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¿Cómo funciona una bomba de calor para calefacción y ACS?

Las bombas de calor para calefacción y ACS son sistemas que permiten extraer energía calorífica del aire, en este caso aerotérmicos, del subsuelo que serían los geotérmicos o directamente del agua que vendrían siendo los hidrotérmicos, indiferentemente de que se encuentren a una temperatura inferior a la que el usuario necesita. Este tipo de sistema de se está posicionando como el sistema del futuro para nuestros hogares. ¿Quieres saber más?. A continuación, te damos todos los detalles al respecto de la bomba de calor un tipo de dispositivo eficiente y amigo del medio ambiente.
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La bomba de calor: dos fenómenos físicos

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Fuente de la imagen: ©dreampicture - Fotolia.com

Para poder entender del todo la explicación del funcionamiento de una bomba de calor, debemos conocer anteriormente dos fenómenos físicos que intervienen en el proceso o funcionamiento de este dispositivo.

  • Diferencia entre calor y temperatura

Antes que nada, te queremos hablar de la diferencia que existe entre calor y temperatura, y que resulta quizás un tema desconocido para muchos de nosotros. El calor es un flujo de energía que es transmitido o también puede ser absorbido por los cuerpos y en el que es posible medir las calorías. Mientras que la temperatura es solamente el indicador que se utiliza para medir la cantidad de calorías que posee un cuerpo.

Conocer la diferencia de ambos conceptos es importante, ya que debemos tener en cuenta que, no siempre un cuerpo que se encuentre a una temperatura más elevada tendrá mas energía calorífica que otro que tenga una temperatura más baja. Uno de los factores principales vendría siendo la masa del cuerpo. Aquí un ejemplo de ello: "Una piscina que se encuentre a una temperatura de unos 33 grados centígrados tendrá mucha más calorías, que un clavo de hierro que se encuentre a una temperatura de 800 grados centígrados".

Con esto queremos decir que, para poder calentar un clavo a una temperatura de 800 grados centígrados, solamente bastará poner en la punta del mismo un mechero por unos 5 minutos. Sin embargo, si aplicamos la misma operación con una piscina, el agua y la cantidad de agua que se encuentra en la misma, no subirá ni un grado, ya que se necesitaría de mucha más energía para lograr que la piscina suba de temperatura y todo ello se debe a la masa de la misma.

  • La compresión y la temperatura

Se trata de otro de los fenómenos físicos y que son claves al momento de entender de forma correcta el funcionamiento de las bombas de calor. Esto viene siendo relativo a la relación que existe entre la temperatura de los fluidos y la presión. Cuando el fluido se comprime la temperatura aumenta y en caso contrario, si se descomprime la temperatura desciende.

Las moléculas de los fluidos suelen tener una cantidad de energía que le hará vibrar de una forma más violenta mientras más energía tenga. Al chocar una molécula contra otra se produce el calor. Si estas moléculas se encuentran muy alejadas una de la otra, ya que no están muy comprimidas, el tiempo en que se produzca un choque será mayor y por ello producen menos calor. Si el fluido se encuentra comprimido, las moléculas estarán en un espacio mucho menor y el choque se producirá con más frecuencia lo que se convertirá en calor y elevará la temperatura de la energía.

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Ventajas de utilizar una bomba de calor para recibir servicio de calefacción y ACS

La gran diferencia de la bomba de calor en comparación con los otros sistemas de calefacción como gas, parafina, radiadores, gasóleo o calefactores, es que, la bomba de calor no produce técnicamente calor sino que al contrario lo traslada. La función de la kisma es extraer el calor bien sea de la calle o del aire y llevarlo al interior de una estancia, vivienda o establecimiento.

Por supuesto, que para poder realizar el movimiento de calor de un lugar a otro necesita de energía, pero mucho menos que si tuviera que producirla. Por lo que una bomba de calor es sencillamente mucho más eficiente si hablamos de la parte energética. Concretamente, es más eficiente por lo menos entre 2 y 5 veces más que cualquier otro sistema para producir calefacción. Además este sistema cuenta con algunas otras ventajas:

  • Instalación económica
Mucho más que una caldera, y sin necesidad de hacer obras en casa
  • Versátil
Ya que también enfría en verano y se puede calentar la estancia de forma independiente sin necesidad de un único termostato.
  • Más segura y limpia
Ya que no utiliza combustibles, no se producen gases ni cenizas.
  • De menor mantenimiento
No necesita de revisiones periódicas y el mantenimiento lo puedes realizar tú mismo sin muchas complicaciones.

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Diferentes tipos de bombas de calor para calefacción y ACS

Hay unos cuantos tipos diferentes de bombas de calor para calefacción y ACS que actúan en función a la naturaleza de los fluidos entre los que se traspasa la energía calorífica. Estos tipos podemos clasificarlas en:

1. Aire-aire: la energía es traspasada entre dos sistemas atmosféricos (el aire del exterior a aire dentro de una estancia, habitación o establecimiento) que se requiera calentar.

2. Aire-agua: el agua de un río, estanque o agua subterranéa es pasada al agua de una casa, bien sea calefacción o ACS.

3. Agua-agua: pasa la energía del aire al agua de una casa (calefacción o ACS)

4. Tierra-aire: el calor del subsuelo es extraido por la misma y lo traspasa al aire de la estncia, habitación o establecimiento a calentar.

5. Tierra-agua: toma el calor de la tierra y se encarga de traspasarlo al agua de la casa (calefacción o ACS)

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Sistemas y componentes de un bomba de calor

  • Sistemas geotérmicos

El calor es extraido de la tierra directamente. En este caso se hace pasar un fluido calotransportador por el área captadora que se encuentra enterrada. Existen dos tipos fundamentales de instalaciones geotérmicas en función de la disposición del área de captación: "los sistemas geotérmicos verticales y los sistemas geotérmicos horizontales".

  • Componentes de una bomba de calor

Las bombas de calor para calefacción y ACS para que puedan funcionar, están compuestas de los siguientes componentes que son los que se encargan de llevar a cabo todo el proceso.

    • Compresor: El trabajo del compresor es el desarrollo del proceso, este requiere de electricidad para poder funcionar. A su vez es el componente que requiere de la mayor parte del consumo de la energía eléctrica.
    • Condensador: Es el intercambiador de calor situado a lo largo del calderín y a través del cual el fluido refrigerante en forma de vapor cede toda su energía al agua del depósito. A medida que va cediendo la energía, condensa y vuelve a estado líquido.
    • Válvula de expansión: Por este componente del circuito cerrado pasa el fluido refrigerante y que gracias a su cambio de sección, logra la reducción de una forma brusca de la presión y a su vez un descenso bastante notable de la temperatura.
    • Evaporador: Este componente se encuentra situado en la parte superior de la misma y permite el intercambio entre el fluido refrigerante y el aire ambiente y se convierte en forma de vapor. Esto es posible ya que cuenta con una superficie ampliada por un sistema de aletas.

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Coeficiente de rendimiento de las bombas de calor para calefacción y ACS

La eficiencia de este tipo de sistemas se mide por el coeficiente de rendimiento COP. En este caso hablamos del calor cedido y la energía eléctrica que consume y que en la mayoría es gracias al compresor. Una bomba de calor debe alcanzar un COP de entre 2 y 6 para que tenga una correcta funcionalidad y eficiencia entre ambas temperaturas, la interior y la exterior.

Un COP 3 implica un rendimiento del 300% que vendría siendo lo mismo a 1 kWh consumido de energía eléctrica aporta 3 kWh de energía transformada en calor dentro del depósito de acumulación. El COP será variable dependiendo de la bomba de calor y las condiciones de funcionamiento de las mismas, que principalmente son la temperatura del ambiente, la temperatura de entrada de agua fría, la temperatura de preparación y la humedad relativa.

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Las bombas de calor para calefacción y ACS más recomendables según el tipo de vivienda

Al momento de la elección de una bomba de calor para tú hogar, deberás consultar con un especialista, ya que este te dirá con certeza la que mejor se adapta a la vivienda dependiendo de diferentes factores. Sin embargo, en España según de que tipo de vivienda se trate, se puede adaptar mejor un tipo de bomba de calor u otro:

  • Piso: en los pisos, debido a la estructura de los mismos es muy normal utilizar con frecuencia las bombas de calor denominadas aire-aire, ya que las mismas se adaptan perfectamente para este tipo de viviendas ya que traspasan el aire del exterior al interior ya climatizado.
  • Adosado: en este tipo de vivienda, cualquier bomba de calor se puede instalar sin muchos problemas. Sin embargo debemos tener en consideración aquellas que requieran de agua (ríos, estanques etc) ya que si no se tienen uno cercano, será mejor utilizar directamente el otro tipo de bombas de calor.
  • Casa individual: al igual que la anterior, todas las bombas de calor se adaptan a las casas individuales. Sin embargo y teniendo en cuenta el tamaño de la casa o de la cantidad de agua a calentar, deberemos instalar las que suelen calentar más: tierra-aire, agua-agua, aire-aire.
Este artículo ha sido redactado por: Christian Abele, redactor www.HogarSense.es