¿Qué es una bomba de calor?

• ¿Qué es una bomba de calor?
• ¿Cómo funciona la bomba de calor?
• Tipos de bombas de calor
• Propiedades técnicas de la bomba de calor
• ¿Cuánto gasta una bomba de calor?
• Beneficios de la bomba de calor

La bomba de calor es un equipo térmico cuyo funcionamiento se basa en las leyes de la termodinámica. Gracias a ello, consigue la temperatura perfecta en cualquier vivienda, oficina o local. Además, puede trabajar y climatizar tanto en invierno, como en verano y produce agua caliente sanitaria de una forma sencilla, económica y respetuosa con el Medio Ambiente.

Se basan en la técnica de “refrigeración por compresión”, mediante un proceso de absorción, por el cual captura el calor de un lugar y transferirlo a otro sitio. Este principio se aplica a otros electrodomésticos, como frigoríficos o neveras, las secadoras de ropa, equipos de aire acondicionado o termos de aerotermia para ACS, entre otros. 

A modo informativo, es interesante que tanto el RITE (1) como el CTE (2) consideran a la bomba de calor como una energía renovable. Por ejemplo, el CTE permite la instalación de una bomba de calor en sustitución de las placas solares térmicas, para la producción de agua caliente sanitaria.

Por su parte, el RITE establece que, se considera como energía renovable aquella bomba de calor cuyo SPF (3) o factor de rendimiento medio estacional sea superior a 2,5 en las bombas de calor que funcionan con electricidad. En cambio, las bombas de calor que son accionadas mediante energía térmica, el SPF debe ser superior a 1,15.

1. RITE: Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios

2. CTE: Código Técnico de la Edificación

3. SPF: “Seasonal Performance Factor” o factor de rendimiento medio estacional

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La bomba de calor aprovecha las propiedades de un gas o líquido frigorífico, con gran capacidad para absorber calor o cederlo en sus cambios de estado. Gracias a este gas frigorífico se roba calor de un sitio para transferirlo a otro lugar. Para conseguir los cambios de estado del gas, la bomba de calor hace servir diferentes partes de ella misma, como el compresor, la válvula de expansión, el evaporador y el condensador.

La bomba de calor funciona en un ciclo de 4 etapas. 

① Compresor

El gas frigorífico entra en el compresor a una temperatura media y este aumenta su presión y a su vez su temperatura.

② Condensador

Ahora que el gas está a una temperatura muy superior a la del ambiente, es conducido al condensador que suelta ese calor al ambiente. Durante este proceso de intercambio de temperaturas, el gas frigorífico baja su temperatura y pasa a estado líquido.

③ Válvula de expansión

Ahora el gas está a una temperatura media y pasa por la válvula de expansión. Allí se hace disminuir su presión y por ello, su temperatura también baja. De este modo, se consigue que el gas, ahora en estado líquido, esté más frío que el ambiente

④ Evaporador

El gas llega al evaporador y al estar más frío que el ambiente recoge el calor de este y se vuelve a iniciar el proceso.

En invierno, se aprovechan las propiedades termodinámicas del gas refrigerante para que evapore en el interior. De esta forma desprende todo el calor dentro de la vivienda. A su vez, se provoca que se condense en la unidad exterior o condensadora. Así, absorbe el calor del aire exterior para aprovecharlo en la vivienda con la calefacción.

En modo verano, la bomba de calor invierte el sentido de circulación del gas y tanto el condensador como el evaporador invierten sus tareas. Así, se consigue extraer el calor de dentro de la vivienda, para “expulsarlo” en el exterior.

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La tecnología que utiliza una bomba de calor está presente en muchos electrodomésticos. Es por ello que podemos decir que hay bombas de calor en todo a nuestro alrededor. Debemos tener en cuenta que es una tecnología reversible, es decir, que puede trasladar el calor de un sitio a otro, o al revés. 

Además, para conseguir el efecto de climatizar o calentar agua no necesita de reacciones químicas, como una combustión. Es por ello que se considera como una fuente de energía renovable y muy ecología.

Así, encontramos bombas de calor en diferentes equipos o electrodomésticos con funciones diferentes. Sin embargo, con la misma base de funcionamiento, es decir, llevar calor de una parte del circuito a otro sitio. Los frigoríficos o neveras funcionan mediante el sistema de una bomba de calor, también se ha incorporado esta tecnología a las lavadoras-secadoras de ropa.

Sin embargo, aquí lo que nos interesa es su uso para la climatización de viviendas, oficinas y locales. Es por ello que vamos a hablar de las bombas de calor para calefacción, climatización y generación de agua caliente sanitaria. Estas se clasifican en cuatro tipos que se diferencia por el lugar donde captan la energía calorífica y donde la traslada.

La bomba de calor agua-agua es también conocida como hidrónica. Funciona aprovechando la temperatura constante que hay en un volumen de agua. Para ello se instala una red de tuberías en un estanque, lago o de una bolsa de agua subterránea. La energía calorífica captada se cede al agua contenida en un depósito y que utilizaremos para la climatización por suelo radiante, fancoils o radiadores, o para empleo sanitario.

La bomba de calor agua-agua es también conocida como hidrónica. Funciona aprovechando la temperatura constante que hay en un volumen de agua. Para ello se instala una red de tuberías en un estanque, lago o de una bolsa de agua subterránea. La energía calorífica captada se cede al agua contenida en un depósito y que utilizaremos para la climatización por suelo radiante, fancoils o radiadores, o para empleo sanitario.

Cuando hablamos de la bomba de calor aire-aire estamos considerando al tradicional aire acondicionado. En estos equipos, se aprovecha la temperatura del aire exterior para calentar o enfriar el aire dentro de las viviendas, oficinas o locales.

Las bombas de calor geotérmicas son también conocidas como tierra-agua. Esta denominación es debido a que aprovechan la energía constante del subsuelo a través de una red de tuberías enterradas en un terreno. Estas tuberías funcionan como un disipador o absorbedor de calor, en función del modo en que esté trabajando la bomba de calor. De esta forma recupera energía para poder trasladarla al interior de la vivienda, calentando o enfriando agua que usaremos en la climatización.

En cuanto a la bomba de calor de aerotermia se conoce también como bomba de calor aire-agua. Estos equipos aprovechan la energía térmica del aire exterior de las viviendas, para trasladar esa energía al agua contenida un depósito. Esta la aprovecharemos en el suelo radiante, radiadores, fancoils o para uso sanitario.

Las principales combinaciones que existe actualmente son las que se exponen en el siguiente cuadro:

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Una bomba de calor dispone de muchas características que la hace especial, para considerarla como energía renovable. Ya que consume muy poca electricidad en comparación con el calor que puede generar. Sin embargo, hay dos aspectos que la hacen apropiada para su utilización en cualquier circunstancia y que mejoran su eficiencia.

Para conseguir que la bomba de calor pueda trabajar en modo verano e invierno se desarrolló la válvula de cuatro vías. Este elemento consigue que la bomba de calor sea una máquina reversible. Es decir, pueda captar calor del exterior de la vivienda para llevarlo dentro. Y cambiando el modo de trabajo, hacer lo contrario, a saber, extraer calor de nuestra vivienda para cederlo en el exterior.

La válvula inversora de cuatro vías es un pequeño mecanismo accionado eléctricamente mediante una bobina. Cuando no está activada, deja pasar el gas refrigerante en el sentido de refrigeración. En cambio, cuando pasamos al modo calor en el mando del aire acondicionado o de la bomba de calor hace, la bobina se activa. Esto hace que la pieza interior se desplace, cambiando el sentido de circulación del gas frigorífico.

La tecnología inverter que se introdujo en la bomba de calor y en los equipos de aire acondicionado consigue que estos no trabajen en modo todo o nada. Es decir, con el sistema inverter, una bomba de calor va regulando su trabajo en función de las necesidades para llegar a la temperatura deseada.

Así, cuando la temperatura objetivo este lejos, la bomba de calor trabajará al máximo rendimiento. Sin embargo, cuando se acerca a límite marcado trabajará de forma suave, consumiendo menos electricidad. Además, consigue mantener la temperatura más acorde a la deseada que una bomba de calor sin tecnología inverter.

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El consumo de una bomba de calor es hasta un 70% inferior que otros sistemas de calefacción, como las calderas de gas. Su consumo de energía es sensiblemente inferior, ya que es capaz de generar hasta 4 kWh de calor por cada un kWh de electricidad que consumo. No obstante, en modo verano su rendimiento es algo menor. Aun así, sigue teniendo una eficiencia muy alta.

Para medir la eficiencia de una bomba de calor se utiliza el coeficiente de rendimiento o COP (del inglés Coefficient of Performance). Este valor mide la relación entre el calor aportado y la electricidad consumida durante el proceso. Las bombas de calor deben tener un COP entre 2 y 6, este valor depende de la diferencia de temperatura entre el lugar donde recoge la energía calorífica y donde la cede.

Cuando una bomba de calor alcanza un COP de 4 se dice que tiene un “rendimiento del 400%”. Algo que es imposible, sin embargo, se considera de esta manera porque recupera calor de un foco frío. De esta forma consigue generar tres veces más energía que la electricidad consumida.

El valor del COP es variable según el modelo de bomba de calor y depende de las condiciones de funcionamiento. Su funcionamiento depende principalmente de la temperatura ambiente, no obstante, también influye la temperatura inicial del agua que se quiere calentar, así como la humedad relativa.

En cuanto al SCOP, del inglés Seasonal Coefficient Of Performance, es un coeficiente estacional para la medida de la eficiencia de las bombas de calor. Ya que el valor del SCOP hace referencia a una temporada de calefacción determinada

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Con todo lo visto, tenemos calor que la bomba de calor nos aporta muchas ventajas o beneficios. Sin embargo, para tenerlos todos claros, los resumimos en la siguiente tabla.