Nuestra experiencia construyendo y mejorando nuestra vivienda CUBE

Calefaccion y ACS por Bomba de Aerotermia

Nuestra instalación de ACS y calefacción y su evolución

Como muchos nos habéis preguntado por el sistema de calefacción y ACS en telegram, subo esta entrada para enseñaros la instalación que tenemos en casa.

Para contextualizar, hablamos de una vivienda unifamiliar de 100m2 situada en Galicia, construida en 2017, con 7 metros de cristalera de suelo a techo en salón y con buenos materiales de aislamiento (como ya explicamos en "http://micasacube.com/nuestros-inicios"). Importante a tener en cuenta que la temperatura exterior oscila entre -5° y 15° en meses fríos.

Materiales específicos de la instalación: la bomba de aerotermia

Como Bomba de aerotermia tenemos el KOSNER modelo KMCI-07 1PH. Ésta se conecta con un interacumulador (visualmente parece un termo convencional) TESY GCV9S (de 116L) y, junto a ello, tenemos instalados los radiadores MITHOS VERONA excepto en los baños, que pusimos radiadores toalleros de agua de los normales conectados también a la Red de radiadores de la casa.

Materiales específicos de la instalación: el interacumulador

El sistema abastece las dos duchas y todos los grifos de la casa tirando a la vez del agua caliente, sin perder temperatura ni presión. La caldera TESY permite conectarse a la Red eléctrica para no depender únicamente de la aerotermia, pero nosotros lo tenemos completamente desconectado, tirando solo del kosner. Hemos llegado a ducharnos dos a la vez y otra persona utilizar el agua caliente en la cocina y el sistema responde sin problemas, abasteciéndolo todo a la vez sin cortes ni variaciones en la temperatura del agua.

Materiales específicos de la instalación: los radiadores y sus elementos

El kosner es muy eficiente, poco consumo, muy silencioso, y la potencia de ese modelo en concreto dá de sobras para mantener 100m2 de vivienda a una temperatura cálida con los siguientes radiadores:

• 2 radiadores toalleros de 650w para dos baños, uno de 5,5m2 y otro de 5m2.
• 3 radiadores en cocina - salón (es espacio abierto de 33m2) de 9, 10 y 15 elementos cada uno.
• 2 radiadores en recibidor (4m2) y pasillo (6m2), de 6 elementos cada uno.
• 1 radiador en lavadero (4m2) de 4 elementos.
• 3 radiadores en las 3 habitaciones, uno de 7 (para 8m2), otro de 10 (para 10m2) y otro de 14 elementos (para 14m2).

Materiales específicos de la instalación: el termostato de serie

Desde noviembre de 2018 tenemos instalado también un medidor mirubee con una pinza anclada a la bomba de aerotermia. Y ello nos ha permitido sacarle mucho más partido al sistema de calefacción modificando algún parámetro, como el termostato. Hasta instalar el mirubee, estábamos muy contentos con los consumos que teníamos en la casa (nos comparábamos con nuestra experiencia anterior en pisos de distintas antigüedades y calidades). Habíamos reducido muchísimo la factura de la luz pero no conocíamos en profundidad el consumo de la bomba. Con el mirubee todo eso cambió. El Termostato ambiente que venía conectado de serie al sistema era un Solver, un simple termostato de temperatura con función de subida y bajada de temperatura en el instante y manualmente, sin control remoto. No tenía funciones programables ni demás configuraciones típicas de los cronotermostatos.

Consumo del sistema: introducimos mejoras para convertir la instalación en algo todavia más eficiente

Consumo del sistema: con termostato de serie

Os adjunto un ejemplo el día que más frío hizo en enero con el Termostato sin programador. Ese día para mínimas de -10 grados el consumo total de la bomba de aerotermia fueron 18kwh. Nuestro récord desde que la estamos midiendo:

Me informé sobre distintos termostatos inteligentes y cronotermostatos, y me decanté por probar un TADO v2. Además de tener una instalación super básica y cómoda (simplemente se sustituye el antiguo termostato por el TADO, sin instalaciones adicionales de relés en circuitos ni nada por el estilo) y se enlaza a la web/app de TADO sin problemas. Tiene un servicio técnico con ayuda muy rápida y a través de email resuelven todas las dudas en poco tiempo, ayudando incluso en remoto a facilitar la instalación cuando surgen problemas de enlace.

Consumo del sistema: con termostato inteligente

Pues bien, este termostato, además de poderse gestionar a través del móvil, tiene funciones como la geolocalización, es decir, se vinculan móviles a la app y cuando éstos se alejan de casa, previa configuración, el sistema TADO mantiene apagada la calefacción y, a la vez, cuando detecta que el móvil en cuestión se aproxima a casa, según la distancia programada enciende la calefacción si la temperatura de la vivienda está por debajo de la consignada para esa hora. Todo ello sin cuotas mensuales ni más gasto que la inversión inicial en el aparato.

Hasta aquí el ahorro respecto al termostato de serie parece conseguirse gracias a funciones como la geolocalización o la programación de la temperatura en función de la hora y tarifa eléctrica. Sin embargo, nos sorprendieron sus funciones inteligentes no perceptibles a nuestros ojos. El termostato fue capaz de estudiar las pautas de consumo de la bomba y adaptar su puesta en marcha/apagado para lograr la máxima eficiencia posible. Recordáis la imagen que he adjuntado antes del día de temperatura mínima récord? Ahi se aprecian las curvas de encendido/apagado del dispositivo. Os adjunto un ejemplo de dichas curvas en otro día de mucho frío con el termostato TADO. Para una temperatura mínima de -3 grados, la bomba consumió 11,5kwh:

Pero la mejor imagen comparativa es la siguiente. Os he marcado con punto rojo el día en que instalamos el termostato inteligente. Veis que a partir de ahi, se observa una bajada de consumo en la bomba, cuando hubo días puntuales posteriores en los que hizo más frío que en promedio cuando teníamos el termostato SOLVER:

Consumo del sistema: con válvulas termostáticas y modificando la temperatura de impulsión de la bomba

Unos meses después del cambio de termostato, decidimos dar un paso más allá y cambiar las válvulas de los radiadores que vienen por defecto (que simplemente pueden permanecer abiertas o cerradas y el cambio de estado se realiza manualmente) por unas válvulas termostáticas inteligentes.

Una válvula termostática es una válvula autorreguladora que se instala en la entrada de agua de los radiadores de un sistema calefacción de agua caliente para controlar la temperatura de un local o habitación.

Nosotros nos decidimos por las válvulas termostáticas de TADO. De este modo podríamos integrar los radiadores en el sistema de TADO para que se gestionara en conjunto. Cambiamos las válvulas de TODOS los radiadores exceptuando los de los baños. Las válvulas de los baños quedaban abiertas siempre. Así, el sistema quedaba de la siguiente manera:

Cada una de las válvulas registra la temperatura y humedad de la estancia y la envía al centro de control de TADO, que a su vez contiene la temperatura y humedad que registra el termostato en sí en el lugar en que esté situado.

El sistema tiene dos posibilidades:

1. En la opción 1, el corte de la caldera no interviene para nada.
   Si tienes la casa a 19º y por ejemplo pides 23º y 21º en dos estancias distintas, la primera que lo necesite (dormitorio 21º o salón 23º) pedirá a la caldera que arranque. Y si por ejemplo tienes un cuarto a 24º, la caldera estará encendida hasta que el cuarto de 24º llegue a esos 24º. Pero, calentará con menor intercambio calórico (menos gasto) ya que la variación de temperatura será menor. Así no pasará agua por los radiadores de 23º y 21º que estarán cerrados (automáticamente).

2. En la opción 2, la caldera estará encendida mientras que en el salón no haya 23º. Pero cuando llegue a 21º, ya no pasará agua por el radiador del dormitorio... por lo que calentará más rápido al haber menos pérdida.

En nuestro caso decidimos decantarnos por la opción que viene preestablecida, la primera. Configuré las válvulas con las temperaturas que teníamos hasta el momento pero sólo en las estancias en las que íbamos a estar: por la mañana antes de levantarnos pasillo + salón + cocina a 21º, durante el día todo a 21º menos la habitación principal y vestidor (que estarían marcados como OFF), a partir de las 22.00 habitación principal y vestidor a 21º y el resto marcado como OFF. Todo ello teniendo en cuenta que cada vez que se encendiera la calefacción los baños entrarían en el circuito por tener válvulas normales abiertas 24 horas.

Patrón matutino de consumo ANTES de cambiar las válvulas:

Patrón matutino DESPUES de cambiar las válvulas:

La conclusión que extraigo de las pruebas realizadas las primeras semanas es que con un 30% del consumo de antes, obtengo el mismo resultado desde las 00.00 hasta las 8.00.

Extrayendo el consumo de la bomba sin y con las válvulas podemos ver esta diferencia en los primeros días:

Vemos que la tendencia es a reducir el consumo, teniendo en cuenta que las condiciones climatológicas de los días posteriores a colocar las válvulas inteligentes fueron mas frías que las anteriores es un gran avance.

Donde veis la flecha roja probé a modificar la temperatura de impulsión de la bomba para que lo hiciera a 42 grados en lugar de a 45º (como la tengo normalmente configurada), ya que me comentaron que en ocasiones disponer de válvulas inteligentes puede ir acompañado de un descenso en la temperatura de impulsión por reducir el circuito por el que el agua se mueve, consecuentemente se consigue un ahorro energético.

Los dias 9 y 10 hice pruebas con la temperatura de impulsión del agua, el día 9 a 40 grados y el día 10 a 42. A partir del 11 volví a como lo tenía inicialmente, 45 grados. Como podemos comprobar, nuestra bomba ya está muy ajustada en cuanto a temperatura de impulsión y modificar ese patrón para subir (a 50º por ejemplo) o disminuir (desde 35º en adelante) provocan un incremento del consumo (comprobado para todos y cada uno de los valores, el ideal para nuestro sistema en nuestras condiciones son 45º de impulsión del agua).

Tras unos meses de uso con las válvulas podemos empezar a extraer conclusiones:

En el siguiente apartado os completamos la tabla con los datos de 2021 añadiendo el consumo de la bomba de aerotermia en combinación con el aprovechamiento de los excedentes fotovoltaicos con el derivador.

Consumo del sistema: con derivador de excedentes fotovoltaicos

Antes de continuar, es importante remarcar que mientras estábamos en proceso de legalización de la instalación fotovoltaica no vertíamos ni un kWh a la red teniendo el vertido cero activo (la instalación fotovoltaica sólo producía la energía que la vivienda demandaba, ni un W de más).

Para aprovechar al máximo la producción fotovoltaica decidimos incluir en el sistema los derivadores de excedentes (de los que hemos hablado en la entrada: "Nuestra instalación fotovoltaica con vertido cero (inyección cero) y sin baterías" en el apartado "Sacar el máximo partido a la instalación: el derivador de excedentes fotovoltaicos") y aprovechar así una producción solar EXTRA que en condiciones normales no habríamos utilizado al tener el vertido cero activo.

Vaya por delante que una vez legalizada la instalación y teniendo activa la compensación de excedentes en la factura de la electricidad (Consiste en que la energía fotovoltaica que produces y no consumes en ese momento la viertes a la red y a cambio la comercializadora te descuenta de la parte de consumo de la factura la cantidad correspondiente) es mucho más eficiente aprovechar la aerotermia para el ACS y la calefacción en lugar de utilizar las resistencias del interacumulador (para ACS) y las resistencias de los acumuladores de calor (para calefacción).

Dicho esto y sabiendo que no teníamos todavía legalizada la instalación, la última mejora que aporté al sistema fue incluir los derivadores de excedentes fotovoltaicos al ACS y al sistema de calefacción.

Sistema ACS con derivador de excedentes:

Aprovechando la energía solar sobrante (la que está disponible pero la vivienda no necesita) construí un regulador al que se enchufara el interacumulador. ¿Recordáis que os comentaba al principio de esta entrada que el interacumulador tenía la posibilidad de enchufarse a la corriente para apoyar con la red a la bomba de aerotermia pero que nosotros lo tenemos desenchufado para que sea más eficiente y sólo funcione con lo que la bomba le aporta? Pues enchufé el interacumulador a este regulador que se encarga de transferir al termo la energía solar sobrante y que caliente el ACS (agua caliente sanitaria) SÓLO con energía solar, sin gastar ni un kWh de red. Eso supone que la bomba de aerotermia NO se tenga que encender bajo ningún concepto para nutrir al interacumulador cuando en casa se necesita agua caliente y hay producción solar de sobras.

No obstante, hablamos de un ahorro mínimo. Debéis tener en cuenta que la bomba apenas trabaja cuando se enciende para calentar el agua del termo. En una de las pruebas que realicé podéis ver el tiempo de trabajo y consumo que tiene la bomba para calentar el 100% del agua del termo una vez la hemos gastado toda:

Como véis 20 minutos exactos desde que arranca la bomba de aerotermia hasta que se detiene por completo. Pico de consumo inferior a 2000W (recordemos que la bomba es de hasta 3kW).

Sin embargo, el eliminar este pico de 2000W durante el día gracias a la producción solar me proporciona energía disponible para poder cargar los coches eléctricos si es necesario.

Sistema de calefacción con derivador de excedentes:

A la vez que en el caso de ACS, incorporamos otros dos derivadores de excedentes fotovoltaicos a dos acumuladores de calor (uno en salón de 1300W y otro en dormitorio de 800W). Los acumuladores de los que os hablamos son los típicos cerámicos, que mucha gente oferta en wallapop incluso de manera gratuita a cambio de recogérselos en sus viviendas (son de un peso muy elevado y para la mayoría de la población son inútiles).

En invierno la producción solar es muy inferior a la de verano, la casa se mantendrá más fría y, en nuestra ausencia, la calefacción NO se encenderá porque el termostato TADO así está configurado. Mi idea era la de tener los acumuladores de calor enchufados a los derivadores para que durante el día el salón y el dormitorio cogieran la mayor temperatura posible gracias al sobrante de energía solar y, cuando nosotros llegáramos a casa, la bomba de aerotermia tendría que trabajar en menor medida para alcanzar la temperatura consigna (siendo ese consumo en horario punta, además), ya que un porcentaje del trabajo lo habrían realizado los derivadores junto a los acumuladores.

Organización de los derivadores de excedentes en el sistema:

Coloqué un derivador en el interacumulador del ACS como máster las 24h.
Luego en función del horario disponía de otro derivador como máster en el acumulador del salón (de 6.00 a 13.00) y un derivador en el acumulador del dormitorio como esclavo (de 6.00 a 13.00). De 13.00 a 6.00 al revés, el del dormitorio era el máster y el del salón era el esclavo.

De esta manera lograba un equilibrio de calor en toda la vivienda en función de las horas en las que estábamos en una zona u otra.

Los resultados:

Tras pasar el invierno de 2021 (en el que tuvimos del 6 al 11 de Enero el temporal Filomena, que en el exterior de nuestra vivienda se registraron temperaturas mínimas de -10 grados), utilizando el sistema de derivador de excedentes para el ACS y para calentar la vivienda con la energía fotovoltaica que nos sobraba, logramos un ahorro más grande de lo esperado:

Como indicamos en la tabla, debemos tener en cuenta que la segunda semana de Enero de 2021 sufrimos el temporal Filomena que supuso un funcionamiento fuera de lo normal para la bomba de aerotermia, calentando la vivienda con muchos más impedimentos que en los Eneros de años anteriores. No obstante, el resto del mes los derivadores compensaron ese trabajo extra de la bomba durante Filomena para lograr no consumir más que el año anterior.

Invierno 2022

El invierno de 2022 cambiará por completo el patrón. Ya disponemos de compensación de excedentes fotovoltaicos en la factura de la electricidad y aprovecharemos la eficiencia de la bomba de aerotermia para el ACS y la calefacción, reduciendo el gasto en la factura de la luz en lugar de los kWh de la bomba de aerotermia.

En verano de 2022 os pasaremos más datos para continuar con la comparativa en cuanto a ahorro, incluyendo a partir de ese momento el ahorro en €, no sólo en kWh.