Análisis energético en diferentes zonas climáticas de una Bomba de Calor de Aire acoplada a una Fachada Ventilada Fotovoltaica para producción de agua caliente

Resumen

Los equipos de Bomba de Calor de Aire para Calentamiento de Agua (ASHPWH) son un sustituto eficaz de los sistemas convencionales de calefacción y agua caliente sanitaria (ACS) hacia la sostenibilidad energética. Este potencial de alta eficiencia es reconocido por la Directiva Europea 2009/28/EC, según la cual parte de la energía generada por las bombas de calor se considerará de origen renovable cuando la producción final de energía supera de forma significativa la energía primaria necesaria para impulsar la bomba de calor. El Coeficiente de Operación (CoP) de los equipos ASHPWH aumenta en climas donde la temperatura del aire de entrada al evaporador es alta. En cambio, cuando la temperatura del aire es baja, el CoP disminuye considerablemente. Una solución para evitar dicha disminución del rendimiento consiste en precalentar el aire de entrada al evaporador. Para ello, se propone el empleo de un sistema dual con equipo ASHPWH y fachada ventilada fotovoltaica (FV-PV). Los beneficios son múltiples. Por un lado, la energía eléctrica producida por los paneles fotovoltaicos se puede utilizar para abastecer el consumo eléctrico de la ASHPWH. Por otro lado, el caudal de aire que circula por la FV-PV refrigera los paneles fotovoltaicos aumentando su rendimiento eléctrico. Finalmente, el aire que circula por la fachada ventilada, que está a mayor temperatura que el aire ambiente, es dirigido hacia la entrada del evaporador de la ASHPWH, mejorando así su CoP. En este trabajo se ha realizado una simulación energética de un edificio para obtener las demandas de calefacción en tres zonas climáticas diferentes: Málaga (A3 – cálida), Bilbao (C1 – templada) y Burgos (E1 – fría). También se han obtenido las demandas de ACS siguiendo las normas del Código Técnico de la Edificación (CTE). Una vez conocidas las demandas energéticas del edificio se ha procedido por un lado a comprobar si el equipo ASHPWH estudiado es suficiente para abastecer las demandas energéticas del edificio en las diferentes zonas climáticas y a su vez comprobar si la producción de energía eléctrica producida en los paneles fotovoltaicos de la FV-PV puede abastecer el consumo eléctrico de la ASHPWH. Una vez realizado el estudio, se ha concluido que el equipo ASHPWH no es capaz de abastecer el total de la demanda térmica de la vivienda ni la FV-PV la demanda del equipo ASHPWH en zonas frías y templadas en los meses más fríos. Aun así, en zonas templadas, hasta un 75% de la demanda térmica es abastecida por el equipo ASHPWH en los meses más fríos. Por otro lado, en climas cálidos la demanda térmica de la vivienda es abastecida íntegramente por el equipo ASHPWH, así como la FV-PV abastece también la totalidad de la demanda eléctrica del equipo ASHPWH. Lo mismo ocurre en zonas frías y templadas en los meses de verano. Por otro lado, el ahorro económico anual empleando el sistema dual ASHPWH con FV-PV respecto al empleo de una caldera de gas natural convencional ha sido demostrado.