Hispanopedia WikiEn Estados Unidos, la eficiencia de los aires acondicionados se suele medir mediante el índice de eficiencia energética estacional (SEER), definido por el Instituto de Aire Acondicionado, Calefacción y Refrigeración (AHRI) , una asociación comercial , en su norma de 2008, AHRI 210/240, Clasificación del rendimiento de equipos de aire acondicionado unitario y bombas de calor aerotérmicas . [ 1 ] Una norma similar es el índice de eficiencia energética estacional europeo (ESEER).
La clasificación SEER de una unidad se define como la capacidad de refrigeración durante una temporada típica dividida por el consumo total de energía eléctrica durante el mismo período. Cuanto mayor sea la clasificación SEER de la unidad, mayor será su eficiencia energética. En Estados Unidos, la clasificación SEER es la relación entre la capacidad de refrigeración (expresada en unidades térmicas británicas [BTU]) y la energía consumida (expresada en vatios-hora).
Ejemplo
Por ejemplo, consideremos una unidad de aire acondicionado de 5000 BTU/h (capacidad de refrigeración de 1465 vatios), con un SEER de 10 BTU/(W·h), que funciona durante un total de 1000 horas durante una temporada de refrigeración anual (por ejemplo, 8 horas al día durante 125 días).
La producción total anual de refrigeración sería:
Con un SEER de 10 BTU/(W·h), el consumo anual de energía eléctrica sería aproximadamente:
- 5.000.000 BTU/año ÷ 10 BTU/(W·h) = 500.000 W·h/año
El consumo energético promedio también se puede calcular de forma más sencilla mediante:
- Potencia media = (BTU/h) ÷ (SEER) = 5000 ÷ 10 = 500 W = 0,5 kW
Si el costo de la electricidad es de $0.20/(kW·h), entonces el costo por hora de funcionamiento es:
- 0,5 kW × 0,20 $/(kW·h) = 0,10 $/h
Relación de SEER con EER y COP
El índice de eficiencia energética (EER) de un dispositivo de refrigeración específico es la relación entre la energía de refrigeración de salida (en BTU) y la energía eléctrica de entrada (en vatios-hora) en un punto de funcionamiento determinado. El EER se calcula generalmente utilizando una temperatura exterior de 95 °F (35 °C) y una temperatura interior (en realidad, del aire de retorno) de 80 °F (27 °C) y una humedad relativa del 50 % .
El EER está relacionado con el coeficiente de rendimiento ( COP ), comúnmente utilizado en termodinámica , y ambos ratios expresan la eficiencia en términos de energía/energía. Esto significa que ambos carecen de unidades en el sentido del análisis dimensional . Dado que el EER utiliza unidades de energía mixtas —y el COP no—, el factor de conversión de vatios-hora a BTU (1 W·h = 3,41214 BTU) se multiplica por el COP para obtener el EER de la siguiente manera: EER = COP × 3,41214 BTU/W·h
El índice de eficiencia energética estacional (SEER) es también el COP (o EER) expresado en BTU/vatio-hora, pero en lugar de evaluarse en una única condición de funcionamiento, representa el rendimiento general esperado para un año típico en una ubicación determinada. El SEER se calcula, por lo tanto, con la misma temperatura interior, pero en un rango de temperaturas exteriores de 18 ° C a 40 ° C , con un porcentaje de tiempo específico en cada uno de los 8 intervalos que abarcan 2,8 °C. Esta clasificación no tiene en cuenta los diferentes climas y tiene como objetivo indicar cómo afecta al EER el rango de temperaturas exteriores a lo largo de una temporada de refrigeración.
El EER típico para unidades de refrigeración central residenciales es de 0,875 × SEER. El SEER es un valor mayor que el EER para el mismo equipo. [ 1 ]
Un método más detallado para convertir SEER a EER utiliza esta fórmula:
- EER = −0,02 × SEER² + 1,12 × SEER [ 2 ] Tenga en cuenta que este método se utiliza únicamente para la modelización de referencia y no es apropiado para todas las condiciones climáticas. [ 2 ]
Un SEER de 13 es aproximadamente equivalente a un EER de 11 y a un COP de 3,2, lo que significa que se eliminan 3,2 unidades de calor del interior por cada unidad de energía utilizada para hacer funcionar el aire acondicionado.
Máximo teórico
El SEER y el EER de un aire acondicionado están limitados por las leyes de la termodinámica . El proceso de refrigeración con la máxima eficiencia posible es el ciclo de Carnot . El COP de un aire acondicionado que utiliza el ciclo de Carnot es:
dóndees la temperatura interior yes la temperatura exterior. Ambas temperaturas deben medirse utilizando una escala de temperatura termodinámica basada en el cero absoluto , como Kelvin o Rankine . El EER se calcula multiplicando el COP por 3,412 BTU/W⋅h como se describió anteriormente:
Suponiendo una temperatura exterior de 35 °C (95 °F) y una temperatura interior de 27 °C (80 °F) , la ecuación anterior arroja (al convertir las temperaturas a las escalas Kelvin o Rankine) un COP de 36, o un EER de 120. Esto representa una eficiencia aproximadamente 10 veces mayor que la de un aire acondicionado doméstico típico disponible actualmente.
El EER máximo disminuye a medida que aumenta la diferencia entre la temperatura del aire interior y exterior, y viceversa. En un clima desértico donde la temperatura exterior es de 120 °F (49 °C) , el COP máximo baja a 13, o un EER de 46 (para una temperatura interior de 80 °F (27 °C) ).
El SEER máximo se puede calcular promediando el EER máximo en el rango de temperaturas previstas para la temporada.
Estándares SEER del gobierno de EE. UU.
La clasificación SEER refleja la eficiencia general del sistema según la temporada, mientras que la EER refleja la eficiencia energética del sistema en una condición de funcionamiento específica. Ambas clasificaciones son útiles al elegir productos, pero se debe usar la misma para realizar comparaciones.
Se pueden obtener ahorros de energía sustanciales con sistemas más eficientes. Por ejemplo, al actualizar de SEER 9 a SEER 13, el consumo de energía se reduce en un 30 % (equivalente a 1 − 9/13).
Con las unidades existentes que aún funcionan y reciben un buen mantenimiento, al considerar el valor del dinero en el tiempo , conservar las unidades existentes en lugar de reemplazarlas proactivamente puede ser la opción más rentable. Sin embargo, la eficiencia de los aires acondicionados puede degradarse significativamente con el tiempo. [ 3 ]
Al reemplazar equipos o especificar nuevas instalaciones, existe una variedad de SEER disponibles. Para la mayoría de las aplicaciones, las unidades con SEER mínimo o cercano al mínimo son las más rentables, pero cuanto más largas sean las temporadas de refrigeración, mayores serán los costos de electricidad y más tiempo conservarán los sistemas los compradores, más se justifica el uso de unidades con SEER gradualmente superior. Actualmente, se encuentran disponibles unidades de aire acondicionado residenciales de sistema dividido con SEER 20 o superior. Las unidades con SEER más alto suelen tener serpentines más grandes y múltiples compresores, y algunas también cuentan con flujo de refrigerante y flujo de aire de suministro variables.
1992
En 1987 se aprobó una ley que entró en vigor en 1992 y que exige una clasificación SEER mínima de 10. [ 4 ] Es raro ver sistemas con una clasificación inferior a SEER 9 en los Estados Unidos porque las unidades antiguas existentes se están reemplazando por unidades nuevas de mayor eficiencia.
2006
A partir de enero de 2006, se requirió un SEER mínimo de 13. [ 5 ] Estados Unidos exige que los sistemas residenciales fabricados después de 2005 tengan una clasificación SEER mínima de 13. Los aires acondicionados centrales con certificación ENERGY STAR deben tener un SEER de al menos 14.5. Las unidades de ventana están exentas de esta ley, por lo que sus SEER siguen rondando los 10.
2015
En 2011, el Departamento de Energía de EE. UU. (DOE) revisó las normas de conservación de energía para imponer estándares mínimos más elevados y estándares regionales para los sistemas de climatización residenciales. [ 6 ] El enfoque regional reconoce las diferencias en la optimización de costos que resultan de las diferencias climáticas regionales. Por ejemplo, hay poco beneficio económico en tener una unidad de aire acondicionado con un SEER muy alto en Maine, un estado del noreste de EE. UU.
A partir del 1 de enero de 2015, los sistemas de aire acondicionado central tipo split instalados en la región sureste de los Estados Unidos deben tener un SEER mínimo de 14. Esta región comprende Alabama, Arkansas, Delaware, Florida, Georgia, Hawái, Kentucky, Luisiana, Maryland, Misisipi, Carolina del Norte, Oklahoma, Carolina del Sur, Tennessee, Texas y Virginia. De igual manera, los sistemas de aire acondicionado central tipo split instalados en la región suroeste deben tener un SEER mínimo de 14 y un EER de 12.2 a partir del 1 de enero de 2015. Esta región comprende Arizona, California, Nevada y Nuevo México. Los sistemas de aire acondicionado central tipo split instalados en las demás regiones deben seguir teniendo un SEER mínimo de 13, que es el requisito nacional vigente. [ 6 ]
En los últimos 10 años se han producido numerosos avances en tecnología eficiente que han permitido a los fabricantes aumentar drásticamente sus índices SEER para mantenerse por encima de los mínimos exigidos por el Departamento de Energía de los Estados Unidos.
2023
A partir del 1 de enero de 2023, los productos de refrigeración estarán sujetos a eficiencias mínimas regionales, según el Índice de Eficiencia Energética Estacional 2 (SEER2) . El nuevo procedimiento de prueba M1 [ 7 ] está diseñado para reflejar mejor las condiciones actuales en campo. El DOE aumenta la presión estática externa de los sistemas desde el SEER actual (0,1 pulg. de agua) hasta el SEER2 (0,5 pulg. de agua). Estas condiciones de presión se diseñaron para considerar los sistemas de conductos que se encontrarían en campo. Con este cambio, se utilizará una nueva nomenclatura para denotar las clasificaciones M1 (incluidos EER2 y HSPF2). [ 8 ]
Cálculo del coste anual de la energía eléctrica para un aire acondicionado
La potencia eléctrica se suele medir en kilovatios (kW). La energía eléctrica se suele medir en kilovatios-hora (kW·h). Por ejemplo, si un aparato eléctrico que consume 1,5 kW funciona durante 8 horas, consume 12 kW·h de energía eléctrica. En Estados Unidos, a los clientes residenciales de electricidad se les cobra en función de la cantidad de energía eléctrica consumida. En la factura, la compañía eléctrica indica la cantidad de energía eléctrica, en kilovatios-hora (kW·h), que el cliente ha consumido desde la última factura, así como el coste de la energía por kilovatio-hora (kW·h).
La capacidad de refrigeración de los aires acondicionados suele expresarse en "toneladas" , donde 1 tonelada equivale a 12 000 BTU/h (3,5 kW) . Una tonelada de refrigeración equivale a la cantidad de energía que se necesita aplicar de forma continua durante 24 horas para derretir una tonelada de hielo.
El coste anual de la energía eléctrica consumida por un aire acondicionado se puede calcular de la siguiente manera:
- (Costo , $/año ) = (tamaño de la unidad , BTU/h ) × (horas por año , h ) × (costo de energía , $/kW·h ) ÷ (SEER , BTU/W·h ) ÷ (1000 , W/kW )
Ejemplo 1:
Un equipo de aire acondicionado con una potencia nominal de 72 000 BTU/h (21 kW) (6 toneladas), con un índice SEER de 10, funciona 1000 horas al año con un costo de energía eléctrica de $0,12 por kilovatio-hora (kW·h). ¿Cuál es el costo anual de la energía eléctrica que consume?
- (72 000 BTU/h) × (1000 h/año) × ($0,12/kW·h) ÷ (10 BTU/W·h) ÷ (1000 W/kW) = $860/año
Ejemplo 2.
Una vivienda cerca de Chicago cuenta con un aire acondicionado con una capacidad de enfriamiento de 4 toneladas y una clasificación SEER de 10. La unidad funciona 120 días al año durante 8 horas diarias (960 horas al año), y el costo de la energía eléctrica es de $0.10 por kilovatio-hora. ¿Cuál es su costo anual de operación en términos de energía eléctrica? Primero, convertimos las toneladas de enfriamiento a BTU/h:
- (4 toneladas) × (12.000 (BTU/h)/tonelada) = 48.000 BTU/h.
El coste anual de la energía eléctrica es:
- (48 000 BTU/h) × (960 h/año) × ($0,10/kW·h) ÷ (10 BTU/W·h) ÷ (1000 W/kW) = $460/año
Clasificación SEER máxima
Hoy en día hay unidades de aire acondicionado mini-split (sin conductos) disponibles con clasificaciones SEER de hasta 42. [ 10 ] [ 11 ] Durante la AHR Expo 2014, Mitsubishi presentó una nueva unidad de aire acondicionado mini-split sin conductos con una clasificación SEER de 30.5. [ 12 ] GREE también lanzó un mini split con clasificación SEER de 30.5 en 2015. [ 13 ] Carrier lanzó un aire acondicionado sin conductos de 42 SEER durante la Feria de Electrónica de Consumo (CES) 2018, celebrada en Las Vegas. [ 14 ] Los sistemas de aire acondicionado tradicionales con conductos tienen clasificaciones SEER máximas ligeramente por debajo de estos niveles. Además, en la práctica, los sistemas centrales tendrán una relación de eficiencia energética alcanzada entre un 10 y un 20 % menor que la clasificación de la placa de características debido a las pérdidas relacionadas con los conductos.
Además, existen unidades de aire acondicionado residenciales geotérmicas con índices SEER de hasta 75. [ 15 ] Sin embargo, la eficiencia efectiva de las bombas de calor geotérmicas depende de la temperatura del suelo o del agua utilizada. Los climas cálidos tienen una temperatura del suelo o del agua superficial mucho mayor que los climas fríos y, por lo tanto, no podrán alcanzar tales eficiencias. Además, el esquema de clasificación ARI para bombas de calor geotérmicas les permite ignorar en gran medida la potencia de bombeo requerida en sus clasificaciones, lo que hace que los valores SEER alcanzables sean a menudo prácticamente inferiores a los de los equipos aerotérmicos de mayor eficiencia, particularmente para la refrigeración del aire . Existen diversas tecnologías que permitirán que los índices SEER y EER aumenten aún más en un futuro próximo. [ 16 ] Algunas de estas tecnologías incluyen compresores rotativos, inversores, motores CC sin escobillas, variadores de velocidad y sistemas integrados como los que se encuentran en el aire acondicionado alimentado por energía solar . [ 16 ]
Bombas de calor
Un ciclo de refrigeración puede funcionar como una bomba de calor para transferir calor del exterior a una casa más cálida. Una bomba de calor con una clasificación SEER más alta en modo de refrigeración también suele ser más eficiente en modo de calefacción, según la clasificación HSPF . En modo de calefacción, una bomba de calor suele ser más eficiente que un calefactor eléctrico de resistencia. Esto se debe a que un calefactor eléctrico solo convierte la energía eléctrica de entrada directamente en energía térmica de salida, mientras que una bomba de calor transfiere calor del exterior. En modo de calefacción, el coeficiente de rendimiento es la relación entre el calor suministrado y la energía consumida por la unidad. Un calefactor de resistencia ideal que convierte el 100 % de su electricidad de entrada en calor de salida tendría un COP = 1, equivalente a un EER de 3,4. La bomba de calor se vuelve menos eficiente a medida que disminuye la temperatura exterior, y su rendimiento puede llegar a ser comparable al de un calefactor de resistencia. Para una bomba de calor con una eficiencia de refrigeración mínima de 13 SEER, esto suele ser inferior a -10 °F (-23 °C) . [ 17 ]
Las bajas temperaturas pueden provocar que una bomba de calor funcione con una eficiencia inferior a la de un calentador de resistencia, por lo que las bombas de calor convencionales suelen incluir serpentines de calefacción o calefacción auxiliar mediante gas LP o gas natural para evitar un funcionamiento de baja eficiencia del ciclo de refrigeración. Las bombas de calor para climas fríos están diseñadas para optimizar la eficiencia por debajo de 0 °F (−18 °C) . Desde 2023, se comercializan bombas de calor capaces de extraer calor de temperaturas exteriores de hasta −40 °F (−40 °C) . En climas fríos, las bombas de calor geotérmicas o de agua suelen ser la solución más eficiente. Utilizan la temperatura relativamente constante del agua subterránea o del agua en un gran circuito enterrado para moderar las diferencias de temperatura entre verano e invierno y mejorar el rendimiento durante todo el año. El ciclo de la bomba de calor se invierte en verano para funcionar como un aire acondicionado.
Véase también
Referencias
- 1 2 "ANSI/AHRI 210/240-2008: Norma de 2008 para la clasificación del rendimiento de equipos de aire acondicionado unitario y bombas de calor aerotérmicas" . Instituto de Aire Acondicionado, Calefacción y Refrigeración . 2008. Archivado del original (PDF) el 29 de marzo de 2018. Recuperado el 22 de mayo de 2014 .
- 1 2 "Protocolos de simulación de casas Building America del Departamento de Energía de EE. UU., revisados en octubre de 2010" (PDF) . 2010.
- ↑ Reunión pública del Departamento de Energía de EE. UU. sobre el marco normativo para aires acondicionados centrales y bombas de calor residenciales (12 de junio de 2008), págs. 35-36 (transcripción).
- ↑ "Hoja informativa | Estándares de eficiencia de aire acondicionado: SEER 13 vs. SEER 12 | Documentos técnicos | EESI" . Archivado del original el 28 de julio de 2016. Consultado el 6 de agosto de 2016 .
- ↑ "Calefacción y aire acondicionado de Mike, "Mandato de 13 SEER"Archivado del original el 16 de junio de 2006 .
- 1 2 "El DOE finaliza las nuevas normas de conservación de energía para los aparatos de climatización residenciales" . 26 de octubre de 2011. Consultado el 22 de mayo de 2014 .
- ↑ "Programa de conservación de energía: procedimientos de prueba para acondicionadores de aire centrales y bombas de calor" . federalregister.gov . 24 de enero de 2023. Consultado el 20 de junio de 2023 .
- ↑ "Nuevos estándares de eficiencia de SEER2" . SEER2.com . Consultado el 20 de junio de 2023 .
- ↑ "Clasificaciones SEER2 de bombas de calor | Eficiencia de bombas de calor" . Carrier . Consultado el 20 de junio de 2023 .
- ↑ "Carrier lanza el aire acondicionado más eficiente que puedes comprar en Estados Unidos" . Carrier . Consultado el 12 de junio de 2019 .
- ↑ "Comparación de la clasificación ISEER de aires acondicionados Carrier vs. Hitachi" . CoolingInsights . Consultado el 7 de junio de 2026 .
- ↑ "El modelo sin conductos más eficiente energéticamente del mercado ofrece una capacidad de calefacción significativa en climas extremadamente fríos" . 4 de febrero de 2014.>
- ↑ "GREE Crown Mini Split" . 20 de marzo de 2015. Archivado del original el 5 de septiembre de 2016. Consultado el 19 de agosto de 2015 .>
- ↑ "Carrier lanza el aire acondicionado más eficiente que puedes comprar en Estados Unidos" .
- ↑ "Unidad de fuente inteligente con inversor recién lanzada con hasta 62,5 EER, lo que equivale a hasta 75 SEER" . 2012.
- 1 2 "¿Hasta dónde llegará SEER?" . 2006.
- ↑ Especificaciones del producto Goodman GSH13
Enlaces externos
- Una nueva medida para la eficiencia energética de los dispositivos de calefacción y refrigeración : información de Daikin sobre la eficiencia estacional.
- Impacto del cambio climático en el factor de rendimiento estacional de calefacción (HSPF) y el índice de eficiencia energética estacional (SEER) para bombas de calor aerotérmicas.
- Modo automático vs. modo frío: ¿Cuál es mejor? – Comparación de los modos automático y frío en aires acondicionados, que abarca la eficiencia energética, el rendimiento de refrigeración, el control de la humedad y la idoneidad para cada caso de uso.
- Calefacción, ventilación y aire acondicionado
