sábado, 4 de octubre de 2008

El calor económico, la calefacción eficiente

Una vez evaluado el impacto medioambiental real (no sirve sólo con que no contamine en la puerta de tu casa), voy ahora con lo prometido, el análisis de economía de cada uno de los tipos principales de calefacción. Eso sí, obviaré los costes de instalación en el análisis, y hablaré únicamente del gasto en consumo.

Si googleáis en busca de "comparativa calefacción", seguramente aún deis con alguna página que conserve un antiguo análisis de consumo de Unión Fenosa del 2003. Aunque anticuado, es una primera referencia para ver por donde van los tiros, aunque obviamente de lo que era antes la Tarifa Nocturna a lo que es ahora la Tarifa de Discriminación Horaria (Residencial) hay un trecho y pico, y de los costes de los combustibles qué vamos a decir.


Datos y suposiciones

Enlaces al origen de los precios, tomados ayer: precio gasóleo calefacción, tarifa de gas familia, precio y características de pellets (estos datos, el coste de los pellets y su poder calorífico inferior, son de lo más variado, con lo cual tomadlo como un simple ejemplillo), tarifas eléctricas (los impuestos viendo la dolorosa de Fenosa).

De los sistemas de combustión, los más eficientes, o sea caldera de gasóleo de baja temperatura y caldera de gas natural de condensación, implican trabajar con el circuito de agua a una temperatura baja, no muy superior a 40ºC. Esto implica la necesidad de instalaciones, bien de radiadores sobredimensionados al menos un 50%, bien de suelo radiante.

La eficiencia de la caldera de gas natural de condensación está dada sobre el Poder Calorífico Inferior (PCI), cuando todo el resultado de la combustión queda en fase gaseosa, mientras que si se consigue aprovechar lo suficiente el calor en los gases de combustión terminamos condensando el agua, en ello se recupera bastante calor (añade un 11% al PCI en el gas natural, sólo un 6% en el caso del gasóleo dada su menor proporción de hidrógeno atómico), y por eso la eficiencia nos sale mayor que el 100%; si la hubiesemos medido en relación al Poder Calorífico Superior (límite superior que tiene en cuenta la condensación del agua) nos hubiera dado menor al 100%, como cabe esperar. Lo del calor aportado por la condensación se entiende mejor al revés: al secaros las manos bajo un secador eléctrico, no sentiréis el calor (temperatura) hasta que no se hayan secado, es decir, mientras tanto todo el calor (energía) la absorbe el agua para evaporarse; es ese calor (energía) el que se recupera en la condensación, bien en las susodichas calderas del resultado de la combustión, bien las bombas de calor con foco de origen del calor el aire del exterior cuando éste ya tiene una humedad relativa elevada.

La potencia contratada en los sistemas eléctricos los he fijado todos a 5'75kW (su coste va incluido en el coste anual), aunque realmente cabe esperar ser necesario una potencia mayor para radiadores/emisores eléctricos directos que para bombas de calor, y mayor para acumuladores (han de cargar todo el calor del día -10 horas- durante la noche -14 horas-) que para radiadores eléctricos. Por supuesto por radiadores/emisores eléctricos me refiero desde las estufas eléctricas de aceite, estufas halógenas y calores a colorines (azul, verde o el que sea), y sí, todos tienen una eficiencia en generar calor a partir de electricidad de prácticamente el 100% (pongo prácticamente por si realmente se pudiera medir la ínfima parte que se pueda escapar por radiación electromagnética).

Respecto al reparto de consumo para la Tarifa de Discriminación Horaria (Residencial) para todos los radiadores/emisores eléctricos y bombas de calor, esta vez, al contrario que en el análisis ecológico de las calefacciones, he de decir que he tomado una aproximación pesimista repartiendo el consumo homogéneamente las 24 horas del día. Sin duda el consumo de la calefacción puesta a la misma temperatura las 24 horas, será claramente superior de noche y primeras horas de la mañana (tarifa valle) que durante el resto del día (tarifa punta), por lo que cabe esperar mejores resultados que los expuestos en estos casos y podemos considerarlos caso peor. Es más, en el caso de bomba de calor con foco de origen del calor (foco frío) el aire externo, el efecto será todavía más acusado, dado que la eficiencia de las mismas aumenta cuando la diferencia de temperaturas entre el interior y el exterior decrece, es decir, cuando la electricidad es más cara. Puede, además, observarse como el impacto de la TDH es más acusado (no proporcional) cuanto mayor sea el consumo: este hecho es debido al maravilloso recargo por exceso de consumo de la tarifa normal, que penaliza (desde el último cambio de tarifa) el consumo por encima de 500kWh en un mes. En este caso, tarifa normal, las cifras teniendo en cuenta más gasto eléctrico que la calefacción, serán peores.

De la eficiencia de las bombas de calor decir que he mantenido los dos valores, pesimistas, comentados en el análisis ecológico. Ciertamente una bomba de calor tierra/agua o agua/agua (foco frío/foco caliente, o sea, origen del calor / destino del calor) tendrá con toda seguridad un COP (Coefficient Of Performance, kWh de calor insuflados por kWh eléctrico consumido) sostenido (dado la prácticamente constante temperatura del foco frío) superior a 4; en cualquier caso éste tipo de bomba de calor suele instalarse con suelo radiante, aunque ciertamente también se puede hacer la distribución con consolas y supongo (esto último no lo he visto comentado en ningún sitio) por conductos (tuberías usualmente por el falso techo llevando el aire caliente).

Respecto a las bombas de calor aire/agua (misma distribución del calor que las tierra/agua y agua/agua) y aire/aire (típico aire acondicionado reversible con distribución con consola interior o por conductos), si bien su eficiencia irá variando a lo largo del día con la temperatura exterior, cabe esperar eficiencias promedio mejores del 250% indicado en la tabla. La aire/agua porque tendrá períodos suficientemente largos de funcionamiento (puede darse suficiente margen a la temperatura del circuito de agua para encender y apagar con poca frecuencia), mientras que las aire/aire si son Inverter DC porque se mantienen en un régimen de funcionamiento de aportar casi exactamente el calor perdido, con lo cual sufren menos ciclos de encendido/apagado (en condiciones normales ninguno hasta que las apaguemos). Por ello cabría esperar eficiencias promedio superiores al 3 para máquinas Inverter DC con COP (situación nominal de 7ºC y humedad del 70% en el exterior, y 21ºC en el interior insuflando una potencia nominal próxima a la máxima) de 4 en climas no excesivamente severos.


Tabla comparativa de consumo de los tipos de calefacción

Al final va recortada (datos superfluos tales como factor de impuestos en la electricidad), pero tiene los resultados interesantes.



Aquí la hoja de cálculo de OpenOffice (versión 3) (añado aquí el enlace para la mula), por si queréis jugar con algún número, o simplemente conseguir ver esta pedazo tabla.

[Añado versión al 27/IV/2010, con tarifas actualizadas (ha desaparecido, por ejemplo, el exceso de consumo en la eléctrica) para la mula:
hoja de cálculo de OpenOffice (enlace por si no tenéis eMule o similar) y exportanción en archivo PDF (ídem). ]


Comentario a los resultados

Los resultados hablan por sí solos, aunque habiendo visto la tabla que os comentaba del 2003, hay que decir que la calefaccion por gasóleo (aunque os hiciesen descuentos del 15%) está impresionantemente cara (sobre todo comparándolo con gas natural)... o tengo algún errorcillo en algún lado que no he encontrado.

Algo que en realidad me ha sorprendido bastante es la comparativa caldera normal de gasóleo versus radiadores eléctricos con TDH. La poca diferencia que hay, incluso aunque hubiese descuento en el gasoil, seguro que se diluye con el efecto comentado del reparto homogéneo del consumo eléctrico en las 24 horas, a pesar de que hubiese que, seguramente, subir la potencia contratada.

En cualquier caso, la bomba de calor, incluso con versión pesimista y considerando tarifa eléctrica normal, está casi a la par que caldera de gas natural de condensación, o mejor que ésta y casi que la caldera de pellets si consideramos TDH. Si, simplemente consideramos bomba de calor tierra-ó-agua/agua o bomba de calor aire/aire en localización de clima suficientemente suave (pocas noches bajo cero al año), entonces tendremos la calefacción ganadora, incluso sin TDH.


Conclusión

Si hoy en día queremos una calefacción económica en consumo, bien nos decantamos por una de biomasa si tenemos el espacio y la disponibilidad del combustible de calidad a buen precio, bien instalamos una versión de gasóleo a baja temperatura o gas natural de condensación (suelo radiante o radiadores sobredimensionados) apoyada por paneles solares, bien adquirimos la bomba de calor que se adapte a nuestro clima.

16 comentarios:

David dijo...

Muy acertada la conclusión a la que has llegado.

exceptico dijo...

Si señor, te has currado la tabla, lo que ocurre es que la enorme fluctuación de precios de los ultimos tiempos la deja obsoleta enseguida¡¡
Y fijate la noticia de hoy, la comision nacional de la energia, pidiendo una subida del 30% en las tarifas electricas¡¡¡, todo esto en medio de las enormes cifras de beneficios de las electricas, que no hay crisis que las rebaje...
Todo esto es increible, y desde luego se quedaron cortas todas mis previsiones en el foro sobre las subidas de tarifas durante estos años.
Y las liberalizaciones a la vuelta de la esquina.
Es evidente que hace falta un cambio de modelo energético, y por ahí van los tiros de Obama, pero... Lo veo tan dificil ¡¡.
Un saludo Serdna.

Serdna dijo...

Pues sí, exceptico, los números varían un montón de un momento para el siguiente estos días, y a corto plazo va a hacerse más rentable otra vez la calefacción de gasóleo parece (incluso sin añadir aceite de fritanga). Seguramente debería exportar la hoja de cálculo como Excel para que la pudiese usar más gente, pero no me dan las manos para santiguarme y darle al botón correspondiente del OpenOffice al mismo tiempo ;-) (¡cada cual con sus rarezas!).

Habrá que ver si las liberalizaciones traen algo positivo, aunque me temo que no, salvo el que ya no podrán seguir empeorando la Tarifa Nocturna sin que cante (por eso ya el solícito gobierno les ha hecho el favor), y a lo mejor alguna se suelta e incluye completos los fines de semana enteros (soñar es gratis).

Un saludo.

fernandofonsecabarrio dijo...

Hola Andrés:

Muy interesante el análisis. De todas formas, veo que hay una variable que falta en tu tabla y es el coste de la instalación. Sin tener en cuenta los costes fijos iniciales, no puedo saber qué tipo de calefacción es más económica.
¿me equivoco?

Gracias por adelantado por responder, y de nuevo felicidades por el blog.

Fernando

Serdna dijo...

¡Hola Fernando!

Efectivamente, falta el coste de instalación, aunque que saliese más caro en las soluciones más eficientes simplemente indicaría que haría falta un determinado número de años para compensar la mayor inversión inicial; a partir de ahí ya ahorrarías.

Por cierto, como en bomba de calor hay multitud de opciones (aire/agua, tierra/agua, aire/aire; en este último distribución por conductos o con consola; en este último bien varios sistemas split o uno multisplit) pues como que no me atrevo ni a proponer un coste de instalación típico. Uno o varios split (con eventual complemento de radiadores eléctricos en algunas estancias), seguramente sea de lo más barato en instalación y consumo, si te puedes permitir -estética, permiso de vecinos- uno o varios compresores externos).

Un saludo.

Anónimo dijo...

Una serie de dudas viendo la tabla, ¿con qué condiciones exteriores e interiores la has confeccionado?. ¿Cómo es posible que el COP de la bomba de calor sea constante durante el período que hayas considerado?. Viendo la tabla veo que en TDH has considerado que todas las horas de funcionamiento de la bomba de calor serán en esa franja horaria, lo cual no es cierto, de este modo tendrías que multiplicar el KWh consumido por el valor del KWh fuera de ese tramo.
Saludos.

Serdna dijo...

Dado que alguna de tus dudas deja claro que no te has bajado la hoja de cálculo, y como he probado y los de rapidshare no han tenido a bien dejarme bajar el fichero... he añadido un enlace para poder bajarlo con la mula, tal y como está también desde ya hace tiempo la tabla de la entrada sobre TDH. Dicho esto, paso a intentar aclarar tus dudas.

La tabla está reconstruida de una que encontré en la web buscando precisamente una comparativa entre sistemas de calefacción. Allí las cuentas estaban hechas así, para un valor arbitrario de 15.000 kWh por año. Pues bien, para las bombas de calor en esta tabla cojo un valor fijo y arbitrario, el de 3'5 en principio para una bomba de calor tierra/agua, que sí que realmente será prácticamente fijo, y el de 2'5 en principio para una bomba de calor aire/aire. Obviamente esta última sí que tendrá COPs de lo más variopintos según vaya variando tanto la temperatura y humedad exterior como el regimen de trabajo (una Inverter tiene COPs superiores cuanto más bajo es el régimen --menos consumo eléctrico--); yo, sinceramente, creo que el 2'5 a pesar de su arbitrariedad es un valor pesimista, al menos en la ubicación de la casa de mis hijas, a 6 km hacia la montaña en la ría de Vigo, con un COP en condiciones estándar (20ºC dentro, 7ºC fuera, régimen creo que del 75% y humedad relativa que, no sé si estaba fijada al 70% o algo así) de 4'31, no creo ni que las pocas veces (par de noches al año) que hiela baje hasta ahí, o sea, el rendimiento será claramente superior al de la tabla.

En cuanto a la TDH, el coste de 0'1087€/kWh es el prorrateo de 10 horas a 0'138076 y 14 a 0'054208 (tarifas de entonces), hinchadas con el gracioso impuesto del 21'93% que nos toca pagar (se paga el IVA del impuesto especial, ¡manda huevos!).

En fin, la tabla presenta unos números ciertamente simplificados, y que por ello compliqué en la correspondiente entrada para TDH, aunque de manera meramente incremental: sendas temperaturas para los dos períodos según tarifa, con la de la tarde mayor a la de noche-mañana, y suponiendo pérdidas de calor proporcionales a la diferencia de temperatura. Seguramente el problema es susceptible de un análisis más profundo usando datos reales de temperaturas, pérdidas, y en función de ellos obtener el régimen de trabajo, COP y subsiguiente consumo... me temo que por el momento no tengo ni tiempo ni, la verdad, interés, dado que creo que los resultados son, tal como están, elocuentes. Eso sí, estoy preparando la siguiente entrada del blog sobre el uso de las bombas de calor aire/aire en Suecia, por si termina de abrirle los ojos a alguien.

Un saludo.

Serdna dijo...

Aviso, por si alguien recibe notificaciones de nuevos comentarios en esta entrada, que he actualizado la hoja de cálculo con los últimos costes que he encontrado, y eliminando también la penalización por exceso de consumo, que parece haber desaparecido de la tarifa eléctrica normal. Por cierto, quien esté interesado que baje preferentemente las versiones para la mula (eMule, aMule, etc.), gracias.

Un saludo.

Alfonso dijo...

Hola. Primero, muchas gracias por tu trabajo y tu tiempo en hacer y rehacer la tabla. Estoy valorando las opciones de calefacción de gas vs bomba de calor en un piso de Zaragoza (Este año se acabó la calefacción central de carbón :)
Una duda sobre la tabla: En las columnas de bomba de calor, la columna 1=3 y la 2=4. No se si hay algún error en la tabla o no entiendo su significado.
Por último me uno a la petición de fernandofonsecabarrio de añadir una variable de coste de instalación, ya que en mi caso el coste de la bomba de calor (con instalación completa en toda la casa) ronda los 7000 euros, y la instalación de gas los 4000. Sería útil una estimación del tiempo de amortización del gasto de instalación.
Un saludo.

Alfonso dijo...

Acabo de ver la diferencia entre los dos grupos de columnas de bomba de calor :P
Había estado trasteando con el porcentaje y no me había dado cuenta que originalmente uno es 350 y otro 250%

Serdna dijo...

¡Hola Alfonso!

La hoja de cálculo espero que permita ver "cómo respiran" unos sistemas frente a otros, pero ni mucho menos va a predecir el gasto relativo en calefacción, sobre todo con las bombas de calor. Entre eso, y que los costes de instalación serán de lo más variopintos dependiendo de la marca, tipo de máquina e instalador, pues no sé yo si aportará mucho el que yo añada una entrada arbitraria sobre coste de instalación. Eso sí, unos números aproximados son sencillos, cogiendo la diferencia de coste de instalación y dividiendo por el diferencial de gasto de consumo (eso sí, ¡a saber cuál!, que esta página está con un valor al tuntún de calor consumido de 15MWh anuales heredado de otra que vi por Internet), tienes lo que por ahí llaman "PAYBACK", periodo de amortización simple que no tiene en cuenta que si pones el más barato de instalación habría que hacer las cuentas con la diferencia invertida a plazo fijo. Por cierto, de considerar aire acondicionado para el verano, ya no hay comparación posible (nunca será económicamente rentable poner aire acondicionado no reversible y al mismo tiempo calefacción a gas natural).

Un saludo.

Sergio dijo...

Hola Serdna! Y perdón por comentarte en una entrada antigua, pero me gustaría darte la enhorabuena.

Muy buen artículo y muy buenas conclusiones. Lo único, lo que comentaban otros lectores, la gran variabilidad de los precios de los combustibles y la electricidad hacen difícil a veces determinar, no ya cual es, sino cuál va a ser el sistema de calefacción más eficiente.

Estoy valorando escribir un artículo en mi blog acerca de calefacción eficiente. Si bien las bombas de calor parecen la mejor opción por el famoso COP en torno a 2,5-3 e incluso más, siempre queda un poco en el aire el tema de su rendimiento con grandes diferencias de temperatura (en el caso de las aire-aire, en las que la temperatura del foco frío fluctúa). Si precisamente cuando más hace falta la calefacción, con temperaturas muy frías, el sistema no es capaz de brindar confort... El caso es que los fabricantes son un poco "opacos" en este sentido, te dan el COP en sus condiciones estándar, que pocas veces se corresponden a la realidad. Y los comerciales normalmente no tienen mucha idea y con tal de vender te pueden contar cualquier historia... al final nunca queda muy claro bajo qué condiciones sí se puede emplear una bomba de calor con garantías.

Enhorabuena nuevamente y un cordial saludo

Sergio dijo...

Perdón, en el segundo párrafo, donde dije eficiente, quería decir, obviamente, económico ;).

Lapsus

Serdna dijo...

¡Gracias Sergio!

Pues sí, la eficiencia de las bombas de calor son de lo más variable, dependiendo no sólo de la temperatura exterior sino de la humedad relativa externa y del punto de trabajo (plena potencia o en régimen más bajo, usual con la Inverter).

Tengo en mente dos próximas entradas al blog (¡a ver si en estas vacaciones!). Una desgranando las medidas experimentales de la agencia sueca de energía, http://www.swedishenergyagency.se/WEB/STEMFe01e.nsf/V_Media00/C12570D10037720FC12574E5003D72B1/$file/luftluft.pdf, donde se ve cómo típicamente la eficiencia se mantiene por encima de 2 a temperaturas exteriores de -15°C para la gran mayoría de los aparatos evaluados; añade que las temperaturas bajas se darán principalmente a la noche-mañana, y de ahí el buen acople de la bomba de calor aire-aire con la tarifa de discriminación horaria, aunque hubiese que complementar en alguna noche con algún radiador eléctrico. La segunda entrada, a pesar de mi todavía mayor ignorancia al respecto, quiero dedicarla a los aislamientos reflexivos, dado que bien colocados consiguen lo que no hacen los tradicionales conductivos (poliuretano extruido, expandido, lanas minerales, etc.), que es mejorar su resistencia al paso del calor (por radiación) en función de la cuarta potencia de la diferencia de temperaturas (los otros son más o menos lineales).

Un saludo.

Anónimo dijo...

Hola Serdna y resto de seguidores del blog.

En la tabla cuando se habla del COP hace referencia al trabajo aplicado por el compresor, a la energia electríca consumida por el motor elèctrico que activa el compresor o a esta energia electrica más la de el resto de dispositivos (electrovalvulas, ventiladores...) Si fuese posible me gustaria saber esta aclaración. Gracias.

Robert

Serdna dijo...

¡Hola Robert!

Lo único que encontré en su momento fue http://www.exchangor.com/measuresofefficiency.shtml, donde dice que sí se tiene en cuenta todo el consumo, parece. No contesté por ver si encontraba algo más... y mesito a mesito...

Un saludo.