¿Qué tipos de bomba de calor existen?

• ¿Qué tipos de bomba de calor existen?
• Bomba de calor de aerotermia o aire-agua
• Bombas de calor de geotermia o tierra-agua
• Bombas de calor de hidrotermia o agua-agua
• Bomba de calor aire-aire
• ¿Qué tipo de bomba de calor es más eficiente?
• Beneficios de la bomba de calor de aerotermia

La bomba de calor es una máquina térmica, es decir, es un equipo que trabaja según las leyes de la termodinámica. Transfiere con gran eficiencia la energía calorífica desde un foco frío a otro caliente. Es decir, es capaz de contrarrestar el comportamiento natural de la transmisión de calor. 

De forma natural, el calor se transfiere de un foco caliente a otro que está más frío, de modo que la temperatura final tiene a igualarse en los dos sitios. Sin embargo, la bomba de calor es capaz de hacer lo contrario. Y, en función del ambiente donde recoge el calor para transmitirlo a otro lugar, podemos clasificar los diferentes tipos de bomba de calor.

Además, cada tipo de bomba de calor la podemos nombrar de formas diferentes y es importante saber distinguir de cuál estamos hablando. Así, en algunas ocasiones se da un nombre propio de cada modelo, y en otras se utilizan los elementos de donde se absorbe la energía térmica en invierno, y a donde se cede.

Por ejemplo, bomba de calor aire-agua, es un equipo que en invierno absorbe la energía térmica del aire del exterior, para cederlo al agua contenida en un depósito. Estos equipos forman parte del grupo de bombas de calor de aerotermia, que son todas aquellas que aprovechan la energía que tiene el aire del ambiente.

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También denominada como bomba de calor aire-agua, ya que aprovecha la energía contenida en el aire que hay en el ambiente. La energía recogida en el exterior la traslada uno o varios depósitos de agua. Esta la aprovecharemos para suministrar calor por medio de un suelo radiante o radiadores de baja temperatura. O para el suministro de agua sanitaria o ACS. Para cada uso se dispondrá de un depósito diferente. 

Sin embargo, en los últimos años están desarrollándose modelos de bomba de calor de aerotermia enfocados en la producción de ACS. Estos equipos son más sencillos y por lo general son compactos, es decir, en el mismo equipo se dispone de un depósito de unos 80 0 100 litros y la unidad condensadora.

Se suelen instalar en el interior de la vivienda y por ello, necesitan que se las conecte con el exterior mediante dos tubos, para poder captar la energía del aire exterior. Este tipo de bomba de calor para ACS es un equipo que sustituye a de los tradicionales termos eléctricos y los calentadores de gas.

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Las bombas geotérmicas o bombas de calor tierra-agua, aprovechan la energía térmica del subsuelo. Es interesante conocer que el subsuelo, a una profundidad de varios metros, la temperatura es mucho más estable durante todo el año. Por lo que la bomba de calor puede de hacer el intercambio de energía calorífica mucho mejor. Este es el motivo por el que los expertos consideran que son el tipo de bomba de calor más eficiente.

A diferencia del aire, que varía su temperatura sensiblemente en cuestión de horas, la tierra es mucho más estable en este sentido. También el agua sufre cambios bruscos de temperatura con facilidad. En cambio, una tubería enterrada en el subsuelo se mejora el funcionamiento de las bombas de calor. A través de esa red de tuberías enterradas en un terreno se disipa la energía que se ha recogido del interior de la vivienda, o a la inversa.

Aunque también podemos encontrar bombas de calor tierra-aire, son mucho más habituales las bombas de calor de geotermia tierra-agua. Ya que los usos principales a los que se destinan son a base de agua refrigerada o calentada. Tanto en calefacción y climatización doméstica, de oficinas y negocios, como procesos industriales u otros.

Debemos tener en cuenta que este tipo de instalaciones debe ser calculada por un técnico especializado para asegurar su correcto funcionamiento. Incluyendo el diámetro, la longitud de los tubos, su profundidad de instalación y disposición. De forma que, se garantice el adecuado intercambio térmico.

La red de tuberías que necesita una bomba de calor de geotermia para el intercambio de energía puede instalarse en diferentes disposiciones. Se puede utilizar un pozo de gran profundidad para poder disipar la temperatura que la bomba de calor recoge del interior de la vivienda. O disponiendo la red de tuberías en superficie, donde se necesita mucho más terreno, aunque no necesitamos perforar un pozo muy profundo.

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Comúnmente conocidas como bomba de calor agua-aguao agua-aire. Son mucho más habituales los modelos de bombas de calor de agua–agua, ya que su uso principal es para calentar agua que utilizamos en la calefacción o para usos sanitarios. En ambos modelos se aprovecha alguna acumulación de agua, bien sea en forma subterránea o superficial. Sin embargo, se diferencian en el medio donde trasladan esa energía recogida en el exterior.

Así, la bomba de calor agua–agua se utiliza para sistemas de calefacción por agua, bien mediante un suelo radiante, fancoils o radiadores de baja temperatura. En cambio, el modelo de bomba de calor agua-aire, transfiere la energía al aire interior, y funciona como un tradicional aire acondicionado.

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Los tradicionales aires acondicionados son lo que denominamos de técnicamente como bomba de calor aire-aire. Estos equipos aprovechan la energía del aire del exterior de los edificios, para trasladarla al interior de la vivienda y calentar o enfriar el aire de dentro. Los primeros modelos de bomba de calor aire-aire solo funcionaban en modo frío. Sin embargo, todo cambio al desarrollarse la válvula de 4 vías.

Con esta evolución se consiguió la reversión del sistema, facilitando que el aire acondicionado funcionará también para el invierno. De este modo, apareció lo que muchas personas conocen erróneamente como bomba de calor. Puesto que, a partir de la aparición de la válvula de 4 vías, el aire acondicionado fue capaz de cambiar a modo invierno y aportar calor al aire interior de nuestra vivienda.

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El rendimiento o eficiencia de cada tipo de bomba de calor es diferente, puesto que el elemento del que extrae la energía varía de temperatura con mayor o menor facilidad.

El consumo eléctrico de las bombas de calor de aerotermia en relación con la potencia calorífica que pueden generar es muy bajo y su rentabilidad muy grande. El consumo en comparación con su eficiencia lo podemos conocer de la siguiente forma. 

Ejemplo: una bomba de calor con un COP* de 4, consume 1 kWh eléctrico y genera 4 kWh en energía calorífica para el circuito de calefacción. En cualquier aparato eléctrico por resistencia tiene un rendimiento inferior al 100% (COP = 1). Ya que en todos los casos la totalidad de la energía eléctrica consumida se transforma en calor, y parte se pierde en el funcionamiento del equipo. En este caso el COP = 1. 

Nota: COP* = Coeficient of Performance --> Rendimiento

Al hablar específicamente de la bomba de calor de aerotermia debemos tener en cuenta que su rendimiento no es del 100% (COP = 1) sino que puede llegar a tener un COP = 4, es decir, que las bombas de calor nos aportan hasta 4 veces más energía calorífica de lo que consumen. Un ejemplo de ello es el siguiente: "Supongamos que el consumo de la bomba de calor sea de 500 W, nos podrá dar calor equivalente a 2.000 W, o sea, 4 veces más de lo que consume".

El COP de una bomba de calor de geotermia varía entre 4 y 6, superando la eficiencia del resto de tipos de bomba de calor. Con lo que podemos decir que, la bomba de calor geotérmica por cada unidad de energía empleada, por lo general electricidad, es capaz de obtener hasta 6 unidades de energía calorífica.

El COP de una bomba de calor de hidrotermia varía entre 3 y 5. Es decir, por cada 1 kW de electricidad usado es capaz de generar hasta 5 de calor. De modo que transforma la energía obtenida en forma de calor para climatización o agua caliente sanitaria.

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Los diferentes tipos de bomba de calor aportan una gran cantidad de ventajas y beneficios tanto como usuarios particulares, como al conjunto de la sociedad.