Tendencias presentes y futuras en las instalaciones de ACS

Si hablamos específicamente de instalaciones de ACS, se da la circunstancia de que esta demanda cada vez tiene mayor impacto en el consumo energético de nuestros edificios, ya que estos cada vez están mejor aislados (hecho que hace reducir la demanda de climatización) y con sistemas de iluminación más eficientes. Esto provoca que el ACS sea el consumidor principal de energía de nuestros edificios (supone entre el 40 y el 50% de los consumos EPB considerados en el CTE), porcentaje que aumentará en futuras actualizaciones de este documento cuando alcancemos el escenario de los edificios de consumo cero de energía (NZEB). Está claro que ante este escenario hay que ser muy precisos en la selección de los sistemas de producción de ACS, priorizando las tecnologías más eficientes y de origen eminentemente renovable. Todo ello sin olvidar la premisa de satisfacer el confort de uso en este tipo de instalaciones.

Lo anterior de forma natural nos lleva a las soluciones electrificadas, como pueden ser las bombas de calor de accionamiento eléctrico (en adelante BC), combinadas con sistemas fotovoltaicos. Esta serán la tendencia generalista cuando hablamos de soluciones para producción de ACS en nueva edificación (en rehabilitación puede existir encaje para el uso de sistemas de combustión). En el presente artículo exploraremos con mayor detalle el tipo de tecnologías dependiendo de la tipología de nueva edificación considerada, ya que hay matices particulares para cada una. También haremos una reseña a la rehabilitación de instalaciones.

Cuando hablamos de viviendas unifamiliares, tanto en el presente como en el futuro, las soluciones preferentes para producir ACS son de origen eminentemente eléctrico. Hablamos de sistemas de BC aerotérmicos aire-agua de accionamiento eléctrico, tanto para uso exclusivo de ACS o con sistemas multiservicio que también puedan satisfacer la demanda de climatización de la vivienda. En ambos casos, debido al Reglamento F-Gas y la evolución hacia los refrigerantes de bajo impacto ambiental, el uso del refrigerante R-290 es una realidad y tendencia en las bombas de calor que producen ACS para aplicaciones residenciales.

Independientemente de que sean equipos dedicados en exclusiva o multiservicio, la tecnología de BC lleva implícita el uso de un depósito de acumulación de agua (sea integrado o externo a la máquina), que supone una diferencia principal respecto a la solución clásica para producir ACS de forma instantánea, mediante una caldera mixta doble servicio. Esto requiere de un mayor espacio de instalación de los equipos en la vivienda para ubicar el deposito (que debería almacenar la cantidad total de agua consumida durante el día).

En instalaciones combinadas para climatización y ACS, podemos observar tres tendencias principales: El uso de sistemas multiservicio aire-agua en un mismo equipo (con el depósito de acumulación integrado en la unidad interior); sistemas en los que se combina una BC aire-agua para la parte de climatización con una BC compacta para ACS (solución interesante en zonas cálidas, para satisfacer el confort en refrigeración sin la interferencia de la producción de calor para ACS, evitando así las inversiones de ciclo); y soluciones en las que la climatización se resuelve con máquinas de expansión directa aire-aire combinadas con una BC de dedicada para ACS (solución similar a la anterior pero que resulta especialmente optima en términos de inversión).

En este tipo de edificios las soluciones serían similares a las individuales (tendencia clara hacia la electrificación), aunque con algunas particularidades. El hecho de centralizar una demanda de ACS (al igual que ocurre con la de calefacción), permite plantear simultaneidades de uso y esto nos va a permitir una reducción de la potencia y el volumen de acumulación total respecto a la solución residencial con equipos individuales.

En cuanto al tipo de BC, los planteamientos van preferentemente hacia sistemas compactos aire-agua instalados en el exterior de los edificios (con tendencia al uso de refrigerantes de tipo natural como antes se ha comentado), combinados con depósitos de acumulación ubicados en salas técnicas. Cuando hablemos de depósitos interacumuladores, están tendrán que ser adecuados para el uso con BC, tanto en su relación de forma como en la superficie de los serpentines, para poder conseguir una correcta estratificación.

En relación con los depósitos de acumulación, hay que tener presente que en centralización de viviendas la acumulación necesaria cuando se habla de sistemas con BC puede ser del orden de 2,5 a 3 veces en comparación de ese mismo sistema resuelto con calderas. Dependerá de la curva de consumo diaria de ACS, pero en una instalación con calderas puede ser suficiente con almacenar el 25% de la demanda diaria, dada la velocidad de respuesta de los generadores de combustión. Con un sistema con BC (por las menores relaciones de potencia y acumulación utilizadas), como mínimo deberíamos almacenar el agua consumida en el periodo punta (generalmente un 50-60% del consumo total diario), pudiendo ser necesario aumentar este valor si hay puntas próximas en el tiempo. Esta necesidad de acumulación requerirá de una previsión de espacios mayor en las salas donde se instalen estos equipos.

Para este tipo de edificación podemos resumir que las tecnologías preferentes serán las mismas que las comentadas en el punto previo. Únicamente vamos a poner el foco en el cumplimiento de la reglamentación sanitaria en cuanto a control y prevención de la legionela (según RD 487/2022 y RD 614/2024), ya que es una obligación que solo aplica a los edificios de uso diferente al residencial privado.

En este caso, hay una obligación en cuanto al cumplimiento de las temperaturas mínimas de acumulación (60°C) y pasteurización (70 °C), con lo que los equipos seleccionados deberán ser suficientes para alcanzarlas. En caso del uso de BC sin ningún tipo de apoyo con resistencias eléctricas o caldera, deberán permitir producciones de agua a estas temperaturas (siendo necesario el uso de refrigerantes naturales como el CO2 o el R-290). Este último es adecuado termodinámicamente hablando, ya que sus puntos de evaporación y condensación permiten alcanzar temperaturas de impulsión de agua hasta 75 °C, valor idóneo para el cumplimiento de estos requisitos sanitarios.

Se observa también cierta tendencia al uso en este tipo de edificios de los sistemas de producción de ACS instantáneos. El hecho de eliminar la acumulación de ACS requiere de un buen calculo de la demanda y caudales punta de la instalación, para seleccionar correctamente el volumen de inercia del circuito primario (la energía almacenada en estos depósitos se irá dosificando mediante un intercambiador de placas al lado de consumo en función de la demanda). El hecho de eliminar los depósitos de acumulación permite simplificar y abaratar las acciones de mantenimiento asociadas al RD 487/2022, además de aumentar la seguridad sanitaria de la instalación.

Este tipo de sistemas instantáneos pueden resolverse de forma exclusiva con BC, pero resultan mucho más fiables cuando estos generadores se combinan de forma hibrida con una caldera. En el punto siguiente damos algunas consideraciones en cuanto a estos sistemas híbridos.

Generalmente, cuando hablamos de rehabilitación, partimos de una instalación que previamente utilizaba gas para satisfacer la demanda de ACS. En estos casos, puede ser interesante el planteamiento de un sistema hibrido (con caldera y bombas de calor) para satisfacer la demanda.

Si optamos por hibridar con caldera para cubrir la demanda de ACS, tendremos ventajas con este planteamiento, ya que además de poder reducir la potencia eléctrica instalada con BC, podremos asegurar las temperaturas de trabajo de este tipo de sistemas en caso que utilicemos bombas de calor a baja temperatura (60 °C en acumuladores con puntual choque térmico a 70 °C), trabajando con menor volumen de acumulación (la caldera siempre aportara una mayor instantaneidad ante consumos punta en comparación con una BC como antes se ha comentado).

La filosofía de trabajo en este caso es que la BC cubra la demanda base de ACS, mientras que la caldera sirva para satisfacer los momentos de consumo punta, realizar los puntuales choques térmicos y mantenga a temperatura el anillo de recirculación de la instalación.

Entendemos que en la futura modificación del CTE (prevista para el 2026), se incorporará en la consideración de energías renovables gases como el biometano o el hidrogeno. Cuando eso ocurra, el argumento de los sistemas híbridos será más sólido todavía, ya que el total de demanda se cubrirá con energía renovable.

Estamos en un momento en donde todas las acciones y propuestas que hagamos en nuestros edificios y en sus instalaciones, tienen que ir enfocadas a la consecución de los objetivos de descarbonización que nos hemos marcado para el 2050. En este camino, las soluciones de tipo eléctrico (pensamos en bombas de calor y en módulos fotovoltaicos) han de tener un papel predominante (sobre todo en la nueva edificación tanto de tipo residencial como de tipo colectivo para el sector servicios).

No obstante, también deberíamos tener claro que resulta inviable en la actualidad el resolver todas las instalaciones solo con bombas de calor. Entendemos que la combinación de bombas de calor apoyadas con calderas de condensación es una solución interesante (sobre todo para soluciones de tipo centralizado y colectivo), que puede combinar las ventajas de ambos sistemas de generación.

La electrificación es una solución principal hoy y en el futuro para descarbonizar las instalaciones de ACS, sean del tipo y tamaño que sean. Pero no es la única, ya que los sistemas híbridos (sobre todo en el ámbito de la rehabilitación), han de tener su papel en el marco de la descarbonización. Finalmente, ¿qué papel tendrá la energía solar térmica en esta ecuación? Puede parecer imposible hoy en día, pero quizás sea una tendencia de futuro en los edificios (sobre todo, los centralizados y terciarios).