cálculo rendimiento medio estacional

Eficiencia estacional en equipos de climatización

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.

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:

SCOP=\frac{Q_{con}}{W+W^{'}}

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:

SEER=\frac{Q_{vap}}{W+W^{'}}

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)051015
H. Horas año funcionamiento150800600500
A. Carga térmica unidad de uso (kW)38,029,020,011,0
B. Potencia térmica aportada bomba de calor (kW)22,627,232,035,5
C. Potencia absorbida (kW)9,09,610,210,8

Las curvas características de funcionamiento muestran la relación entre la potencia térmica demandada y la aportada por el equipo, así como, la eléctrica absorbida.

curva característica bomba de calor

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)051015TOTAL
Factor de funcionamiento ( A / B )1,001,000,630,31
Energía demandada (kWh)5.70017.40016.0005.50044.600
Energía consumida (kWh)1.3505.7605.1411.67413.925
Potencia complementaria (kW), (A - B)15,41,800
Energía complementaria (kWh)2.3101.080003.390

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):

\eta _{s}=\frac{100}{2,5}\cdot SCOP - \sum F(i)

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:
air conditioners

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.

Si te gusta, vótalo!
Resultado evaluación
[Total: 0 Average: 0]

Deja un comentario

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *