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El ventilador especialista en la bomba de calor fotovoltaica

Ziehl-Abegg04/07/2023

Fue ya en el año 2016 que Ziehl-Abegg participó en un proyecto internacional, donde la industria alemana colaboraba con la industria indonesia para crear un equipo de refrigeración que permitía producir hielo sin tener ningún equipo enchufado a la red eléctrica. En 2020 se producen los primeros bloques de hielo exclusivamente a partir de la energía solar [1]. Un éxito para las poblaciones piscatorias sin acceso a la red eléctrica.

 Resultado de la producción de bloques de hielo a partir de energía solar – Indonesia

 Resultado de la producción de bloques de hielo a partir de energía solar – Indonesia.

En esta ocasión, el ventilador seleccionado por su bajo consumo y altas prestaciones fue el modelo ZAplus-ECblue. Además de permitir un gran caudal con un bajo consumo, su construcción elimina los riesgos de corrosión y su bajo peso con el embalaje minimalista han contribuido para el carácter sostenible de este proyecto.
ZAplus-ECblue tamaño Ø1000mm

ZAplus-ECblue tamaño Ø1000mm.

En el año 2022 la Comisión Europea ha lanzado el plan RePowerEU y llegados a 2023, la Comisión Europea ha lanzado el Pacto Verde Europeo y el “Objetivo 55” como un plan para reducir las emisiones de CO2 y sobre todo incrementar de manera contundente la independencia de los combustibles fósiles. De cara a los edificios el mensaje es claro:

“El despliegue de bombas de calor es fundamental para la transición hacia una energía limpia y para lograr la neutralidad en carbono en consonancia con los objetivos establecidos en el Pacto Verde Europeo". Todos los escenarios políticos en los que se basan las propuestas legislativas 'Objetivo 55' muestran una adopción significativa de bombas de calor en todos los sectores y, en particular, en los edificios. Para cumplir los objetivos de 2030 y lograr la necesaria descarbonización rápida del calor, deben suspenderse lo antes posible la instalación de calderas en los edificios nuevos y la sustitución de las calderas de combustibles fósiles por otras más nuevas.

El plan REPowerEU pide que se dé prioridad a las inversiones en energías renovables y eficiencia energética para reducir las importaciones de combustibles fósiles y que se dupliquen las tasas actuales de despliegue de bombas de calor en los edificios. También pide que se acelere el despliegue de grandes bombas de calor en las redes urbanas de calefacción y refrigeración.

Existe una necesidad urgente de pasar a tecnologías de calefacción y refrigeración renovables y eficientes en los edificios, la industria y las redes.” [2] Esto significa que la tendencia del mercado será hacia la desconexión de los combustibles fósiles, bien utilizando como fuente de energía la electricidad de fuentes renovables como la producción de energía eléctrica in situ. En la Península Ibérica y sus territorios insulares una forma obvia es aprovechar el potencial para la energía solar.

Paneles solares fotovoltaicos

Paneles solares fotovoltaicos.

En combinación con la instalación de bombas de calor para ACS en nueva construcción esto será una excelente contribución para el 'Objetivo 55' en nuestra Península. Los kits de panel solar junto con tanques para ACS ya son una estampa habitual en los catálogos de soluciones de calefacción de agua para viviendas.

El desafío: una bomba de calor alimentada con energía solar

Pero el desafío está en la nueva generación de bombas de calor de que se espera un verdadero concepto ganador, una bomba de calor reversible a gas que podrá ser alimentada exclusivamente por la energía eléctrica proveniente de paneles fotovoltaicos. ¿Que significará esto? Tener todas las necesidades de calefacción, ACS y refrigeración de la casa contenidos en un único equipo solo soportado por la red eléctrica en redundancia.

En las bombas de calor reversibles, que pueden funcionar en calefacción o en refrigeración, la inversión de ciclo se realiza mediante la incorporación en el circuito de una válvula de inversión, esta válvula de 4 vías en función de su modo de actuación permite que el refrigerante circule en uno u otro sentido y, por consiguiente, que se invierta el flujo de calor entre el interior y el exterior.[3]

La nueva generación de bomba de calor aire-agua con R290 será la más eficiente y podrá ser alimentada utilizando un área mínima de paneles solares fotovoltaicos. La arquitectura del sistema para que se pueda almacenar energía eléctrica y térmica para entregar en las horas esas en que no tenemos radiación solar es algo que dependerá de las condiciones de cada situación.

La apuesta por este tipo de instalación debe de ser apoyada por políticas de incentivo ya que la electrificación de la habitación debe permitirse ser independiente de la red eléctrica, donde las inversiones para dejar de depender de combustibles fósiles tardarán a surtir efectos prácticos.

La aerotermia será la tecnología que crezca de manera exponencial en el mercado doméstico: lo marcan todas las previsiones y lo comprueban los datos de la EHPA: en Europa en 2022 se han comercializado más de 3 millones de unidades de bomba de calor, un récord absoluto.[4]

Ventas de unidades de bomba de calor en Europa desde el año 2010

Ventas de unidades de bomba de calor en Europa desde el año 2010.

La entrada en el mercado de consumo de una multitud de fabricantes desde luego se espera que salga beneficiosa para el consumidor, debido a la enorme competencia por lanzar el mejor producto. Dos de los factores más importantes no solo para la selección de los equipos serán seguramente la eficiencia antes de la decisión de compra y la emisión sonora normalmente solo después de la puesta en marcha. El factor emisión sonora no debe ser despreciado ya que en este tipo de equipos que estarán en operación dentro de la propiedad, sea interior o exterior, la polución sonora afecta el ser humano y el confort en su entorno de una forma muy particular.

En el desarrollo de equipos que aportan calor y/o frío a un espacio de confort a través de ventiladores, la medición en condiciones reales y el correcto dimensionamiento del ventilador puede marcar la diferencia entre un producto exitoso y el prontamente obsoleto.

Con todos estos factores, Ziehl-Abegg ha definido unas metas muy exigentes para su solución para bomba de calor. Desde luego quedó claro que habría que apostar por un nuevo motor ECblue y un nuevo perfil aerodinámico que culminó en el nuevo FPowlet, el ventilador especializado para la bomba de calor doméstica.

 Motor EC072 para el ventilador FPowlet

 Motor EC072 para el ventilador FPowlet.

Este nuevo perfil aerodinámico está especialmente diseñado para máxima eficiencia estática y menor nivel sonoro en los rangos de trabajo de las bombas de calor. Solo está disponible en 3 tamaños – Ø450, Ø500 y Ø630mm.

Las mediciones realizadas con equipos reales demuestran que con el FPowlet es posible entregar mayor carga térmica ya sea calor o frío con igual o menor ruido.

Ventilador FPowlet con motor EC072

Ventilador FPowlet con motor EC072.

Quiere decir que un modelo de bomba de calor que incorpore este FPowlet tendrá mejor eficiencia (menor consumo eléctrico) y menor emisión sonora para una misma capacidad térmica.

Pongamos como ejemplo práctico para poder comparar la diferencia entre utilizar una bomba de calor con un ventilador axial genérico OEM y el ventilador especializado FPowlet.

Comparemos un mismo sistema bomba de calor aire-agua con resistencia eléctrica de apoyo a la calefacción durante el periodo de una solo noche fría. La demanda de calor a la vivienda es de 10 kWth en total durante este periodo. Este modelo de bomba de calor se presenta en catalogo con una potencia de calefacción de 7kWth, COP de 3.5 y el sistema de calefacción eléctrico de apoyo es de 3 kW.

El incremento de caudal que ofrece el FPowlet es de un +25%, lo que aumenta la capacidad térmica de la bomba de calor por la misma proporción:

Imagen
Con este efecto, la disminución del consumo eléctrico del sistema de apoyo es significativo, unos 1.3kW menos en una noche fría con menos 4 dB[A] de potencia sonora solo puede contribuir a un mayor conforto de los habitantes de la vivienda.

No se ha considerado en esta comparativa el efecto de la utilización de un recuperador de calor de alta eficiencia, que es un equipo que puede reducir todavía más el consumo energético de una vivienda, al minimizar las pérdidas de calor al ambiente.

Unidad exterior bomba de calor

Unidad exterior bomba de calor.

[1] https://www.hannovermesse.de/en/news/news-articles/ice-blocks-made-possible-by-solar-power

[2] Bombas de calor: plan de acción para acelerar su despliegue en toda la UE | https://ec.europa.eu/eusurvey/runner/HeatPumpsActionPLanAcceleratedEURoll-out?surveylanguage=es

[3] La Bomba de Calor – Fundamentos, Tecnología y Casos Prácticos | Edición AFEC 2015

[4] Nota de Prensa EHPA: https://mailchi.mp/404cfe1c08b3/fitfor55eu-needs-to-turn-on-the-heat-16856305?e=2f584a57b0

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