Estudio teórico del comportamiento de una bomba de calor en una vivienda unifamiliar, Calibración de modelos matemáticos
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Título
Estudio teórico del comportamiento de una bomba de calor en una vivienda unifamiliar, Calibración de modelos matemáticosAutoría
Tutor/Supervisor; Universidad.Departamento
Llopis, Rodrigo; Universitat Jaume I. Departament d'Enginyeria Mecànica i ConstruccióFecha de publicación
2020-11-25Editor
Universitat Jaume IResumen
En una economía futura totalmente electrificada proyectada para el 2050 la instalación térmica
por excelencia tendrá como principal elemento generador la bomba de calor accionada por un
compresor eléctrico, indisc ... [+]
En una economía futura totalmente electrificada proyectada para el 2050 la instalación térmica
por excelencia tendrá como principal elemento generador la bomba de calor accionada por un
compresor eléctrico, indiscutible en obra nueva. Este equipo generador tiene una singularidad
con respecto a la tradicional caldera, y es que las prestaciones que el fabricante facilita,
reguladas en unas condiciones de ensayo normales, no coinciden con las de su uso real. Las
prestaciones de otro producto industrial como puede ser una caldera dependen
fundamentalmente del estado de carga de la caldera y de la temperatura de trabajo del fluido
portador, pero no tanto del clima exterior. Las prestaciones de una bomba de calor son muy
sensibles a las variables psicrométricas exteriores como puede ser la temperatura seca o la
temperatura húmeda. En particular su potencia térmica y su eficiencia puntual o estacionaria.
Esto puede originar dos problemas:
a) Que el diseño de estos equipos quede muy infradimensionado. Puede caerse en el error,
sobre todo en el diseño de instalaciones térmicas que no están cubiertas por proyecto
(generalmente desarrollados por el instalador térmico o frigorista de nivel I), que la
bomba de calor se seleccione con la potencia que declara el fabricante en las
condiciones nominales, y no se recalcule para las condiciones de diseño o de proyecto
de la instalación térmica.
b) La eficiencia energética que un fabricante declara, aunque es para cargas parciales, esta
es para una demanda y clima de ensayo establecido1
, que evidentemente no coincide
con el real de la instalación térmica. Si este valor no se corrige, originará
comparaciones con otros sistemas/equipos desiguales a la hora de comparar la
eficiencia energética de un edificio. La legislación nacional no obliga a seleccionar un
equipo o tecnología concreta, pero si a alcanzar unos niveles mínimos de eficiencia
energética del edificio, caracterizados por el consumo de energía primaria y primaria
no renovable, y sólo para el caso del servicio de agua caliente sanitaria (en adelante
ACS), un porcentaje determinado de consumo de energía renovable valorado sobre la
demanda de este servicio. Para estimar estas eficiencias y porcentaje se debe estimar la
eficiencia parcial de la instalación térmica, y por tanto estimarse con las condiciones de
diseño real del edificio y no con las condiciones normalizadas con las que evalúa el
producto el fabricante.
El objeto del TFG es analizar que errores se pueden cometer y cómo se deben corregir las
prestaciones de las bombas de calor en las condiciones reales de proyecto. Para el caso de la
potencia térmica, existe mucha literatura que expone que factores correctores deben ser
utilizados, pero para el caso de corregir su COP y EER estacional para la ciudad y el edificio en
concreto, no es tan generalizado en el sector.
Para finalizar, y cumplir con los objetivos reglados que debe tener un TFG, se expone las
conclusiones sobre un modelo teórico de una vivienda unifamiliar ubicada en Madrid,
calibrando de esta forma y sobre este ejemplo, los errores que se podrían cometer. Se decide un
uso familiar porque esta tecnología será una revolución, tanto en obra nueva como en la
rehabilitación, para este tipo de edificios y se quiere reflejar en ellos esta circunstancia (ver
anexo 9).
Para el desarrollo correcto que debe seguir un proyecto de una instalación térmica se analiza la
legislación actualmente publicada y las normas técnicas armonizadas (y sus reglamentos de
aplicación) que les afectan, en particular:
1
Se analizará que existe una legislación comunitaria armonizada que regula estas condiciones.
Estudio teórico del comportamiento de una bomba de calor en una vivienda unifamiliar. Calibración de modelos matemáticos
TFG - 20 -
UNE-EN 14511:2019 Acondicionadores de aire, enfriadoras de líquido y bombas de
calor para la calefacción y la refrigeración de locales y enfriadoras de proceso con
compresores accionados eléctricamente.
o Parte 1: Términos y definiciones
o Parte 2: Condiciones de ensayo
o Parte 3: Métodos de ensayo
o Parte 3: Requisitos
UNE-EN 14825:2019. Acondicionadores de aire, enfriadoras de líquido y bombas de
calor con compresor accionado eléctricamente para la calefacción y la refrigeración de
locales. Ensayos y clasificación en condiciones de carga parcial y cálculo del
rendimiento estacional.
UNE-EN 15879-1:2011 Ensayos y determinación de las características de las bombas
de calor con intercambio directo con el terreno con compresor accionado eléctricamente
eléctrico para calefacción y/o refrigeración de locales. Parte 1: Bombas de calor con
intercambio directo con el agua.
UNE-EN 16147:2017. Bombas de calor con compresor accionado eléctricamente.
Ensayos y requisitos para el marcado de equipos para agua caliente sanitaria.
UNE-EN 15316-4-2:2019. Eficiencia energética de los edificios. Método para el
cálculo de las demandas energéticas y de las eficiencias de los sistemas. Parte 4-2:
Sistemas de generación para calefacción de locales, sistemas de bomba de calor,
Módulos M3-8-2, M8-8-2
La industria de la climatización será considerada como un servicio necesario y esencial para la
humanidad, y no un lujo superfluo, por lo que su crecimiento mundial está garantizado. En
respuesta a la necesidad de bienestar térmico, se estima que el consumo de energía total para la
climatización se multiplicará por tres de 2020 a 2050 (informes de la ONU).
Este crecimiento debe ser abordado con estrategias y soluciones cuidadosamente diseñadas, para
evitar graves impactos económicos y medioambientales, por ello, es vital una correcta
estimación de la eficiencia energética de estos sistemas. [-]
Palabras clave / Materias
Descripción
Treball Final de Grau en Enginyeria Mecànica. Codi: EM1047. Curs acadèmic: 2019/2020
Tipo de documento
info:eu-repo/semantics/bachelorThesisDerechos de acceso
http://rightsstatements.org/vocab/CNE/1.0/
info:eu-repo/semantics/restrictedAccess
info:eu-repo/semantics/restrictedAccess