La eficiencia energética estacional es el indicador que mide el rendimiento medio de un sistema de climatización durante un periodo de tiempo determinado.
Este rendimiento es inferior al nominal, puesto que estos equipos de climatización operan con diferentes condiciones de carga y variables ambientales, que condicionan su eficiencia energética a lo largo de todo un año.
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Cálculo de la eficiencia estacional
Previamente se publicaron artículos de cómo calcular el rendimiento instantáneo de una bomba de calor por el método directo. Por tanto, a la hora de calcular la eficiencia y viabilidad de una bomba de calor en una determinada aplicación será necesario calcular el valor medio de su rendimiento.
Las condiciones en la que trabaja el fluido «caloportador» o «refrigerante» varían a lo largo del tiempo, debido a su funcionamiento ante:
- Diferentes condiciones de funcionamiento
- Operación del equipo a carga parcial
- Periodos de funcionamiento transitorio en arranques y paradas
Además, dependiendo de las temperaturas exteriores, es posible que haya que aportar al sistema energías adicionales a las de un compresor.
Las definiciones de eficiencia estacional no distan en lo definido, sin embargo, al ser valores medidos durante un determinado periodo de tiempo (horas, días o meses), el cálculo resultante es un valor medio.
Por supuesto, este concepto es aplicable a otros equipos de climatización, pero es este artículo lo ilustraremos con una máquina reversible.
De esta forma, en el caso de una bomba de calor, la eficiencia estacional (reconocido también como SPF en inglés, Seasonal Performance Factor) en modo calefacción: SCOP, es el cociente entre la energía calorífica aportada a un recinto y la energía eléctrica absorbida en ese mismo periodo:
Por su parte, la eficiencia estacional en modo refrigeración: SEER, es el cociente entre la energía calorífica retirada de un recinto y la energía eléctrica absorbida en ese mismo periodo:
Ejemplo práctico: cálculo del SCOP
Se acompaña la tabla con los datos de funcionamiento del equipo de climatización, y las curvas características de operación y eficiencia nominal a carga parcial, en función de la temperatura exterior (COP de 2,5 a 0ºC y de 3,3 a 15ºC).
| Temperatura exterior (ºC) | 0 | 5 | 10 | 15 |
|---|---|---|---|---|
| H. Horas año funcionamiento | 150 | 800 | 600 | 500 |
| A. Carga térmica unidad de uso (kW) | 38,0 | 29,0 | 20,0 | 11,0 |
| B. Potencia térmica aportada bomba de calor (kW) | 22,6 | 27,2 | 32,0 | 35,5 |
| C. Potencia absorbida (kW) | 9,0 | 9,6 | 10,2 | 10,8 |
Las curvas características de funcionamiento muestran la relación entre la potencia térmica demandada y la aportada por el equipo, así como, la eléctrica absorbida.
Con los datos del equipo, se realizan los cálculos de carga y energía térmica necesaria, consumida y aportes energéticos complementarios para satisfacer la demanda.
Se acompaña tabla con el resultado:
| Temperatura exterior (ºC) | 0 | 5 | 10 | 15 | TOTAL |
|---|---|---|---|---|---|
| Factor de funcionamiento ( A / B ) | 1,00 | 1,00 | 0,63 | 0,31 | |
| Energía demandada (kWh) | 5.700 | 17.400 | 16.000 | 5.500 | 44.600 |
| Energía consumida (kWh) | 1.350 | 5.760 | 5.141 | 1.674 | 13.925 |
| Potencia complementaria (kW), (A - B) | 15,4 | 1,8 | 0 | 0 | |
| Energía complementaria (kWh) | 2.310 | 1.080 | 0 | 0 | 3.390 |
Se aprecia, que será necesaria una aportación energética suplementaria del 25% (W’) para satisfacer la demanda de carga térmica del recinto.
Finalmente, tenemos los siguientes valores para el año considerado:
- Energía total demandada: 44.600 kWh
- Energía consumida: 13.925 + 3.390 = 17.314 kWh
El resultado es un SCOP de 2,58 que indica que el rendimiento térmico del sistema es 2,58 veces superior que si se hubieses instalado un sistema de efecto Joule (resistencias eléctricas) puro.
Etiquetado energético
La normativa europea de etiquetado (y ecodiseño) para equipos de climatización establece la siguiente clasificación de etiqueta energética en función de la eficiencia estacional, en sus diferentes modos de funcionamiento.
Normativa ErP de ecodiseño
La norma de ecodiseño establece la siguiente expresión para el cálculo del rendimiento estacional en bombas de calor, asignando un factor de pérdidas por ajuste de temperaturas por regulación y del gasto derivado del bombeo si se tratase de una bomba de calor geotérmica (3-4%). Esta expresión se relaciona con el SCOP resultante de aplicar la norma EN 14825 en un clima tipo medio (Estrasburgo):
A continuación, se adjunta la tabla con el etiquetado de eficiencia para estos equipos de climatización (hasta 12 kW) en función de su eficiencia estacional:
Por consiguiente, la etiqueta correspondiente al equipo de climatización del ejemplo se correspondería con una letra D.
Evaluación de una MAE
En el caso del ejemplo indicado anteriormente, ¿cuál sería el ahorro si renovamos el sistema de climatización por uno de calificación A++?.
En este supuesto, el SCOP de la nueva máquina sería de 4,8, por lo que la energía total consumida sería de 9.300 kWh (44.600 / 4,8). Esto representa un ahorro de unos 8.000 kWh/año, y en términos económicos aproximadamente 1.000€, equivalentes en factura.
Una bomba de calor equivalente (30 kWt), representaría una inversión de 10 k€, con un retorno equivalente de 10 años.
Y si por ejemplo en las especificaciones del producto indica que tiene un SCOP de 6,20 y un consumo anual medio de 1.631 wWh.
¿La energía térmica aportada sería 10.1112 kWh/año?
Gracias.
Exacto, la energía térmica aportada en modo calor será de 1.631 x 6,2 = 10,11 MWh. No osbtante, encontramos el SCOP aportado muy alto, asegúrese de que es el valor estacional y no el nominal que como sabe el estacional suelo ser sensiblemente inferior (68% menos para instalaciones centralizadas de aerotermia en unifamiliares).
Buenos dias, yo tambien encuentro en muchas maquinas SCOP de por ejemplo 7,4 o 8,2 y SEER de 5,8 o 6,1. En este caso no se si son nominales o estacionales. En caso de que sean nominales, que hay que hacer para pasarlo a estacionales? Gracias!
Buenos días, los valores nominales de una BC deben minorarse en función de su aplicación / servicio. Por ejemplo, en una unifamiliar se recomienda minorarlos por 0,68 según se indica en la Guía de Prestaciones Estacionales publicada por el IDAE
¡Muchas gracias! Información valiosa sobre cómo calcular la eficiencia estacional de una bomba de calor en diferentes condiciones de funcionamiento. Me parece importante destacar que la eficiencia estacional es un valor medio que considera variaciones temporales y situaciones como la operación a carga parcial y los periodos transitorios. Este concepto es aplicable a otros equipos de climatización, lo que hace que su contenido sea útil para un público más amplio.