Rehabilitación energética en un hotel y previsión de ahorro energético y económico

En este artículo se explica el proceso de rehabilitación energética en un hotel de ciudad de 195 habitaciones en la zona mediterránea, mediante la sustitución o renovación de sus equipos térmicos que suministran el agua caliente para los servicios de calefacción y de agua caliente sanitaria y se analizan los ahorros derivados.

Los consumos del edificio a los que suministran las calderas son:

• Calefacción: mediante emisores fancoils y suelo radiante.
• Agua Caliente Sanitaria, en adelante A.C.S., con intercambiador de placas y acumuladores, 3 unidades de 3.500 litros cada uno.
• Combustible usado: Gas Natural.

Calderas: un conjunto modular Eurobongas Trio 10 (marca Adisa Calefacción), formado por 3 calderas Eurobongas 10, ubicadas en planta superior del edificio. (Figura 1)

Figura 1. Conjunto modular Eurobongas Trio 10.

Son calderas de elementos de fundición de hierro y quemador atmosférico a tiro natural por efecto de la chimenea (sin ventilador), evacuación humos tipo B11 (UNE/CEN TR 1749). (Figura 2)

En el mismo se observa que:

a) No hay retorno invertido (Bucle de Tichelmann) para el conjunto de calderas.

b) El conjunto Eurobongas Trio 10 funciona con 3 etapas de potencia (cada caldera como on/off).

c) Las 3 calderas no incorporan compuerta de humos automática.

Cuando la demanda disminuye y una caldera se para, el tiro natural de la chimenea sigue haciendo circular aire a través de la caldera, enfriándola, y robando energía a la instalación.

d) Las 3 calderas tienen una sola bomba doble común (en operación y en reserva) que les suministra agua, y no hay elemento de corte automático por caldera.

Cuando solo haya 1 caldera en funcionamiento (y las otras 2 paradas) dicha bomba hace circular agua a través de las 3 calderas, haciendo que las calderas paradas actúen como radiadores, lo que comporta pérdidas de energía tanto en la sala calderas como por el tiraje de la chimenea. 

Se verifica que la medición del consumo de gas natural sea para las calderas (Calefacción y A.C.S.), y que no haya otro consumo adicional (cocinas, etc…).

La instalación no dispone de contadores de energía térmica ni en generación de calor ni en circuitos.

Por tanto, para diferenciar el consumo de A.C.S. y el de calefacción, se toma como referencia para A.C.S.: el valor promedio de consumo de Julio a Septiembre.

Para extrapolar el consumo de ACS al resto de meses, se considera: temperatura de agua de red, y la ocupación hotelera media mensual.

Y se consideran los rendimientos de las nuevas calderas para distintos regímenes de funcionamiento y diversas temperaturas de uso.

Las nuevas calderas deben cumplir con la Directiva Ecodiseño, tanto en rendimientos (ErP 2015) como en emisiones de NOx (ErP 2018), están clasificadas Clase 6 por su baja emisión de contaminantes (inferior a 56 mg/kWh de NOx).

Como la suma de potencia supera los 400 kW, se consideran dos calderas en cumplimiento con el RITE.

Se debe verificar que la potencia mínima de una caldera sea igual o inferior a la potencia requerida para la producción de A.C.S., de modo que en los meses en que no hay demanda de calefacción: la generación de calor se ajuste a la demanda, y evitar que hayan paros/marcha frecuentes de caldera porque resulte sobredimensionada la potencia (cada arranque de caldera con ventilador tipo B23 o Cxx, supone una preventilación de la cámara de combustión, y por tanto, una pérdida de energía en la instalación que se deberá compensar consumiendo más combustible).

Respecto a la nueva caldera:

- Al reemplazar 3 calderas antiguas por 2 calderas nuevas, la superficie de las calderas disminuye en un 34,5%, y por tanto se reducen las pérdidas térmicas.

- Pueden funcionar con sonda de temperatura exterior conectada y variar la temperatura de ida según condiciones exteriores. Disminuyendo la temperatura de la caldera y por tanto las pérdidas térmicas.

- De forma muy simple y económica, con un par de sondas de temperatura, las calderas varían la consigna de su temperatura de impulsión.

Cuando no hay consumo de A.C.S., solo calefacción, la temperatura de impulsión será aprox. 53°C o inferior, condensando los humos y aprovechando dicha energía en la instalación.

Cuando hay consumo de A.C.S., varían su consigna a 80°C (para minimizar el riesgo legionela en la acumulación de A.C.S.) y en el circuito de calefacción, mediante válvula de 3 vías se ajusta la temperatura adecuada a los emisores.

- Quemador modulante (desde el 18% de una sola caldera, el 9% del conjunto), se adapta a las variaciones de demanda de la instalación.

- Al parar la caldera, el ventilador se para y se eliminan pérdidas térmicas a través de la chimenea.

- Con un Kit hidráulico para 2 calderas, con 2 bombas (1 por caldera), al parar una caldera, puede hacerse que poco después se pare la bomba asociada a la misma. Y al arrancar la caldera se arranque también la bomba.

El estudio se basa en datos de consumos de un año tipo previo, y se realiza una estimación aproximada del posible ahorro energético al reemplazar las calderas actuales por nuevas calderas, con Kit hidráulico de dos bombas (una por caldera).

Se aplica a cada uso y mes, los rendimientos correspondientes de calderas a distintas cargas y temperaturas de uso.

- Producción de A.C.S: temperatura de ida a 80°C

- Calefacción (fancoils y suelo radiante): temperatura de ida a 52°C

Considerando los factores expuestos anteriormente y aplicándolos a los diversos meses y consumos, se obtienen los datos que pueden verse en la Tabla 3.

Tabla 3.

El ahorro energético previsto sería en total del 17,6%, siendo el ahorro por usos:

- Producción de A.C.S.: 13,6%

- Calefacción: 21,03%

El resultado estimado respecto al que se obtenga puede variar debido a distintos factores: variación del año climático y temperaturas exteriores, usos del edificio, diversas consideraciones de cascada y bombas, si se añade sonda para ACS a las calderas y si las calderas nuevas pueden funcionar a temperaturas distintas según consumos, etc.

Conforme al documento Reconocido del RITE: “Factores de emisión de CO₂ y coeficientes de paso a energía primaria de diferentes fuentes de energía final consumidas en el sector de edificios en España” (Resolución conjunta de los Ministerios de Industria, Energía y Turismo, y Ministerio de Fomento): Para Gas Natural: 1 kWh equivale a 0,252 kg de CO₂

Tomando los valores correspondientes a PCS del gas, al cambiar por calderas nuevas, la previsión de reducción anual de emisiones de CO₂ resulta: - 79,6 toneladas CO₂ / año

Considerando que la renovación afectaría a:

• 2 calderas nuevas,
• 2 bombas nuevas de circulación de agua a calderas (con velocidad variable)
• Accesorios de control y cascada de las calderas
• Contadores de energía
• Chimeneas.

Aplicando la tarifa de consumo de gas a los ahorros obtenidos, la amortización de la renovación de calderas se realizaría en aprox. 2 – 2,5 años, resultando una inversión de corta amortización económica y que al aumentar la eficiencia de la instalación se reducen casi 80 toneladas anuales de emisiones de CO₂ al medio ambiente.