¿Qué es el COP en Aerotermia? + Ejemplo práctico
Qué es el COP
El COP representa la relación entre la cantidad de energía (medida en kW) que consume un equipo específico y la energía (también en kW) que es capaz de generar. Se traduce del inglés como “Coefficient of Performance” o coeficiente de eficiencia. Este indicador, conocido como COP, es básicamente un índice; esto es, una relación matemática entre dos variables. Aunque pueda parecer complicado, en realidad es bastante simple de comprender.
Tomemos, por ejemplo, una bomba de calor Aerotérmica con un COP de 4. Esto significa que por cada kW de electricidad que consume, puede producir 4 kW de calor, es decir, solo pagamos por el 25% de la energía que recibimos. Este es un resumen muy básico y se debe tomar con precaución, ya que este es el principio teórico. En la aplicación práctica, existen numerosos factores adicionales a considerar. Para hacerlo más comprensible, voy a presentarte un caso práctico con un equipo específico: el sistema Aerotermia Panasonic Aquarea KIT-ADC09JE5C.
Encontrar COP Aerotermia (Ejemplo práctico)
Lo primero que haremos es dirigirnos a la hoja de especificaciones del equipo en cuestión, en este caso el modelo KIT-ADC09JE5C-1 de Panasonic. En Tienda del Aire, contamos con las hojas de especificaciones oficiales para todos nuestros productos.
Supongamos que residimos en una región de clima cálido de la península, donde las temperaturas invernales raramente descienden de los 5 °C, y además, vamos a instalar el sistema de Aerotermia para un sistema de suelo radiante de baja temperatura (35 °C).
Con este escenario de instalación nos resultará bastante sencillo proceder. Nos orientaremos hacia el segmento que indica: “Capacidad calorífica / COP (A +7 °C, A 35 °C)”, lo cual se relaciona con una temperatura exterior ambiental de 7 °C y una temperatura de salida del agua de 35 °C.
Una vez hallada la línea correcta, tan solo nos queda encontrar la columna adecuada, que como resulta evidente, corresponde a nuestro equipo seleccionado. Detectamos que el mencionado modelo (KIT-ADC09JE5C-1) ofrece los siguientes valores: 9,00 / 4,48 (9,00 kW de capacidad de calefacción y un coeficiente COP de 4,48)
Calcular potencia de Aerotermia gracias al COP
¡Es sumamente sencillo! Si contamos con una capacidad calorífica de 9,00 kW y un coeficiente COP de 4,48, lo único que debemos hacer es realizar la división de estos números entre ellos, para así deducir el consumo en función de nuestro entorno climático y del diseño del sistema. 9.00 / 4.48 = 2.00 ¡Presta atención!
Esto no implica que el consumo del sistema sea constantemente de 2,00 kW, puesto que la Aerotermia ajusta su funcionamiento, lo cual es clave para su rendimiento energético. Así que, el valor de 2 kW de consumo promedio actúa como una cifra media. Es importante recalcar que el coeficiente COP en Aerotermia se calcula basándose en condiciones estables, claramente la temperatura exterior varía, afectando así la eficiencia energética.
No obstante, este cálculo es útil como una aproximación del consumo máximo, facilitando la elección de la potencia apropiada para el hogar. Si el sistema dispone de capacidad frigorífica, se debe ejecutar el mismo procedimiento de cálculo pero utilizando el índice EER, manteniéndose idéntico el proceso de cálculo basado en parámetros estables (explicados también en la hoja técnica)
Para qué sirve el COP aerotermia
El coeficiente de rendimiento (COP) aerotérmico se encarga de establecer una relación entre la cantidad de electricidad necesaria para un sistema de calefacción y la energía aerotérmica que este consume. Estas dos formas de energía se expresan en kilovatios hora.
Gracias a este procedimiento de cálculo, podremos determinar la cantidad de kilovatios hora que se requieren tanto para calentar nuestro hogar como para disponer de agua caliente en nuestro uso cotidiano.
Un índice más elevado de kilovatios hora indica una mayor eficiencia energética en nuestro espacio residencial. No obstante, es fundamental recordar que, de acuerdo con la Ley de Conservación de la Energía, el COP jamás puede superar el valor de 1.
Así, el valor ideal para el COP aerotérmico debería encontrarse dentro del margen de 0 a 1 kilovatio hora. Aunque, debido a que la bomba de calor no genera energía por sí misma, sino que la transfiere, es posible que este alcance un margen de hasta 4 kilovatios hora.
¿Qué son los coeficientes de rendimiento?
Los índices de eficacia son medidas empleadas para evaluar tanto el rendimiento teórico como el beneficio real de los aparatos de calefacción y, como profundizaremos a continuación, hay varios índices que es fundamental que conozcas.
COP
El COP (Coeficiente de Desempeño Energético en la función de calefacción) es definido por la normativa UNE-EN 14511 como la proporción existente entre la capacidad de generar calor y la energía efectivamente consumida por el sistema bajo determinadas condiciones de temperatura y operando al máximo de su capacidad.
Esta métrica refleja la eficacia de una bomba de calor; para determinar el COP de una bomba de calor, se contrasta el calor generado por el condensador (Q) frente a la energía empleada en el compresor (W), siendo vital que los valores de Q y W estén medidos en la misma unidad.
La variación de temperatura entre la fuente de calor (el aire) y el destino del calor (el sistema de calefacción) es esencial para alcanzar el más alto nivel de eficiencia energética posible. A menor discrepancia entre estas temperaturas, mayor será el COP, incrementando así la eficiencia energética y con ello, un funcionamiento más eficiente desde el punto de vista energético del sistema.
Para indicar la eficacia de una bomba de calor en modo de enfriamiento, se utiliza el EER (Energy Efficiency Ratio) o coeficiente de eficiencia energética, que corresponde a la relación entre la capacidad de enfriamiento total y la energía consumida por el dispositivo.
SCOP
De acuerdo con la normativa UNE-EN 14825, el SCOP (por sus siglas en inglés, Seasonal Coefficient of Performance) funciona como un indicador global de la eficacia operativa de la unidad, sirviendo para evaluar el rendimiento a lo largo de toda la temporada de calefacción. El coeficiente de eficiencia estacional evalúa qué tan eficiente es un sistema al ser calculado basado en la demanda anual de calefacción de referencia, la cual se define bajo condiciones climáticas específicas marcadas por la propia normativa UNE-EN 14825, y se determina mediante la división de la demanda de calor de referencia anual por el consumo de energía annual necesario para calefaccionar.
Una unidad de climatización con un SCOP bajo implicará un consumo energético más elevado y, por ende, resultará en una menor eficiencia económica a lo largo del tiempo. Es importante considerar que el valor de SCOP varía según la zona climática, siendo más ventajoso en zonas de clima cálido en comparación con zonas de clima promedio o frío. En el caso de España, gran parte del país disfruta de un clima cálido, situación que permite a las bombas de calor ofrecer rendimientos estacionales óptimos.
Para identificar la zona climática en la que resides puedes revisar el mapa siguiente: Cuando se compare el SCOP de distintos sistemas es crucial garantizar que la evaluación se haya realizado bajo las mismas condiciones, dado que, de no ser así, la comparación perdería validez. Los dos criterios que deben coincidir son:
- El mismo clima de medición: Que puede ser cálido, medio o frío.
- La misma temperatura de salida del agua: 35°C o 55°C.
Al explicar el SCOP de un sistema de aerotermia, siempre se especifica el clima con la letra W seguido de dos cifras, ya sea W35 o W55. La “W” representa la palabra inglesa Water (agua), señalando la temperatura a la cual el agua sale del sistema cuando se mide el SCOP.
El SCOP de un dispositivo puede variar según las condiciones bajo las cuales se haya realizado la medición. Los fabricantes están obligados a reportar el valor de SCOP para climas medios, por lo que este dato será el más útil al momento de comparar equipos, dado que algunos fabricantes tal vez no informen sobre el SCOP en diferentes climas.
Los climas más cálidos siempre mostrarán SCOPs superiores, al igual que sucederá con temperaturas de salida del agua más bajas, ya que estas situaciones se consideran de demanda baja para una bomba de calor, reduciendo así la exigencia sobre el dispositivo.
Diferencias entre COP y SCOP en España
El COP define la relación entre el calor generado y el consumo de electricidad en un instante dado, basándose en una temperatura de entrada específica, una diferencia de temperatura concreta y una temperatura exterior establecida. Por otro lado, el SCOP proporciona información equivalente al COP, pero extendida a todo un periodo de calefacción.
Esto implica que el SCOP evalúa el desempeño de un sistema a lo largo de todas las horas que componen una temporada de calefacción, incluyendo también el rendimiento inmediato en los niveles de potencia parciales cada vez que la bomba de calor está operativa.
La distinción entre COP y SCOP se expresa de la manera siguiente:
- COP = calor generado (kW) / consumo eléctrico (kW).
- SCOP = requerimiento calórico anual (kWh) / consumo energético anual (kWh).
Consideremos un ejemplo para comprender mejor la diferencia entre COP y SCOP: Una bomba de calor con un COP de 4 indica que el dispositivo obtiene 4kW de calor por cada kW consumido por el compresor. El COP se mide en unidades, lo que significa que el calor generado y la energía utilizada se cuantifican con las mismas unidades para calcular el COP. En contraste, el SCOP mide la relación entre el calor producido por un sistema de calefacción y el consumo eléctrico de dicho sistema a lo largo de toda una temporada de calefacción, representándose como un valor numérico sin unidades.
La formulación del SCOP considera diversos factores, tales como las fluctuaciones de la temperatura exterior, la temperatura interna, la demanda calórica del edificio y la eficiencia del sistema de calefacción a lo largo de un año. En esencia, el COP es una proporción de potencias en un instante de operación dado, mientras que el SCOP es un criterio estacional, es decir, evalúa la eficacia durante un intervalo de tiempo (un año estándar).
Lo cierto es que el SCOP resulta ser el dato crucial al seleccionar un sistema de climatización, por ser el indicador que revela la eficiencia energética de los equipos de climatización a largo plazo. En contraposición, el papel del COP es cada vez menos significativo, ya que los coeficientes que reflejan la eficacia de un sistema en un momento específico son de menor importancia.
Lo crucial es evaluar la eficiencia energética de los sistemas de climatización a lo largo del tiempo, considerando el consumo en diferentes situaciones de funcionamiento, incluyendo periodos de inactividad del equipo. Los equipos de calefacción por aerotermia de la serie Vaeron de Warmium presentan los siguientes valores de SCOP en clima medio: | WARMIUM P84 V1| WARMIUM P130 V1| WARMIUM P182 V1
—|—|—|—
SCOP W35 Clima medio | 4.6| 4.72| 4.46
SCOP W55 Clima medio| 3.47| 3.37| 3.51
Con un diseño optimizado para satisfacer las demandas de cualquier hogar, los sistemas Warmium Series y Thermisse Series poseen todas las homologaciones requeridas por las normativas europeas referentes a bajos voltajes, compatibilidad electromagnética, RoHS, ErP y ECOdiseño, y su rendimiento ha sido corroborado por auditores independientes conforme a las normas EN14825 y EN16147.
El futuro del COP en la aerotermia
El Coeficiente de Rendimiento (COP) mantendrá su estatus como elemento crucial en el avance y la innovación dentro del ámbito de la aerotermia. En nuestra búsqueda por alternativas más eficaces y ecológicas para sistemas de calefacción y enfriamiento, el COP se erige como una herramienta imprescindible que facilita la evaluación y el perfeccionamiento de dichos sistemas.
La investigación y el desarrollo constantes en este campo auguran la aparición de sistemas con COPs superiores, lo cual se traducirá en una optimización del consumo energético y un impacto aún más positivo en la reducción de la huella de carbono.
En definitiva, un COP elevado no representa únicamente un indicativo de eficiencia energética, sino que también marca el rumbo hacia un futuro más verde y comprometido con el cuidado del planeta.
Alcance y relevancia
En el marco de las iniciativas legislativas de diversas naciones para promover la eficiencia energética en sistemas de climatización, se introdujo la Directiva de Ecodiseño. Esta tiene como uno de sus objetivos fundamentales la disminución del consumo de energía en la población, con el fin de garantizar la sustentabilidad de nuestro Planeta.
A partir de esta Directiva surgieron diversos Reglamentos que la implementan, y en el marco de estos, se establecieron criterios de eficiencia estacional diseñados para reflejar de manera precisa el consumo energético de los dispositivos.
Dichos criterios incluyen:
- Eficiencia energética estacional en la calefacción de ambientes (η s,h), expresada en porcentaje y vinculada directamente al coeficiente SCOP a través de la fórmula correspondiente
- Eficiencia energética estacional en la refrigeración de ambientes (η s,c), que se presenta también en porcentaje y se encuentra estrechamente ligada al coeficiente SEER mediante la siguiente fórmula: Además, la normativa relativa al etiquetado energético de los dispositivos se fundamenta en estos coeficientes ηs,h y ηs,c.
Aplicación a los equipos de climatización
La determinación de coeficientes estacionales en sistemas de climatización se distingue notablemente del cálculo de rendimientos instantáneos. Para los primeros, es imprescindible realizar un análisis energético partiendo de condiciones térmicas específicas tanto en el ambiente externo como interno, mientras que para el segundo, es obligatorio llevar a cabo una amplia serie de evaluaciones en condiciones de carga parcial y en escenarios operativos diversos, en algunos casos extremadamente rigurosos, lo que se traduce en una serie de pruebas elaboradas y de considerable costo.
Es claro que el nivel de investigación, desarrollo e innovación (I+D+i) demandado por los equipos de climatización de hoy difiere enormemente del requerido tan solo diez años atrás. Los estándares de diseño actuales son decididamente más estrictos, poniendo particular énfasis en el rendimiento de los dispositivos en cargas parciales, que es cómo operan la mayor parte del tiempo, así como en el consumo energético de aquellos componentes que están en funcionamiento constante, tal es el caso de ventiladores o bombas.
En este contexto, los sistemas que permiten modificar la capacidad, como lo es la tecnología inverter, se han vuelto fundamentales para lograr ratios de eficiencia elevados. Esta tecnología debe implementarse no solo en los compresores, sino en toda pieza que implique un motor eléctrico. Así, la consigna de “ajustar la capacidad a la demanda” ha evolucionado hacia un vital “ajustar el consumo a la demanda”.
Esta reconceptualización conlleva una profunda transformación tanto en las competencias requeridas para la gestión de esta clase de sistemas como en su modo de empleo. El concepto de “capacidad nominal”, que tradicionalmente aludía al rendimiento bajo circunstancias de capacidad máxima, ahora se orienta a situaciones de máxima eficiencia, observándose con frecuencia que la capacidad “nominal” resulta considerablemente menor a la máxima capacidad.
Es posible verificar en catálogos de un mismo productor cómo equipos de generaciones anteriores pueden presentar índices COP/EER y capacidades superiores respecto a los de última generación, aunque a expensas de valores SCOP/SEER notablemente reducidos.
Esta es la normativa que se ha establecido en el sector, y un ejemplo de ello es la entidad de reconocido prestigio Eurovent Certita Certification (ECC), que ha reemplazado las referencias anteriores para la evaluación energética de dispositivos, basadas en los coeficientes COP y EER, por nuevas basadas en los indicadores de ηs,h y ηs,c. (SCOP y SEER), alineándose así con la normativa europea sobre Ecodiseño.
Conclusión
Los índices que muestran la eficacia de un sistema bajo ciertos escenarios específicos de operación resultan ser poco significativos. Lo esencial radica en comprender la eficiencia energética de los dispositivos de climatización a lo largo del tiempo, observando su consumo en una amplia variedad de circunstancias operativas, incluyendo los periodos en los que no están en funcionamiento.
Los parámetros que verdaderamente ilustran la eficiencia energética de estos sistemas son los coeficientes de eficiencia estacional ηs,h y ηs,c, así como los valores de SCOP y SEER. De hecho, los coeficientes de eficacia instantánea COP/EER están perdiendo relevancia progresivamente, y su uso se está reduciendo en la práctica.
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