Sistemas de producción de Agua Caliente Sanitaria: cuáles son y cómo funcionan

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13/01/2021

La producción de Agua Caliente Sanitaria (ACS) se da en todas las zonas climáticas. En las zonas más frías normalmente se integra en las instalaciones de calefacción, pero hay una amplia gama de equipos y sistemas para la producción de agua caliente sanitaria.

Sistemas de producción de Agua Caliente Sanitaria

Dentro de los sistemas de producción de Agua Caliente Sanitaria encontramos los calentadores de gas, los acumuladores de gas, los termos eléctricos y las bombas de calor para ACS.

En un contexto global marcado por la emergencia climática y los objetivos medioambientales que están acelerando la transición energética, la Asociación de Fabricantes de Generadores y Emisores de Calor, FEGECA, señala que es importante conocer los sistemas de producción de agua caliente sanitaria o sistemas de producción de ACS que se pueden encontrar en el mercado.

Calentadores de gas

Dentro de los sistemas de producción de agua caliente sanitaria, los calentadores de gas son equipos que calientan el ACS de manera instantánea según la misma se utiliza. Se denominan según el caudal de agua que pueden producir con un salto térmico de 25º C, y los modelos habituales cubren la gama de 6 a 18 L/minuto, desde un lavabo hasta una ducha.

Los equipos modernos disponen de cámara de combustión estanca con bajas emisiones de NOx, que a la mejora en el rendimiento añaden mayores condiciones de seguridad.

Asimismo, se han desarrollado modelos para su combinación con instalaciones solares térmicas que disponen de entrada de agua fría y agua precalentada por el sol. En términos de funcionamiento y control, pueden incorporar también regulación electrónica para un control preciso de la temperatura y un mayor ahorro energético.

Acumuladores de Gas

Cuando las necesidades de ACS son muy altas, por ejemplo, en vestuarios de instalaciones deportivas, hoteles, geriátricos, etc., la producción instantánea requeriría de una potencia de instalación excesiva. Para estas aplicaciones hay equipos acumuladores con una cámara de combustión interna al depósito que calienta toda el agua acumulada, permitiendo hacer frente a altos consumos puntuales.

Se ofrecen equipos con cámara de combustión estanca, con altos rendimientos. Todos los modelos tienen un gran aislamiento térmico para reducir las pérdidas en acumulación.

Equipos generadores con acumulación incorporada

En el mercado de acumuladores de gas incluso existen equipos generadores con acumulación incorporada, que pueden trabajar en curva de condensación para la producción de ACS. Más que un acumulador de gas, pueden considerarse como calderas con diseños específicos, que les permiten ser grandes productores de agua caliente sanitaria semi-instantáneos.

El sistema de combustión suele ser de premezcla, como el de mayoría de calderas de condensación del mercado. Este quemador calienta indirectamente el agua del depósito interno de estos sistemas, agua que previamente ha pasado por un recuperador que permite el precalentamiento de esta gracias a la recuperación del calor latente de los humos de la combustión.

Termos eléctricos

Los termos eléctricos son depósitos con una resistencia eléctrica en su interior, que disponen de un alto grado de aislamiento térmico para reducir las pérdidas estáticas en el acumulador.

Los termos actuales han ganado en durabilidad y fiabilidad gracias al uso de resistencias eléctricas envainadas de material cerámico, que permiten su óptimo funcionamiento para cualquier tipo de agua de aportación de red.

Las capacidades habituales varían desde los 10 L hasta los 300 L, con resistencias de 1 a 3 kW. Aunque también se ofrecen modelos hasta 500 L con resistencias hasta 6 kW.

El calentamiento con electricidad, al no disponerse de potencias elevadas, requiere periodos largos de calentamiento, por lo que la capacidad de acumulación debe ser suficiente para hacer frente a los consumos.

Dentro de los termos eléctricos, los modelos Smart aprenden los hábitos de uso, adaptando los horarios de calentamiento del agua a los más adecuados para los consumos y para el aprovechamiento de las tarifas eléctricas más favorables. A nivel de control, existen modelos que incorporan también display digital táctil o funciones de conectividad remota vía wifi, a imagen de otros productos del mercado.

También hay equipos instantáneos con potencias entre 6 y 24 kW, proporcionado caudales similares a los calentadores de gas, pero que requieren potencias de contrato eléctrico elevadas. Por tanto, su aplicación está limitada a edificios con grandes consumos eléctricos para otros usos o a instalaciones singulares en los que no haya otra posibilidad de calentamiento alternativa a la energía eléctrica.

Bombas de calor para ACS

Debido a las grandes ventajas energéticas de las bombas de calor se han desarrollado equipos exclusivos para el servicio de ACS. Tienen depósitos entre 100 y 300 L, y calientan el agua con una bomba de calor cuya fuente fría es el aire (aire/agua). Algunos modelos, además del calentamiento mediante el ciclo termodinámico, incorporan en su interior un serpentín para poder calentar el agua gracias a otra fuente de energía, como podría ser la solar térmica.

Para hacer frente a las condiciones climáticas extremas suelen incorporar una resistencia eléctrica de apoyo, ya que son sistemas con tiempos de calentamiento más largos en comparación con otras tecnologías, que además tienen un comportamiento variable en función de las condiciones exteriores.

Hibridación con otras fuentes renovables

Partiendo de la alta eficiencia de las bombas de calor aerotérmicas para la producción de ACS, su hibridación con otras fuentes de origen renovable resulta una combinación muy eficiente que cada vez será más utilizada en las instalaciones. Esto será prácticamente obligado cuando queramos proyectar edificios de consumo de energía casi nulo, ya que la demanda principal en la nueva edificación será el agua caliente sanitaria.

La hibridación con la energía solar resulta natural para las bombas de calor de ACS. Por un lado, podemos plantear la combinación de solar térmica para precalentar el agua del depósito de la bomba de calor. Estas bombas pueden incorporar un serpentín en su parte inferior, priorizando el calentamiento del agua almacenada con este medio. Si la energía aportada por el circuito solar no es suficiente, el compresor se activaría para asegurar las temperaturas de uso y confort de agua caliente. De esta manera, el consumo eléctrico de la bomba de calor cuando haya aportación solar será inferior por trabajar con un agua ya precalentada a cierta temperatura gracias el circuito solar.

Combinación con sistemas solares fotovoltaicos

Además de lo anterior, las bombas de calor de ACS también pueden combinarse perfectamente con sistemas solares de tipo fotovoltaico. En este caso, más allá del aprovechamiento de la energía eléctrica generada por el sistema fotovoltaico para el funcionamiento del compresor, las bombas de calor de ACS pueden trabajar como pila térmica para aprovechar los excedentes de energía que puedan ocurrir en el sistema fotovoltaico.

La lógica de funcionamiento es la siguiente. Cuando se detecta un excedente de energía suficiente en la instalación solar (deberá estar por encima de cierto valor definido por el fabricante para asegurar el arranque del compresor del ciclo termodinámico), la bomba de calor se activa y entra en modo de funcionamiento fotovoltaico. En este modo hay un cambio de consigna a máxima temperatura (62º C por ejemplo), para aprovechar la energía solar y calentar el agua almacenada en el equipo a la máxima temperatura posible (para que ya esté preparada para cuando ocurra el consumo de agua caliente).

En caso de que el agua ya esté a la máxima temperatura o el excedente eléctrico sea insuficiente, la bomba de calor detendría su funcionamiento en modo fotovoltaico, pasando a funcionamiento normal y cambiando automáticamente la consigna de funcionamiento (a unos 50-55º C según el caso).

Fuente: “Sistemas Eficientes y Renovables en Edificación” de la Asociación de Fabricantes de Generadores y Emisores de Calor, FEGECA.

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