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Análisis energético en diferentes zonas climáticas de una Bomba de Calor de aire acoplada a una fachada ventilada fotovoltaica para producción de agua caliente. Erik Salazar Herrán

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Análisis energético en diferentes zonas climáticas de una Bomba de Calor de aire acoplada a una fachada ventilada fotovoltaica para producción de agua caliente. Erik Salazar Herrán

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Congreso Europeo sobre Eficiencia Energética y Sostenibilidad en Arquitectura y Urbanismo (EESAP 9) y Congreso Internacional de Construcción Avanzada (CICA 2).
Martes: 11 de Septiembre
Comunicaciones:
Análisis energético en diferentes zonas climáticas de una Bomba de Calor de aire acoplada a una fachada ventilada fotovoltaica para producción de agua caliente. Erik Salazar Herrán

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Análisis energético en diferentes zonas climáticas de una Bomba de Calor de aire acoplada a una fachada ventilada fotovoltaica para producción de agua caliente. Erik Salazar Herrán

  1. 1. ÍNDICE 1. INTRODUCCIÓN 2. METODOLOGÍA 3. RESULTADOS 4. CONCLUSIONES 5. FUTUROS TRABAJOS Análisis energético en diferentes zonas climáticas de una Bomba de Calor de Aire acoplada a una Fachada Ventilada Fotovoltaica para producción de agua caliente Energy analysis in different climatic zones of an Air Source Heat Pump coupled to a Photovoltaic Ventilated Façade for the production of hot water
  2. 2. 1 - INTRODUCCIÓN ACS y climatización 50% Consumo y fuentes de energía en la Unión Europea en 2012
  3. 3. 1 - INTRODUCCIÓN Consumo energía en el sector residencial Fuente de energía en España Consumo y fuentes de energía en España en 2015
  4. 4. 1 - INTRODUCCIÓN Directiva Europea 2009/28/EC • 23 de abril de 2009 • En promoción de las Energías Renovables. • Una gran oportunidad para el empleo de Bombas de Calor residenciales para calefacción y refrigeración. • En España, si SPF > 2.5  La energía capturada por las bombas de calor es considerada como Energía Renovable.
  5. 5. 1 - INTRODUCCIÓN Proyecto EkimProVe + Fachada ventilada con paneles fotovoltaicos (FV-PV) Bomba de calor de aire para calentamiento de agua (ASHPWH)
  6. 6. 2 - METODOLOGÍA Resumen • Desarrollo de un modelo computacional de la vivienda. • Obtención de la demanda de calefacción y ACS de la vivienda. • Selección de equipo de bomba de calor. • Cálculo de la producción horaria de la FV/PV. • Cálculo de la producción horaria de energía térmica del equipo ASHPWH.
  7. 7. 2 - METODOLOGÍA Demanda de calefacción • DesignBuilder • Cargas de ocupación, equipos e iluminación impuestas conforme al CTE • Zonas climática: A3 (Málaga), C1 (Bilbao), y E1 (Burgos) • 2 plantas de 78 m2 útiles • 18 m2 FV-PV (orientación sur) Transmitancia [W/m2 K] Factor solar [-] Superfcie [m2 ] Porcentaje de acristalamiento Muros 0,29 - 228 - Cubirta 0,23 - 78 - Suelo 0,21 - 78 - Acristalamiento 1,96 0,69 60,6 - Puerta (Norte) 2,8 - 2,76 - Fachada Norte - - 78 20% Fachada Sur - - 78 30% Fachada Este - - 36 30% Fachada Oeste - - 36 30% Demanda de ACS • Siguiendo el Código Técnico de la Edificación • 30 l/día persona de ACS a 60ºC • Ocupación: 4 personas
  8. 8. 2 - METODOLOGÍA Equipo ASHPWH 300 litros 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 CoP[-] Temperatura del aire [ºC] Datos experimentales Datos del fabricante Producción punta = 2 kW * 4,3 = 8,6 kW Demanda pico (ACS + calef.) = 6,86 kW OK Fuente: Caracterización experimental de una bomba de calor acoplada a una fachada ventilada para producción de agua caliente, 2018.
  9. 9. 2 - METODOLOGÍA Cálculo de la FV-PV 2. Producción eléctrica1. Radiación solar incidente Irradiación solar normal Irradiación solar difusa Radiación solar incidente en la FV/PV Producción eléctrica de la FV/PV Aumento de la temperatura del aire Altura solar Acimut ɳPV = 0,05 SPV = 16 m2
  10. 10. 2 - METODOLOGÍA Cálculo de la producción térmica • Calculo temperatura del aire en la FV • Curvas CoP y calor absorbido  Producción ASHPWH • Simulación depósito de 300 litros • Tdep < 45ºC  ON • Tdep > 55ºC  OFF • 45ºC < Tdep < 55ºC & CoP > 2,5  ON • Si con la bomba de calor no es suficiente, se empleará una caldera de GN auxiliar. Un día de invierno en la zona climática C1 (Bilbao)
  11. 11. 3 - RESULTADOS Demanda de calefacción y ACS ACS ≈ 200 kWh en todos los climas
  12. 12. 3 - RESULTADOS Energía térmica • Sólo abastece en A3 (no hay demanda de calefacción). • Donde hay calefacción, es necesario CGN. • En C1, equipo ASHPWH siempre abastece más del 75%. • En E1, en diciembre y enero sólo el 50%. • CGN > 250 kWh sólo en E1 en Ene, Feb y Dic.
  13. 13. 3 - RESULTADOS Energía eléctrica • Demanda eléctrica = Consumo de ASHPWH (compresor, ventilador y electrónica). • En E1 y C1, en meses de invierno, lejos de abastecer el consumo del equipo • En A3, cubre todo el año. • Sobreproducción  Vivienda
  14. 14. 3 - RESULTADOS Costes operacionales Costes asumidos: Gas Natural  0,06 €/kWh Electricidad  0,12 €/kWh Sobreproducción  Lo absorbe la vivienda Ahorro respecto al coste de operación de la CGN Además, sin poner CGN Pero…Refrigeración en verano!
  15. 15. 4 - CONCLUSIONES • En zonas con climas cálidos, el sistema dual ASHPWH + FV-PV consigue abastecer las demandas térmicas y eléctricas a lo largo de todo el año. Sin embargo, no se ha tenido en cuenta la demanda de climatización. 5 - FUTUROS TRABAJOS • Optimizar el tamaño del depósito de agua y su control. • Ampliar el estudio a todas las zonas climáticas para realizar un estudio de toda la península. • Tener en cuenta el consumo de refrigeración en los meses de verano. • Realizar un estudio económico más detallado en el que se tenga en cuenta los costes de puesta en marcha y mantenimiento. • En zonas frías o templadas, donde la demanda de calefacción es alta en los meses de invierno, el sistema dual no es suficiente, necesitando un sistema auxiliar de calefacción y abastecimiento de la red eléctrica.
  16. 16. MUCHAS GRACIAS ESKERRIK ASKO THANK YOU

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