Instalación de un sistema de aerotermia para calefacción y refrigeración mediante suelo radiante en una vivienda unifamiliar en la ciudad de Madrid

Resumen

En línea con la transición energética que se está acometiendo en los países desarrollados, uno de los pasos a seguir es la modernización de los sistemas de calefacción tanto a nivel residencial como industrial.

En ese sentido, este TFG va a analizar la sustitución de una caldera convencional de gas por un sistema de bomba de calor aerotérmica en una vivienda unifamiliar.

El enfoque seleccionado consiste en esclarecer la rentabilidad técnica y económica de una instalación de aerotermia basada en una bomba de calor para una vivienda unifamiliar en la ciudad de Madrid.

Con esta finalidad, se realiza un estudio de la viabilidad técnica de la instalación, así como un estudio de su viabilidad económica y se completará con un estudio de impacto ambiental.

El proyecto aborda, por tanto, el análisis de una instalación de aerotermia en una residencia unifamiliar, sustituyendo métodos más tradicionales tanto para la calefacción de la vivienda, como para suministrar el agua caliente sanitaria (ACS) requerida por los residentes. Para ello, se han estudiado las necesidades (cargas) térmicas, de calefacción y ACS, de una vivienda media de 100m2 con una envolvente y un aislamiento térmico estandarizados; en la que viven 4 personas.

Una vez obtenidas las cargas térmicas de la vivienda, se propone un equipo térmico basado en un sistema de bomba de calor aerotérmica que es capaz de satisfacer la demanda térmica de la vivienda.

Como conclusión de este estudio, es posible alcanzar la convicción de que la instalación de un sistema de aerotermia para una residencia unifamiliar sería no sólo posible técnicamente, sino también rentable desde un punto de vista económico.

La instalación se amortizaría en un intervalo de menos de 15 años. Desde un punto de vista ambiental, se observa una clara reducción de emisiones de CO2, al incrementarse el rendimiento de la instalación, y reducir el consumo de combustible fósil, al sustituirlo por electricidad, generada en un mix con alta presencia de renovables.

Abstract

Side with the energy transition undertaken in developed countries, one of the steps to be taken is the modernization of heating systems both at the residential and industrial levels.

In this way, the replacement of a conventional gas boiler with an air-source heat pump system in a single-family home will be analyzed.

This study aims to clarify the technical and economic profitability of an air-source heat pump installation for a home in the city of Madrid.

Thus, a study of the technical feasibility of the installation will be carried out, as well as an economic viability study and an environmental impact study.
The project presents the analysis of an air-source heat pump installation in a single-family residence, both for heating the dwelling and for supplying the domestic hot water (DHW) required by the residents. Therefore, the thermal needs for heating and DHW of a 100m2 home with standardized building envelope and thermal insulation, where 4 people live, have been studied.

Once the thermal loads of the home have been determined, a thermal unit able of meeting the home's demand has been proposed.

As a conclusion of this study, it is possible to reach the conviction that the installation of an air source heat pump system for a single-family residence would not only be technically feasible but also economically viable.

The installation would be amortized within a period of less than 15 years. From an environmental perspective, there is a clear reduction in CO2 emissions, as the efficiency of the installation increases and the consumption of fossil fuels decreases, replaced by electricity generated in a mix with a high presence of renewables.