,38

7 20:00 4,67 2,79 13,03 56,88 9,92 0,71

8 21:00 7,08 8,83 62,52 57,13 9,61 3,44

Total 208,58 11,22

Por otro lado, la Figura 3 muestra la evolución de temperaturas del agua en el interior del depósito. La variable T1-16 representa el valor promedio de las 16 sondas, mientras que la variable T7-16 hace referencia al promedio de las sondas ubicadas en la parte inferior del de- pósito, las cuales intervienen directamente en el intercambio de calor con el condensador (ver Figura 2). Por su parte, la variable T1 indica la evolución de la temperatura superior del depósito, desde donde se da servicio al ACS. Se ha incluido también le temperatura del agua a la entrada y a la salida en cada uno de los consumos. Por último, también se ha representado en esta figura la temperatura de condensación del ciclo frigorífico.

Se puede comprobar cómo, la estratificación de temperaturas permite asegurar la calidad del servicio del ACS (las temperaturas T1 y T^ACSestán siempre por encima de los 50 ºC), a la vez que se consigue que el condensador intercambie calor contra un foco caliente a 15 – 20 ºC por debajo de la temperatura T1, lo cual mejora la eficiencia de la bomba de calor. Asimis- mo, se concluye que la temperatura TCOND está unos 25º C por encima de la temperatura T7-16.

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Por otro lado, la Figura 3 muestra la evolución de temperaturas del agua en el interior del depósito. La variable T1-16 representa el valor promedio de las 16 sondas, mientras que la variable T7-16 hace referencia al promedio de las sondas ubicadas en la parte inferior del depósito, las cuales intervienen directamente en el intercambio de calor con el condensador (ver Figura 2). Por su parte, la variable T1 indica la evolución de la temperatura superior del depósito, desde donde se da servicio al ACS. Se ha incluido también le temperatura del agua a la entrada y a la salida en cada uno de los consumos. Por último, también se ha representado en esta figura la temperatura de condensación del ciclo frigorífico.

Se puede comprobar cómo, la estratificación de temperaturas permite asegurar la calidad del servicio del ACS (las temperaturas T1 y TACS están siempre por encima de los 50ºC), a la vez que se consigue que el condensador intercambie calor contra un foco caliente a 15 – 20ºC por debajo de la temperatura T1, lo cual mejora la eficiencia de la bomba de calor. Asimismo, se concluye que la temperatura TCOND está unos 25ºC por encima de la temperatura T7-16.

Figura 3. Estratificación de temperaturas del agua en el interior del depósito de la BdC.

4. CONCLUSIONES

Se ha llevado a cabo la construcción de una instalación de ensayos capaz de ensayar el funcionamiento de bombas de calor aire/agua para la producción de ACS bajo condiciones operacionales controladas y perfiles de consumo de agua diferentes a los indicados en la norma de ensayo UNE-EN 16147:2017.

Se han mostrado los resultados de ensayo de una bomba de calor con depósito integrado de 215 litros con una curva de consumo similar al perfil L de la norma, dando como resultado un SCOP de 3,22 para una temperatura exterior promedio de 20ºC.

REFERENCIAS

[1]. Directiva (UE) 2018/844 del Parlamento Europeo y del Consejo, de 30 de mayo de 2018, por la que se modifica la Directiva 2010/31/UE relativa a la eficiencia energética de los edificios y la Directiva 2012/27/UE relativa a la eficiencia energética.

[2]. Real Decreto 732/2019, de 20 de diciembre, por el que se modifica el Código Técnico de la Edificación, aprobado por el Real Decreto 314/2006, de 17 de marzo.

[3]. UNE-EN 16147:2017 Bombas de calor con compresor accionado eléctricamente. Ensayos y requisitos para el marcado de equipos de agua caliente sanitaria, 2017.

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Temperatura (ºC)

Tiempo (horas)

T1 T_COND T7-16 T1-16 T_ACS T_RED

Figura 3. Estratificación de temperaturas del agua en el interior del depósito de la BdC.

4. CONCLUSIONES

Se ha llevado a cabo la construcción de una instalación de ensayos capaz de ensayar el funcionamiento de bombas de calor aire/agua para la producción de ACS bajo condiciones ope-

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racionales controladas y perfiles de consumo de agua diferentes a los indicados en la norma de ensayo UNE-EN 16147:2017.

Se han mostrado los resultados de ensayo de una bomba de calor con depósito integrado de 215 litros con una curva de consumo similar al perfil L de la norma, dando como resultado un SCOP de 3,22 para una temperatura exterior promedio de 20 ºC.

REFERENCIAS

[1]. Directiva (UE) 2018/844 del Parlamento Europeo y del Consejo, de 30 de mayo de 2018, por la que se modifica la Directiva 2010/31/UE relativa a la eficiencia energética de los edificios y la Directiva 2012/27/UE relativa a la eficiencia energética.

[2]. Real Decreto 732/2019, de 20 de diciembre, por el que se modifica el Código Técnico de la Edificación, aprobado por el Real Decreto 314/2006, de 17 de marzo.

[3]. UNE-EN 16147:2017 Bombas de calor con compresor accionado eléctricamente. Ensayos y requisitos para el marcado de equipos de agua caliente sanitaria, 2017.