17/9/2021

Cálculo del tiempo de calentamiento para ACS

Cálculo del tiempo de calentamiento de Agua Caliente Sanitaria.


Hasta la aparición de las Bombas de Calor de Aerotermia para Agua caliente sanitaria (ACS), el tiempo de calentamiento de pequeños acumuladores domésticos (150-200 litros) era relativamente corto, puesto que la energía necesaria era aportada normalmente por calderas, que reducían los tiempos de calentamiento aproximadamente a 30 minutos, dependiendo de la potencia del generador, la temperatura de acumulación y la temperatura de entrada del agua fría.

Cada vez más, los equipos productores de ACS que se instalan en las nuevas viviendas son Bombas de Calor de Aerotermia, algunas de las razones son:

-         Producción más eficiente y con menor consumo de energía primaria, para producir la misma cantidad de ACS que otros equipos, como sería el termo eléctrico o el calentador.

-         Parte de la energía que produce la Bomba de Calor para calentar el agua se puede considerar renovable.

-         Cumplimiento del Código Técnico de la Edificación en la contribución mínima de ACS por medio de energía renovable.

El consumo eléctrico medio de una Bomba de Calor de Aerotermia para ACS doméstica, está entorno a los 500W de potencia eléctrica, sin contar el consumo eléctrico de la resistencia que se utiliza para momentos puntuales de mucha demanda.

Si la Bomba de Calor dispone de un COP de 2,88 (EN 16147:2017), el calentamiento de un depósito de 200 litros a 55ºC y una temperatura de agua fría de 15ºC, podría estar en torno alas 6 horas.

Como vemos, los tiempos de calentamiento son más largos con respecto a la caldera y por ello:

--> Es importante dimensionar correctamente el volumen necesario de ACS a instalar en la vivienda, para evitar que los ocupantes no se queden sin ACS o se haga necesario la activación de las resistencias eléctricas de manera continua.

¿Cómo calculamos el tiempo de calentamiento?

El tiempo que le costará a un equipo generador calentar el agua de una temperatura X a una temperatura Y (X = temperatura a la que entra el agua al equipo; Y = temperatura a la que queremos el acumulador), dependerá de los siguientes factores:

  • Potencia del generador
  • Temperatura de entrada del agua fría
  • Temperatura de agua caliente
  • Volumen de agua a calentar

La ecuación que se utiliza para dicho calculo es la siguiente:


Explicación de los datos:

Caudal:Se puede sustituir por el cociente  de Volumen(m3)/tiempo (s).

Densidad: Para el agua es 1000 kg/m3 (25ºC). Es el que tomaremos como referencia.

Calor específico:Para el agua es 4,1815 kJ/kg xºC.

Diferencia de temperatura (∆t): Es la resta entre la temperatura a la que queremos tener el acumulador y la temperatura de entrada del agua fría.Tomaremos para el ejemplo 55ºC y 10ºC respectivamente.

Si sustituimos y simplificamos la ecuación para facilitar su uso en ámbitos domésticos, la ecuación quedaría de la siguiente manera:



Se muestra un ejemplo del uso de la ecuación anterior sobre una Bomba de Calor de ACS.

Datos Bomba de calor de Aerotermia (BC):


Consumo eléctrico medio BC: 0,46 kW

COP BC a 15ºC: 2,88

Potencia térmica BC: 1,32 kW

Volumen: 180 litros = 0,18 m3

Temperatura acumulador: 55 ºC

Temperatura entrada agua fría: 15ºC

cálculo de tiempo calentamiento fórmula

cálculo tiempo calentamiento agua caliente sanitaria

Resultado:


Con el cálculo anterior, vemos que el tiempo de Calentamiento para una Bomba de Calor con un volumen de 180 Litros, una potencia térmica BC de 1,32 kW y siendo la temperatura del acumulador de 55ºC y la del agua fría entrante de 15ºC, sería de 6,31 horas.

Rubén Giner Raga

Responsable Técnico GC Gruppe