Embed Size (px)
Citation preview
#energianeta
Justificació de la substitució
de la contribució solar
tèrmica de l’aigua calenta
sanitaria (ACS) mitjançant
una bomba de calor
aerotèrmica
Juny 2018
2
#energianeta
ÍNDEX
1. ANTECEDENTS 3
2. CONSIDERACIONS SOBRE L’ENERGIA AEROTÈRMICA COM A ENERGIA
RENOVABLE 3
3. CONDICIONS NECESSÀRIES PER A L’ACCEPTACIÓ DE LES BOMBES DE CALOR
ACTIVADES
ELÈCTRICAMENT COM A SUBSTITUCIÓ D’ALTRES ENERGIES RENOVABLES 4
4. CONSIDERACIONS SOBRE EL RENDIMENT ESTACIONAL (SPF) 4
5. CONSIDERACIONS SOBRE EL CÀLCUL DE LA DEMANDA D’AIGUA CALENTA
SANITÀRIA (ACS) 6
6. CONSIDERACIONS SOBRE EL CÀLCUL DE L’ENERGIA PRIMÀRIA NO RENOVABLE
(EPnR) DEL SISTEMA DE REFERÈNCIA I EL CÀLCUL D’EMISSIONS 6
7. CONSIDERACIONS SOBRE EL CÀLCUL DE LA DEMANDA ENERGÈTICA I EL
CONSUM ENERGÈTIC MENSUAL DE CALEFACCIÓ 8
8. EXEMPLES 9
9. ANNEX 1. NORMATIVA DE REFERÈNCIA 18
10. ANNEX 2. DOCUMENTS DE REFERÈNCIA 19
11. ANNEX 3. DIRECCIÓ GENERAL D’ENERGIA MINES I SEGURETAT INDUSTRIAL 20
3
#energianeta
1. ANTECEDENTS
L’Institut Català d’Energia (ICAEN) rep habitualment consultes en relació a la justificació
tècnica necessària per realitzar la contribució solar tèrmica d’aigua calenta sanitària (ACS) amb
bomba de calor aerotèrmica. Les consultes es realitzen tant per part de tècnics que intervenen
en els projectes d’edificis, com per tècnics municipals que han d’acceptar o rebutjar les
justificacions dels primers.
Aquest document explica la justificació d’aquesta substitució segons el punt de vista de
l’ICAEN, tenint en consideració la nota publicada per la Direcció General d’Energia Mines i
Seguretat Industrial (DGEMiSI): “Consideracions a tenir en compte en la substitució de
l’aportació solar mínima per a la producció d’ACS mitjançant bomba de calor aerotèrmica”,
que podeu consultar en l’Annex 3.
2. CONSIDERACIONS SOBRE L’ENERGIA AEROTÈRMICA COM A ENERGIA RENOVABLE
Segons la Directiva europea 2009/28/CE les energies aerotèrmica (energia emmagatzemada en
forma de calor a l’aire ambient), geotèrmica i hidrotèrmica són renovables tot i que necessiten
electricitat o una altra energia auxiliar per funcionar. Per aquest motiu, per definir quina part
de l’energia que generen és renovable, ha de deduir‐se del total utilitzable l'energia elèctrica
utilitzada en el funcionament de les bombes de calor. Només ha de tenir‐se en compte la
bomba de calor la producció de la qual superi de forma significativa l'energia primària
necessària per fer‐la funcionar.
La quantitat d'energia aerotèrmica, geotèrmica o hidrotèrmica capturada per bombes de calor
que ha de considerar‐se energia procedent de fonts renovables (ERES), a l'efecte de la Directiva
2009/28/CE, es calcularà d'acord amb la fórmula següent:
ERES = Qusable * (1 – 1/SPF)
Qusable = la calor útil total proporcionada per bombes de calor. Només es tindran en
compte les bombes de calor per les quals el rendiment mig estacional (SPF) > 1.15 *
1/η.
η o “eta”, el quocient entre la producció total bruta d'electricitat i el consum primari
d'energia per a la producció d'electricitat, i es calcula com una mitjana de la UE basada
en dades d'Eurostat. Segons Decisió de la comissió 2013/114/UE, η = 0,455 (45,5%).
Les bombes de calor aerotèrmiques s’han de considerar com a renovables si el seu SPF és
superior a 2,5 (SCOPnet)1 en el cas de bombes activades elèctricament, i superior a 1,15
(SPERnet) en el cas de bombes activades tèrmicament.
On la definició SCOPnet segons la UNE‐EN 14825:2016 inclou la bomba de calor juntament amb
altres equips i la seva energia necessària per fer‐la funcionar com per exemple, el ventilador i
la bomba hidràulica sense tenir en compte la possible resistència elèctrica de suport.
1 Coeficient de rendiment mig estacional net en modus actiu.
4
#energianeta
A la vegada, segons la norma UNE‐EN 16147:2017, es pot definir el SCOPDHW2, tenint en
consideració el clima específic de Catalunya que seria benigne (warmer), en el qual es
consideraria la temperatura exterior de 14ºC enlloc dels 7ºC indicats actualment. En aquest
cas, el SCOPDHW es podria assimilar al SCOPnet de la bomba en règim d’ACS quan es determina a
les condicions d’assaig indicades a la següent taula. Les condicions d’assaig serien:
Temperatura exterior 14º C
Temperatura de producció d’ACS 55º C
Temperatura aigua d’entrada 10 ºC
Rang de temperatura ambient de la Bomba de Calor 15 a 30 ºC
Temperatura ambient del dipòsit d’emmagatzemat 20 ºC
Taula3. Condicions d’assaig per la determinació del SCOPDHW assimilable al SCOPnet
3. CONDICIONS NECESSÀRIES PER A L’ACCEPTACIÓ DE LES BOMBES DE CALOR ACTIVADES
ELÈCTRICAMENT COM A SUBSTITUCIÓ D’ALTRES ENERGIES RENOVABLES4
PAS 1 • Valor SPF > 2,5 (elèctric) tant per generació d’aigua calenta sanitària (ACS) com per climatització
PAS 3 • Energia primària no renovable (EPnR) de la bomba de calor < Energia primària no renovable (EPnR) del sistema de referència
PAS 4 • Emissions de CO2 de la bomba de calor < Emissions CO2 del sistema de referència.
4. CONSIDERACIONS SOBRE EL RENDIMENT ESTACIONAL (SPF)5
El valor SPF s’ha d’estimar per al conjunt d’equips que conformen el sistema de bomba de
calor (unitat exterior i interior) i s’ha de justificar per als 2 règims de treball, calefacció i
producció d’aigua calenta sanitària (ACS), si és el cas.
2 SCOP en el cas específic de d’ACS, “Domèstic Hot Water”. 3 Amb les dades del perfil d’extracció màxim declarat per el fabricant 4 Caldria justificar que la bomba de calor juntament amb altres sistemes addicionals escollits pel tècnic
instal∙lador seran suficients per cobrir la demanda de generació d’ACS i/o climatització, segons el cas. 5 SPF o Seasonal Performance Factor segons la Directiva 2009/28/CE.
5
#energianeta
DHW
Com a justificació de l’SPF s’accepten els següents procediments:
A. Per a calefacció i ACS:
1. Certificats conforme a la UNE‐EN 14825:2016 i UNE‐EN 16147:2017.
2. Càlcul segons el procediment de l’IDAE.
B. Per a ACS:
1. Certificats conforme a la UNE‐EN 16147:2017.
2. Càlcul segons el procediment de l’IDAE.
En el cas A.2, càlcul segons el procediment de l’IDAE:
S'haurà d'utilitzar el COPnominal a una temperatura exterior de 7 ºC6, d'acord a la fitxa
tècnica de producte.
Factor de ponderació (FP):
SPF = COPnominal ∙ FP ∙ FC
Factor corrector (FC):
Figura 1
Factor de Correcció (FC)
Tª de condensación (ºC)
FC (COP a 35)
FC (COP a 40)
FC (COP a 45)
FC (COP a 50)
FC (COP a 55)
FC (COP a 60)
55 0,61 0,70 0,79 0,90 1,00 ‐‐
60 0,55 0,63 0,71 0,81 0,90 1,00
Figura 2
Per a temperatures d’ACS (Figura 2, temperatura de condensació) diferents de 60 ºC el
volum d'acumulació d'ACS de la bomba de calor haurà de correspondre a la demanda
obtinguda per a la temperatura triada i es calcularà a partir de les demandes de referència
a 60 ºC de la secció DB HE‐4 del codi tècnic de l'edificació (CTE).
6 Segons la norma UNE‐EN 16147:2017, es podria usar el SCOP 6, tenint en consideració el clima específic de Catalunya que seria benigne (warmer), en el qual es consideraria la temperatura exterior de 14ºC enlloc dels 7ºC indicats actualment.
6
#energianeta
En cap cas la temperatura de preparació de l'ACS podrà ser inferior a 45 ºC. La
temperatura mínima per condensar per la producció d’ACS serà 55 ºC.
En els casos A.1) i B.1), la justificació del compliment del SPF conforme a una norma UNE‐
EN haurà de ser mitjançant documents oficials emesos pel fabricant de l’equip.
5. CONSIDERACIONS SOBRE EL CÀLCUL DE LA DEMANDA D’AIGUA CALENTA SANITÀRIA
(ACS)
On , és la diferència de temperatura (ºC) entre la temperatura de l’aigua de la xarxa de
distribució7 i la temperatura d’impulsió.
Caldrà fer un càlcul complert de la demanda energètica a cobrir amb energia solar en base a
les tres possibles normatives (indicades a continuació). Posteriorment, caldrà utilitzar les dades
emprades per aquests càlculs adoptant el valor final més exigent, és a dir, l’opció més
desfavorable. En cap cas es poden combinar paràmetres de càlcul de les diferents normatives.
Normatives a tenir en consideració per al càlcul de la demanda d’ACS:
Ordenança solar municipal.
Co di tècnic de l’edificació (CTE DB HE‐4)
Decret 21/2006, pel qual es regula l’adopció de criteris ambientals i d’ecoeficiència en
els edificis
6. CONSIDERACIONS SOBRE EL CÀLCUL DE L’ENERGIA PRIMÀRIA NO RENOVABLE (EPnR)
DEL SISTEMA DE REFERÈNCIA I EL CÀLCUL D’EMISSIONS
El càlcul anual de l’energia primària no renovable (EPnR) s’ha de realitzar com a suma dels
valors mensuals. El sistema de referència és una caldera de gas natural, on el rendiment de
mínim que s’ha de considerar per als càlculs d’energia primària i d’emissions ha de ser l’indicat
pel CTE DB HE‐0.
On, η és el rendiment de l’equip segons dades del fabricant. Es considera sistema de referència
una instal∙lació solar tèrmica amb caldera de gas natural amb un rendiment mínim del 92%.
On, QACS és la demanda energètica per la producció mensual d’aigua calenta sanitària (ACS) en
kWh.
7 Possibles dades de referència: Quadern Pràctic 3 (ICAEN) “Energia solar tèrmica” taula 8.3; CTE sección DB‐HE 4, “contribución solar mínima de agua caliente sanitaria”, apéndice B.
7
#energianeta
Per calcular el consum d’energia primària no renovable (EPnR) i les emissions de CO2
associades a cada font energètica caldrà aplicar els factors de pas indicats al document de
factors d’emissions de CO2 i coeficients de pas a energia primària (EP) publicat pel “Ministerio
de Fomento” i el “Ministerio de Energía, Turismo y Agenda Digital” de gener del 2016 o alguna
versió posterior (Factors emissió CO2 i coeficients de pas a EP).
Imatges del document esmentat (relacionades amb els exemples descrits posteriorment):
Figura 3
Figura 4
8
#energianeta
7. CONSIDERACIONS SOBRE EL CÀLCUL DE LA DEMANDA ENERGÈTICA I EL CONSUM
ENERGÈTIC MENSUAL DE CALEFACCIÓ
Els tècnics hauran de justificar la metodologia de càlcul que han fet servir per obtenir els
valors utilitzats de la demanda energètica i del consum energètic mensual de calefacció.
La metodologia de càlcul haurà de garantir les condicions de confort intern i tindrà present les
pèrdues de calor per transmissió a través dels tancaments, per infiltracions d’aire exterior i els
guanys de calor per carregues internes.
En cas de no disposar de la demanda energètica mensual de calefacció es poden utilitzar les
dades resultat de qualsevol eina simulació dinàmica de càlcul de carregues tèrmiques
d’edificis. Evidentment, es podrien fer servir els valors utilitzats per al dimensionament dels
sistemes de calefacció del projecte executiu.
També seran vàlids els valors obtinguts per les eines homologades de certificació energètica
d’edificis. Per exemple, l’eina unificada LIDER CALENER dins dels seus arxius genera un
document en format .csv on es poden trobar les demandes i els consums energètics de tots els
sistemes descrits en el projecte. Un altre opció, seria obrir l’arxiu .ctehexml amb l’eina
postCalener i disposar de les demandes mensuals.
9
#energianeta
8. EXEMPLES
8.1 Exemple A: justificació de la substitució de la contribució solar tèrmica per l’ACS amb una
bomba de calor aerotèrmica per generar ACS i calefacció amb equip centralitzat en un
habitatge unifamiliar de 3 dormitoris (4 persones), de 164 m2 de superfície útil habitable,
a Barcelona (zona climàtica C2) amb un COP a 45C de 5,7 segons el procediment A.2 (no
es disposa d’un certificat s’SPF del fabricant).
JUSTIFICACIÓ DEL PAS 1
1. Aspectes previs8
Demanda diària exigida d’ACS a 60C: Segons el CTE DB HE‐4:
o Demanda de 28 litres/persona, 50 – 5.000 litres, 40% de contribució
Segons el Decret d’Ecoeficiència:
o Demanda de 28 litres/persona, comarca del Barcelonès, zona climàtica
III, 50 a 5.000 litres, 50% de contribució
Segons l’Ordenança de Barcelona:
o Demanda de 30 litres/persona, cas general, 0 ‐ 10.000 litres, 60% de
contribució.
En conseqüència, s’aplicarà els valors de l’Ordenança de Barcelona: 30 litres/persona ∙ 4 persones = 120 litres/dia i un 60% de contribució d’energia solar tèrmica.
2. Justificació del rendiment estacional (SPF, seasonal performance factor)
Segons el procediment IDAE:
El factor de ponderació (FP) per a un equip de bomba de calor centralitzat a la
zona C2 és 0,8 segons la taula 4.1.
El factor de correcció (FC) del COP a 45C per una temperatura de condensació de
60C és 0,71 segons la taula 4.2.
Per tant, el valor de SPF = COP nominal ∙ FP ∙ FC = 5,7 ∙ 0,8 ∙ 0,71 = 3,24 > 2,5
En conseqüència l’equip es considera renovable
JUSTIFICACIÓ DEL PAS 2 i 3
3. Justificació conforme les emissions i el consum d’energia primària no renovable de la
instal∙lació alternativa (i tots els seus sistemes auxiliars) són inferiors al sistema
convencional de l’energia solar tèrmica.
8 Cada normativa s’estudia de forma individual i es dóna resposta a aquella on la demanda
energètica a cobrir amb energia solar és més restrictiva.
10
#energianeta
a) Resultats sistema de referència:
Valors del consum d’energia primària no renovable i emissions de CO2 de la instal∙lació
de referència, és a dir, una instal∙lació solar tèrmica amb una cobertura del 60% i una
caldera de gas natural amb un rendiment del 92%.
Demanda mensual Demanda Demanda total de Consum Consum Emissions QACS (kWh)
1 mensual calor (kWh)
3 de gas d'energia kg CO2
6
QCALEFACCIÓ natural primària no (kWh)
2 (kWh)
4 renovable (EPnR)
5
Gener 220 901 989 1.075 1.279 271
Febrer 195 824 902 980 1.167 247
Març 212 633 718 780 928 197
Abril 201 321 401 436 519 110
Maig 199 0 79 86 103 22
Juny 180 0 72 78 93 20
Juliol 177 0 71 77 92 19
Agost 177 0 71 77 92 19
Setembre 180 0 72 78 93 20
Octubre 194 101 179 194 231 49
Novembre 201 478 558 607 722 153
Desembre 216 981 1.067 1.160 1.381 292
Total 2.351 4.239 5.179 5.630 6.699 1.419
1. Demanda total d’ACS, a cobrir amb el sistema solar (60%) i el sistema de referència (40%).
El tècnic instal∙lador haurà de justificar i afegir les pèrdues degudes a la instal∙lació.
Per fer aquest cas, s’han utilitzat els valors de temperatura de xarxa corresponents al apèndix B
“Temperatura media del agua fría” de la secció DB‐HE 4 del CTE.
2. En cas de no disposar de la demanda energètica mensual de calefacció es poden utilitzar les dades
resultat de qualsevol eina simulació dinàmica de càlcul de carregues tèrmiques d’edificis.
3. Resultat de 40% de la “demanda mensual d’ACS” + “demanda mensual de calefacció”.
4. Consum de gas natural per satisfer la “demanda total de calor” amb rendiment de referència 92%.
5. Tenint en consideració el EPnR i el factor de conversió de 1,190 de la figura 3.
6. Tenint en consideració el consum final de gas natural i el factor de conversió de 0,252 de la figura 4.
Verificació del compliment del límit de la demanda de calefacció del CTE:
Dcal,lim = Dcal,bas + Fcal,sup / S
Per la zona climàtica on està situat el habitatge, tenim que:
Dcal,bas = 20 kWh/m2∙any
Fcal,sup = 1.000
S (m2) de superfície útil habitable, en aquest exemple = 164 m2
La demanda de calefacció límit (Dcal,lim ) és 26,10 kWh/m2 ∙any.
La demanda de calefacció de l’habitatge és: 4.239 kWh/any /164 m2 = 25,85 kWh/m2 <
26,10 kWh/m2 ∙any
En conseqüència la demanda de calefacció compleix el requisit de limitació de la
demadna del CTE.
11
#energianeta
b) Resultats sistema proposat:
Valors de consum d’energia primària no renovable (EPnR) i d’emissions de CO2 amb
una instal∙lació de bomba de calor aerotèrmica amb el rendiments estacional per tots
els usos.
Demanda Demanda Rend. Consum Consum Emissions mensual Q mensual Q Estacional 3 elèctric d'energia kg CO2
6
ACS (kWh)1
Calefacció (kWh) 4
primària no (kWh)
2 renovable (EPnR)
5
Gener 220 901 3,24 346 676 115
Febrer 195 824 3,24 315 615 104
Març 212 633 3,24 261 509 86
Abril 201 321 3,24 161 315 53
Maig 199 0 3,24 61 120 20
Juny 180 0 3,24 55 108 18
Juliol 177 0 3,24 55 107 18
Agost 177 0 3,24 55 107 18
Setembre 180 0 3,24 55 108 18
Octubre 194 101 3,24 91 178 30
Novembre 201 478 3,24 209 409 69
Desembre 216 981 3,24 369 722 122
Total 2.351 4.239 2.034 3.974 673
1. Demanda total d’ACS que caldrà cobrir, en aquest cas, amb un 100%.
2. En cas de no disposar de la demanda mensual de calefacció es poden utilitzar les dades
resultat de qualsevol eina simulació dinàmica de càlcul de carregues tèrmiques d’edificis
3. Rendiment estacional mig mensual (SPF) de la bomba de calor en mode ACS i climatització.
4. Consum elèctric (kWh) mensual de la bomba de calor en mode ACS i climatització.
5. Tenint en consideració el EPnR i el factor de conversió de 1,954 de la figura 3.
6. Tenint en consideració el consum final d’electricitat i el factor de conversió de 0,331 de la
figura 4.
En conseqüència, per aquest exemple tant el consum d’energia primària no
renovable (EPnR) de 3.974 kWh i les emissions de 673 kg CO2 són inferiors amb el
sistema de bomba de calor aerotèrmica que els valors de 6.699 kWh i 1.419 kg
CO2 del sistema de referència, quedant justificada la substitució de la instal∙lació
solar tèrmica per aquest equip.
12
#energianeta
8.2 EXEMPLE B: justificació de la substitució de contribució solar tèrmica a l’ACS amb bomba
de calor aerotèrmica en un habitatge plurifamiliar, de 425 m2 de superfície útil habitable,
amb 4 habitatges de 3 dormitoris (4 persones) cadascun a Girona (zona climàtica D2)
amb un COP a 45C de 4,6 segons el procediment A.2 (no es disposa d’un certificat s’SPF
del fabricant).
JUSTIFICACIÓ DEL PAS 1
1. Càlcul de la demanda d’ACS.
Demanda diària exigida d’ACS a 60C: Segons el CTE DB HE‐4:
o Demanda de 28 litres/persona. La normativa en aquest cas inclou un
factor N de centralització de 0,95, i per una demanda entre 50 – 5.000
litres, un 40% de contribució.
Segons el Decret d’Ecoeficiència:
o Demanda de 28 litres/persona, comarca del Gironès, zona climàtica III,
50 a 5.000 litres, 50% de contribució.
En conseqüència, s’aplicarà el valor del Decret d’Ecoeficiència de 28 litres/persona ∙ 4 persones∙ 4 habitatges = 448 litres/dia, i un 50% de contribució d’energia solar
tèrmica
2. Justificació del rendiment estacional (SPF, seasonal performance factor)
Segons el procediment IDAE:
El factor de ponderació (FP) per a un equip de bomba de calor centralitzat a la
zona D2 és 0,75 segons la taula 4.1.
El factor de correcció (FC) del COP a 45C per una temperatura de condensació de
55C és 0,79 segons la taula 4.2.
Per tant, el valor de SPF = COPnominal ∙ FP ∙ FC = 4,6 ∙ 0,75 ∙0.79 = 2,73 > 2,5
En conseqüència l’equip es considera renovable
JUSTIFICACIÓ DEL PAS 2 i 3
4. Justificació conforme les emissions i el consum d’energia primària no renovable de la
instal∙lació alternativa (i tots els seus sistemes auxiliars) són inferiors al sistema
convencional de l’energia solar tèrmica.
13
#energianeta
a) Resultats sistema de referència:
Valors del consum d’energia primària no renovable i emissions de CO2 de la instal∙lació
de referència, és a dir, una instal∙lació solar tèrmica amb una cobertura del 50% i una
caldera de gas natural amb un rendiment del 92%.
Demanda mensual Demanda Demanda total de Consum Consum EmissionsQACS (kWh)
1 mensual calor (kWh)
3de gas d'energia kg CO2
6
QCALEFACCIÓ natural primària no (kWh)
2 (kWh)
4 renovable (EPnR)
5
Gener 839 2.783 3.202 3.481 4.142 877
Febrer 743 2.442 2.814 3.059 3.640 771
Març 806 1.916 2.320 2.521 3.000 635
Abril 765 1.172 1.555 1.690 2.011 426
Maig 742 0 371 403 480 102
Juny 687 0 343 373 444 94
Juliol 661 0 331 359 428 91
Agost 677 0 339 368 438 93
Setembre 671 0 336 365 434 92
Octubre 742 345 716 778 926 196
Novembre 780 1.487 1.877 2.041 2.428 514
Desembre 822 2.854 3.265 3.549 4.224 894
Total 8.935 13.001 17.468 18.987 22.595 4.785
1. Demanda total d’ACS, a cobrir amb el sistema solar (50%) i el sistema de referència (50%).
El tècnic instal∙lador haurà de justificar i afegir les pèrdues degudes a la instal∙lació.
Per fer aquest cas, s’han utilitzat els valors de temperatura de xarxa corresponents al apèndix B
“Temperatura media del agua fría” de la secció DB‐HE 4 del CTE.
2. En cas de no disposar de la demanda mensual de calefacció es poden utilitzar les dades resultat de
qualsevol eina simulació dinàmica de càlcul de carregues tèrmiques d’edificis
3. Resultat de 40% de la “demanda mensual d’ACS” + “demanda mensual de calefacció”.
4. Consum de gas natural per satisfer la “demanda total de calor” amb un rendiment del 92%.
5. Tenint en consideració el EPnR i el factor de conversió de 1,190 de la figura 3.
6. Tenint en consideració el consum final de gas natural i el factor de conversió de 0,252 de la figura 4.
Verificació del compliment del límit de la demanda de calefacció del CTE:
Dcal,lim = Dcal,bas + Fcal,sup / S
Per la zona climàtica on està situat el habitatge, tenim que:
Dcal,bas = 27 kWh/m2∙any
Fcal,sup = 2.000
S (m2) de superfície útil habitable, en aquest exemple = 425 m2
La demanda de calefacció límit (Dcal,lim) és 37.71 kWh/m2 ∙any
La demanda de calefacció de l’habitatge és: 13.001 kWh/any /425 m2 = 30.59 kWh/m2
< 31,71 kWh/m2 ∙any
En conseqüència la demanda de calefacció compleix el requisit de limitació de la
demadna del CTE.
14
#energianeta
b) Resultats sistema proposat:
Valors de consum d’energia primària no renovable (EPnR) i d’emissions de CO2 amb
una instal∙lació de bomba de calor aerotèrmica amb el rendiments estacional per tots
els usos.
Demanda Demanda Rend. Consum Consum Emissionsmensual Q mensual Q Estacional
3elèctric d'energia de CO2
6
ACS (kWh)1
Calefacció (kWh) 4
primària no (kWh)
2 renovable (EPnR)
5
Gener 839 2.783 2,73 1.327 2.592 439
Febrer 743 2.442 2,73 1.167 2.280 386
Març 806 1.916 2,73 997 1.949 330
Abril 765 1.172 2,73 710 1.386 235
Maig 742 0 2,73 272 531 90
Juny 687 0 2,73 252 491 83
Juliol 661 0 2,73 242 473 80
Agost 677 0 2,73 248 485 82
Setembre 671 0 2,73 246 480 81
Octubre 742 345 2,73 398 778 132
Novembre 780 1.487 2,73 831 1.623 275
Desembre 822 2.854 2,73 1.347 2.632 446
Total 8.935 13.001 8.035 15.700 2.660
1. Demanda total d’ACS que caldrà cobrir, en aquest cas, amb un 100%.
2. En cas de no disposar de la demanda mensual de calefacció es poden utilitzar les dades
resultat de qualsevol eina simulació dinàmica de càlcul de carregues tèrmiques d’edificis
3. Rendiment estacional mig mensual de la bomba de calor en mode ACS i climatització.
4. Consum elèctric (kWh) mensual de la bomba de calor en mode ACS i climatització.
5. Tenint en consideració el EPnR i el factor de conversió de 1,954 de la figura 3.
6. Tenint en consideració el consum final d’electricitat i el factor de conversió de 0,331 de la
figura 4.
En conseqüència, per aquest exemple tant el consum d’energia primària no
renovable (EPnR) de 15.700 kWh i les emissions de 2.660 kg de CO2 són inferiors
amb el sistema de bomba de calor aerotèrmica que els valors de 22.595 kWh i
4.785 kg de CO2 del sistema de referència, quedant justificada la substitució de la
instal∙lació solar tèrmica per aquest equip.
15
#energianeta
8.3 Exemple C: justificació de la substitució de la contribució solar tèrmica per l’ACS amb una
bomba de calor aerotèrmica per generar ACS i calefacció en un habitatge unifamiliar, de
125 m2 de superfície útil habitable, amb 4 habitatges de 3 dormitoris (4 persones) a
Tarragona (zona climàtica B3) amb un COP a 45C de 4,2 segons el procediment A.2 (no
es disposa d’un certificat s’SPF del fabricant).
JUSTIFICACIÓ DEL PAS 1
1. Càlcul de la demanda d’ACS.
Demanda diària exigida d’ACS a 45C: Segons el CTE DB HE‐49:
o Demanda de 42 litres/persona, i per una demanda entre 50 – 5.000
litres, un 50% de contribució: 42 litres/persona ∙ 4 persones ∙ 0,5 = 84
litres/dia
Segons el Decret d’Ecoeficiència:
o Demanda de 28 litres/persona, comarca del Tarragonès, zona climàtica
IV, 50 a 5.000 litres, 60% de contribució: 28 litres/persona ∙ 4
persones ∙ 0,6 = 67,2 litres/dia
En conseqüència, s’aplicarà el valor del Codi Tècnic de 42 litres/persona ∙ 4 persones∙ 4 habitatges = 168 litres/dia, i un 50% de contribució d’energia solar tèrmica
2. Justificació del rendiment estacional (SPF, seasonal performance factor)
Segons el procediment IDAE:
El factor de ponderació (FP) per a un equip de bomba de calor a la zona B és 0,8
segons la taula 4.1.
El factor de correcció (FC) del COP a 45C per una temperatura de condensació de
55C és 0,79 segons la taula 4.2.
Per tant, el valor de SPF = COP nominal ∙ FP ∙ FC = 4,2 ∙ 0,8 ∙0.79 = 2,65 > 2,5
En conseqüència l’equip es considera renovable
9 Per a una temperatura d’acumulació final de 60ºC, la demanda a considerar, segons el CTE, és la que s’obté a
partir de la següent expressió:
On: D(T) és la demanda d’aigua calenta sanitaria anual a la temperatura T escollida Di(T) és la demanda d’aigua calenta sanitaria per al mes i a la temperatura T escollida Di(60⁰C) és la demanda d’aigua calenta sanitaria per al mes i a la temperatura de 60⁰C T és la temperatura de l’acumulació final Ti és la temperatura mitja de l’aigua freda al mes, segons la Apendix B DB‐HE del CTE
16
#energianeta
JUSTIFICACIÓ DEL PAS 2 i 3
2. Justificació conforme les emissions i el consum d’energia primària no renovable de la
instal∙lació alternativa (i tots els seus sistemes auxiliars) són inferiors al sistema
convencional de l’energia solar tèrmica.
a) Resultats sistema de referència:
Valors del consum d’energia primària no renovable i emissions de CO2 de la instal∙lació
de referència, és a dir, una instal∙lació solar tèrmica amb una cobertura del 50% i una
caldera de gas natural amb un rendiment del 92%.
Demanda mensual Demanda Demanda total de Consum Consum EmissionsQACS (kWh)
1 mensual calor (kWh)
3de gas d'energia kg CO2
6
QCALEFACCIÓ natural primària no (kWh)
2 (kWh)
4 renovable (EPnR)
5
Gener 212 401 507 551 656 139
Febrer 186 375 468 509 605 128
Març 200 274 373 406 483 102
Abril 181 119 210 228 271 57
Maig 175 24 112 121 144 31
Juny 158 0 79 86 102 22
Juliol 151 0 76 82 98 21
Agost 151 0 76 82 98 21
Setembre 152 0 76 83 98 21
Octubre 175 25 113 123 146 31
Novembre 193 188 285 309 368 78
Desembre 206 351 454 493 587 124
Total 2.140 1.758 2.828 3.074 3.658 775
1. Demanda total d’ACS, a cobrir amb el sistema solar (60%) i el sistema de referència (40%).
El tècnic instal∙lador haurà de justificar i afegir les pèrdues degudes a la instal∙lació.
Per fer aquest cas, s’han utilitzat els valors de temperatura de xarxa corresponents al apèndix B
“Temperatura media del agua fría” de la secció DB‐HE 4 del CTE.
2. En cas de no disposar de la demanda energètica mensual de calefacció es poden utilitzar les da des
resultat de qualsevol eina simulació dinàmica de càlcul de carregues tèrmiques d’edificis.
3. Resultat de 40% de la “demanda mensual d’ACS” + “demanda mensual de calefacció”.
4. Consum de gas natural per satisfer la “demanda total de calor” amb rendiment de referència 92%.
5. Tenint en consideració el EPnR i el factor de conversió de 1,190 de la figura 3.
6. Tenint en consideració el consum final de gas natural i el factor de conversió de 0,252 de la figura 4.
Verificació del compliment del límit de la demanda de calefacció del CTE:
Dcal,lim = Dcal,bas + Fcal,sup / S
Per la zona climàtica on està situat el habitatge, tenim que:
Dcal,bas = 15 kWh/m2∙any
Fcal,sup = 0
S (m2) de superfície útil habitable, en aquest exemple = 125 m2
La demanda de calefacció límit (Dcal,lim) és 15 kWh/m2 ∙any.
La demanda de calefacció de l’habitatge és: 1.758 kWh/any/125 m2 = 14,06 kWh/m2 <
15 kWh/m2 ∙any
17
#energianeta
En conseqüència la demanda de calefacció compleix el requisit de limitació de la
demadna del CTE.
b) Resultats sistema proposat:
Valors de consum d’energia primària no renovable (EPnR) i d’emissions de CO2 amb
una instal∙lació de bomba de calor aerotèrmica amb el rendiments estacional per tots
els usos.
Demanda Demanda Rend. Consum Consum Emissionsmensual Q mensual Q Estacional
3elèctric d'energia kg CO2
6
ACS (kWh)1
Calefacció (kWh) 4
primària no (kWh)
2 renovable (EPnR)
5
Gener 212 401 2,65 231 452 77
Febrer 186 375 2,65 212 414 70
Març 200 274 2,65 179 349 59
Abril 181 119 2,65 113 222 38
Maig 175 24 2,65 75 147 25
Juny 158 0 2,65 60 117 20
Juliol 151 0 2,65 57 111 19
Agost 151 0 2,65 57 111 19
Setembre 152 0 2,65 57 112 19
Octubre 175 25 2,65 76 148 25
Novembre 193 188 2,65 144 281 48
Desembre 206 351 2,65 210 411 70
Total 2.140 1.758 1.471 2.874 487
1. Demanda total d’ACS que caldrà cobrir, en aquest cas, amb un 100%.
2. En cas de no disposar de la demanda mensual de calefacció es poden utilitzar les dades
resultat de qualsevol eina simulació dinàmica de càlcul de carregues tèrmiques d’edificis
3. Rendiment estacional mig mensual (SPF) de la bomba de calor en mode ACS i climatització.
4. Consum elèctric (kWh) mensual de la bomba de calor en mode ACS i climatització.
5. Tenint en consideració el EPnR i el factor de conversió de 1,954 de la figura 3.
6. Tenint en consideració el consum final d’electricitat i el factor de conversió de 0,331 de la
figura 4.
En conseqüència, per aquest exemple tant el consum d’energia primària no
renovable (EPnR) de 2.874 kWh i les emissions de 487 kg CO2 són inferiors amb el
sistema de bomba de calor aerotèrmica que els valor de 3.658 kWh i 775 kg CO2
del sistema de referència, quedant justificada la substitució de la instal∙lació
solar tèrmica per aquest equip.
18
#energianeta
9. ANNEX 1. NORMATIVA DE REFERÈNCIA
Directiva 2009/28/CE del Parlament Europeu i del Consell, de 23 d’abril de 2009,
relativa al foment de l’ús d’energia procedent de fonts renovables i per la qual es
modifiquen i es deroguen les Directives 2001/77/CE i 2003/30/CE.
Decisió de la Comissió, de 1 de març de 2013, per la qual s’estableixen les directrius
per al càlcul pels estats membres de l’energia renovable procedent de les bombes de
calor de diferents tecnologies, conforme al que es disposa a l’article 5 de la Directiva
2009/28/CE del Parlament Europeu i del Consell. Diari Oficial de la Unió Europea L 62
6.3.2013.
Reial Decret 314/2006, de 17 de març de 2006, pel qual s’aprova el Codi Tècnic de
l’Edificació i les seves modificacions posteriors.
Document Bàsic HE. Estalvi d’Energia, versió de setembre de 2013.
Reial Decret 1027/2007, de 20 de juliol de 2007, pel qual s’aprova el Reglament
d’Instal∙lacions Tèrmiques als Edificis (RITE), en la seva darrera versió de setembre de
2013, la qual inclou les modificacions introduïdes al Reial Decret 238/2013, de 5 d’abril
de 2013, que modifica determinats articles i instruccions tècniques del RITE.
Decret 21/2006, de 14 de febrer, pel qual es regula l’adopció de criteris ambientals i
d’ecoeficiència als edificis.
UNE‐EN 14825:2016. Condicionadors d’aire, refredadores de líquid i bombes de calor
amb compressor accionat elèctricament per la calefacció i la refrigeració de locals.
Assajos i classificació en condicions de càrrega parcial i càlcul del rendiment estacional
o modificacions posteriors.
UNE‐EN 14511:2014. Condicionadors d’aire, refredadores de líquid i bombes de calor
amb compressor accionat elèctricament per la calefacció i la refrigeració de locals.
Assajos i classificació en condicions de carrega parcial i càlcul del rendiment estacional
o modificacions posteriors.
UNE‐EN 15316‐4. Sistemes de calefacció en edificis. Mètodes pel càlcul dels requisits
d’energia del sistema i de l’eficiència del sistema o modificacions posteriors.
UNE‐EN 16147:2017. Bombes de calor amb compressor accionat elèctricament.
Assajos i requisits pel marcat d’equips per aigua calenta sanitària (ACS) o posteriors
modificacions.
19
#energianeta
10. ANNEX 2. DOCUMENTS DE REFERÈNCIA
Document Prestacions mitjanes estacionals de les bombes de calor per producció de
calor en edificis, elaborat pel Ministerio de Energía, Turismo y Agenda Digital, a través del Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía (IDAE).
Nota aclaridora sobre la substitució de l’aportació solar mínima per a la producció d’ACS mitjançant bomba de calor aerotèrmica, de la Direcció General d’Energia, Mines i Seguretat Industrial. (DGEMSI 10/03/2016).
Factors d’emissions de CO2 i coeficients de pas a energia primària de diferents fonts d’energia final consumides al sector d’edificis a Espanya. Publicat per “Instituto para la Diversificación y el Ahorro de la Energía” (IDAE), versió del 20 de juliol de 2014 (amb data d’aplicació de 14 de gener de 2016), o posteriors.
Procediment de justificació per a l’exempció de plaques solars tèrmiques per a la producció d’ACS per substitució amb bomba de calor . Agència d’Energia de Barcelona, Ajuntament de Barcelona (24/07/2017).
Nota Informativa sobre la instalación de bombas de calor para producción de ACS en sustitución de la contribución solar mínima de ACS exigida por la HE4 del CTE (IVACE 01/07/2016).
20
#energianeta
11. ANNEX 3. DIRECCIÓ GENERAL D'ENERGIA MINES 1 SEGURETAT INDUSTRIAL CONSIDERACIONS A TENIR EN COMPTE EN LA SUBSTITUCIÓ DE L'APORTACIÓ SOLAR MÍNIMA PERA LA PRODUCCIÓ D'ACS MITJANÇANT BOMBA DE CALOR AEROTÈRMICA [enllaç ]
G
EN
ER
ALI
TA
T D
E C
AT
ALU
NY
A
CODI SEGUR DE VERIFICACIÓ
*0PMZRUNZ0XD2OP1BE99PFFOK14LH9589*0PMZRUNZ0XD2OP1BE99PFFOK14LH9589
Document electrònic garantit amb signatura electrònica. Podeu verificar la integritatd'aquest document a l'adreça web csv.gencat.cat
Original electrònic / Còpia autènticaData creació còpia:
11/06/2018Data caducitat còpia:
11/06/2023Pàgina 1 de 3
Doc.original signat per:CPISR-1 C Florenci HernándezCardona 08/06/2018
Generalitat de Catalunya Departament d’Empresa i Coneixement Direcció General d’Energia, Mines i Seguretat Industrial Sub-direcció General de Seguretat Industrial
1/3
Nota aclaridora RITE 1/2018 CONSIDERACIONS A TENIR EN COMPTE EN LA SUBSTITUCIÓ DE L’APORTACIÓ SOLAR MÍNIMA PER A LA PRODUCCIÓ D’ACS MITJANÇANT BOMBA DE CALOR AEROTÈRMICA
Per a la substitució de l’aportació solar mínima per a la producció d’aigua calenta sanitària i/o l’escalfament de l’aigua de piscines cobertes en un edifici o de piscines a l’aire lliure per una bomba de calor aerotèrmica cal realitzar els càlculs justificatius considerant cadascuna de les normatives vigents: Codi Tècnic de l’Edificació (CTE), RITE, Decret d’Ecoeficiència i Ordenança solar municipal (si s’escau). Per tal de realitzar aquests càlculs, cal seguir les següents pautes:
1. L’SPF (rendiment mig estacional) és el determinat a la declaració de conformitat CE realitzada pel fabricant d’acord amb la norma UNE-EN 16147:2017. S’ha de referir a la temperatura de distribució i temperatura del COP d’assaig a 55ºC, ACS i/o escalfament de piscina així com a la coincidència en la zona climàtica.
2. Si no es disposa per a la bomba de calor aerotèrmica per part del fabricant del valor SPF
referit a 55ºC per ACS segons la norma UNE-EN 16147:2017, s’ha de realitzar el càlcul segons el procediment descrit a l’Annex.
3. L’ SPF de la màquina proposada ha de ser superior a 2,5 tant si es presenta segons els
càlculs descrits a l’Annex com si es presenta la declaración de conformitat CE. A l’Annex s’indiquen els COPs mínims resultants d’aquest càlcul per a la consideració de renovable en l’elecció de la bomba de calor aerotèrmica per a ACS.
4. El consum anual d’energia primària no renovable i de les emissions de CO2 de la bomba
de calor aerotèrmica funcionant exclusivament per a la producció d’aigua calenta sanitària i/o l’escalfament de l’aigua de piscines cobertes o de piscines a l’aire lliure, ha de ser inferior o igual al sistema de referència (instal·lació solar tèrmica + caldera de gas natural, amb un rendiment mínim del 92%).
5. Els coeficients de pas (factors de conversió) que s’utilitzin en l’elaboració d’aquesta justificació degudes al consum d’energia elèctrica de la bomba de calor, són els publicats com a document reconegut RITE “Factors d'emissió de CO2 i coeficients de pas a energia primària de diferents fonts d'energia final consumides en el sector d'edificis a Espanya”.
El cap del Servei de Seguretat d’Instal·lacions Barcelona Annex: Procediment de determinació del SPF per a ACS
G
EN
ER
ALI
TA
T D
E C
AT
ALU
NY
A
CODI SEGUR DE VERIFICACIÓ
*0PMZRUNZ0XD2OP1BE99PFFOK14LH9589*0PMZRUNZ0XD2OP1BE99PFFOK14LH9589
Document electrònic garantit amb signatura electrònica. Podeu verificar la integritatd'aquest document a l'adreça web csv.gencat.cat
Original electrònic / Còpia autènticaData creació còpia:
11/06/2018Data caducitat còpia:
11/06/2023Pàgina 2 de 3
Doc.original signat per:CPISR-1 C Florenci HernándezCardona 08/06/2018
Generalitat de Catalunya Departament d’Empresa i Coneixement Direcció General d’Energia, Mines i Seguretat Industrial Sub-direcció General de Seguretat Industrial
2/3
ANNEX : PROCEDIMENT DE DETERMINACIÓ DEL SPF per a ACS El valor SPF s’ha d’estimar per al conjunt d’equips que conformen el sistema de bomba de calor (unitat exterior i interior) i s’ha de justificar per als 2 règims de treball, calefacció i producció d’aigua calenta sanitària (ACS), si és el cas. Com a justificació de l’SPF s’accepten els següents procediments:
A. Calefacció i ACS (55ºC), dues opcions: 1. Certificats conforme a la UNE-EN 14825:2016 i UNE-EN 16147:2017 . 2. Càlcul segons el procediment de l’IDAE.
B. ACS (55ºC), dues opcions:
1. Certificats conforme a la UNE-EN-16147:2017. 2. Càlcul segons el procediment de l’IDAE.
El càlcul segons el procediment de l’IDAE al document reconegut RITE “Prestaciones medias estacionales de las bombas de calor para producción de calor en edificios “ és el següent: SPF = COPnominal · FP · FC Es pot considerar en general acceptable el COPnominal de la bomba de calor a temperatura exterior de 14 ºC, d'acord a la fitxa tècnica de producte. Factor de ponderació (FP):
Taula de factors de ponderació (FP) per a sistemes de calefacció i/o ACS per a bombes de calor amb compressor accionades elèctricament, segons la zona climàtica
Factor de correcció (FC):
Taula de Factors de correcció (FC) en funció de les temperatures de condensació, segons la temperatura d’assaig del COP
Factor de Correcció (FC)
Tª de condensación (ºC)
FC (COP a 35)
FC (COP a 40)
FC (COP a 45)
FC (COP a 50)
FC (COP a 55)
FC (COP a 60)
55 0,61 0,70 0,79 0,90 1,00 --
60 0,55 0,63 0,71 0,81 0,90 1,00
G
EN
ER
ALI
TA
T D
E C
AT
ALU
NY
A
CODI SEGUR DE VERIFICACIÓ
*0PMZRUNZ0XD2OP1BE99PFFOK14LH9589*0PMZRUNZ0XD2OP1BE99PFFOK14LH9589
Document electrònic garantit amb signatura electrònica. Podeu verificar la integritatd'aquest document a l'adreça web csv.gencat.cat
Original electrònic / Còpia autènticaData creació còpia:
11/06/2018Data caducitat còpia:
11/06/2023Pàgina 3 de 3
Doc.original signat per:CPISR-1 C Florenci HernándezCardona 08/06/2018
Generalitat de Catalunya Departament d’Empresa i Coneixement Direcció General d’Energia, Mines i Seguretat Industrial Sub-direcció General de Seguretat Industrial
3/3
Per calcular l’SPF de la bomba de calor i determinar si podrà considerar-se l’equip com a renovable se li haurà d’aplicar els factors correctors corresponents extractats de les taules del Document reconegut RITE per a temperatures de condensació de 55ºC o superior. A continuació s’esmenten els COP’s mínims necessaris per a la consideració de renovable de les bombes de calor aerotèrmiques en funció de la zona climàtica i la temperatura de distribució per a la preparació d’ACS. Corresponen els valor a l’Annex I del Document Reconegut RITE “Prestaciones medias estacionales de las bombas de calor para producción de calor en edificios “ .
COP mínim per a calefacció i/o ACS a 55ºC
Font energètica de la bomba de calor A B C D E
Energia Aerotèrmica 4,72 5,10 5,10 5,48 5,48
Les zones climàtiques de referència per a cada localitat són les de l’Apèndix B1, del CTE secció HE1. Així a les capitals de província correspondran les següents zones climàtiques:
Capital Barcelona Tarragona Girona Lleida
Zona climàtica C B C D
CONSIDERACIONS PER A L’ACUMULACIÓ D’ACS El SPF a la declaració CE del fabricant o alternativament els càlculs segons el procediment de l’IDAE al document reconegut RITE, s’han de presentar a una temperatura de condensació mínima de 55ºC i una acumulació mínima a 45ºC per al cas de la producció d’ACS, tot complint la normativa vigent que afecta a les instal·lacions d’acumulació a consum d’ACS, RD 865/2003, Decret 352/2004 i Instrucció 4/2005 DGEMSI Podrà considerar-se la preparació d’ACS a temperatures diferents de 60ºC tot complint la normativa vigent que afecta a les instal·lacions d’acumulació a consum d’aigua calenta sanitària. El volum d’acumulació d’ACS de la bomba de calor es calcularà a partir de la major demanda de referència a 60ºC de la secció HE4 del CTE, el Decret 21/2006 d’ecoeficiència en els edificis o les ordenances municipals en el seu cas.
