¿Podrían verse afectados los beneficios de los futuros estándares de construcción?
El enfoque que está considerando el gobierno escocés es exigir que los sistemas de calefacción no emitan dióxido de carbono en el punto de uso. Las tecnologías que se consideran para cumplir con este requisito son la calefacción eléctrica directa (paneles calefactores, suelo radiante eléctrico, calderas eléctricas), las bombas de calor y también las redes de calor (en las que podría estar quemando carbón en el otro extremo de la tubería, pero esto no cuenta como punto de usar).
Pero como el objetivo de todo esto es reducir el calentamiento global, entonces seguramente también se deben considerar las emisiones de otros gases que provocan el calentamiento global. Resulta que los gases refrigerantes que se utilizan en el interior de algunas bombas de calor son gases de efecto invernadero miles de veces más potentes que el dióxido de carbono. Siempre que permanezcan seguros dentro de la bomba de calor durante su vida útil y se recojan al final de la vida útil, no hay problema, pero la pregunta que el informe se propuso responder era cuánto de este gas refrigerante se pierde por fugas y cuánto. gran problema puede ser?
Los investigadores examinaron los libros de registro de las bombas de calor para ver con qué frecuencia debían recargarse con refrigerante y también realizaron experimentos en los que las bombas de calor se vaciaron y luego se recargaron con gases refrigerantes y se midió la cantidad perdida en el proceso.
¿Cuánto refrigerante se pierde?
El informe encontró que:
- El 10% de las bombas de calor domésticas experimentan una fuga de refrigerante en un año determinado
- La cantidad media perdida fue del 35% de la carga (el gas refrigerante total en el sistema)
- Entonces, la tasa de fuga anual equivalente fue 3.48% de la carga
- La carga media de refrigerante para una bomba de calor doméstica fue de 3,3 kg.
- Por tanto, la fuga media anual de una bomba de calor doméstica es de 0,114 kg de refrigerante.
- Las pérdidas por desmantelamiento al final de la vida útil fueron del 15 % de la carga
- Las pérdidas de puesta en marcha y recarga fueron de alrededor de 0,06 kg.
Entonces, si asumimos una vida útil de 20 años para la bomba de calor, un cargo en la puesta en servicio, una recarga y el desmantelamiento al final de la vida útil, las pérdidas totales son:
Relleno: 0,06 kg
Recarga: 0,06 kg
Fuga: 10 % x 35 % x 3,3 kg x 20 años = 2,31 kg
Desmantelamiento: 15 % x 3,3 kg = 0,495 kg
Pérdidas totales de refrigerante durante 20 años de vida útil: 2,925 kg
Pérdida de refrigerante por año: 0,146 kg
¿Importa?
Los autores del informe compararon el impacto de la fuga de refrigerante con los beneficios de la energía baja en carbono proporcionada por la bomba de calor. Se supuso que la carga de calefacción anual para una propiedad doméstica estaba entre 10 y 25 mil kWh y se concluyó que el impacto de las fugas era pequeño.
Sin embargo, las pérdidas por fugas de la bomba de calor no varían con la cantidad de calor que suministra. Cuanto más calor entrega la bomba de calor, menor es la penalización de la fuga de refrigerante por unidad de calor entregada. Por el contrario, cuanto más eficiente energéticamente sea el edificio y menor sea su demanda de calor, mayor será la penalización por fuga por unidad de calor.
Dado que la normativa está dirigida a viviendas nuevas, tal vez deberíamos considerar las emisiones de refrigerante en relación con la demanda de calor de estas.
Las casas que se construyen hoy en día tienen niveles mucho más altos de hermeticidad y aislamiento que el stock de construcción promedio. Según los cálculos energéticos que vemos en nuestro equipo de diseño, una casa de nueva construcción de tamaño medio (digamos, 85 m2 de superficie total) tendrá una demanda de calefacción de alrededor de 3300 kWh al año, a los que se pueden añadir 1600 kWh al año para agua caliente sanitaria. Las normas propuestas prevén normas más estrictas sobre el aislamiento también, por lo que para entonces los edificios tendrán un nivel de eficiencia térmica aún mayor que este.
Si dividimos nuestra cifra de 305 kgCO2e por estas cifras más bajas de demanda anual de energía, la contribución al calentamiento global por unidad de calor entregada parece muy diferente.
Tabla 1: Emisión de gases refrigerantes por kWh de calor entregado (CO2e)
|
Presupuesto anual de calefacción (kWh) |
2,000 |
3,000 |
5,000 |
10,000 |
25,000 |
Emisiones de CO2 de calefacción de gas para comparación |
|
Emisiones anuales por fuga de refrigerante por kWh de calor entregado (kgCO2e) |
0.152 |
0.102 |
0.061 |
0.031 |
0.012 |
0.208 |
La tabla muestra el impacto en el calentamiento global de la fuga de refrigerante para cada unidad de calor proporcionada por una bomba de calor que funciona con R410A para diferentes niveles de demanda anual de calor.
Se puede ver que para edificios con alta demanda de calefacción (como los niveles asumidos por los autores del informe), la cifra de CO2e es muy baja en comparación con la entrega del mismo calor con calefacción de gas. Sin embargo, para propiedades de muy alta eficiencia energética, la penalización de las tasas de fuga de refrigerante es muy significativa, acercándose a la de la calefacción de gas.
Refrigerantes actuales en uso
Por supuesto, esperaríamos que la tecnología de bomba de calor haya avanzado en los últimos seis años y con las regulaciones que apuntan a eliminar gradualmente el uso de refrigerantes con el GWP más alto, ¿quizás el R410A ya no se usa?
Hice una encuesta rápida de los productos disponibles hoy en día de una variedad de fabricantes de bombas de calor. Como puede ver en la tabla a continuación, claramente ahora hay modelos disponibles que funcionan con refrigerante con un GWP mucho más bajo que el R410A utilizado en el cálculo anterior. Los líderes notables son los productos de Vaillant que usan R290 (que es gas propano y tiene un GWP de 3) y de Mitsubishi que usa R744 (que es dióxido de carbono y tiene un GWP de 1), aunque ambos fabricantes todavía ofrecen modelos con refrigerante GWP mucho más alto. por alguna razón, tal vez el costo o la eficiencia?
También está claro que también hay muchos, muchos modelos que todavía se venden hoy en día que usan refrigerantes con GWP superior a 1000 y que el R410A sigue siendo muy popular.
Conclusiones
Según el informe, me parece que el nivel de «emisiones fugitivas» de las bombas de calor es lo suficientemente significativo como para que las bombas de calor con refrigerante de alto GWP no se consideren como cero carbono (equivalente) en el punto de uso.
Este es especialmente el caso cuando la bomba de calor proporciona calor a un nuevo edificio de alta eficiencia energética y el ‘costo’ de las emisiones se reparte entre un ‘beneficio’ de calor mucho menor.
¿Quizás los legisladores deberían considerar el potencial de calentamiento global del refrigerante en los sistemas de calefacción cuando crean nuevos estándares de construcción? Dado que los modelos de bomba de calor están disponibles con refrigerantes mejorados, ¿quizás deberían considerar aplicar un valor máximo de GWP al refrigerante en uso?
Me interesaría saber de colegas en la industria de bombas de calor si este tema se ha discutido mucho y cuál es la dirección futura de la tecnología de bombas de calor para abordar la probabilidad o el impacto de la fuga de refrigerante. ¡Por favor comente a continuación!
Fuente: www.solarblogger.net