Investigadores del Instituto Fraunhofer de Sistemas de Energía Solar ISE de Alemania han investigado cómo las viviendas multifamiliares (MFH) existentes que utilizan sistemas de calefacción por radiadores pueden retroadaptarse con bombas de calor (HP) en un esfuerzo por acelerar su adopción a escala masiva.
Sin embargo, advierten de que una serie de retos asociados a los requisitos de alta temperatura pueden representar una barrera considerable para su despliegue.
“Rehabilitar edificios existentes con bombas de calor es un reto, ya que los requisitos de temperatura para la calefacción y el calentamiento del agua doméstica son mucho más elevados que en los edificios nuevos”, explicó a pv magazine Manuel Lämmle, autor principal de la investigación. “Además, lo ideal es reutilizar el sistema de distribución y transferencia de calor existente. A veces hay que adaptar estos sistemas para hacerlos aptos para bombas de calor”.
Los científicos explicaron que la novedad de su trabajo consiste en un análisis sistemático de la relación entre las temperaturas de funcionamiento y el rendimiento de la HP basado en datos procedentes de mediciones sobre el terreno. “El objetivo general es evaluar cuantitativamente la influencia de las temperaturas de la fuente de calor, las temperaturas máximas de suministro de las HP y las temperaturas del disipador de calor utilizando métodos estadísticos”, explicaron.
El grupo subrayó que, en la actualidad, los HP no son especialmente adecuados para suministrar calor de forma fiable a temperaturas elevadas superiores a 60 ºC. Sin embargo, en los MFH, las temperaturas requeridas suelen situarse entre 60 ºC y 70 ºC, lo que significa que los HP tienen que trabajar cerca de su límite operativo de temperatura del agua (WTOL).
Los académicos destacaron que hay varios HP, como varios modelos de salmuera/agua o agua/agua, que pueden alcanzar un WTOL de 65 ºC, así como varios HP de aire exterior que también alcanzan un WTOL de más de 70 ºC.
“Esto lleva a la conclusión de que, mientras que el 80 % de los HP del mercado se limitan a temperaturas inferiores a 60 ºC, hay 135 modelos disponibles que alcanzan temperaturas de 70 ºC o superiores”, subrayaron. “Dadas las recientes tendencias del mercado hacia los sistemas R290, es probable que esta distribución experimente un cambio considerable hacia WOTL superiores en los próximos años”.
El grupo analizó el rendimiento de 58 sistemas HP instalados en edificios existentes teniendo en cuenta el tipo de HP, la demanda específica de calefacción, el tipo de edificio, el año de construcción y el sistema de transferencia de calor. El grupo llegó a la conclusión de que los sistemas de alta presión pueden integrarse con éxito en los edificios existentes, siempre que se lleve a cabo una cuidadosa planificación caso por caso.
“Aunque los edificios existentes -especialmente cuando se reutiliza el sistema de radiadores existente- requieren temperaturas de suministro más elevadas, la temperatura ambiente no se ve afectada en sistemas dimensionados adecuadamente”, explicó Lämmle. “Las bombas de calor son capaces de suministrar las temperaturas de impulsión necesarias, aunque con una eficiencia menor que con los sistemas de calefacción por suelo radiante”.
Según el equipo de investigación, hay varios factores que deben tenerse en cuenta para reducir aún más la implantación de la HP. Estos son: economías de escala; estandarización de las bombas de calor y los sistemas; más experiencia en el diseño, la optimización y el funcionamiento de los sistemas más complejos y sensibles; y nuevas tecnologías como las bombas de calor de propano y los colectores PVT.
Los académicos describieron el modelo en el documento “Heat Pump Systems in Existing Multifamily Buildings: A Meta-Analysis of Field Measurement Data Focusing on the Relationship of Temperature and Performance of Heat Pump Systems” (Sistemas de Bomba de Calor en Edificios Multifamiliares Existentes: Un meta-análisis de datos de mediciones de campo centrado en la relación entre la temperatura y el rendimiento de los sistemas de bomba de calor), publicado en Energy Technology.
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