introducción
El rendimiento de un equipo de recuperación de calor es la variable que mejor define su utilidad, a mayor rendimiento el equipo ahorra más energía, se expresa en % y expresa la cantidad de energía gratuita que ofrece el recuperador.
La fórmula general del rendimiento es la relación entre la energía recuperada y la energía total utilizada.
Dos supuestos:
Cuando decimos que un recuperador tiene un rendimiento del 40 % estamos expresando que recupera el 40 % de la energía total necesaria y que para ducharnos tendríamos que aportar el 60% de energía nueva.
Si por ejemplo llegásemos al 70 % significaría que recuperaríamos el 70% y solo tendríamos que aportar el 30% de energía nueva.
objetivos de esta undad didáctica
- Entender para que sirve medir los rendimientos en sistemas WWHRS
- Saber medir rendimientos en los tres esquemas más habituales utilizados.
- Saber elegir el mejor esquema adecuado a cada vivienda o instalación.
¿Por quÉ se miden los rendimientos en los WWHRS?
Es completamente necesario conocer el parámetro de rendimiento de un recuperador de calor, es la variable que nos indica hasta que punto resulta interesante su instalación por varios motivos.
- Indica la energía que ahorramos.
- Sirve para calcular les emisiones de CO2 que dejamos de emitir a la atmosfera.
- Nos ayuda a dimensionar la potencia necesaria para calentar el agua, disminución de potencia.
- Sirve para calcular la necesidad de acumulación de agua y reducción del volumen necesario.
- Sirve para comparar y elegir entre los distintos sistemas del mercado.
- Es el parámetro que ayuda a justificar la cantidad de energía renovable o gratuita en el Código Técnico de la Edificación y en el Reglamento de instalaciones térmicas.
¿CÓmo se mide el rendimiento de los WWHRS?
La fórmula general del rendimiento es la relación entre la energía recuperada y la energía total utilizada.
En los sistemas WWHRS la energía recuperada la encontramos en el caudal de agua fría (1) que pasa por el intercambiador y recibe incremento de temperatura gratuito, agua precalentada.
La energía total está el caudal del agua (3) y la diferencia de temperatura entre el agua fría y la temperatura de utilización en la ducha.
Cada intercambiador tiene un tiempo de respuesta y no tiene el mismo rendimiento al principio que al final de la prueba, por lo que se necesita medir la energía en cada momento, litro a litro.
Cálculo de la energía recuperada
En nuestro caso mediremos la energía para cada litro que pase por el intercambiador
En nuestro caso mediremos la energía para cada litro que pase por el intercambiador, para hacerla más fácil haremos las siguientes simplificaciones sabiendo que:
- Un litro de agua pesa un Kilo
- El calor especifico del agua es de 1 Kcal por cada ºC que aumenta un litro de agua
- Cada Kcal son 1,163 W.
- Qr =Energía recuperada
- Tp= Temperatura de agua precalentada, en ºC
- Taf: Temperatura de agua fría, en ºC
- Ce= Calor especifico del agua 1,163 w/litro
Normalmente se realizan pruebas con un volumen entre 55 litros (es el consumo habitual de una ducha) correspondientes al caudal 3, los litros que se contabilizan y la energía recuperada corresponden al caudal 1. De esta forma nos saldrían 55 medidas de energía que tendríamos que sumar para tener la energía total recuperada
- Qrt =Energía total recuperada
- Tp= Temperatura de agua precalentada, en ºC
- Taf: Temperatura de agua fría, en ºC
- n=numero de litros de la ducha
- Ce= Calor especifico del agua 1,163 w/litro
Cálculo de la energía total utilizada
En este caso mediremos la energía para cada litro que utilizamos en la ducha, utilizamos las mismas simplificaciones anteriores.
- Un litro de agua pesa un Kilo
- El calor especifico del agua es de 1 Kcal por cada ºC que aumenta un litro de agua
- Cada Kcal son 1,163 W.
- Qt =Energía total utilizada
- Tac= Temperatura de agua caliente ducha, en ºC
- Taf: Temperatura de agua fría, en ºC
- Ce= Calor especifico del agua 1,163 w/litro
De esta forma nos saldrían 55 medidas de energía que tendríamos que sumar para tener la energía total utilizada
- Qrt =Energía total recuperada
- Tp= Temperatura de agua precalentada, en ºC
- Taf: Temperatura de agua fría, en ºC
- n=numero de litros de la ducha
- Ce= Calor especifico del agua 1,163 w/litro
Así tendremos calculadas las dos energías necesarias para obtener el rendimiento con la formula general:
Configuración de rendimientos en los esquemas tipo
Los rendimientos varían de un equipo de recuperación de calor a otro tipo de equipo , pero también varía el rendimiento dependiendo del tipo de esquema con que se ha realizado la instalación. Vamos a ver de que forma afecta el esquema seleccionado para tener un rendimiento distinto usando el mismo equipo de recuperación de energía del agua gris.
Esquema A
En este tipo de instalación , la energía recuperada del agua gris con la que nos duchamos, es transferida inmediatamente al agua fría que viene de la red de abastecimiento de la calle y alimenta al equipo generador de agua caliente y a la toma de agua fría que tiene el grifo termostático, es recomendable cuando el calentador está cerca de la ducha.
De esta forma conseguimos aumentar la temperatura de más cantidad de litros y por tanto el rendimiento es el máximo que es capaz de recuperar el equipo de recuperación.
Nota: El rendimiento en este tipo de esquema varía desde un 40% hasta un 75%, dependiendo del tipo de equipo de recuperación utilizado.
Esquema B
En este tipo de instalación , la energía recuperada del agua gris con la que nos duchamos, es transferida inmediatamente al agua fría que viene de la red de abastecimiento de la calle y alimenta a la toma de agua fría que tiene el grifo termostático, es recomendable cuando el calentador está lejos de la ducha.
De esta forma conseguimos aumentar la temperatura de la mezcla que realiza el grifo termostático y por tanto ahorramos energía. El rendimiento es el mínimo que es capaz de recuperar el equipo de recuperación.
Nota: El rendimiento en este tipo de esquema varía desde un 35% hasta un 70%, dependiendo del tipo de equipo de recuperación utilizado.
Esquema C
En este tipo de instalación es quizás el menos utilizado, está pensado para instalaciones comunitarias donde el intercambiador es común la comunidad de vecinos, en la practica no ha dado los resultados esperados y el rendimiento ha bajado mucho.
Solo precalienta el agua del acumulador y no lo hace con el agua que va a la válvula mezcladora.
No es una instalación recomendable.
Criterios de rendimiento del instituto Passiv Häus
Criterio de eficiencia
En un ambiente con las siguientes condiciones (caudal estable, Tª del agua fría 10°C, temperatura del agua de ducha 40°C, temperatura del agua en el plato 35 °C, longitudes de tubería despreciables, temperatura ambiente interior 20 °C, duración de la ducha 6 minutos, caudal volumétrico 8 litros/minuto), el sistema reduce el gasto de energía útil para el agua de la ducha en al menos un 30%.
Clases de eficiencia Passiv Häus
Dependiendo del rendimiento obtenido se establecen unas clases.
Tabla 1: Passive House Efiiciency Classes for Drain Water Heat Recovery
| Shower water – useful heat saved | Passive House Efficiency Class | Description |
| 60% | phA+ | Very advanced component |
| 50% | phA | Advances component |
| 40% | phB | Basic component |
| 30% | phC | Certifiable component |
| < 30% | Not certifiable |
RENDIMIENTO
(Tª agua salida recuperador – Tª agua fría red)
μ= ________________________________________________________________
(Tª agua ducha – Tª agua fría red)
Pérdida de presión
La pérdida de presión también se toma de los datos de medición. Si no se dispone de mediciones del caudal volumétrico nominal nominal, los valores medidos se interpolan linealmente. El resultado es una estimación conservadora de pérdida de presión. La extrapolación a caudales superiores, en caso necesario, sólo es posible bajo supuestos conservadores, es decir, suponiendo un flujo totalmente turbulento (Δp ~ Q²).
Equipos de recuperación de energía en la base de datos del instituto passive https://database.passivehouse.com/en/components/list/heat_recovery
Puedes descargar la unidad didáctica 2 pinchando aquí.
