Energía limpia y bienestar para nosotros y las generaciones futuras

El proceso de descarbonización que ya está en marcha en Europa involucra directamente al sector HVAC (calefacción, ventilación y aire acondicionado) con un objetivo muy exigente: alcanzar la neutralidad climática en 2050.
Para que este objetivo sea jurídicamente vinculante, la Comisión del Pacto Verde Europeo ha propuesto una norma sobre el clima, la energía, el transporte y los impuestos que obliga a reducir para 2030 las emisiones netas de gases de efecto invernadero en al menos un 55 % con respecto a los niveles de 1990.

Esto significa comprometerse a reducir la cantidad de dióxido de carbono (CO2) y las emisiones de otros gases de efecto invernadero (GEI), como el metano (CH4), el óxido nitroso (N2O) y los gases fluorados (F-Gas) que se producen y liberan a la atmósfera.
¿Las expectativas? Aumentar el bienestar y mejorar la salud de los ciudadanos y de las generaciones futuras.

Todo el sector HVAC está implicado en la descarbonización por tres motivos:
- La calefacción y la refrigeración de edificios y centros de datos consumen una enorme cantidad de energía.
- Los sistemas de aire acondicionado y refrigeración han utilizado históricamente combustibles fósiles o gases fluorados (F-Gas) para funcionar.
- El aire acondicionado y la refrigeración se utilizan en todos los edificios y procesos, especialmente industriales y tecnológicos, que encontramos en la vida cotidiana, desde nuestros hogares hasta el lugar de trabajo, desde instalaciones deportivas y centros de salud, hasta los productos que utilizamos y los alimentos que consumimos.

El edificio con cero emisiones de carbono

El objetivo es que haya cada vez más edificios con consumo de energía casi nulo (Nzeb, Nearly Zero Energy Building), que puedan «funcionar» eliminando casi por completo sus necesidades energéticas. Mejor aún, un edificio NetZero o con cero emisiones debe diseñarse orientado hacia la adaptabilidad, la deconstrucción y la reutilización gracias al uso de materiales recalificables y debe tener un impacto igual o inferior a cero emisiones, a lo largo de todo su ciclo de vida útil y de todas las fuentes: construcción, energía y uso del agua ante todo.


¿A qué sectores afecta?
En primer lugar al sector comercial ligero: edificios de viviendas, hoteles, hospitales, edificios públicos del sector terciario e industrias. Ya sean edificios nuevos o existentes y que se vayan a rehabilitar mediante la eficiencia energética y la sustitución del generador de calor por combustión.

La situación crítica actual causada por los acontecimientos geopolíticos, que están provocando el aumento de los precios del gas natural y de la energía, son un nuevo impulso para el desmantelamiento de las calderas de metano o gasóleo en favor de opciones renovables para la calefacción y la refrigeración.

El papel clave de la bomba de calor de alta temperatura

En primer lugar, ¿cuándo se define «de alta temperatura»? La norma técnica UNE EN 14511-2: 2018 considera así los sistemas aire-agua y agua-agua con una temperatura de alimentación igual o superior a 65 °C.
Para favorecer la descarbonización, la bomba de calor representa una pieza estratégica hacia la neutralidad climática.

La bomba de calor climatiza el ambiente de manera eficiente transfiriendo (en el régimen de refrigeración) o tomando calor del ambiente externo para elevarlo a la temperatura requerida y transferirlo al sistema de calefacción mediante el uso de electricidad. Esta tecnología es sostenible porque la bomba de calor se integra en una red unificada como la energía eólica, o una fuente natural como las aguas subterráneas o la cogeneración, para utilizar energía con cero emisiones de carbono. O puede conectarse a fuentes renovables en ese mismo lugar, como en el caso de un sistema fotovoltaico, o a una combinación de ambas para el suministro de electricidad.

La bomba de calor de alta temperatura se puede utilizar tanto para calefacción y refrigeración como para agua caliente sanitaria. Puede funcionar incluso con una temperatura exterior de -20 °C, garantizando también en estas condiciones agua caliente a alta temperatura.
Además, se puede instalar en edificios ya existentes con terminales tradicionales, ya que la temperatura de alimentación más alta del dispositivo interno permite integrar los radiadores ya presentes en el edificio.

Bombas de calor de alta temperatura con refrigerantes naturales de bajo GWP

La transición energética promueve la adopción de gases refrigerantes de bajo impacto ambiental que reducen el potencial de calentamiento global. Los nuevos gases son sostenibles y junto con el desarrollo tecnológico, que conduce a la mejora de las propiedades termodinámicas, permiten ampliar el campo de aplicación de las bombas de calor con un potencial especialmente interesante para los sectores terciario, industrial y de centros de datos, desde una perspectiva de «ciudad inteligente».

La norma europea F-Gas establece una reducción gradual de las emisiones de CO2 generadas por refrigerantes antes de 2030, indicando cuáles se podrán usar y qué gases fluorados de efecto invernadero deberán dejar de utilizarse.

(Directive (EU) 2019/1937 and repealing Regulation (EU) N. 517/2014)

¿Cuáles son los gases refrigerantes de bajo GWP?

Tenemos un papel activo hacia la transición energética, por esta razón, los aparatos de aire acondicionado y las bombas de calor HiRef ya utilizan refrigerantes de bajo impacto ambiental.

Las hidrofluoroolefinas (HFO) son gases refrigerantes de cuarta generación, diseñados para cumplir con las estrictas directivas del Protocolo de Kyoto en materia de emisiones de gases de efecto invernadero. Entre estas, HiRef se decanta por:
- R-1234ze, un gas con un PCA muy bajo de 7 y un PAO de 0. En las bombas de calor de alta temperatura para usos comerciales e industriales, un compresor de tornillo que utiliza el gas R-1234ze(E) ofrece un campo de funcionamiento más amplio; la temperatura del agua producida con este refrigerante puede alcanzar hasta 90 °C.
- R-515B es la alternativa con clase de inflamabilidad A1 al R-1234ze(E). Su PCA es de 299.

Entre los hidrofluorocarbonos (HFC) utilizamos:
- R-454B, que tiene un índice de potencial de agotamiento de la capa de ozono (PAO) de 0 y un valor de PCA bajo de 466. Es decir, un 78 % menos que el refrigerante R-410A, al que sustituye, con una mejor capacidad de enfriamiento y eficiencia.
- R-513A, una mezcla de hidrofluorocarbonos e hidroolefinas (HFC + HFO). Su PCA es 573, aproximadamente un 56 % menos que el valor de PCA del gas R-134a, lo que lo convierte en un excelente sustituto.

Entre los gases naturales utilizamos CO2 e hidrocarburos (HC) R-290, R-600a
- El propano refrigerante R-290 es un hidrocarburo puro disponible de forma natural, altamente inflamable y explosivo, por lo que pertenece a la categoría de seguridad ASHRAE A3. Tiene un PCA muy bajo de 3 y un PAO de 0.
- El isobutano R-600a también es ecológico, con un bajo PCA de 3, un PAO de 0 y está clasificado A3 por su inflamabilidad. Presenta un bajo consumo energético y permite que el agua producida alcance temperaturas de hasta 90 °C.

Hacia las bombas de calor de altísima temperatura

En 2023, el departamento de I+D de HiRef ha desarrollado y probado una bomba de calor que produce agua caliente hasta a 120 °C, utilizando compresores de tornillo, haz de tubos y refrigerante R-1233zd.

Para 2025 ya estamos desarrollando la creación de un prototipo de bomba de calor con refrigerante R-601a a base de isopentano, un hidrocarburo que podrá producir agua caliente hasta a 160 °C. Estos nuevos productos abren posibilidades de aplicación hacia nuevos sectores como fábricas de cemento, la industria farmacéutica, de procesado de papel y almidón, secadores o fabricantes de pinturas con importantes ventajas en la gestión de los procesos industriales así como en el confort ambiental.