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¿Qué termostato inteligente elegir para ahorrar energía?

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Un termostato inteligente es, sobre todo, un termostato térmicamente eficiente, ya que actúa como puente entre el sistema de calefacción y el entorno (los ocupantes y sus hábitos de vida, las condiciones climáticas externas, la ganancia solar, etc.). Su propósito es ser olvidado (autoaprendizaje) maximizando el confort y, por supuesto, minimizando el consumo.

Resumen:

  • ¿Por qué un termostato inteligente ahorra energía?
  • ¿Cómo un termostato inteligente ahorra energía?
  • ¿Cuáles son los puntos de referencia para identificar un termostato eficiente?
  • Principales técnicas de control de la calefacción eléctrica
  • ¿Cuáles son las próximas funciones de valor añadido de los termostatos inteligentes en el futuro?
  • Selección de algunos termostatos inteligentes eficientes

¿Por qué un termostato inteligente ahorra energía?

¿Qué es un termostato inteligente? ¿Por qué se llama termostato inteligente?

El rendimiento de un sistema de calefacción se expresa por la capacidad de un emisor de calor (radiador, suelo radiante, etc.) + termostato para limitar al máximo las olas de calor en la habitación adaptándose a las condiciones climáticas variables durante el día (más frío por la noche, ganancia solar al mediodía, etc.) y a las variaciones de la demanda (ocupación o no de la habitación por los habitantes).

Si esta tarea está bien hecha (termostato inteligente) y de forma autónoma (sin intervención humana), la temperatura ambiente será estable y oscilará muy poco en torno al punto de consigna (entre +/-0,10°C y +/-0,10°C en el mejor de los casos). Este rendimiento está asociado a la noción de variación temporal de la calefacción.

Limitar las variaciones de la temperatura ambiente a una «micro-oscilación» en torno a la temperatura de confort es esencial para reducir el consumo de energía. De hecho, por cada grado por encima del punto de consigna, hay un aumento del 7% en el consumo. Si el termostato detecta la necesidad de calentar a 18°C y apunta a 19°C, es un 7% de energía consumida para nada. Si el termostato apaga la calefacción a 20°C cuando el objetivo es 19°C, eso supone otro 7% de consumo extra.

Archivo Experto: ¿Cómo influye la variación temporal de una combinación de radiador y termostato en el rendimiento y el ahorro de energía?

¿Cómo un termostato inteligente ahorra energía ?

Se dice que el termostato es inteligente si controla la calefacción en función de los datos térmicos recogidos (a alta frecuencia) en la habitación.

El usuario fija la temperatura deseada en la habitación de una vez por todas cuando está en ella (en modo confort y eco) y cuando está fuera. ¡El termostato inteligente hace el resto (algoritmos adaptativos, anticipatorios o predictivos)!

Detectará:

  • las ventanas abiertas para detener la calefacción.
  • la ausencia de los ocupantes y reducirá la potencia de calefacción en consecuencia (modo «económico»).
  • la llegada de un ocupante y aumentará la tasa de calefacción (modo «confort»).
  • pondrá la calefacción en modo «ausencia» o «anti-helada» en caso de ausencia prolongada.
Termostato eficiente: ¡La temperatura de la habitación sólo varía ligeramente en torno a la temperatura fijada por el termostato!

Termostato eficiente: ¡La temperatura de la habitación sólo varía ligeramente en torno a la temperatura fijada por el termostato!

 

Funciones «inteligentes o avanzadas» complementarias a los modernos termostatos de ambiente:

  • La medida y la visualización del consumo.
  • Ajuste preciso de los valores de temperaturas «deseadas» personalizables (confort, pre-confort, eco, protección anti-helada, etc.).
  • Ajuste de temperaturas según los horarios semanales y diarios.
  • La medida del nivel de humedad en el aire que indica la necesidad de abrir las ventanas para renovar el aire. La posibilidad de conectar actuadores (humidificador, ventilador) que pueden ser controlados según los valores del termostato.
  • La medida y la visualización de la calidad del aire y la detección de COV en el aire.
  • La presencia de entradas multifuncionales para contactos de ventana, sensores remotos, etc.
  • La existencia de un sensor de proximidad (si el usuario se acerca a menos de 10 cm, la pantalla pasa del modo de espera al activo).
  • La seguridad de cierre para «niños».
  • Acceso a los datos a través de una aplicación para smartphone.
  • El control remoto (internet) de la calefacción (termostato conectado) no puede considerarse, en nuestra opinión, como un parámetro de «inteligencia» del termostato. No interviene en la reducción del consumo. Sin embargo, puede mejorar el confort poniendo en marcha la calefacción a distancia si la vivienda lleva mucho tiempo sin calentarse. Los ocupantes no tienen que esperar a que la casa se cargue de energía cuando llegan para recuperar una sensación de confort que a veces puede tardar varias decenas de horas. Esta función es especialmente adecuada para las segundas residencias o los inmuebles ocupados de forma intermitente.

¿Cuáles son los puntos de referencia para identificar un termostato eficiente?

thermostat intelligent chauffage electrique siemens

Termostato inteligente para calefacción eléctrica y hidráulica Siemens

 

¿Qué dicen las normas y las etiquetas? Para evaluar los criterios, se pueden utilizar las siguientes normas y reglamentos. Los aparatos eléctricos de calefacción, como los termostatos, no están sujetos a la etiqueta energética para electrodomésticos (de A+++ a G).

1) La directiva europea Erp (Energy Related Products) EcoDesign

 

La directiva europea EcoDesign en vigor pretende mejorar la eficiencia energética de los radiadores eléctricos para reducir su impacto medioambiental. Para cumplir con la norma y poder venderse en el Espacio Económico Europeo, los aparatos eléctricos de calefacción deben cumplir criterios y tener características que garanticen un nivel mínimo de eficiencia energética.

En cuanto a la regulación o control del radiador eléctrico, la directiva establece que el termostato debe tener las siguientes funciones avanzadas:

  • permitir la programación diaria y semanal de las temperaturas
  • una visualización del consumo con simbolismo
  • una detección de ventana abierta
  • una detección de presencia / ausencia (sensor de detección de presencia en el radiador, en el termostato o por geolocalización «estoy a 20 min de casa»)
  • un control por internet opcional

Archivo experto: ¿Saber más sobre la directiva europea EcoDesign?

2) Certificados de ahorro de energía (C2e)

Por su parte, los certificados de ahorro energético (C2e) relativos a la calefacción (ficha BAR-TH-158), que permiten solicitar subvenciones estatales, retoman estos mismos criterios y añaden un criterio de rendimiento:

el control debe tener una amplitud de control (sensibilidad) inferior a 0,3 K y una deriva de carga inferior a 1 K. Esto significa que si la amplitud de la regulación (la oscilación de la medida alrededor de la consigna) es de 0,3K o 0,3°C, para un valor de temperatura objetivo de 20°C, la regulación (el termostato) detectará la necesidad de calentar a partir de 19,7°C y se detendrá en 20°C+0,3°=20,3°C. 

3) El certificado Eu.BAC

 

La regulación de los sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado se rige por la norma europea EN 15500 desde 2017 y la norma NFC 47110.

Eu.BAC es la Asociación Europea de Automatización y Control de Edificios (European Building Automation and Controls). Ha creado el sistema europeo de certificación y etiquetado de la eficiencia energética de los productos y servicios de control y gestión de edificios (incluidos los termostatos).

label eubac thermostats

Su nivel más alto de exigencia es la calificación AA de la etiqueta Energy Efficiency Label, que es un 30% más exigente que la actual norma europea EN 15500. Para obtener esta etiqueta, el sistema de control de la calefacción debe estar equipado con funciones avanzadas como: detección de ventanas abiertas, programación horaria diaria/semanal, detección de presencia/ausencia, control remoto, etc.).

Su valor máximo de CA es de 0.4 K  para los paneles radiantes hidráulicos, de 0.5 K  para el suelo radiante hidráulico, de 0.2 K  para los radiadores hidráulicos, de 0.2 K (o °C) para algunos radiadores eléctricos.

Nota: optar por la utilización de termostatos remotos (sensor de temperatura). En este caso, el termostato es independiente (a pilas o por cable) del radiador. Se colocará en el centro de la zona de calefacción (según las reglas de posicionamiento de los termostatos). De este modo, la medición de la temperatura ambiente será representativa de la temperatura percibida por los ocupantes y no estará demasiado cerca de la fuente de calor.

El corazón del sistema: principales tecnologías para el control de la calefacción eléctrica

Existen 3 técnicas principales de control para la calefacción eléctrica:

1) Regulación ON / OFF (TON o «Todo o nada») con termostato electrónico

En el contexto de la calefacción eléctrica, este es el método de control más sencillo. Se dirige a los radiadores con poca inercia, como los radiantes, los convectores, los aerotermos.

En el caso de los programas grabados, si el termostato se ha fijado como objetivo 21°C a las 8 de la mañana, el termostato sólo se encenderá a esa hora sin ninguna anticipación. Si el sistema de calefacción se ha dimensionado correctamente en términos de potencia, y es muy sensible (por ejemplo, radiadores por infrarrojos) y la temperatura de la habitación sólo desciende ligeramente durante la noche (buen aislamiento o programado para no bajar más de 2°C, por ejemplo), entonces este tipo de control es suficiente. Por el contrario, cuando se alcanza la temperatura objetivo, la calefacción se desconecta y, en ausencia de inercia, se autorregula en torno al punto de consigna.

2) Control proporcional electrónico PID (Proportional Integral Derivative)

Son termostatos electrónicos que permiten una regulación precisa. El termostato anticipa el alcance de la temperatura de consigna en función de la evolución de la temperatura ambiente durante las últimas horas. El sistema de control PI (integral) calcula el tiempo de encendido y apagado de la calefacción a intervalos regulares, en proporción a la diferencia entre la temperatura medida y la temperatura objetivo (consigna). Esta técnica tiene como objetivo el ahorro de energía. Su objetivo es limitar al máximo las variaciones de temperatura en torno al punto de consigna. El termostato puede decidir no iniciar la calefacción aunque la temperatura de la habitación esté por debajo del punto de consigna (por anticipación). El termostato calculará la puesta en marcha del radiador al final de la noche para alcanzar gradualmente la temperatura ambiente deseada al despertar.

Este tipo de control se dirige a los radiadores con una inercia media o alta, como los radiadores de inercia, el suelo radiante eléctrico o hidráulico. Sin embargo, para que sea eficaz, este método de regulación debe establecerse primero para el emisor de calor en cuestión.

3) Regulación algorítmica: mediciones en tiempo real, autoaprendizaje del termostato y perfecto conocimiento de su habitación

3.1 Un perfecto conocimiento de su entorno

Cada vivienda y, sobre todo, cada habitación tiene sus propias características: región, altitud, nivel de aislamiento, nivel de inercia del edificio, emisividad de las superficies, orientación de la habitación con respecto al sol, número de paredes frías (paredes en contacto con el exterior), dimensiones, altura bajo el techo, etc.

El termostato mide la temperatura de la habitación en tiempo real (cada segundo), y la compara con la temperatura de confort establecida (temperatura objetivo). El historial de mediciones le permite determinar el perfil de reactividad de su sistema de calefacción en su entorno real (la habitación a calentar… y no otra) en condiciones específicas. Por ejemplo, será capaz de precalentar la habitación siempre que sepa la rapidez con la que su sistema de calefacción es capaz de corregir el «déficit de calor» para pasar del modo económico (cuando está fuera) al modo confort (cuando llega o se detecta). A partir de estos datos, determina cómo reaccionar de la forma más adecuada (es decir, maximizando el confort y minimizando el consumo).

Por ejemplo: si, después de 45 minutos de luz solar importante en su fachada en marzo, la temperatura de la habitación supera la temperatura establecida, el termostato inteligente puede decidir apagar la calefacción en el momento adecuado para reducir el consumo.

3.2 Memorización de hábitos de vida

¿Es el primero en llegar a casa del trabajo sobre las 7 de la tarde? ¿Vive solo? La aplicación asociada al termostato le geolocaliza (si lo desea) y puede poner en marcha la calefacción en el último momento para minimizar el consumo y garantizar su comodidad para su llegada.

¿Vive con su familia? El mismo principio para cada ocupante con un smartphone.

¿No tiene smartphone o no quiere geolocalizarse? El termostato inteligente puede basarse en el historial de vida de los ocupantes para crear un «esquema de vida y calefacción».

Según la empresa alemana Thermozyklus, el control algorítmico termo cíclico mide, analiza y “estimula” las micro variaciones de temperatura en torno al punto de consigna, manteniéndolas bajo control. El sistema recoge los datos reales del ambiente térmico (magnitud y frecuencia de las desviaciones del punto de consigna de temperatura con una precisión de centésimas de grado) en relación con las acciones del sistema de calefacción empleado (punto de partida de la apertura del radiador, duración de la apertura/cierre del radiador, etc.). A partir del historial de esta información esencial, se establece una correlación entre las acciones solicitadas y la respuesta del sistema de calefacción a su entorno. El aprendizaje algorítmico (autoaprendizaje) permitirá entonces corregir con gran eficacia las micro variaciones propias de cada pieza de forma anticipada y predictiva. Además, aunque los ocupantes no sientan las ligeras variaciones de temperatura, acercarse lo más posible al punto de consigna es esencial para minimizar el consumo.

El punto fuerte de este sistema es que es completamente autónomo y no requiere ninguna programación inicial o previa por parte de un equipo técnico o de los ocupantes. Tiene en cuenta en tiempo real los «eventos físicos» de la habitación a calentar (ganancia solar, detección de presencia/ausencia, etc.). Thermozyklus estima una ganancia adicional del 5% sobre un sistema de control PID.

¿Cuáles son las próximas funciones de valor añadido de los termostatos inteligentes en el futuro?

¿Cuáles son las próximas funciones de valor añadido de los termostatos inteligentes en el futuro?

Las funciones que probablemente se generalicen son:

  • Evaluación en tiempo real del buen funcionamiento de su equipo de calefacción (caldera, suelo radiante, radiador, etc.) para detectar las averías lo antes posible.
  • Teniendo en cuenta los parámetros meteorológicos externos. Dado que se conoce la orientación de la habitación con respecto al sol, se puede determinar si es preferible poner en marcha la caldera o el radiador cuando la previsión meteorológica indica buen sol hacia las 10 de la mañana… Obsérvese que esta función pierde importancia si el sistema de control es capaz de detectar en tiempo real las variaciones térmicas del local y adaptarse a ellas casi en tiempo real (sólo micro variaciones).
  • La capacidad de comunicarse e integrarse con la herramienta de supervisión general del edificio.

Incluso se puede imaginar que el termostato (no montado en el radiador, sino colocado en una pared) pueda detectar el componente radiante emitido por el radiador como ayuda para determinar el posicionamiento óptimo del radiador :)).

Selección de termostatos eficientes para la calefacción eléctrica

Desde 100€ hasta varios cientos de euros, los precios suelen depender de las certificaciones obtenidas por los fabricantes:

  • Termostato inteligente (Smart thermostat) radio inalámbrico RDS110.R de Siemens
  • Termostato inteligente con regulación THZ Thermozyklus (sin preprogramación) que se adapta a todos los sistemas de calefacción. Precisión de regulación +/-15°C. Certificación EUBAC AA.
  • Termostato Rothelec Perfotronic 3. Certificación EUBAC AA.
  • Termostato Google NEST

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Resumen
¿QUÉ TERMOSTATO DE AMBIENTE ELEGIR PARA AHORRAR ENERGÍA (CALEFACCIÓN ELÉCTRICA)?
Título
¿QUÉ TERMOSTATO DE AMBIENTE ELEGIR PARA AHORRAR ENERGÍA (CALEFACCIÓN ELÉCTRICA)?
Descripción
¿QUÉ TERMOSTATO DE AMBIENTE ELEGIR PARA AHORRAR ENERGÍA (CALEFACCIÓN ELÉCTRICA)? ¿Por qué un termostato inteligente ahorra energía? ¿Cómo un termostato inteligente ahorra energía? ¿Cuáles son los puntos de referencia para identificar un termostato eficiente? Principales técnicas de control de la calefacción eléctrica ¿Cuáles son las próximas funciones de valor añadido de los termostatos inteligentes en el futuro? Selección de algunos termostatos inteligentes eficientes
Autor
Editor
Foxof
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