La calefacción híbrida combina energías renovables con combustibles fósiles. Debido a su balance ecológico positivo, el estado subsidia tanto los sistemas solares térmicos como las bombas de calor. ¿Qué otras ventajas tiene la calefacción híbrida?
Calefacción híbrida: lo más importante de un vistazo
- Un sistema de calefacción híbrido combina un sistema de calefacción de energías renovables con un sistema de calefacción que funciona con combustible. Una bomba de calor o un sistema solar térmico funcionan junto con un segundo sistema de calefacción de apoyo si es necesario, de modo que haya suficiente calor disponible incluso en invierno.
- La calefacción de gas, aceite o madera, una planta combinada de calor y energía o la calefacción urbana son posibles como calefacción de apoyo.
- Tanto el calor del sistema térmico solar / bomba de calor como el del sistema de calefacción que funciona con combustible utilizan un intercambiador de calor para calentar el agua de calefacción en un tanque intermedio. Esto significa que la energía no se pierde si no se necesita de inmediato.
- Para un sistema solar térmico, necesita un área de techo suficientemente grande e idealmente orientada al sur. Sin embargo, para la rentabilidad de una bomba de calor, una temperatura de impulsión de calefacción baja es crucial.
- Financiamiento: Como parte del paquete climático 2020, el estado subsidia la compra de sistemas de calefacción híbridos.
¿Qué es un calentador híbrido?
La calefacción híbrida combina la tecnología de calefacción convencional que funciona con combustible con energía fotovoltaica o una bomba de calor. El sistema parcial operado por combustible de la calefacción híbrida asegura que haya suficiente energía disponible, especialmente en los últimos meses de invierno. Se utilizan sistemas de calefacción de aceite, sistemas de calefacción de gas, estufas de chimenea o sistemas de calefacción de pellets.
Por lo tanto, la calefacción híbrida puede recurrir a varios sistemas de calefacción y aprovecha las ventajas de ambos sistemas. El sistema más sostenible, es decir, el sistema de energía solar o la bomba de calor, siempre tiene prioridad. Si el sistema de calefacción regenerativa ya no funciona de manera óptima, la calefacción accionada por combustible se hace cargo. Dependiendo del diseño, los sistemas alimentan calor en el almacenamiento intermedio en paralelo o solo funcionan por separado.
Los tanques de almacenamiento intermedio se pueden combinar con sistemas solares térmicos, bombas de calor y sistemas de calefacción que funcionan con combustible.
Además de las opciones presentadas aquí, también son posibles otras combinaciones, incluyendo hasta tres tipos de calefacción. Por ejemplo, puede operar una bomba de calor con la electricidad de su sistema fotovoltaico y también tener un calentador de gas listo como soporte.
Los llamados sistemas de energía para calentar, que convierten el exceso de electricidad de un sistema fotovoltaico en calor, aún no están muy extendidos en Alemania. Debido al debate sobre el clima actual, posiblemente jugarán un papel más importante en el futuro.
Ejemplos de calefacción híbrida
La siguiente tabla muestra las opciones disponibles para la calefacción híbrida. Las siguientes secciones proporcionan una descripción de las tecnologías respectivas.
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Sistema de calefacción regenerativo |
Sistema de calefacción de apoyo |
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Solar térmica |
Calefacción de gas |
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Bomba de calor |
Calentamiento de aceite |
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Hogar |
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Calentamiento de pellets |
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Central térmica tipo bloque |
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Calefacción urbana |
Sistema de calefacción regenerativa: solar térmica
Con la energía solar térmica, se utiliza la energía del sol para calentar el agua. Un sistema solar térmico contiene los siguientes componentes:
- Colectores
solares Los colectores solares consisten en colectores planos o tubulares con una capa absorbente que absorbe la energía solar de manera especialmente eficiente. Los colectores de placa plana son paneles cuadrados con una capa protectora de vidrio. En los colectores de tubos, sin embargo, existe un vacío entre el absorbedor y el vidrio. En ambos casos hay tuberías debajo de la capa absorbente. Contienen una mezcla de agua y anticongelante. El calor del sol calienta este líquido hasta 95 grados Celsius. - Intercambiadores de calor
Transfieren el calor del fluido solar al agua de calefacción o al agua de servicio. Dependiendo del sistema, son tubos en forma de espiral integrados en el tanque de almacenamiento (intercambiadores de calor internos) o intercambiadores de calor de placas que se encuentran en el exterior (intercambiadores de calor externos). - Almacenamiento
El almacenamiento intermedio es una parte integral de todo sistema solar térmico El agua media almacena el calor proporcionado durante unos días y lo pone a disposición cuando sea necesario. En una casa unifamiliar, el tanque de almacenamiento generalmente contiene de 400 a 1,000 litros de agua. - Bomba de circulación
La bomba de circulación motorizada mueve el fluido solar a lo largo del circuito. Si el tanque de almacenamiento está lleno o si no hay calor disponible, no funcionará.
Así funciona la energía solar térmica.
Sistema de calefacción regenerativa: bombas de calor
Una bomba de calor es una máquina termodinámica. Utiliza la propiedad de algunos gases para evaporarse incluso a bajas temperaturas. El llamado refrigerante absorbe el calor del ambiente (depósito) y lo libera a un nivel más alto dentro de la casa. El proceso consta de cuatro pasos:
- Un compresor comprime el refrigerante a alta presión. El refrigerante se calienta pero permanece gaseoso.
- El refrigerante transfiere su calor a un intercambiador de calor y se licua. El intercambiador de calor a su vez calienta un medio. Dependiendo del diseño de la bomba de calor, puede ser aire o agua.
- Se utiliza una válvula de expansión para devolver el refrigerante a su presión original y volver a evaporarse.
- El refrigerante frío y vaporoso absorbe el calor del ambiente por medio de un segundo intercambiador de calor.
¿Sabías? Los refrigeradores utilizan el mismo principio que las bombas de calor. El refrigerante se evapora y elimina el calor del interior del refrigerador. El segundo intercambiador de calor libera el calor al aire ambiente.
Cuanto menor es la diferencia de temperatura entre el depósito y el interior, más eficientemente funciona la bomba de calor.
Según la fuente de calor y el medio, las bombas de calor se dividen en las siguientes categorías:
- Bomba de calor aire-agua
Este sistema utiliza el calor ambiente para calentar el agua sanitaria en el sistema de calefacción. Por lo tanto, se puede conectar al sistema de calefacción existente y es más económico que las otras variantes. Sin embargo, la eficiencia cae considerablemente a bajas temperaturas exteriores. - Bombas de calor de salmuera a agua
La bomba de calor geotérmica es la más eficiente porque utiliza la energía geotérmica que siempre está disponible. Para ello se necesitan sondas geotérmicas de 100 metros de profundidad o colectores geotérmicos. El alto grado de eficiencia se compensa con una planificación compleja, los permisos necesarios para las sondas y los altos costos. - Bomba de calor agua-agua
Aquí la bomba de calor toma el calor de un depósito de agua. Una bomba de pozo separada impulsa el agua desde profundidades de hasta 20 metros hasta la superficie. - Bomba de calor aire-aire
Un sistema de calefacción de este tipo requiere un sistema de ventilación. La bomba de calor utiliza un intercambiador de calor de placas para transferir el aire de entrada (aire de suministro) al calor del aire que sale (aire de salida). Por tanto, la bomba de calor aire-aire no es una máquina termodinámica en sentido estricto, ya que funciona sin refrigerante. Es especialmente adecuado para casas pasivas.
También se puede utilizar una bomba de calor reversible con tecnología inverter para la refrigeración en verano.
Historia y distribución en Alemania
Los colectores solares no son una invención nueva. Incluso los antiguos griegos intentaron enfocar los rayos del sol y usarlos para calentar objetos. En el siglo XVIII, el científico natural Horace-Benedict de Saussure construyó el primer colector solar. Con la revolución industrial y la llegada de los combustibles fósiles, el uso de la energía solar fue inicialmente poco interesante. Fue solo después de la crisis del petróleo en la década de 1970 que los investigadores comenzaron a lidiar con el concepto de energía solar térmica.
Por el contrario, la invención de la bomba de calor fue hace solo unos 100 años. En la década de 1920, los primeros sistemas de refrigeración salieron al mercado en EE. UU., Que también sirvieron como bombas de calor en invierno. Suiza fue pionera en Europa. Ya a fines de la década de 1930, las bombas de calor o los sistemas híbridos calentaban los espacios públicos allí.
Desde que el ahorro de dióxido de carbono se ha convertido en el foco de la política, los sistemas de calefacción híbridos también se han extendido en este país gracias a los subsidios gubernamentales. En 2000, menos del uno por ciento de los edificios nuevos en Alemania tenían una bomba de calor. En 2018 ya era del 41 por ciento. Junto con Suecia, Dinamarca y Austria, Alemania lidera las estadísticas de rendimiento de las bombas de calor instaladas.
Requisitos para instalar calefacción híbrida.
Dependiendo de la tecnología y configuración de su calefacción híbrida, debe considerar los requisitos necesarios.
Requisitos para una bomba de calor
Para combinar la calefacción híbrida con una bomba de calor de agua a agua, necesita agua subterránea de buena calidad a una profundidad de no más de 20 metros. Si el agua está demasiado contaminada con sólidos o hierro, la vida útil de su bomba de calor se verá afectada. Si el depósito de agua es demasiado profundo, la perforación es demasiado cara. Además, debe presentar un permiso de Lower Water Authority antes de perforar.
Existen requisitos similares para una bomba de calor de agua salada. Para la variante con sondas geotérmicas, necesita un permiso de la autoridad minera local y la autoridad de aguas más baja si puede encontrar agua subterránea durante la perforación. Se excluye un permiso en áreas de protección de agua potable. Si opta por colectores geotérmicos, la instalación es menos burocrática, pero necesita mucho espacio. Como regla general, debes multiplicar el espacio habitable por dos.
Una bomba de calor aire-aire es un tipo de sistema de aire acondicionado que proporciona frescor en verano y calor en invierno. Sin embargo, el principio solo funciona en edificios herméticos, como casas de bajo consumo energético. En edificios antiguos, la pérdida de calor a través de la envolvente del edificio es demasiado alta, por lo que la operación no vale la pena.
Independientemente de la tecnología, una bomba de calor solo es económica si la temperatura de flujo del sistema de calefacción es inferior a 45 grados Celsius. Cuanto mayor sea la diferencia de temperatura entre el aire exterior o el depósito y el agua de calefacción, peor será su eficiencia. La calefacción por suelo radiante y / u otros sistemas de calefacción de superficie son ideales para el funcionamiento de la bomba de calor.
Requisitos para la energía solar térmica
Para un sistema de calefacción híbrido con un sistema solar térmico, principalmente necesita un área adecuada en el techo en dirección sur, sureste o suroeste. Si usa el calor del sol para calentar, debe calcular unos 16 metros cuadrados para una casa unifamiliar con cuatro personas. Sin embargo, el espacio exacto requerido también depende de otros factores como las pérdidas de calor en la casa y el sistema de calefacción. Los minisistemas fotovoltaicos también son adecuados para cubiertas más pequeñas o para instalar en balcones y terrazas.
Generar electricidad con el poder del sol a través de un sistema solar, para usted y para los demás, es 100% ecológico.
Sistema de calefacción de apoyo
La elección del sistema de calefacción de combustible óptimo en combinación con una bomba de calor o un sistema térmico solar para calefacción híbrida también depende de varios criterios. Por ejemplo, para un sistema de calefacción de pellets, necesita una habitación para almacenar los pellets. La calefacción por condensación de gas ahorra espacio, pero al igual que la calefacción urbana, debe ser posible conectarse a la red local. Se requiere un tanque para calentar el aceite.
Consejo: compare la eficiencia, los requisitos y los costes de la calefacción híbrida con otros tipos de calefacción de un vistazo.
Beneficios y eficiencia de la calefacción híbrida
La calefacción híbrida funciona de manera extremadamente eficiente y económica. La calefacción a combustible solo se utiliza cuando el sistema térmico solar o la bomba de calor no proporcionan suficiente calor. Con un sistema de calefacción híbrido bien planificado, puede ahorrar hasta un 40 por ciento de sus costos de calefacción.
Otro motivo de la calefacción híbrida es la mayor independencia de los combustibles fósiles. Es cierto que no es posible prescindir por completo de la calefacción a combustible en nuestra zona climática. Sin embargo, puede cubrir parte de sus necesidades de calefacción con energías renovables y se ve menos afectado por las fluctuaciones de precios en el mercado energético. En última instancia, un sistema de calefacción híbrido ahorra emisiones de CO 2 . Por eso, el estado premia el cambio.
Eficiencia de una bomba de calor
Los fabricantes de bombas de calor indican la eficiencia de los sistemas en factores de rendimiento anual (JAZ). En términos simples, el factor de rendimiento anual expresa la relación entre la energía utilizada para operar el compresor (electricidad) y el calor útil proporcionado. Un factor de rendimiento anual de 4 significa que 100 kilovatios hora de electricidad producen 400 kilovatios hora de calor.
Por tanto, el factor de rendimiento anual es una medida de la eficiencia de la bomba de calor. Las bombas de calor de agua a agua con un coeficiente de rendimiento promedio anual de 5 funcionan mejor aquí. Las bombas de calor de salmuera a agua con sondas geotérmicas están cerca de 4 a 4,5. Las bombas de calor aire-agua, por otro lado, suelen tener un coeficiente de rendimiento anual de 3,5.
Eficiencia de calentamiento de madera
Los modernos sistemas de calefacción de leña representan una opción ecológica para complementar el sistema solar térmico o la bomba de calor. Además de las clásicas estufas de leña, también están disponibles gasificadores de leña, sistemas de calefacción de pellets o astillas de madera.
Esta estufa de pellets de diseño clásico mide tan solo 80 cm de altura y ya tiene salida de humos.
Eficiencia de calefacción solar
En promedio, un sistema solar térmico proporciona entre el 30 y el 35 por ciento de la energía de calefacción requerida. Funciona de manera más eficiente en primavera y otoño, cuando todavía hay muchas horas de sol.
Parámetros como la inclinación y orientación del techo, así como la ubicación geográfica, influyen en el rendimiento de la calefacción solar. La tecnología del sistema también es decisiva. Si utiliza el sistema solar térmico con fines de calefacción, vale la pena invertir en los colectores de tubos de vacío más caros pero más eficientes.
Eficiencia de calefacción de gas y petróleo
Gracias a la tecnología de condensación, los sistemas modernos de calefacción de gas y petróleo ahorran energía y alcanzan eficiencias del 90 por ciento o más. A diferencia de las calderas convencionales, las calderas de condensación utilizan el calor de los gases de combustión de condensación, que de otro modo se escapa por la chimenea. El gas natural, en particular, se considera un combustible con bajas emisiones de CO 2 en combinación con una caldera de condensación .
Los sistemas de calefacción de aceite con tecnología de condensación todavía se pueden instalar hasta finales de 2025. Sin embargo, todos los subsidios estatales finalizaron el 31 de diciembre de 2019. Los sistemas modernos todavía pueden valer la pena como parte de un sistema de calefacción híbrido.
Costos de calefacción híbrida
El precio de compra y los costes de instalación de un calefactor híbrido dependen de la variante seleccionada y de sus necesidades de calefacción. La siguiente tabla proporciona una descripción general de los costos promedio de compra, desarrollo y mantenimiento de un sistema en una vivienda unifamiliar. Además de estos gastos, también debes tener en cuenta los gastos de combustible (aceite, gas o leña) o el uso de calefacción urbana.
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Tipo de calentamiento |
coste de adquisición |
Costos de desarrollo |
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|---|---|---|---|
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Sistema termosolar |
alrededor de 6.000 euros |
1.500 a 3.000 euros |
150 a 250 euros |
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5,000 a 10,000 euros |
2.000 a 6.000 euros |
50 a 100 euros |
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4.000 a 10.000 euros |
500 a 2.000 euros |
50 a 100 euros |
|
|
6.000 a 12.000 euros |
Desde 4.000 euros |
50 a 100 euros |
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8.000 a 12.000 euros |
Desde 7.000 euros |
50 a 100 euros |
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8.000 a 12.000 euros |
Desde 3.500 euros |
50 a 100 euros |
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Calefacción por condensación de aceite |
6.000 a 9.000 euros |
1.000 a 2.500 euros |
150 a 250 euros |
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Calefacción por condensación de gas |
3.000 a 6.000 euros |
1.000 a 2.500 euros |
100 a 250 euros |
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Calentamiento de pellets |
10.000 a 15.000 euros |
1.000 a 2.500 euros |
150 a 250 euros |
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Central térmica tipo bloque |
Desde 15.000 euros |
Desde 5.000 euros |
350 a 500 euros |
Normativa legal y subvenciones
Desde el 1 de enero de 2020, la Oficina Federal de Economía y Control de Exportaciones (BAFA) ha estado promoviendo sistemas térmicos solares en edificios nuevos y existentes con hasta el 30 por ciento de los costos de adquisición como parte del paquete climático 2020. Los requisitos previos son un rendimiento calculado de al menos 525 kilovatios hora por metro cuadrado por año, un área colectora suficiente y un tanque de almacenamiento intermedio con capacidad suficiente.
Si instala un sistema de calefacción híbrido con una combinación de bomba de calor y gas, también recibirá un subsidio de hasta el 30 por ciento del precio de compra, incluidos los costos de instalación y puesta en marcha. Si cambia un calentador de aceite por un calentador híbrido, la bonificación BAFA aumenta hasta un 40 por ciento de los costos incurridos.
