Hogares energéticamente positivos al alcance de todos con baja entalpía

La colocación de paneles interiores radiantes de baja temperatura junto a un correcto aislamiento convierten viviendas con calificación energética E, F y G en propiedades con eficiencia energética superior a la calificación A.

La Fundación Asturiana de la Energia (FAEN) ha realizado un informe donde realiza un breve análisis técnico de los paneles radiantes para pared y techo Sunthaldress, con el objetivo de analizar la viabilidad y posibles ventajas técnicas de la solución planteada por la empresa. Además, en el estudio se ha llevado a cabo un análisis de una instalación en una chalé adosado, a lo largo de cinco meses mostrando sus resultados.

Cada año cientos de miles de hogares españoles sufren las inclemencias del clima; veranos con calores insoportables e inviernos con fríos extremos convierten el día a día de muchas familias en una auténtica pesadilla. Y es que el parque inmobiliario español es uno de los más envejecidos de Europa y también uno de los más amplios, con 26 millones de viviendas.

Además, un 80% de ellas son consideradas “ineficientes”, es decir, cuentan con una calificación energética E, F o G, según datos del Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía (IDAE), y por lo tanto conllevan un elevado consumo energético, lo que repercute enormemente en el bolsillo de sus inquilinos. Además, para alcanzar los objetivos de descarbonización fijados en el Pacto Verde Europeo, España tendría que rehabilitar 1,2 millones de viviendas de aquí a 2030 y alcanzar los 7 millones de cara a 2050, además de apostar por la construcción de nuevas edificaciones sostenibles.

Sunthalpy ha desarrollado durante los últimos 6 años la generación térmica de baja entalpía como método de calefacción y refrigeración de espacios cerrados hasta desarrollar Sunthaldress, una pared y techo radiante de baja entalpía que mantiene una temperatura uniforme en todos los espacios gracias a la circulación de agua a 18°C (refrigeración) – 28°C (calefacción) de temperatura, lo que proporciona una agradable sensación térmica tanto en invierno como en verano. Esta solución, va acompañada de un correcto aislamiento de la envolvente de la vivienda, el cual es necesario en primer lugar para la reducción de la demanda energética. La combinación de ambas (suntaldress + aislamiento de la envolvente), son clave para convertir hogares caros de calentar o enfriar, en hogares que generan, incluso, más electricidad que la que consumen.

El informe realizado por FAEN recoge una actuación especifica con esta solución: la reforma realizada en una vivienda unifamiliar adosada de 165 m², construida hace 22 años, situada en la urbanización La Fresneda. Todos los parámetros de la instalación han sido monitorizados y registrados.

La vivienda contaba con radiadores convencionales como sistema de calefacción, alimentados por una caldera de gas natural encargada de satisfacer las necesidades de calefacción y agua caliente. No disponía de aire acondicionado ni de ningún otro sistema de refrigeración.

Se realizó la sustitución de los radiadores actuales por 40m² de Sunthaldress operando a una baja temperatura y la sustitución de la caldera de gas natural por una bomba de calor EcoGeo 1-9 de Ecoforest, con una potencia térmica máxima de 11kW. Además de un aislamiento básico en ventanas.
En la cubierta de la vivienda se realizó también la instalación de 17 paneles solares fotovoltaicos con una capacidad pico de 6,46kWp, acompañados de inversores SMA y una batería Cegasa de 13,4kWh. Esta instalación es suficiente para cubrir una gran parte de las necesidades energéticas de la vivienda.

Tras seis meses de funcionamiento, el confort se ha incrementado considerablemente debido a la homogeneidad de la temperatura en toda la vivienda. Todas las plantas y habitaciones disfrutan de una temperatura constante promedio de 22,9°C, gracias a la circulación de agua a baja temperatura a través de los paneles interiores de alta eficiencia, lo cual permite uniformizar la temperatura entre las diferentes plantas y estancias.

La energía inyectada en la red (944kWh) es mayor que el consumo de red (867kWh) para el periodo comprendido entre el 1 de enero y el 30 de mayo. Esto confirma que la vivienda es energéticamente positiva, ya que está generando e inyectando en la red más energía de la que consume.

Pero pasemos a analizar los resultados en detalle.

Resultados en enero de 2023

Gráficas 1 y 2. Condiciones meteorológicas en Oviedo durante el mes de enero.

Durante el mes de enero, se mantuvo una temperatura constante en el interior de la vivienda mientras estaba ocupada (modo confort). La temperatura osciló entre 21,0°C y los 22,5°C, excepto durante algunos cortos intervalos de tiempo en los que se produjo una apertura de puertas o la ventilación mediante ventanas abiertas. Asimismo, el sistema proporcionó agua caliente sanitaria a una temperatura superior a los 38°C, lo cual garantizó un uso adecuado para todas las necesidades de los ocupantes.

Respecto al rendimiento de la bomba de calor en modo calefacción (COP) osciló entre 4,5 y 6,0 en función de la temperatura mínima registrada en el exterior.

Durante enero, se ha mantenido una temperatura de impulsión constante para la calefacción, con valores comprendidos entre los 28°C y los 32°C, mientras que la superficie de los paneles de sunthaldress ha registrado temperaturas que oscilan entre los 26°C y los 30°C. (Gráfica 4)

Dado que la eficiencia de las bombas de calor aerotérmicas depende directamente de la diferencia de temperatura entre la impulsión del sistema de calefacción y la temperatura exterior, sistemas de calefacción con temperaturas más elevadas habrían tenido una menor eficiencia, con COP típicamente de 3,5 en días fríos como los evaluados en este mes.

Los valores totales para el mes de enero se resumen en las  tablas 1, 2 y 3.

Resultados del 1 al 21 de febrero

Gráfica 7. Consumo eléctrico de la vivienda para calefacción y ACS durante las tres primeras semanas de febrero.

Durante el mes de febrero, se mantuvo el confort de la misma forma que en el mes de enero, manteniendo unos rendimientos de la bomba de calor en modo calefacción similares.

En las tablas 4, 5 y 6 se muestran los valores totales para las tres primeras semanas de febrero.

Resultados del 22 de febrero al 22 de mayo

Durante este periodo de tres meses, el consumo de la red eléctrica ha sido de 174kWh, mientras que se ha logrado inyectar a la red un excedente de 797kWh procedente de la producción fotovoltaica. Este rendimiento ha resultado en una dinámica energética favorable, haciendo que la vivienda sea energéticamente positiva todos los días desde el 8 de marzo. Esta eficiencia se puede apreciar claramente en la  gráfica 8 que muestra la diferencia entre la energía consumida e inyectada cada día.

Resultados generales año 2023

En la gráfica 9 se muestra la información de la generación de energía fotovoltaica, almacenamiento y consumos eléctricos, obtenidos de la aplicación de SMA (fabricante de los inversores) hasta el 30 de mayo.

Gráfica 9. Información de la generación de energía fotovoltaica, almacenamiento y consumos eléctricos.

Los datos muestran que, hasta la fecha, la energía inyectada en la red (944kWh) es mayor que el consumo de red (867kWh) para el periodo comprendido entre el 1 de enero y el 30 de mayo. Esto confirma que la vivienda es energéticamente positiva, ya que está generando más energía de la que consume.

Se han realizado distintas simulaciones de la vivienda empleando uno de los programas reconocidos para obtener la calificación energética de los edificios (CE3X).

Se han comparado los siguientes escenarios:

1. Vivienda antes de la reforma realizada.
2.  Sustitución del sistema de calefacción existente por Sunthaldress + bomba de calor.
3. Sustitución del sistema de calefacción existente por Sunthaldress + bomba de calor + instalación fotovoltaica.

En la gráfica 10 se muestra la información relativa a los indicadores principales.

También se ha compara la calificación de la vivienda equipada con una bomba de calor y emisores térmicos de alta temperatura (radiadores) con la misma vivienda equipada con bomba de calor y emisores térmicos Sunthaldress de baja temperatura.

Los resultados obtenidos se pueden comprobar en la tabla 8.

Ventajas e inconveniente del sistema analizado

Ventajas:

• Su funcionamiento óptimo con temperaturas de impulsión de agua muy bajas lo convierte en un sistema idóneo para trabajar con bombas de calor, maximizando su rendimiento y consiguiendo ahorros energéticos y económicos elevados.
• Su instalación es más sencilla que la de un suelo radiante convencional, reduciendo las obras, los tiempos de instalación y las molestias ocasionadas a los ocupantes.
• Facilita la instalación en pisos dentro de un bloque de viviendas, ya que no precisa permiso de la comunidad.
• Dado que la temperatura superficial de los paneles es muy reducida, se minimizan los movimientos de aire, consiguiendo una distribución uniforme de temperaturas y una mejora del confort térmico en calefacción y refrigeración.
• Adicionalmente, esta reducción del movimiento de aire y partículas puede mejorar la situación de las personas que sufren alergias.
• En caso de instalar el sistema en alguno de los cerramientos exteriores de la envolvente, si se emplea la versión que incorpora aislamiento térmico, se consigue una ligera reducción de la demanda energética del edificio.
• Remplaza radiadores tradicionales con superficies arquitectónicas integradas con múltiples acabados (metal, madera, piedra, ceramica, papel, …) mejorando la estética del local.

Inconvenientes

• En el caso de la pared radiante, se produce una pequeña disminución de la superficie habitable (ancho entre 1,5 cm y 5 cm en función si incorpora o no aislamiento).
• Dado que es un sistema de baja temperatura, necesita grandes superficies de pared o techo para cumplir su función. Dependiendo de la distribución interior de los locales, puede no resultar sencillo disponer de la superficie requerida.
• Se trata de un sistema poco implantado y los instaladores necesitan formación específica para su instalación.
• En determinadas circunstancias, como pueden ser techos muy altos y suelos sin aislar, el techo radiante podría provocar estratificación de las temperaturas y, por tanto, falta de confort. Esta circunstancia no se produciría con las paredes radiantes.

El informe realizado por FAEN concluye con una serie de consideraciones, destacando que el coste de instalación es similar al de un suelo radiante, aunque, en el futuro, una vez se haya industrializado su fabricación, se espera poder reducir su coste.

Actualmente, la empresa está orientada a obras de rehabilitación. En obra nueva, los ciclos económicos tan largos les exigirían solicitar financiación elevada.

Finalmente, en el estudio, se observa que los datos facilitados corresponden a un periodo de cinco meses, considerando interesante realizar un seguimiento a futuro para comprobar la evolución de los distintos parámetros monitorizados.