Cómo mejorar el rendimiento de los sistemas de agua caliente sanitaria

Los sistemas de agua caliente sanitaria (ACS) representan una gran parte del consumo de energía en los edificios de la ciudad de Nueva York. El ACS representa el 12% de la energía total utilizada por inmuebles sujetos a la Ley de Benchmarking (Ley Local 84 de 2009), y en el sector residencial multifamiliar este aumenta al 15%. Además, la mayoría de los sistemas de ACS funcionan con gasóleo o gas natural, lo que los convierte en la principal fuente de emisiones de gases de efecto invernadero en la ciudad de Nueva York. En comparación con los edificios residenciales multifamiliares, las oficinas de gran altura tienen un consumo de ACS mucho menor, representando solo el 4% de su uso de energía.

El concepto de rendimiento del sistema tiene una definición amplia cuando se trata de agua caliente sanitaria. Idealmente, estos sistemas deberían diseñarse para ofrecer las siguientes características:

  • Suministro de agua caliente bajo demanda y a una temperatura adecuada para la aplicación correspondiente. Por ejemplo, tomar una ducha puede ser incómodo y perjudicial para la salud si el agua se entrega demasiado fría, pero también puede ser peligroso si el agua está demasiado caliente.
  • También hay casos en los que los sistemas de ACS suministran agua a la temperatura adecuada, pero tardan un tiempo en llegar a ese punto. Esto suele suceder cuando los sistemas de ACS se utilizan por primera vez después de un largo período de inactividad: el agua de la tubería entre el calentador y el punto de uso ha tenido tiempo de enfriarse.
  • Consumiendo la menor cantidad de energía posible, minimizando su costo operativo. Esto se puede lograr actualizando a un sistema de ACS más eficiente, usando controles inteligentes o simplemente bajando el punto de ajuste de la temperatura del agua.
  • Minimizar las emisiones durante la operación, lo que se puede lograr reduciendo el uso de energía y utilizando tecnologías de calefacción que son menos intensivas en carbono. Por ejemplo, el gas natural produce menos emisiones que el fuel oil para una carga de calefacción determinada, e incluso puede obtener un Reembolso de Con Edison para la conversión.

En pocas palabras, un sistema de ACS de alto rendimiento proporciona agua caliente cuando se necesita y a la temperatura adecuada, a la vez que tiene un bajo costo operativo y evita las emisiones de gases de efecto invernadero. Por supuesto, lograr esto en la práctica requiere capital adicional; tanto la eficiencia energética como la gestión ambiental tienen un costo.

Principales limitaciones de los sistemas de ACS en la ciudad de Nueva York

Las auditorías energéticas de edificios exigidas por la Ley Local 87 de 2009 han revelado una limitación clave en la forma en que se diseñan y operan los sistemas de ACS en los edificios de la Ciudad de Nueva York. En muchos casos, la misma caldera se utiliza para calefacción de espacios y agua caliente sanitaria. Esto no es un problema cuando la carga combinada de calefacción y ACS requiere la capacidad total de la caldera, pero la eficiencia se ve afectada drásticamente cuando solo se usa agua caliente. La caldera se ve obligada a funcionar de manera ineficaz a carga parcial y, en algunos casos, se ha descubierto que las calderas funcionan a plena capacidad incluso cuando la carga de calefacción de espacios es reducida o nula.

Desafortunadamente, el 80% de los edificios multifamiliares en Nueva York todavía usan sistemas combinados de calefacción y ACS, y la configuración es más común en edificios más antiguos. En promedio, el consumo anual de combustible de estos edificios aumenta en 10,000 BTU por pie cuadrado, en comparación con un Edificio similar con sistemas separados. Considere que el área de referencia en edificios multifamiliares es 1,16 mil millones de pies2: asumiendo 928 millones de pies2 son atendidos por sistemas combinados, la oportunidad de ahorrar combustible es equivalente a 9.280 billones de BTU por año.

Las dos configuraciones más comunes en los sistemas combinados de calefacción y ACS son los intercambiadores de calor indirectos y las baterías sin tanque.

  • Los intercambiadores de calor indirectos operan entre la caldera de calefacción de espacios y el tanque de almacenamiento de ACS, prestan servicio a alrededor del 25% de los edificios auditados y consumen un 16% más de combustible que los sistemas separados. En promedio, los edificios con estos sistemas consumen 62,3 kBTU / pie2.
  • Los serpentines sin tanque calientan el agua haciéndola fluir directamente a través de un serpentín dentro de la caldera, y sirven al 35% de los edificios auditados. Su consumo de combustible es un 27% superior al de un sistema de ACS independiente, equivalente a 67,5 kBTU / ft2 anualmente.

Los sistemas dedicados de ACS también muestran variaciones en el rendimiento según su configuración. Los edificios con un sistema de ACS que utiliza un tanque de agua caliente a fuego directo consumen 50,7 kBTU / pie2, mientras que los edificios donde la caldera y el tanque son componentes separados consumen 57 kBTU / pie2. Sin embargo, en ambos casos el consumo de combustible es mucho menor que el de los sistemas combinados.

En resumen, los sistemas de ACS basados ​​en un combustible fósil son más eficientes cuando utilizan un tanque de agua caliente de combustión directa y son independientes del sistema de calefacción de espacios. Gas natural es el combustible con las emisiones más bajas (117 g CO2 por millón de BTU), que es un 27% menor que las emisiones resultantes del aceite de calefacción (161,3 g CO2 por millón de BTU).

Si tiene un edificio con sistemas combinados de calefacción y ACS y está considerando instalaciones separadas, primero asegúrese de obtener una evaluación profesional de su propiedad. Si el costo total de propiedad del nuevo sistema es más alto que el escenario de “negocios como de costumbre”, es posible que desee considerar primero otras actualizaciones de eficiencia energética.

Utilización de un sistema eléctrico de ACS

La electricidad es muy cara en Nueva York y, como resultado, el costo del calentamiento por resistencia se vuelve prohibitivo. Sin embargo, sistemas eléctricos de ACS puede contribuir en gran medida a los objetivos de reducción de emisiones de Nueva York, ya que la energía puede provenir 100% de fuentes renovables. Los calentadores de resistencia no pueden competir con el costo operativo de las calderas de gas o petróleo, pero las bombas de calor de alto rendimiento pueden igualar su costo operativo sin las emisiones asociadas.

Los calentadores de resistencia sin tanque pueden ser rentables en aplicaciones pequeñas donde se instalan en el punto de uso. Aunque utilizan un calentamiento de resistencia ineficiente, son asequibles y fáciles de instalar, y compensan su alto costo de funcionamiento operando solo en ráfagas cortas cuando es necesario. Si tiene un artefacto de plomería donde rara vez se usa agua caliente, un calentador eléctrico sin tanque puede ayudarlo a ahorrar en las líneas de gas. Las auditorías de edificios de la ciudad de Nueva York han revelado que los calentadores eléctricos sin tanque en el punto de uso son comunes en los edificios de oficinas por esta razón: son convenientes y el ACS solo representa el 4% del uso de energía en el sector de oficinas.

Recomendaciones finales

Tenga en cuenta que los sistemas de agua caliente sanitaria tienen muchos otros componentes además de la caldera o la bomba de calor. Es posible lograr ahorros aún mayores minimizando la pérdida de calor en las tuberías y utilizando accesorios de plomería que ahorran agua. Manten eso en mente ahorrando agua caliente reduce dos de sus facturas de servicios públicos: la factura del agua en sí y la factura de la luz o del gas, según lo que utilice para el ACS.