Curso de HULC desde cero: 42. Calefacción con caldera y refrigeración con bomba de calor

Ejemplo de sistema combinado: calefacción centralizada y bomba de calor individual

En este vídeo analizamos un caso práctico frecuente en edificios residenciales: un sistema de calefacción centralizada por caldera y radiadores, combinado con una bomba de calor individual en cada vivienda para la refrigeración en verano. El procedimiento se desarrolla utilizando la herramienta HULC.

Punto de partida

Partimos de un modelo previamente desarrollado que ya cuenta con los sistemas de agua caliente sanitaria y calefacción centralizada definidos. Guardamos una nueva versión del archivo con un nombre que identifique el añadido de la bomba de calor, preservando así el estado anterior del proyecto.

Añadir sistema de refrigeración individual

Para introducir la bomba de calor individual se utiliza la opción de sistema unizona, ya que cada vivienda está definida como una única zona térmica. Se selecciona el espacio correspondiente y se procede a la incorporación del equipo.

Es importante tener en cuenta una limitación de la herramienta: en un mismo espacio no pueden definirse dos sistemas que proporcionen la misma prestación térmica (por ejemplo, dos equipos que generen calefacción). Por este motivo, aunque el equipo real sea una bomba de calor, en HULC se define como un equipo de solo refrigeración. El objetivo es evitar solapamientos con el sistema ya existente de calefacción centralizada.

Definición del equipo

Se introducen los datos del equipo de refrigeración con los valores utilizados en otros ejemplos del curso:

• Potencia total de refrigeración: 5,0 kW
• Potencia sensible estimada: 4,0 kW
• Consumo en refrigeración: 1,1 kW
• Caudal de aire: 462 m³/h

Estos valores representan un equipo típico tipo split, adecuado para viviendas individuales.

Ajuste de la curva de carga parcial

Por defecto, HULC asocia al equipo una curva de rendimiento a carga parcial que suele penalizar el comportamiento del equipo. En este caso, se recomienda modificar la curva de consumo en función de la carga parcial para mantener un rendimiento constante. Esto se consigue introduciendo únicamente el término lineal con valor uno, y anulando el resto. Así se evita que el rendimiento simulado disminuya artificialmente cuando el equipo opera por debajo de su capacidad nominal.

Aplicación al resto de espacios

Una vez definida la curva corregida, esta queda asociada al tipo de equipo, por lo que no es necesario volver a ajustarla para cada vivienda. Se repite el proceso de añadir un sistema unizona para cada espacio, asegurándose de no seleccionar dos veces el mismo. Se definen los mismos parámetros de equipo para cada uno.

Finalmente, se graba el proyecto y se lanza el cálculo. El modelo queda así configurado con calefacción centralizada por caldera y refrigeración individual por bomba de calor en cada vivienda.

Curso de HULC desde cero: 41. Bomba de calor

Ejemplo de sistema unizona con bomba de calor aire-aire en HULC

En este vídeo trabajamos con un ejemplo práctico en el que se incorpora una bomba de calor aire-aire para climatizar un espacio individual en un edificio residencial. La herramienta utilizada es HULC (Herramienta Unificada LIDER-CALENER).

Introducción del sistema unizona

Partimos de un modelo que ya tiene definida la producción de agua caliente sanitaria. El objetivo es añadir un sistema de climatización para el espacio P02_E03 utilizando una bomba de calor tipo split, que proporciona calefacción y refrigeración por aire.

Como se trata de un único espacio, se selecciona la opción de sistema de climatización unizona. Se asigna el espacio correspondiente y se escoge como equipo una bomba de calor aire-aire, tecnología común en soluciones tipo split.

Definición del equipo

Para ajustar los parámetros del equipo, se consultan los datos del catálogo de un fabricante. A partir del cálculo de cargas térmicas del espacio, se determina que se necesita una capacidad de 5.700 W en calefacción y 4.600 W en refrigeración. Se selecciona un modelo con capacidad nominal de 5 kW en refrigeración y 6,3 kW en calefacción, valores que cubren las necesidades planteadas.

Se introducen en HULC los siguientes valores:

• Capacidad total nominal de refrigeración: 5,0 kW
• Capacidad sensible estimada: 4,0 kW
• Consumo en refrigeración: 1,1 kW
• Capacidad nominal de calefacción: 6,3 kW
• Consumo en calefacción: 1,4 kW
• Caudal de impulsión nominal: 462 m³/h

Curvas de carga parcial

HULC genera automáticamente una serie de curvas que definen cómo varía el consumo del equipo en función de la carga parcial. Sin embargo, en el caso de las bombas de calor, las curvas por defecto suelen subestimar el rendimiento a cargas parciales.

Al consultar el informe de resultados del programa, se observa que el rendimiento medio estacional en calefacción es sensiblemente inferior al nominal introducido, lo cual no concuerda con los datos del fabricante. Este proporciona una eficiencia superior a carga parcial, lo que indica que la curva por defecto no refleja adecuadamente el comportamiento real del equipo.

Modificación de las curvas

Para corregir esta discrepancia, se recomienda modificar las curvas de consumo a carga parcial en calefacción y refrigeración. En el ejemplo se opta por una simplificación: establecer un rendimiento constante independiente de la carga parcial.

Esto se consigue ajustando los coeficientes de la curva de forma que el consumo varíe de manera directamente proporcional a la potencia demandada. Con este cambio, el rendimiento medio estacional calculado por el programa se aproxima al valor nominal del equipo, obteniendo resultados más coherentes con el comportamiento esperado.

Consideraciones sobre la definición del espacio

Se comenta que esta aproximación resulta válida si el sistema es una bomba de calor centralizada que climatiza toda la vivienda por conductos. Sin embargo, si la instalación real consiste en varios equipos independientes, uno por habitación, sería necesario definir un espacio térmico por estancia y asignar a cada uno su correspondiente equipo, lo cual implicaría una mayor complejidad en el modelo.

En el caso trabajado, se opta por una solución simplificada para mostrar el funcionamiento de la herramienta y el impacto de la definición de curvas en los resultados energéticos.

Curso de HULC desde cero: 40. Calefacción centralizada con caldera

Ejemplo práctico de calefacción centralizada por caldera en HULC

En esta lección realizamos un ejemplo detallado de cómo introducir un sistema de calefacción centralizada por caldera en un edificio residencial con múltiples viviendas utilizando la Herramienta Unificada LIDER-CALENER (HULC). A lo largo del vídeo definimos los equipos, ajustamos sus parámetros y verificamos los resultados energéticos obtenidos.

Planteamiento del modelo y creación del sistema

Partimos de un edificio que ya tiene definida la instalación de agua caliente sanitaria. Sobre esta base, procedemos a incorporar un sistema de calefacción multizona por agua, que representa una solución habitual en edificios con caldera central. Este sistema se basa en una única caldera que proporciona agua caliente a los radiadores distribuidos por todas las viviendas.

Para comenzar, se define el sistema multizona, se asigna una temperatura de impulsión de 80 °C —un valor típico en instalaciones con radiadores— y se deja el multiplicador a 1, ya que el sistema es único para todo el edificio.

Selección del equipo generador

A continuación, se añade el equipo generador de calor. En este caso, una caldera convencional. Se comentan las diferencias respecto a otras opciones (baja temperatura, condensación, eléctrica) y se resalta que, en la práctica, lo más determinante es el rendimiento térmico que se asigne.

En ausencia de un proyecto real con especificaciones técnicas concretas, se consultan tablas de rendimientos mínimos recomendados según el tipo y potencia de la caldera. A partir de estos valores y del cálculo de cargas térmicas previamente realizado, se determina una potencia nominal aproximada de 80 kW con un rendimiento del 90 %.

Se selecciona el combustible (gas natural) y se introducen estos valores en la herramienta.

Incorporación de emisores térmicos

Tras definir la caldera, se procede a introducir las unidades terminales, que en este caso son radiadores. Para ello, se aprovechan los datos del cálculo de cargas térmicas, ajustando la potencia de los radiadores por espacio.

Como el modelo del edificio está definido agrupando cada vivienda en un único espacio, se toma la potencia total necesaria en cada una y se asigna directamente como la capacidad del radiador correspondiente. Esta simplificación resulta adecuada y coherente para este tipo de modelo.

Verificación y ajustes finales

Una vez completada la introducción del sistema, se revisa que todos los espacios estén correctamente cubiertos, sin omisiones ni duplicidades. Se guarda el archivo y se realiza el cálculo siguiendo el procedimiento habitual: primero el cálculo del CTE y después la evaluación del HE0.

Es importante resaltar que si no se define ningún sistema de calefacción, la herramienta aplicaría por defecto los sistemas de referencia establecidos en el código técnico, que suelen presentar rendimientos optimizados (por ejemplo, un 95 %). En este caso, al haber definido expresamente una caldera convencional con un rendimiento del 90 %, los resultados pueden verse ligeramente penalizados en comparación con los del sistema de referencia.

Consulta de los resultados y evaluación del rendimiento

El último paso consiste en revisar el rendimiento que el programa ha considerado para el sistema de calefacción. Esta información se encuentra en el informe de verificación del HE0, donde se detallan los parámetros utilizados por el software para los cálculos energéticos.

En el ejemplo trabajado, se confirma que el rendimiento estacional calculado para la caldera central es del 88 %, un valor coherente con el 90 % introducido inicialmente. Esta verificación permite tener la tranquilidad de que la simulación energética refleja adecuadamente el comportamiento del sistema definido.

Este ejercicio muestra una situación muy habitual en proyectos de rehabilitación energética o de obra nueva en edificios residenciales colectivos, y permite consolidar el procedimiento completo desde la definición del sistema hasta la interpretación de los resultados.

Curso de HULC desde cero: 39. Ejemplo de ACS con Aerotermia

Ejemplo práctico de ACS con equipos individuales de aerotermia

En esta lección realizamos un ejemplo completo de definición de un sistema de producción de agua caliente sanitaria (ACS) mediante equipos individuales de aerotermia en un edificio residencial con 14 viviendas. Se muestra cómo configurar correctamente los equipos, ajustar sus parámetros y verificar el cumplimiento de las exigencias del HE0.

Creación del modelo y ajustes previos

Partimos de un archivo previamente guardado que contenía una instalación de energía solar térmica. Para trabajar con un sistema alternativo, lo primero que hacemos es guardar una copia con otro nombre y desactivar la opción de producción de energía mediante solar térmica en los datos generales del proyecto.

El nuevo planteamiento consiste en suponer que cada vivienda dispone de su propio equipo de aerotermia para la producción exclusiva de ACS. Esta solución es habitual en proyectos actuales debido a su facilidad de instalación y cumplimiento normativo como sistema basado en energía renovable.

Definición del sistema y uso del multiplicador

Se accede al apartado de sistemas y se añade uno nuevo de ACS. Como se pretende modelar el mismo equipo para cada vivienda, se utiliza el multiplicador para definir un único sistema que se repetirá 14 veces. Este enfoque simplifica el trabajo y refleja adecuadamente la realidad del proyecto.

Selección de la bomba de calor aire-agua

El equipo que se selecciona es una bomba de calor tipo aire-agua. Se realiza una búsqueda en catálogos de fabricantes y se elige un modelo con datos disponibles sobre potencia eléctrica absorbida y coeficiente de rendimiento (COP).

A partir de estos datos, se calcula la potencia térmica suministrada por el equipo. En este caso, el consumo eléctrico es de 700 W y el COP es de 3,07, lo que permite estimar una capacidad térmica nominal de 2,13 kW. Ambos valores se introducen en la herramienta.

Definición de la demanda de ACS

Para cada uno de los 14 equipos se asigna la demanda diaria de ACS correspondiente a una única vivienda. Esta se calcula dividiendo la demanda total del edificio, estimada según el Documento Básico HE 4 del Código Técnico, entre el número de viviendas. El valor resultante es de 126 litros/día.

Cálculo y verificación de resultados

Una vez definido el sistema, se guarda el archivo y se procede al cálculo. Se recomienda seguir el orden habitual: primero el cálculo del código técnico y luego el cálculo del HE0. Tras completar el proceso, se accede a los resultados a través del apartado correspondiente.

En este ejemplo, el sistema de aerotermia por sí solo cumple con el límite de consumo de energía primaria no renovable establecido en el HE0, aunque en el ejemplo concreto utilizado no se alcanza el cumplimiento global. Esto no invalida el modelo, ya que el objetivo es mostrar el procedimiento.

Comprobación del rendimiento considerado

Un aspecto relevante en los sistemas de aerotermia es confirmar qué rendimiento está considerando el programa en el cálculo. Esto se puede consultar en los informes generados por la herramienta, en concreto en el certificado de verificación del HE0.

En el ejemplo analizado, se observa que el rendimiento medio estacional considerado es de 3,16, un valor coherente con el rendimiento nominal introducido. Esta verificación permite asegurar que los datos del equipo han sido correctamente interpretados por la herramienta.

Este tipo de revisión es especialmente importante, ya que un desajuste entre el rendimiento nominal del equipo y el rendimiento estacional calculado puede indicar un error en la definición de parámetros o en las curvas de comportamiento asociadas.

Curso de HULC desde cero: 38. Ejemplo de ACS con calentador a Gas

En esta lección explicamos paso a paso cómo introducir en HULC un sistema de producción de agua caliente sanitaria (ACS) basado en termos individuales de gas natural para un edificio de viviendas. Este tipo de solución, habitual en proyectos residenciales, requiere establecer correctamente el sistema, la potencia de los equipos y la demanda asociada a cada vivienda.

Configuración inicial del sistema

Comenzamos añadiendo el sistema de agua caliente sanitaria desde el apartado de proyecto. Como el objetivo es modelar un termo individual para cada una de las 14 viviendas del edificio, configuramos el sistema con un multiplicador de 14. Esto indica que el equipo que se defina a continuación se replicará exactamente 14 veces, una por vivienda.

Selección y parametrización del equipo

A continuación, se añade el equipo. En este caso seleccionamos una caldera convencional que represente un termo de gas natural. Tras una rápida búsqueda en internet, se toma como referencia un modelo con una potencia útil de 20 kW y un rendimiento de 0,91. Estos valores se introducen directamente en la herramienta.

Se recuerda que, al trabajar con equipos individuales, es importante definir correctamente las propiedades de cada uno, ya que el comportamiento energético global del edificio se construye a partir de la repetición de estos equipos.

Cálculo de la demanda de ACS

Para completar el sistema, es necesario definir la demanda diaria de agua caliente. En el ejemplo se parte de un estudio previo que evalúa la necesidad total de ACS para las 14 viviendas. Dividiendo ese valor total entre el número de viviendas, se obtiene una demanda individual de 126 litros por día, que se introduce en el sistema.

Guardado del modelo y cálculo del HE0

Antes de realizar los cálculos, se recomienda guardar el archivo con un nombre diferente para conservar una copia de trabajo específica para este caso. A continuación, se inicia el cálculo siguiendo el orden que establece la herramienta: primero se ejecuta el cálculo del código técnico y después el del HE0.

Una vez completado, se accede al apartado correspondiente para consultar los resultados.

Requisitos normativos

Se recuerda que, en edificios residenciales, es obligatorio definir un sistema de producción de agua caliente sanitaria para que el cálculo del HE0 sea válido. Esto no aplica a los sistemas de calefacción o refrigeración, que pueden omitirse si se desea que HULC utilice los sistemas de referencia definidos por el Código Técnico de la Edificación.

Resultados del cálculo

Al revisar los resultados, se verifica que el sistema cumple con las exigencias del HE0. En el informe se incluye información como la cobertura de la energía solar respecto a la demanda total de ACS, así como otros parámetros relevantes del sistema definido.

Este tipo de análisis es esencial para validar el cumplimiento normativo del edificio y justificar documentalmente las decisiones adoptadas durante el diseño de las instalaciones.

Curso de HULC desde cero: 37. Factores de corrección

Introducción a los factores de corrección

En esta lección abordamos con detalle los factores de corrección que genera automáticamente la herramienta unificada HULC al definir los sistemas y equipos del edificio. Veremos en qué consisten, cómo se calculan y qué implicaciones tienen en el consumo energético del edificio. Analizamos con especial atención los casos en los que es necesario modificar las curvas predeterminadas para obtener resultados realistas.

Qué son los factores de corrección

Cuando definimos un sistema en HULC, la herramienta crea por defecto una serie de curvas asociadas a ese sistema. Estas curvas sirven para ajustar algunos parámetros clave, como el consumo o la capacidad, en función de variables como la temperatura exterior o la carga parcial. Estos factores influyen directamente en el rendimiento energético que se calcula durante la simulación del comportamiento del edificio.

Curvas relevantes en bombas de calor

En el caso de las bombas de calor, hay dos curvas que resultan especialmente relevantes: el consumo en refrigeración y el consumo en calefacción en función de la carga parcial. Son las curvas que más afectan al rendimiento calculado y, por tanto, al cumplimiento del HE0 y a la certificación energética del edificio.

Estas curvas utilizan un polinomio de hasta tercer grado con una variable independiente que representa el factor de carga. Este factor se obtiene dividiendo la potencia térmica que se necesita en un momento concreto entre la potencia nominal del equipo.

Interpretación de las curvas de carga parcial

El resultado de la curva se multiplica por el consumo nominal para obtener el consumo real en cada instante. Este consumo, junto con la potencia suministrada, permite calcular el rendimiento instantáneo. El problema aparece cuando el rendimiento calculado cae muy por debajo del nominal debido a una mala definición de la curva o a un sobredimensionamiento del equipo.

Es habitual que, al sobredimensionar una bomba de calor, el factor de carga se mantenga bajo durante largos periodos. Si la curva predeterminada penaliza excesivamente estos valores bajos, el rendimiento calculado será irrealmente bajo, inflando el consumo y empeorando la calificación energética.

Limitaciones de las curvas por defecto

Las curvas que incluye HULC por defecto no siempre reflejan con precisión el comportamiento de los equipos reales. Muchos fabricantes no proporcionan curvas completas de carga parcial, sino apenas tres valores: mínimo, nominal y máximo. Sin embargo, los equipos modernos, especialmente los inverter, suelen mantener rendimientos muy aceptables incluso a cargas bajas.

Esto hace que convenga sustituir las curvas por defecto por otras más ajustadas. En la lección, analizamos un ejemplo gráfico donde el rendimiento mejora con la reducción de la carga hasta cierto punto, y solo cae cuando el consumo de ventiladores empieza a ser significativo.

Cómo modificar las curvas en HULC

Se muestra paso a paso cómo introducir una nueva curva en la herramienta, sustituyendo los valores por defecto por una formulación propia basada en datos del fabricante. Para ello, basta con introducir los coeficientes correspondientes en el editor de curvas, asegurándonos de respetar el formato (comas o puntos decimales) que utiliza la herramienta.

También se comenta una alternativa válida: fijar un rendimiento constante. Esto puede hacerse configurando una curva plana que mantenga el consumo proporcional a la carga, lo que implica un rendimiento igual al nominal durante todo el año. Esta solución es aceptable cuando no se dispone de información detallada.

Comprobaciones posteriores al cálculo

Una vez completados los cálculos, es recomendable comprobar qué rendimiento ha utilizado la herramienta para cada sistema y equipo. Esto permite detectar posibles incoherencias derivadas de curvas mal definidas o de sobredimensionamientos. En sistemas de bomba de calor, estos ajustes pueden marcar la diferencia entre cumplir o no con las exigencias del CTE.

Particularidades en el caso de calderas

En los sistemas con caldera, los factores de corrección suelen tener un impacto muy reducido. La mayoría de los coeficientes asociados a estas curvas permanecen en valor uno, indicando que no hay variación significativa en el rendimiento en función de la carga. En consecuencia, no suele ser necesario modificar estas curvas en instalaciones con caldera.