Estamos en Alemania en abril de 2024. El coste del kWh eléctrico supera los 45 céntimos de euro para un particular.
En Francia, el kWh se factura a aproximadamente 25 céntimos, frente a los 15 de hace diez años.
Las perspectivas prolongan esta tendencia, con un aumento reciente y brusco del coste de la electricidad.
El ahorro de energía, y más concretamente de electricidad, se convierte así en una verdadera preocupación, tanto en viviendas como en el sector terciario.
En este contexto, ¿de qué manera los ventiladores de techo pueden cambiar significativamente la situación, con impactos reales sobre el consumo medido en el contador?
Temporada de verano: ¿cómo puede la combinación de ventiladores de techo con aire acondicionado reducir la factura?
Lo ideal, por supuesto, es prescindir del aire acondicionado. Pero cuando el aire acondicionado es necesario, los ventiladores de techo desempeñan un papel extremadamente beneficioso en el marco de la refrigeración híbrida.
Recordemos primero que los ventiladores de techo aportan una ganancia en la sensación térmica que dependerá de la velocidad del aire, como muestra la siguiente tabla.
| Velocidad del aire (m/s) | Enfriamiento equivalente (°C) |
| 0 | 0 |
| 0,3 | 1 |
| 0,7 | 2 |
| 1 | 3 |
Figura 1: Datos para condiciones medias de humedad y vestimenta, valores extraídos de la Guía de Ventilación Woods
En verano, la combinación de ventiladores de techo con el aire acondicionado permite generar importantes ahorros de energía, mediante el aumento de las consignas.
En una configuración habitual con ventiladores de techo (velocidad del aire = 0,7 m/s), la ganancia en sensación térmica es de 2°C.
Esta ganancia de 2°C (por ejemplo, al aumentar la consigna de 26 a 28°C) se traduce en ahorros de energía comprendidos entre el 14 y el 20%, como lo muestra un estudio publicado en la revista australiana de arquitectos (ver capítulo 5.1 en p.8).
Respaldando estos datos, un estudio de octubre de 2023 de la Universidad de California en Berkeley, realizado en Singapur sobre 10 oficinas y locales educativos, muestra una reducción del consumo del 27% al aumentar la consigna del aire acondicionado de 24°C a 26,5°C, es decir, 10,8% por grado.
¿Cuál es el impacto energético de los ventiladores de techo en comparación con el aire acondicionado?
Los ahorros mencionados anteriormente tienen en cuenta el consumo energético propio de los ventiladores de techo.
Estos consumen entre 20 y 70 W para un equipo común en el mercado de 1,32 m de diámetro, mientras que una unidad de aire acondicionado utiliza 1500 W.
Así, los ventiladores de techo consumen entre 20 y 75 veces menos que un aire acondicionado.
Por su parte, la Asociación Profesional Francesa de Ventiladores de Techo (AFPVP) mostró en un artículo[i] el impacto de la refrigeración híbrida (combinación de ventiladores de techo y aire acondicionado) en el consumo de las Torres de La Défense. A nivel del barrio, el consumo anual de aire acondicionado pasaría de 93 M€ a 72 M€ (para 105 GWh de ahorro). En cuanto al período de retorno de la inversión, se estima en menos de 8 años.
Ahorro de energía combinando aire acondicionado y ventiladores de techo Exhale: ¿qué resultados?
La Universidad de Purdue en Estados Unidos publicó un estudio en condiciones reales para evaluar la capacidad de los ventiladores de techo Exhale de reducir el consumo energético de los edificios durante la temporada de refrigeración mediante el aumento de las consignas.
La investigación (disponible en inglés) se llevó a cabo en 3 tipos de locales terciarios (oficinas, hoteles y centros educativos) y en 3 zonas climáticas (tropical – Miami; templada – Nueva York; seca – Denver).
El estudio muestra que los ahorros en refrigeración al aumentar la consigna del aire acondicionado en 2°C (4°F) son:
- en grandes oficinas, entre 10,4% y 12,6%
- en grandes hoteles, entre 10,3% y 15,6%
- en institutos de secundaria, entre 5,0% y 13,4% (sí, allí los institutos están climatizados…)
No es sorprendente que los resultados estén relacionados con los caudales de aire de los ventiladores de techo Exhale, y permitan alrededor de un 5,6% de ahorro energético por grado de consigna, lo que sigue siendo muy significativo en condiciones reales, tratándose de una tecnología de movimiento de aire suave. Muestran el lado beneficioso de la destratificación con Exhale en combinación con aire acondicionado.
Se precisa que no se han deducido los consumos específicos de los equipos Exhale, pero estos son claramente inferiores a los ahorros logrados.
¿Cómo simular fácilmente los ahorros en aire acondicionado?
El sitio del CBE (Center for the Built Environment) de la Universidad de Berkeley en California presenta en línea una herramienta que permite medir el impacto de modificar las consignas del aire acondicionado en sistemas VRV (Volumen de Refrigerante Variable).
La herramienta disponible aquí permite configurar las consignas de calefacción y refrigeración.
Figura 2: vista del calculador de consigna del CBE, en el navegador Chrome
Por lo tanto, al aumentar la consigna de refrigeración en 2°C, los ahorros alcanzan el 22,3%. Cabe destacar que el ventilador mencionado debajo del gráfico corresponde a los auxiliares del aire acondicionado.
Esta simulación no incluye el consumo relacionado con los ventiladores de techo.
Para realizar simulaciones en otras ciudades de Francia, es posible utilizar un comparador meteorológico.
El ejemplo presentado aquí muestra que un ahorro entre el 7% y el 10% por cada grado de aumento en la consigna del aire acondicionado resulta totalmente coherente, dado que:
- una velocidad de aire de 0,7 m/s permite ganar 2°C en la consigna del aire acondicionado,
- el consumo de los ventiladores de techo representa una proporción pequeña del consumo total de aire acondicionado.
¿Cuál es el impacto del “aire acondicionado evitado”?
El concepto de “aire acondicionado evitado” se está volviendo cada vez más relevante en las zonas tropicales, y ahora se extiende también a las zonas templadas.
Se trata de afrontar uno de los grandes desafíos de nuestro tiempo: evitar la expansión del aire acondicionado.
Un estudio de la ADEME realizado en 2020[ii] presenta la situación: el 25% de los hogares en la Francia metropolitana contaban con aire acondicionado en 2020, frente al 14% en 2016/2017. El desarrollo del parque de equipos es, por tanto, rápido, y deben implementarse soluciones para evitar un aumento excesivo del consumo energético asociado.
Figura 3: un muro de aires acondicionados en Singapur. ¿Parar o continuar?
En la tabla siguiente, realizamos una estimación de las necesidades de aire acondicionado en la Francia metropolitana para una vivienda tipo.
| Parámetros | Valor | Unidad | Comentarios |
| Potencia necesaria | 100 | W/m² | Estimación para una vivienda estándar[iii] |
| Superficie de la vivienda | 90 | m² | Superficie media viviendas – INSEE[iv] |
| Superficie climatizada | 33 | % | Estimación actual[v] |
| Duración del aire acondicionado por día | 4 | h | Entre 4 y 8 horas |
| Número de días de aire acondicionado | 90 | d | Entre 4 y 8 horas |
| Consumo anual | 1 069 | kWh |
Figura 4: Estimación del consumo de aire acondicionado de una vivienda estándar
Naturalmente, estos valores varían según las regiones y los climas correspondientes, pero ofrecen una idea interesante: un poco más de 1000 kWh se consumen por vivienda equipada con aire acondicionado.
Para referencia, el consumo de electricidad en Francia en 2023 fue de 445,4 TWh (recordemos que 1 TWh = mil millones de kWh).
Con 31 millones de residencias principales en Francia y una tasa de equipamiento del 25%, se puede estimar que el consumo de aire acondicionado durante el verano alcanza los 8,3 TWh.
Esta cifra, aunque superior, parece coherente con la estimación que ADEME publicó en 2020, que considera que el consumo residencial se acerca a los 4,9 TWhi.
Sin embargo, estos datos solo se refieren a viviendas. En el sector terciario, el aire acondicionado se estimó en 2020 en 10,6 TWh, de los cuales ¾ provienen de oficinas y comercios.
Los ahorros posibles en enseñanza y oficinas, en el marco de la evitación del aire acondicionado, se presentan en el informe Ventilación natural para el confort térmico en verano en edificios de oficinas “eficientes”.[vi]
En este documento, los ahorros oscilan entre 5 kWh/m²/año (Alpes-Auvergne) y 35 kWh/m²/año (Mediterráneo).
Recordemos nuevamente que, para que la supresión total del aire acondicionado sea completamente satisfactoria, se requiere un conjunto de acciones sobre el edificio y los comportamientos:
- protecciones solares,
- cierre manual o automático de aberturas,
- ventilación nocturna,
- aislamiento de techos,
- vegetalización,
- color de carpinterías y paredes…
En un período en el que los retos energéticos son considerables, es evidente que el interés colectivo consiste en frenar la expansión del aire acondicionado. Por tanto, cualquier solución en este sentido es bienvenida.
Media estación: ¿retrasar el arranque del aire acondicionado y anticipar su apagado?
En media estación, en locales no climatizados, la presencia de ventiladores de techo permite evitar la instalación de aire acondicionado.
En cuanto a los locales ya climatizados, los ventiladores de techo permiten iniciar el aire acondicionado más tarde y apagarlo antes durante los períodos de calor.
En Francia, se observa que los primeros episodios de calor suelen llegar generalmente en mayo, y que el verano se prolonga con frecuencia hasta octubre.
La evaluación precisa de la duración del período de uso del aire acondicionado está, por supuesto, vinculada por un lado a la concepción del edificio y por otro al comportamiento de los usuarios.
Una modelización mediante simulación térmica dinámica, ahora habitual, permite precisar el número de horas de incomodidad por encima de diferentes umbrales de temperatura. Con esta base, es fácil ver cuántas horas pueden reducirse gracias a los ventiladores de techo, como se muestra en la figura 1.
Figura 5: parque de aires acondicionados en la azotea
No obstante, podemos estimar en 30 días al año el período durante el cual la simple presencia de ventiladores de techo permite retrasar el encendido del aire acondicionado. Según el estudio previo, el ahorro rondaría los 300 kWh anuales.
En invierno, ¿ahorros considerables gracias a la desestratificación?
En invierno, la desestratificación proporcionada por los ventiladores de techo permite hasta un 3 % de ahorro de energía por metro de altura bajo techo.
Esto funciona tanto en viviendas como en locales profesionales.
Figura 6: Ilustración del concepto de desestratificación
En locales de gran altura[vii] (hipermercados, almacenes calefaccionados…), las ganancias energéticas superan el 30%.[viii]
En el ámbito de los edificios industriales, existe incluso un certificado de ahorro energético[ix] que valora la instalación de ventiladores de techo para la desestratificación.
Los ventiladores de techo GVFR (Gran Volumen a Baja Velocidad) o HVLS (High Volume Low Speed) son los modelos recomendados para este tipo de configuración. Se trata de equipos de más de 2,13 m de diámetro[x].
Cálculo del retorno de inversión de los ventiladores de techo
Un cálculo de retorno de inversión depende del contexto, y recomendamos al lector hacerlo realizar por un despacho de estudios especializado.
No obstante, a continuación proponemos un cálculo que permite obtener un análisis de rentabilidad aproximado. Se basa en una vivienda tipo con una altura de techo de 2,50 m, completamente eléctrica.
El razonamiento tiene en cuenta el funcionamiento durante las dos estaciones, verano e invierno.
Los precios de los ventiladores de techo incluyen la instalación.
Nuestra tabla suma los beneficios estivales e invernales de los ventiladores de techo.
En nuestro enfoque de enfriamiento híbrido en verano (combinando aire acondicionado y ventiladores de techo), prevemos ajustar la temperatura a 29°C en lugar de 26°C. El funcionamiento del ventilador permite obtener una ganancia de temperatura percibida de 2°C, resultando en 27°C, lo cual es satisfactorio. Habitualmente, se considera que el malestar térmico comienza por encima de 28°C.
En cuanto a la desestratificación invernal, el ahorro energético se basa en un 7,5%, equivalente a una reducción del 3% por cada metro de altura de techo.
La eliminación del aire acondicionado genera un tiempo de retorno de 4 años; el acoplamiento de los ventiladores con la climatización y la calefacción lleva a un tiempo de 13 años. En este segundo caso, el beneficio del aire acondicionado se mantiene durante episodios de calor extremo.
A continuación, las hipótesis del cálculo:
Datos generales y estivales
- Superficie: 90 m²
- Número de ventiladores de techo: 2 (equipando 1/3 de la superficie de la vivienda, cf. figura 4)
- Costo del ventilador: 500 € IVA incluido instalado
- Consumo anual de aire acondicionado: 1069 kWh (cf. figura 4)
- Ahorro de aire acondicionado: 30% (10% por grado de consigna con 3°C; al subir la consigna a 29°C, con el acoplamiento, se percibe como 27°C)
- Potencia media estival del ventilador: 36 W (velocidad 5, modelo Samarat)
- Duración de funcionamiento del ventilador en verano: 4 h/día
- Duración de funcionamiento del aire acondicionado en verano: 90 días
- Costo kWh IVA incluido: 0,25 €
Datos invernales
- Consumo anual de calefacción: 9 000 kWh (base 100 kWh/m²)
- Ahorro energético por desestratificación (sobre 1/3 de la superficie, cf. figura 4): 7,5%, basado en una ganancia del 3% por metro de altura de techo, a velocidad mínima
- Potencia media invernal del ventilador: 6 W (velocidad 1, modelo Samarat)
- Duración de funcionamiento del ventilador en invierno: 12 h/día
- Duración de funcionamiento de la calefacción en invierno: 210 días
Sobre la base de los datos anteriores, aquí se presentan los resultados en términos de consumos, costos, ahorros y tiempo de retorno bruto.
| Consumo estival ventiladores de techo (kWh) | 26 |
| Costo de aire acondicionado con IVA sin ventilador | 267 € |
| Costo de funcionamiento verano ventilador con IVA | 6 € |
| Ahorro en aire acondicionado con ventilador | 74 € |
| Consumo invernal ventiladores de techo (kWh) | 30 |
| Costo de calefacción con IVA en la zona concernida | 371 € |
| Costo de funcionamiento invierno ventilador con IVA | 8 € |
| Ahorro en calefacción con ventilador | 28 € |
| Tiempo de retorno si se suprime el aire acondicionado | 4 años |
| Tiempo de retorno con acoplamiento aire acondicionado y calefacción | 10 años |
Figura 7: Simulación del tiempo de retorno
Recordemos también que el mantenimiento de la climatización tiene un coste del orden de 10 €/m² por año[xiv], frente a un coste prácticamente nulo para los ventiladores de techo.
Más allá del ahorro energético
El ahorro de energía y la rentabilidad son argumentos clásicos y efectivos que impulsan la acción.
En este sentido, los datos presentados en este artículo tienen como objetivo fomentar cambios que combinen el pensamiento racional con buenas intenciones medioambientales.
Sin embargo, la instalación de ventiladores de techo a gran escala puede apoyarse en muchos otros argumentos.
Entre ellos, podemos mencionar la lucha contra las islas de calor. En las ciudades, la instalación de climatizadores genera un círculo vicioso: para enfriar el interior, se produce aire caliente en el exterior, lo que refuerza las islas de calor. La presencia de climatización en la Región de París incrementa así en dos grados la temperatura exterior media registrada[xv].
En suma, más allá de las cuestiones económicas, también debemos demostrar sentido común.
[i] https://www.afpvp.fr/tours-de-la-defense-comment-faire-100-000-mwh-deconomies-par-an/
[ii] Referencia: https://presse.ademe.fr/2021/06/la-climatisation-vers-une-utilisation-raisonnee-pour-limiter-limpact-sur-lenvironnement.html
[iii] Sitio Engie: https://particuliers.engie.fr/depannages-services/conseils-equipements-chauffage/conseils-installation-climatisation/calcul-puissance-clim.html
[iv] Ver INSEE: https://www.insee.fr/fr/statistiques/3303460?sommaire=3353488
[v] Fuente: https://www.cairn.info/revue-responsabilite-et-environnement-2018-2-page-5.htm?contenu=resume
[vi] Informe Ventilación natural para el confort térmico de verano en edificios de oficinas «performantes» – 2022 – Robert Célaire, Loïc Frayssinet, Khedidja Mamou, Thierry Rieser y Benoit Ramos – p.57
[vii] Fuente: estudio publicado en la revista australiana de arquitectos (ver p.9).
[viii] Estudio EDF R&D: https://www.edf.fr/entreprises/le-mag/le-mag-entreprises/conseils-energie-competitivite/pourquoi-s-equiper-d-un-destratificateur-d-air
[ix] En el sitio del Ministerio de Ecología: https://www.ecologie.gouv.fr/sites/default/files/IND-BA-110%20v%20A20-2.pdf
[x] Según la definición del Departamento de Energía de EE.UU., ver p.19: https://www.energy.gov/sites/prod/files/2014/09/f18/ceiling_fans_nopr.pdf
[xi] Este cálculo da el consumo de calefacción en la zona afectada por la desestratificación durante el tiempo de funcionamiento de los ventiladores de techo.
[xii] Tiempo de retorno si se suprime la climatización = [Costo total de los ventiladores] / [consumo total de la climatización – consumos específicos de los ventiladores en verano + ahorros por desestratificación en invierno – consumos específicos de los ventiladores en invierno]
[xiii] Tiempo de retorno en combinación climatización y calefacción = [Costo total de los ventiladores] / [ahorros logrados por el aumento de consigna de la climatización + ahorros por desestratificación invernal + consumos específicos de los ventiladores en verano e invierno]
[xiv] Experiencia Enerpos, Saint-Pierre de la Reunión – https://cdn.s-pass.org/SPASSDATA/attachments/2020_04/17/5f7f4e34a5fe6-d78852.pdf
[xv] Fuente: https://www.wedemain.fr/dechiffrer/a-paris-la-climatisation-risque-daggraver-les-canicules/