¿Cómo funciona una bomba de calor? Y tipos de bombas de calor

¿Cómo funciona una bomba de calor? Y tipos de bombas de calor

La bomba de calor se ha convertido en un sistema popular de producción de calor en un momento de transición energética. Pero concretamente, ¿cómo permite que muchos hogares reduzcan su consumo energético? ¿Cómo funciona una bomba de calor? A través de este artículo, Climatimadrid explica todo lo que necesitas saber sobre el tema.

Las bombas de calor están en aumento

Las ventas de bombas de calor individuales siguieron aumentando en 2021, a pesar de un contexto aún difícil por el COVID-19. Ese mismo año se vendieron en España más de medio millón de dispositivos . Las cifras de instalación se desglosan de la siguiente manera:

  • 308.270 bombas de calor aire/aire (+3,9% en un año);
  • 203.140 bombas de calor aire/agua (+48,6%!);
  • 1.220 bombas de calor geotérmicas (+7,2%).

El aumento de las ventas de bombas de calor trae consigo, por tanto, un aumento de la producción de calor renovable. Según el Ministerio para la Transición Ecológica, este calor renovable se situó en 38 TWh en 2020, un 11% más que el año anterior. La transición energética trae así consigo nuevos usos, entre ellos la producción de energías renovables.

Con la crisis energética y las incertidumbres sobre el suministro, el 37% de los españoles dice querer equipar sus hogares con energías renovables para calefacción, agua caliente o electricidad. Esto representa 1 de cada 3 españoles.

Entonces, ¿cómo asegura el funcionamiento de la bomba de calor que sea una palanca de transición energética y de ahorro energético para las personas?

Cómo funciona una bomba de calor

Para calentar la vivienda y asegurar así su funcionamiento, la bomba de calor extrae las calorías caloríficas de una fuente renovable y local, a saber:

  • Aire para un modelo de aerotermia ;
  • Tierra para un modelo geotérmico (ya sea en el suelo o en un cuerpo de agua).

Estas fuentes constituyen una fuente de energías renovables, es decir, son inagotables en la escala del tiempo humano. Se oponen a los combustibles fósiles, que se renuevan más lentamente de lo que se consumen (gas, petróleo, carbón, etc.) y además implican emisiones de gases de efecto invernadero. Estas emisiones ocurren en cada etapa del ciclo de vida (extracción, refinación, transporte, etc.) luego de la combustión para calentar el hogar.

La bomba de calor funciona con electricidad. Tenga la seguridad de que la energía devuelta por el dispositivo siempre es mayor que la consumida. Esto es lo que permite que la bomba de calor ofrezca un muy buen rendimiento energético cuando se cumplen todas las condiciones (buen dimensionamiento según las características de la vivienda y las necesidades de los ocupantes).

El principio de la bomba de calor y sus componentes principales.

Cualquier bomba de calor consta de un circuito cerrado en el que se mueve un refrigerante que, dependiendo de las etapas por las que pase, puede estar en estado líquido o gaseoso. Este fluido está en el corazón del dispositivo, es decir, pasa por varios órganos que permiten el funcionamiento de la bomba de calor.

  1. Primero, la bomba de calor toma las calorías térmicas que captura (en el aire, en el suelo o en el agua por lo tanto) antes de transferirlas a un evaporador. La función de este último es asegurar un intercambio de calor, transformando el refrigerante, inicialmente líquido, en estado gaseoso.
  2. Luego, el compresor aspira el refrigerante (todavía en estado gaseoso), eleva el calor y aumenta la presión del gas.
  3. El condensador toma el relevo y devuelve el calor contenido en el refrigerante al agua del circuito de calefacción o, según los casos, al aire del local a calentar.
  4. Finalmente, el regulador reduce la presión y la temperatura del gas que luego vuelve al estado líquido. El circuito vuelve a empezar desde el principio.

Si estos 4 pasos constituyen la base del funcionamiento de una bomba de calor, es necesario especificar las particularidades propias de los diferentes tipos de bombas de calor existentes.
Nota: Cualquiera que sea el tipo de bomba de calor que se considere, siempre es necesario hacer un balance del aislamiento de su hogar antes de instalar dicho equipo. De hecho, la bomba de calor puede promover en gran medida su ahorro de energía siempre que la envolvente de su hogar esté bien protegida.
Para que funcione bien a lo largo del tiempo y conduzca a un menor consumo, la bomba de calor debe estar bien dimensionada, bien aislada, bien mantenida y colocada en un lugar suficientemente grande. ¡Además, tenga cuidado de comprobar su compatibilidad eléctrica con su instalación doméstica!

Las diferencias según la tecnología de bomba de calor

¿Cómo funciona una bomba de calor aire-agua?

La bomba de calor aire/agua captura las calorías caloríficas del aire exterior para calentar la vivienda. Con este tipo de aparatos, la calefacción se realiza mediante una red hidráulica, gracias a un suelo radiante o a radiadores de baja temperatura. Esto se denomina bomba de calor de «baja temperatura».
Si se instala como parte de una renovación, puede ser posible conectarlo a un circuito de calefacción central y radiadores existentes. En este caso, a menudo optamos por una bomba de calor aire-agua de «alta temperatura» que, sin embargo, a veces resulta menos atractiva en términos de rendimiento energético.
Asegúrate de que el equipo sea compatible con tus radiadores.

¿Cómo funciona una bomba de calor aire-aire?

Al igual que la bomba de calor aire/agua, la bomba de calor aire/aire forma parte de la familia de las bombas de calor aerotérmicas . En otras palabras, es en el aire ambiente (más particularmente del exterior de la vivienda) donde capta las calorías caloríficas. Su diferencia radica en el nivel de los emisores de calor.

En el caso de una bomba de calor aire/aire, el calor se devuelve a la vivienda gracias a un fancoil instalado en el interior de una habitación (monosplit) o varios fancoils dispuestos en la vivienda (multisplits). Estos vienen en diferentes formas: consola de techo o conductos instalados en el ático.

¿Cómo funciona una bomba de calor geotérmica?

La bomba de calor geotérmica utiliza las calorías presentes bajo tierra. Es por tanto una operación más técnica, menos fácil de implementar, con un precio bastante más elevado que la aerotermia. Encontramos en particular los modelos suelo/agua.
Al contrario de las técnicas de aerotermia, implica una captación de las calorías del sótano que puede realizarse de forma horizontal o vertical. La transmisión de las calorías extraídas se realiza aquí nuevamente mediante un fluido caloportador . Con este tipo de equipos, el calor se difunde en la vivienda gracias a los radiadores o a un suelo radiante (bomba de calor suelo/suelo).

¿Y cómo funciona la bomba de calor agua/agua?

La bomba de calor agua/agua es en realidad una especie de bomba de calor geotérmica. Al igual que este último, extrae el calor de la tierra, pero más precisamente del agua contenida en las aguas subterráneas. A veces, esta solución también se denomina acuatermia o hidrotermia.
Nota: Asegúrese con el profesional de que las tuberías de la bomba de calor – frigorífica o hidráulica – estén correctamente aisladas de punta a punta, es decir, aisladas por una funda que las encierre. De lo contrario, se producirán pérdidas de energía en estos lugares (por lo tanto, un desperdicio), y se desarrollarán riesgos de degradación o condensación.

Las otras especificidades de las bombas de calor

Además de la fuente de energía renovable que se aprovecha y de los emisores utilizados para distribuir el calor, otras particularidades pueden influir en el funcionamiento de la bomba de calor.

  • La bomba de calor de doble servicio cumple 2 funciones: produce calefacción para el hogar, pero también agua caliente sanitaria, gracias a un acumulador. Dependiendo de las necesidades, una regulación luego cambia de un modo a otro, dependiendo de la demanda.
  • La bomba de calor reversible (a menudo llamada «reversible») es una bomba de calor que, además de asegurar el calentamiento de la vivienda, permite su enfriamiento, en algunos grados. Para ello, la bomba de calor invierte su ciclo termodinámico. Es decir, rechaza al exterior parte de las calorías caloríficas presentes en la carcasa.
  • La bomba de calor híbrida combina el uso de una bomba de calor aire/agua y una caldera de condensación. Este último toma el relevo cuando las temperaturas son negativas.
  • La bomba de calor es generalmente bibloc o «split» , con dos módulos, pero también monobloc. Se compone entonces de una sola unidad, dispuesta en el exterior de la vivienda.
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