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

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.

¿Qué son los Sistemas de Producción de ACS?

Definición de Agua Caliente Sanitaria

El término Agua Caliente Sanitaria (ACS) se refiere al suministro de agua caliente utilizada para fines domésticos, como la ducha, el lavado de manos, la cocina y otros usos que requieran higienización o confort. Se considera un servicio esencial en cualquier vivienda.

Importancia de un Sistema de ACS Efectivo en el Hogar

Un sistema de ACS eficiente asegura la disponibilidad de agua caliente al momento de requerirla, favorece el ahorro energético, y proporciona confort y seguridad sanitaria. Es fundamental para el bienestar domestico y el cumplimiento de estándares de salubridad.

Tipos de Sistemas de Producción de ACS

Sistemas de Producción Instantánea

Son aquellos sistemas que calientan el agua justo en el momento en que es demandada, sin almacenarla previamente. Se caracterizan por su capacidad de proporcionar agua caliente ilimitada, aunque pueden requerir un mayor flujo de energía en el momento de uso.

Sistemas de Producción por Acumulación

Estos sistemas calientan y almacenan el agua en un depósito o termo, manteniéndola caliente hasta su utilización. La ventaja es que el agua está disponible inmediatamente aunque su eficiencia puede verse afectada si el aislamiento del depósito no es adecuado.

Sistemas de Producción Semi-Instantánea

Combinan características de los sistemas instantáneos y por acumulación. Calientan el agua de forma rápida pero disponen de un pequeño depósito que aligera la demanda en momentos de alto uso.

Sistemas de Producción por Semi-Acumulación

Similar al anterior, difieren en que el acumulador tiene mayor capacidad, mitigando el trabajo del sistema de calentamiento durante picos de consumo, y favoreciendo la eficiencia energética.

Métodos de Calentamiento de Agua: Gas vs Electricidad

Comparativa Económica: Costes de Gas y Electricidad

Al realizar una comparativa, los costos de instalación y de consumo de gas suelen ser menores con respecto a la electricidad. Sin embargo, el precio de la electricidad varía considerablemente, y la tarifa nocturna o las ofertas pueden influir en este aspecto.

Eficiencia Energética: ¿Qué opción es más eficiente?

En términos de rendimiento energético, las calderas de gas suelen tener una eficiencia algo superior a los termos eléctricos. No obstante, la tecnología de termos eléctricos con bombas de calor está cerrando esa brecha de eficiencia rápidamente.

Componentes Clave de un Sistema de ACS

Elementos para la Distribución de Agua Caliente

La red de tuberías, válvulas termostáticas y mezcladoras son cruciales en la distribución, permitiendo que el agua alcance la temperatura deseada al punto de uso, con seguridad y eficiencia.

Circuito Primario y Secundario en Sistemas de ACS

El circuito primario es donde se produce el calentamiento del agua. El circuito secundario es el sistema de distribución del agua caliente hasta los puntos de consumo. La separación de ambos circuitos es necesaria para mantener la calidad sanitaria del agua.

El Papel de los Intercambiadores de Calor y Acumuladores

Los intercambiadores de calor permiten la transferencia de calor del sistema de calentamiento al agua de uso sanitario, mientras que los acumuladores almacenan y preservan el agua caliente, optimizando la disponibilidad y la eficiencia energética.

Innovaciones en la Producción de ACS

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.

Bombas de Calor para ACS

Las bombas de calor para ACS utilizan la energía del aire exterior para calentar el agua, lo que representa una opción con un coeficiente de rendimiento muy alto y una notable reducción de las emisiones de CO2.

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.

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.

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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).

Legislación y Normativa de los Sistemas de ACS

Cumplimiento de las Normativas Vigentes

Es esencial conocer y cumplir con las normativas y reglamentos técnicos de instalaciones térmicas en edificios (RITE), que exigen requisitos de seguridad, eficiencia energética y uso de energías renovables en los sistemas de ACS.

Niveles de Temperatura Recomendados para ACS

El RITE establece que la temperatura de almacenamiento debe ser superior a 60°C para evitar la proliferación de legionella, y en el punto de consumo no debe superar los 50°C para prevenir quemaduras.

Distribución y Configuración del Agua Caliente en la Vivienda

¿Cómo se Distribuye el Agua Caliente en una Casa?

La distribución del agua caliente debe garantizar el suministro inmediato y adecuado a todos los puntos de consumo. Para esto se deben diseñar las tuberías para minimizar las pérdidas de calor y asegurar un flujo constante.

Circuitos de Retorno en Instalaciones de ACS y su necesidad

Los circuitos de retorno son esenciales en grandes viviendas o edificios para mantener una temperatura constante en el sistema, reduciendo el tiempo de espera de agua caliente y evitando el derroche.

Consejos para la Elección y Mantenimiento de un Sistema de ACS

Criterios para seleccionar un Sistema de ACS apropiado

Para seleccionar el sistema de ACS adecuado se debe considerar el número de personas en el hogar, los hábitos de consumo, la fuente energética disponible y la posibilidad de integrar energías renovables.

Mantenimiento y buenas prácticas para optimizar el rendimiento

Es importante realizar mantenimientos periódicos de inspección, limpieza de depósitos y tuberías, y ajuste de reguladores térmicos. Las buenas prácticas también incluyen el uso moderado del agua caliente y la instalación de dispositivos ahorradores.

Respuestas a preguntas frecuentes

¿Qué sistema de ACS es más económico en funcionamiento?

Generalmente, los sistemas de ACS más económicos en funcionamiento son aquellos que utilizan energías renovables como la solar térmica o la aerotermia, en combinación con un sistema eléctrico con tarifa nocturna o discriminación horaria.

¿Es mejor un Calentador de Paso o de depósito?

El calentador de paso es más adecuado para hogares con menos demanda de agua caliente o donde se prefiera el suministro ilimitado de esta, mientras que el de depósito suele ser mejor para hogares con alta demanda simultánea de agua caliente.

¿Qué sistema es recomendable para una instalación nueva?

Para una instalación nueva, se recomiendan sistemas que integren tecnologías de energías renovables y que cumplan con la normativa actual, enfocados en la eficiencia energética y la sostenibilidad a largo plazo.

Eficiencia y Ahorro: Consejos para calentar agua de manera eficiente

Algunos consejos para calentar agua de manera eficiente incluyen instalar aislamiento adecuado en tuberías y depósitos, usar dispositivos de control de flujo, mantener una temperatura de almacenamiento óptima y hacer uso de temporizadores y sistemas de control automático.

Conclusión: Mejorando la Eficiencia y el Confort en la Producción de ACS

Reflexiones finales sobre el futuro de la Producción de ACS

El futuro de la producción de ACS pasa por mejorar la eficiencia energética, la integración de sistemas renovables y la adaptación de las viviendas a las tecnologías emergentes. El objetivo es garantizar confort y seguridad para los usuarios, a la vez que se reduce el impacto ambiental y se optimiza el consumo energético.

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

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