Análisis de costes en el ciclo de vida de calderas residenciales

El uso de la calefacción residencial supone un coste realmente grande en términos de consumo energético. En Estados Unidos estos equipos consumen el 25 – 30 % de la energía primaria total usada en los edificios de uso residencial.

En este artículo vamos a exponer los costes en el ciclo de vida (life-cycle cost o LCC) de estos equipos. El LCC calculado en este análisis expresa los costes de instalar y operar una caldera. También se muestra el periodo payback para las distintas opciones de eficiencia energética.

Revisión de la tecnología de calderas

Estos equipos queman combustible para obtener calor que es arrastrado a través de un intercambiador de calor. Una tipología de calderas es aquella que el intercambiador de calor circula aire impulsado por un ventilador que posteriormente es transferido a toda la casa. El equipo de calefacción puede estar instalado en el interior de la casa o en el exterior, siendo la única diferencia que los equipos exteriores deben estar bien aislados.

En algunas calderas se recupera tanto calor del proceso de combustión que el vapor de agua condensa y se vuelve líquido. En los equipos en los que puede producirse la condensación, las calderas no estarán en el exterior por el riesgo de congelación que ello entraña.

Si una caldera condensa el agua (típicamente con la adición de un intercambiador de calor resistente a la corrosión) y la drena, la temperatura de los humos es mucho más baja, y el AFUE es más alto (sobre un 90 %). Una caldera de condensación requiere algunos equipos adicionales, tal como un intercambiador de calor y un dispositivo de drenaje de condensado. Las calderas de condensación también requieren un sistema de venteo diferente, ya que el fluir de los humos no es suficiente para arrastrar los gases a una chimenea regular. Estas calderas son más caras pero proporcionan un ahorro energético significativo.

Las calderas son dispositivos de calentamiento que transfieren calor de los gases de la combustión al agua, y de esa forma calientan espacio a través de un sistema hidrónico (agua caliente) o vapor. La tecnología usada por las calderas de vapor es la misma que la de las calderas de agua caliente, excepto que las bombas de circulación no se usan en las calderas de vapor.

Análisis de LCC

Para comparar las distintas alternativas de calefacción y determinar la rentabilidad de una u otra opción debemos considerar dos tipos de costes: a) Costes de adquisición y b) Costes operacionales durante toda la vida del equipo. Los cálculos se realizan según la siguiente ecuación:

Entradas de costes

Uno de los factores claves para determinar el coste del equipo es el tamaño. Aparte debemos considerar el tipo de instalación y los costes de instalación. La distribución de costes en este tipo de proyectos es la siguiente:

• Costes de adquisición.

• Costes de instalación.

• Costes financieros.

• Costes operacionales. Son los costes de la energía y los costes de mantenimiento. Para calcular los costes de la energía se utilizan los precios de energía marginales promediados (ej. gas y electricidad).

• Tasa de descuento: La tasa de descuento se estima de los intereses o coste financiero para comprar la caldera.

Cálculo del periodo payback

El cálculo del periodo payback se lleva a cabo usando la siguiente ecuación.

Base es el diseño del caso base, y option es la opción de diseño considerado.

Un periodo payback de tres años lo que significa es que el precio de compra incrementado de la caldera es igual a tres veces el valor del gasto de operación reducido en el año de compra. En otras palabras, el precio de compra incrementado se recuerda en tres años debido a unos gastos de operación más bajos.

Si realizamos este cálculo para diferentes opciones de diseño encontraremos una gran variabilidad en los resultados. Unas soluciones serán rentables y otras no. Algunas soluciones pueden ser tan pequeñas como un payback 5, pero en otras será mucho más alto.

De la forma de calcular el payback destacamos que muy pequeños cambios en el coste de operación pueden originar payback extremadamente grandes.

Ello es una muestra de lo que hemos dicho en otras ocasiones. Cualquier proyecto que conlleve apreciable consumo energético puede resolverse de múltiples formas pero los resultados son muy distintos.

Algo similar ocurre con el ahorro conseguido. En un estudio llevado a cabo en Estados Unidos el ahorro variaba desde varias decenas de dólares a varios cientos. Todo depende de la solución individual y de las condiciones de la instalación existente.

Bibliografía: Life-Cycle Cost Analysis of Energy Efficiency Design Options for Residential Furnaces and Boilers. Energy Analysis Department. Environmental energy Technologies Division. University of California