Cómo elegir una bomba de calor

Cómo elegir una bomba de calor

Sebastián, Manitas autodidacta

Ficha escrita por:

Sebastián, Manitas autodidacta

Las bombas de calor aire-aire y aire-agua extraen las calorías del aire exterior y las convierten en aire caliente. Calefacción para el hogar, aire acondicionado (si la bomba de calor es reversible), coeficiente de rendimiento (COP), alta o baja temperatura... ¡Aquí tienes nuestros consejos para elegir tu bomba!

Características importantes

  • Bomba de calor aire-aire
  • Bomba de calor aire-agua
  • Coeficiente de rendimiento
  • Compacta o split
  • Inverter
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Claves para elegir una bomba de calor

Claves para elegir una bomba de calor

Una bomba de calor se elige en función de:

  • Tus necesidades de calefacción o climatización;

  • características de la vivienda unifamiliar (chalet, piso, etc), y espacio disponible para su instalación ;

  • el tipo de bomba de calor según necesidades aire-aire climatización y calefacción, aire-agua para ACS (agua caliente sanitaria), tierra-agua para climatización y calefacción;

  • sistema y elementos de instalación: sistema simple para una sola habitación o multi-split para toda la vivienda;

  • su tecnología: directa solo para calentar, reversible para calentar y enfriar o inverter optimiza el consumo energético;

  • el tipo de emisión de calor: radiadores, difusores o suelo radiante;

  • dimensionamiento y rendimiento de la bomba, para calcular las necesidades de calor en función del espacio de la estancia o vivienda;

  • su ahorro energético y sostenibilidad

Qué es una bomba de calor

Bomba de calor

Una bomba de calor o bomba de calor termodinámica es un aparato cuya función consiste en transportar energía en forma de calor, de un medio (que puede ser aire, agua o tierra) a otro. En este proceso es necesario un compresor y una válvula de expansión, que varíen las presiones a lo largo del circuito, modificando así sus temperaturas de evaporación y de condensación.

Las bombas de calor se han ido generalizando en los hogares, ya que permiten usar los recursos gratuitos que los rodean, como la energía solar, la energía eólica y la energía geotérmica, de esta manera te permiten ahorrar dinero al reducir el consumo de energía.

Las bombas de calor resultan muy eficientes al utilizar energía renovable y tienen la capacidad de proporcionar calefacción, refrigeración y agua caliente.

Tipos de bombas de calor

Tipos de bombas de calor

La bomba de calor aerotérmica es la que extrae las calorías presentes en el aire. Existen diferentes tipos de bombas de calor aerotérmicas:

  • Bombas de calor solo para calefacción (aire - aire);

  • bombas de calor para calefacción y ACS (aire - agua);

  • bombas de calor para calefacción con geotermia (tierra-agua).

Según el tipo de extracción y transmisión, las bombas pueden distribuir el calor en forma líquida, mediante radiadores de agua caliente o suelo radiante, o en forma de aire caliente a través de convectores con ventilador.

Las bombas de calor pueden estar formadas por:

  • Un sistema de split simple (con una unidad interior y una unidad exterior);

  • por sistema multi-split (con una unidad exterior y varias unidades interiores).

Para poder elegir entre un sistema de split simple o multi-split, debes considerar la localización de las unidades y comprobar si la distancia total del tubo que los conecta, entra dentro de las recomendaciones del fabricante.

Algunas bombas de calor, al invertir el trayecto de las calorías, producen también aire frío y funcionan como equipos de aire acondicionado en verano. Es el caso de las bombas de calor reversibles.

Otras bombas de calor son también capaces de producir agua caliente sanitaria (ACS); son las denominadas bombas de calor de doble servicio.

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Radiadores de agua caliente

Funcionamiento de una bomba de calor aire-aire

Funcionamiento de una bomba de calor aire-aire en 5 etapas

Una bomba de calor aire-aire funciona transfiriendo calorías entre dos medios similares (aire-aire).

También llamada bomba de calor aerotérmica, se compone de una unidad externa, en la que un ventilador aspira el aire del exterior y extrae sus calorías mediante un refrigerante, un evaporador, un compresor y un condensador.

La bomba de calor recupera del aire la energía térmica, y ésta pasa por un circuito lleno de refrigerante en el que se produce un intercambio de temperaturas. 

El aire del exterior contiene calorías de forma natural, sea cual sea la estación y la temperatura. El aire aspirado se dirige a un evaporador, en cuyo interior se encuentra el refrigerante. La particularidad de este fluido es su temperatura extremadamente baja en estado líquido, que le permite, al entrar en contacto con el aire del exterior cargado de calorías, extraerlas y luego transformarse en estado gaseoso, es decir, evaporarse (de ahí el nombre de evaporador). El gas resultante se dirige a un compresor, que lo comprime para aumentar su temperatura. Cuando el gas se comprime, se calienta. Luego prosigue hacia un condensador, donde libera su calor al aire del circuito de calefacción: el refrigerante pasa entonces de nuevo del estado gaseoso al estado líquido. El refrigerante se enfría después de liberar sus calorías y recuperar su estado líquido.

La bomba de calor aire-aire, es de fácil instalación, tanto en reformas como en edificios de nueva construcción, es ajustable para adaptarse a las necesidades de temperatura de cada habitación, y reduce el impacto ecológico de la calefacción. Los filtros instalados en los emisores de calor permiten limpiar el aire del ambiente. Y también le permite climatizar tu casa en temporadas más calurosas.

Hay muchas razones para elegir una bomba de calor aire-aire, aunque también es importante conocer sus limitaciones. Hay que tener cuidado con la pérdida de eficiencia de tu bomba de calor aire-aire por debajo de una determinada temperatura, que varía según el modelo. Así como su nivel de ruido, que también varía según la bomba de calor.

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Compresor

Tipos de bombas de calor aire-aire

Bomba de calor reversible

Bomba de calor reversible

Una bomba de calor reversible es una bomba de calor aire-aire que produce aire frío en verano, como un aparato de aire acondicionado. Su eficiencia se mide a través del Coeficiente de Eficiencia Energética (EER), cuanto más alto sea, más enfriará la bomba. Se recomienda que el EER sea superior a 3. Sin embargo, el aire acondicionado no es de bajo consumo.

Bomba de calor Inverter 

Bomba de calor Inverter 

La tecnología Inverter de los dispositivos de calefacción, como la bomba de calor, se ocupa de regular la temperatura.

Las bombas de calor con tecnología inverter disponen de un microchip que controla el compresor variando su velocidad. Cuando se alcanza la temperatura preestablecida, en lugar de apagarse y esperar a detectar una bajada de la temperatura en la vivienda para volver a ponerse en marcha, la bomba de calor regula su consumo, lo que implica que mantiene la temperatura deseada, a base de regular su producción de calor. Las bombas de calor inverter adaptan la velocidad del compresor a la demanda energética, ahorrando mucha energía:

  • Ahorran energía al evitar arrancar el equipo frecuentemente;

  • ofrecen una mayor comodidad térmica;

  • al no forzar al equipo a trabajar al máximo de su capacidad, duran más tiempo;

  • generan menos ruido al no funcionar al 100%;

  • al trabajar de manera constante, resisten mejor el frío.

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Bomba de calor reversible

Difusores de calor de una bomba de calor aire-aire

Un calentador de aire-aire usa aire caliente de un lugar, para calentar aire frío de otro lugar.

Una bomba de calor aire-aire transmite el calor a través de un sistema de circulación de aire, formado por convectores con ventilador o un difusor centralizado.

Convector con ventilador 

Ventilador convector

Los convectores con ventilador se instalan como los radiadores clásicos, y pueden tener distintas potencias, para adaptarse al volumen de la habitación donde están. También pueden encastrarse en el techo como unidades de cassette.

Difusor centralizado 

Difusor centralizado 

Distribuye el calor a través de una red de conductos, que dan servicio a todas las zonas que precisan calefacción. El difusor centralizado exige realizar más obras, puesto que los emisores, ocultos tras rejillas, están instalados dentro de la pared.

¿Qué diferencia hay entre una bomba de calor aire-agua y una bomba de calor aire-aire?

La bomba de calor aire-agua transmite su calor al agua y luego a los radiadores, se monta sobre una instalación existente,

La bomba de calor aire-aire transmite su calor directamente por medio de aire caliente. Requiere convectores con ventilador o un difusor centralizado.

Funcionamiento de una bomba de calor aire-agua

Funcionamiento de una bomba de calor aire-agua

Una bomba de calor aire-agua funciona transfiriendo calorías entre dos medios distintos (aire-agua). Recupera la energía térmica del aire, y ésta pasa por un circuito lleno de gas refrigerante, en el que se produce un intercambio de temperaturas, para absorber calor de un lugar y liberarlo en otro

En el circuito interno, el refrigerante comienza como líquido, luego se convierte en gas y finalmente vuelve a ser líquido con la ayuda de un compresor y una válvula de expansión. Este proceso, sucede a través del cambio de estado del fluido refrigerante, que cuando pasa de líquido a gas, absorbe calor, por lo tanto, enfría y cuando se transforma de gas a líquido cede calor al aire, por lo tanto, calienta

La bomba de calor aire-agua está compuesta de dos partes: la bomba de calor situada en la parte superior, y el depósito de acumulación en la parte inferior, y consta de:

  • Compresor, reduce el volumen del gas, facilita el escape de calor al aumentar su temperatura. Requiere energía eléctrica o energía química (gas natural);

  • condensador o intercambiador de calor, situado a la salida del compresor, el gas cede calorías al agua del depósito. A medida que va cediendo la energía, vuelve a su estado líquido. El intercambiador se encargará de transmitir la energía térmica generada al circuito de calefacción y agua caliente sanitaria (ACS) de tu vivienda. 

  • válvula de expansión, gracias a su cambio de sección, produce una reducción brusca de la presión y un descenso de la temperatura de evaporación;

  • intercambiador de calor situado a la salida de la válvula de expansión permite el intercambio entre el fluido refrigerante y aire exterior. En este intercambiador el fluido refrigerante pasa de líquido a estado gaseoso, se evapora.

Así pues, una bomba de calor aire-agua funciona en un circuito cerrado con un aporte de aire continuo. El refrigerante, elemento clave de la bomba de calor, circula desde el evaporador hasta el compresor, y luego desde el condensador hasta el reductor de presión o válvula de expansión, antes de regresar al evaporador.

Una bomba de calor aire-agua puede emitir más de 3 kW de calor por 1 kW de energía consumida.

La bomba de calor aire-agua puede componerse de:

  • Una sola unidad instalada en el exterior y compacta (compresor + módulo hidráulico en una unidad);

  • dos unidades, una en el interior (módulo hidráulico) y otra en el exterior (compresor).

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Depósito

Tipos de bomba de calor aire-agua

Bomba de calor para ACS

Bomba de calor para ACS

Cuando la bomba de calor tiene que generar agua caliente sanitaria además de la calefacción, necesitas incorporar a la instalación un depósito de ACS.

Cuando abres un grifo, se acciona una válvula de tres vías que canaliza el agua caliente de la calefacción, hacia el depósito de ACS. Este depósito tiene un serpentín en su interior para mantener el agua caliente. Lo ideal es tener un depósito con una capacidad acorde a la vivienda y tus necesidades, para no sobredimensionarlo.

Bomba de calor aire-agua compacta 

Bomba de calor aire-agua de baja temperatura

Es un equipo de un solo bloque. El compresor y el módulo hidráulico se colocan en el exterior, dentro de la misma unidad. La conexión con el circuito de calefacción se realiza de forma hidráulica.

Bomba de calor aire-agua con Split 

Bomba de calor aire-agua con Split 

Se divide en dos bloques: el módulo hidráulico ubicado en el interior y en el exterior el compresor. La conexión entre el compresor y el módulo hidráulico se realiza de forma frigorífica. Las bombas de calor con split son más eficientes, pero debes tener en cuenta que su precio de venta y su instalación son más caros.

Bomba de calor de baja temperatura

Bomba de calor de baja temperatura

La bomba de calor tiene un mejor rendimiento ya que proporciona una temperatura de salida entre 35 y 45 °C, al reducirse la diferencia de temperatura entre el agua calentada y la temperatura exterior. Las bombas de calor de baja temperatura se combinan con radiadores de calor suave y suelen instalarse en edificios de obra nueva. Las bombas de calor de baja temperatura son adecuadas para la calefacción por suelo radiante.

Bomba de calor de alta temperatura

Radiador

La temperatura de salida es de aproximadamente 65 °C, por lo que es ideal para instalaciones en reformas, a fin de conservar los radiadores de alta temperatura existentes.

Bomba de calor mixta

Las bombas de calor mixtas funcionan con convectores de agua con ventilador y suelos radiantes, lo que proporciona a la instalación más comodidad y una mejor difusión del calor.

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Serpentín

Emisores de calor de una bomba de calor aire-agua

Emisor

El calor producido por la bomba de calor puede transmitirse a través de distintos elementos de calefacción, llamados emisores.

El suelo radiante es un sistema que se instala con mayor frecuencia en construcciones de obra nueva. La calefacción por suelo radiante es discreta y proporciona una difusión de calor agradable.

Las unidades de cassette difunden el calor a través del aire, que se calienta con el agua de la bomba de calor. Las unidades de cassette se pueden encastrar en el techo.

Bomba de calor geotérmica

La bomba de calor geotérmica extrae las calorías presentes en la tierra a través de sondas subterráneas. El funcionamiento de la bomba de calor es similar a los modelos aire-aire o aire-agua.

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El suelo radiante

Funcionamiento de una bomba de calor tierra-agua

Un circuito colocado en la tierra obtiene calor del subsuelo, y el sistema de bomba de calor geotérmica transporta la energía obtenida al interior de la vivienda para calentar el ambiente y el agua caliente sanitaria. Son instalaciones complejas, ya que requieren de perforaciones profundas del terreno.

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Bomba de calor geotérmica

Tipos de bomba geotérmica de calor tierra-agua

Bomba de calor geotérmica de calefacción

Por qué repintar un radiador

Bajo el mismo principio de las bombas de calor, con ciclo de intercambio de temperatura de un medio, en este caso la tierra, a otro, ya sea suelo radiante o distribución por difusores hidráulicos, se calienta nuestro hogar de una manera económica y sostenible.

Bomba de calor geotérmica de refrigeración

Bomba de calor geotérmica de refrigeración

Existe también la posibilidad de refrigeración de una vivienda, invirtiendo el funcionamiento de la bomba de calor geotérmica, del mismo modo que actúa la bomba de calor reversible.

Bomba de calor geotérmica híbrida

Casas con alimentación eléctrica

Las bombas de calor híbridas funcionan con una alimentación eléctrica, ya sea por aerogeneración o a través de placas fotovoltáicas, creando así un sistema de calentamiento o refrigeración, con gasto prácticamente cero. Este es el sistema más ecológico y sostenible que podemos aplicar a día de hoy.

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Aerogeneración

Calcular la potencia de una bomba de calor

Calculadora

Para conocer la potencia de tu bomba de calor, debes tener en cuenta varios elementos:

  • El volumen de la vivienda, en m3;

  • la diferencia entre la temperatura deseada y la temperatura de referencia;

  • el coeficiente de construcción (C);

Fórmula para calcular la potencia de la bomba de calor

Potencia = Volumen x coeficiente de construcción x diferencia de temperatura

Ejemplo para una casa de 250 m3 bien aislada y un objetivo de temperatura de 21 °C:   

250 x 0,6 x ((21- (-9)) = 4,5 kW

La potencia recomendada para la bomba de calor es de 4,5 kW.

Coeficiente de rendimiento COP

Calentador de agua termodinámico de aire exterior

El coeficiente de rendimiento es el indicador asignado a las bombas de calor para comparar su rendimiento. El COP es la relación entre la energía consumida y la energía emitida, es decir, el calor.

Un COP de 3 kW significa que la bomba de calor emite 3 kW por 1 kW consumido. Cuanto más alto sea el COP, mejor será el rendimiento de la bomba de calor y menos consumirá.

Consejos para elegir tu bomba de calor

Ventajas e inconveniente de un calentador de agua termodinámico

La mejor orientación para instalar una bomba de calor

Las bombas de calor extraen las calorías del aire y, por esa razón, es preferible instalarlas con orientación sur para que estén expuestas al sol lo más posible. Las condiciones son siempre más desfavorables en el norte. Si puedes elegir, ¡escoge el sol!

Nivel de ruido de las bombas de calor

Las bombas de calor pueden ser bastante ruidosas, por lo que es mejor verificar su nivel de ruido y si es alto, no instalarlas bajo la ventana del dormitorio ni frente a los vecinos.

Con una bomba de calor, ¿es necesario utilizar calefacción auxiliar?

En las regiones más frías, o si el tamaño de la bomba de calor es inferior al que necesitas, las bombas de calor pueden necesitar calefacción auxiliar para paliar insuficiencias en condiciones de frío extremo que producen una disminución del rendimiento de la bomba. Esto afecta tanto a las bombas de calor aire-aire como a las bombas aire-agua.

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Ventana

Por qué elegir una bomba de calor

Decidir instalar una bomba de calor, mejora la comodidad térmica y reduce el consumo de energía de la calefacción principal. Además, disminuye su impacto ecológico.

Si te lanzas a mejorar la eficiencia energética de tu vivienda quizá puedas beneficiarte de ayudas de la Administración. ¡Infórmate aquí!

Ayudas para la mejora de la eficiencia energética de la vivienda

Saber más sobre calefacción

 
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Ficha escrita por:

Sebastián, Manitas autodidacta

Sebastián, Manitas autodidacta

Mi lema es: aprender es mejor que pedir. Y...¿cuál es la recompensa final? Pues, una cerveza bien fresquita. La curiosidad por las cosas me ha hecho pasar muchas horas haciendo bricolaje, arreglando cosas por casa, construyendo muebles...espero poder ayudaros después de todo lo aprendido.

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