Después de explorar en detalle las novedades del RD 487/2022 en cuanto al diseño de instalaciones de ACS, es crucial considerar las diferentes alternativas que se están proponiendo para implementar estos cambios de manera efectiva.
En artículos anteriores ya abordamos una de ellas y analizamos sus ventajas e inconvenientes: la utilización de depósitos acumuladores en serie. Puedes acceder al artículo anterior aquí.
En esta ocasión, nos adentraremos en una segunda alternativa que ha captado la atención en el ámbito de la ingeniería y el diseño de sistemas de ACS.
Nos referimos a la combinación de un acumulador con dos intercambiadores de placas ACS, uno en el circuito primario y otro en el secundario.
Vamos a analizar en detalle cómo funciona y cuáles son sus desafíos y consideraciones fundamentales.
El Diseño en detalle: Un acumulador + 2 intercambiadores de placas ACS (Primario y secundario)
Como hemos dicho al inicio, ésta es otra de las alternativas que se pueden plantear para conseguir implementar las nuevas directrices que plantea el RD 487/2022 para el diseño de las instalaciones de ACS.
¿A nadie se le ha ocurrido hacer diseños sencillos? Veamos en qué consiste y cómo funciona.
¿En qué consiste?
- Circuito primario: Se incorpora un intercambiador de placas ACS para que recoja el calor generado por la fuente, y transferirlo al acumulador. La fuente de calor puede ser una caldera o cualquier otra (aerotermia, solar térmica, solar fotovoltaica…)
- Circuito secundario (ACS): El acumulador, se mantiene a una temperatura constante de 70ºC, de manera homogénea y uniforme, para garantizar el cumplimiento de las obligaciones establecidas en el Anexo 3 del RD 487/2022.
Dos puntos importantes hasta ahora:
- Hemos llevado el acumulador a un punto de muerte instantánea de legionella (70ºC)
- Por razones obvias de seguridad térmica y eficiencia energética, no podemos enviar agua a 70ºC hacia el circuito de ACS.
¿Cómo se soluciona en este esquema? Con el 2º intercambiador de placas, que conecta:
- Por un lado, la salida del acumulador (ya pasteurizada), para ser enfriada y entregarla a la válvula de 3 vías.
- Por otro lado, la tubería de recirculación, que trae de vuelta el ACS no consumido, junto con la entrada de agua de red o AFCH. De esta forma, ésta se mezcla con la recirculación a través del 2º intercambiador de placas ACS, adquiriendo calor sin mezclar las aguas, para enfriar la salida del acumulador.
Aunque este sistema requiere de profundizar en su concepto, no vamos a dedicar mucho más tiempo, puesto que es un sistema muy complejo y energéticamente ineficiente, como ahora veremos.
- En el circuito primario, se incorpora un intercambiador de placas ACS que cumple la función de recoger el calor generado por la fuente, que podría ser una caldera o cualquier otra fuente de calor, y transferirlo al acumulador.
- Ya en el lado de secundario (ACS), este acumulador se mantiene a una temperatura constante de 70ºC, de manera homogénea y uniforme, lo que garantiza el cumplimiento de las obligaciones establecidas en el Anexo 3 del RD 487/2022.
- Hemos llevado el acumulador a un punto de muerte instantánea de legionella (70ºC)
- Por razones obvias de seguridad térmica y eficiencia energética, no podemos enviar agua a 70ºC hacia el circuito de ACS.
- Es aquí donde entra en servicio el 2º intercambiador de placas que conecta:
- De un lado la salida del acumulador, ya pasteurizada, para ser enfriada y entregarla a la válvula de 3 vías.
- De otro lado la tubería de recirculación trae de vuelta el agua caliente, que no se ha consumido + la entrada de agua de red o AFCH que se mezcla con la recirculación a través del segundo intercambiador de placas ACS, adquiriendo calor sin mezclar las aguas, para enfriar la salida del acumulador.
- (Aunque este sistema requiere de profundicar en su concepto, no vamos a dedicar mucho más tiempo, puesto que es un sistema muy ineficiente energéticamente y complejo… como ahora veremos).
Anexo 3. Parte A. Punto 7. c) Temperatura en los acumuladores: Asegurará, en toda el agua almacenada en los acumuladores de agua caliente finales, es decir, inmediatamente anteriores a consumo, una temperatura homogénea y mínima de 60 ºC.
¿Cómo funciona?
- El acumulador entrega agua a 70ºC.
- Inadecuado para la durabilidad y conservación de los circuitos de ACS.
- Peligroso para las personas (Puede producir quemaduras).
- Muy ineficiente puesto que las pérdidas térmicas de calor en distribución ACS aumentan considerablemente (+ coste y – eficiencia)
- El 2º intercambiador de calor rebaja la temperatura del ACS cediendo calor al retorno y al agua fría que entra en el sistema.
- Puede parecer técnicamente correcto, pero no funciona siempre.
- Entre las 00:00h y las 07:00h el consumo de ACS tiende a cero.
- ¿Con qué enfriamos el agua acumulada a 70ºC?
- 70º de acumulación – 55ºC de retorno = 63ºC en un primer ciclo…
- Según avanza la noche el retorno se acercaría a los 65ºC con lo que enviaríamos el ACS prácticamente a 70ºC a todo el circuito.
- ¡Peligro para la instalación y los usuarios!
- Puede parecer técnicamente correcto, pero no funciona siempre.
- Al mismo tiempo, el intercambiador entrega el ACS a menor temperatura a la válvula de 3 vías, la cual realiza la mezcla para suministra 60ºC al circuito de ACS.
- ¿Qué sucede en el momento de consumo punta cuando no prácticamente todo el aporte de de agua fría y nos cae la temperatura del acumulador?
- ¿Aunque sea un acumulador de alta temperatura tenemos que sobre-dimensionarlo como para evitar que la temperatura decaiga en los momentos de consumo punta o crítico?
- ¿Qué sucede cuando de madrugada nadie consume ACS y no hay fluido con el que enfriar los 60ºC de salida?
Objetivo principal de instalar dos intercambiadores de placas ACS
El objetivo de este diseño con dos intercambiadores de placas ACS es doble.
a) En primer lugar, se busca garantizar que tanto el agua de recirculación como el agua de red pasen por un choque térmico al atravesar el acumulador. Este choque térmico eleva la temperatura del agua a 70ºC antes de ser distribuida en el sistema de ACS con lo que aseguramos la eliminación por completo de la bacteria legionella.
b) El diseño busca asegurar la completa esterilización del ACS, ya que todo el agua que circula por el sistema es sometida a temperaturas que superan los 70ºC. Esto constituye una medida efectiva para prevenir la proliferación de la legionella y garantizar la seguridad en la distribución de agua caliente.
¿Es este el diseño que tienes en tu instalación? Pues… malas noticias. No es un diseño óptimo ni para prevenir la legionella ni para tener unos buenos valores energéticos.
Inconvenientes de combinar un acumulador con 2 intercambiadores de placas ACS para respetar las directrices del RD 487/2022
A pesar de su aparente eficacia en la esterilización del agua, solucionar el cumplimiento del RD 487/2022 combinando un acumulador con dos intercambiadores de placas ACS no está exento de inconvenientes y problemáticas que pueden limitar su viabilidad. A continuación, analizamos los principales problemas asociados a esta alternativa con varios intercambiadores de placas ACS.
1. Estratificación del acumulador
Un desafío significativo es la estratificación del agua dentro del acumulador. A pesar de los esfuerzos por mantenerlo a 70ºC de manera constante, es difícil garantizar que el ACS se mantenga a la misma temperatura en la parte superior e inferior del acumulador.
1º.- Es muy complicado de diseño, mantener todo el acumulador constantemente a 70ºC. (Para conseguirlo se precisa de sobredimensionar el equipo productor de calor, el intercambiador de primario y la bomba de secundario.
2º.- Es carísimo energéticamente mantener esta situación 24/7 los 365 días del año.
2. Doble consumo energético
La inclusión de dos intercambiadores de calor en este diseño implica un consumo adicional de energía. Ambos intercambiadores están en funcionamiento constante para mantener el acumulador a la temperatura requerida.
Dicho de otra manera, ambos intercambiadores + el acumulador están disipando energía en forma de calor 24/7/365, trabajando a +80ºC +70ºC y +70ºC respectivamente. Este aumento en el consumo de energía puede hacer que el diseño sea ineficiente desde el punto de vista energético y económico.
3. Riesgo de agua caliente excesiva
Como ya hemos mencionado en el punto 2 de la introducción, durante las horas de bajo consumo ACS, es posible que el agua caliente de la recirculación alcance temperaturas peligrosamente elevadas. Esto puede resultar en un suministro de agua caliente a temperaturas que pueden causar daños a los usuarios y a las instalaciones, si no se maneja adecuadamente.
4. Falta de integración con energías renovables
Combinar un acumulador con intercambiadores de placas ACS en primario y secundario plantea limitaciones para su integración con fuentes de energía renovable, como por ejemplo, los paneles solares térmicos y la mayor parte de los equipos de “aerotermia” existentes en el mercado.
Todas las energías renovables son más eficientes cuanto menor es la temperatura a las que se las hace funcionar. En este caso que nos ocupa, la mayor parte de las tecnologías existentes estarían fuera de su rango de funcionamiento o muy cerca del límite operativo, descartando muchas de las tecnologías disponibles y mermando considerablemente la eficiencia del resto.
Sin olvidar el coste energético de tener todo el acumulador, el intercambiador de placas y las tuberías a 70ºC, y el coste de mantenimiento que suponen todos estos equipos.
Conclusiones y alternativas a este diseño con dos intercambiadores de placas ACS
Sí, hay alternativas. A pesar de sus ventajas en términos de esterilización del agua, el diseño de un acumulador junto con dos intercambiadores de calor presenta desafíos significativos en términos de estratificación, consumo de energía, riesgo de agua sanitaria excesivamente caliente y falta de integración con energías renovables. Estos factores hacen que la viabilidad de esta alternativa sea cuestionable, especialmente cuando se considera el coste energético y económico en comparación con los beneficios obtenidos.
Con las garantías de éxito para prevenir la legionella en acumulación y estas problemáticas que pueden surgir, sin duda, el coste energético y económico no está justificado.
Pero, como dijimos en el anterior artículo de esta serie “Novedades RD Legionella: Diseño de instalaciones ACS según RD 487/2022”, no te preocupes, que traeremos una alternativa más… ¡Y de las buenas!
En el próximo artículo, hablaremos de una alternativa más eficiente que aborda estos desafíos y ofrece una solución sólida. Te avanzamos un esquema de principio con esta alternativa…
Hasta entonces, si necesitas asesoramiento en tu instalación ACS y valorar otras alternativas más eficientes y seguras a la que tienes en tu instalación, contacta con nosotros a través de nuestra página de contacto y te asesoraremos sin compromiso.
Dinos en comentarios si te ha parecido interesante y si te has quedado con alguna duda o te gustaría apuntar algo, no dudes en decírnoslo en comentarios.
FAQs sobre intercambiadores de placas ACS
¿Qué es el RD 487/2022 y cuáles son las novedades que ha introducido en las instalaciones de ACS?
El RD 487/2022 es una regulación que establece nuevos requisitos para las instalaciones de Agua Caliente Sanitaria (ACS). Introduce cambios importantes en el diseño de estas instalaciones para prevenir la proliferación de la legionella.
¿En qué consiste la alternativa de combinar un acumulador con dos intercambiadores de placas ACS?
Esta alternativa implica el uso de un acumulador y dos intercambiadores de placas ACS en el circuito primario y secundario. El acumulador se mantiene a 70ºC, y se utiliza para asegurar el cumplimiento de la temperatura mínima requerida por el RD 487/2022.
¿Cómo funciona el intercambiador de placas en el circuito primario?
El intercambiador de placas en el circuito primario recoge el calor generado por la fuente de calor (como una caldera) y lo transfiere al acumulador. Esto garantiza que el agua se mantenga a 70ºC, cumpliendo con el RD 487/2022.
¿Qué es el Anexo 3 del RD 487/2022 y qué obligaciones establece para los acumuladores de agua caliente?
El Anexo 3 del RD 487/2022 establece que el agua en los acumuladores finales de agua caliente debe mantener una temperatura homogénea y mínima de 60 ºC. Esta es una de las obligaciones clave en la prevención de la legionella.
¿Cuál es el objetivo principal de combinar un acumulador con dos intercambiadores de placas ACS?
El objetivo principal es garantizar que tanto el agua de recirculación como el agua de red pasen por un choque térmico antes de ser distribuidas en el sistema de ACS. Esto ayuda a prevenir la proliferación de la legionella.
¿Cuáles son los desafíos asociados a este diseño con dos intercambiadores de placas ACS?
Los desafíos incluyen la estratificación del acumulador, un consumo energético adicional debido a los intercambiadores en funcionamiento constante, el riesgo de agua caliente excesiva durante horas de bajo consumo y la falta de integración con energías renovables.
¿Qué es la estratificación del acumulador y por qué es un desafío?
La estratificación se refiere a la diferencia de temperatura entre la parte superior e inferior del acumulador. Es un desafío porque dificulta mantener una temperatura uniforme en todo el acumulador, lo que podría permitir la proliferación de la legionella.
¿Cómo se puede prevenir la estratificación del acumulador en este diseño?
Prevenir completamente la estratificación es difícil. Sin embargo, el diseño busca minimizar la estratificación manteniendo el acumulador a 70ºC y utilizando un choque térmico para elevar la temperatura del ACS.
¿Cuál es el coste energético y económico de este diseño en comparación con los beneficios?
El coste energético y económico puede ser alto debido al consumo adicional de energía y el mantenimiento de los equipos. Los beneficios en términos de prevención de la legionella deben sopesarse cuidadosamente.
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