Bomba de Calor
Bomba de Calor ¿QUÉ ES?

La bomba de calor es una máquina térmica que, utilizando un gas refrigerante en un ciclo termodinámico cerrado, transfiere calor del entorno natural, aire, agua o tierra, a un edificio o a aplicaciones industriales invirtiendo el flujo natural del calor, de modo que fluya de una temperatura más baja a una más alta.

El proceso consiste en extraer el calor de una fuente de energía renovable (aire, agua o tierra) a través del evaporador, y transferirlo a un foco de alta temperatura a través del condensador.

¿Cómo funciona?

Para estudiar el funcionamiento de la bomba de calor, se parte de los estados de la materia en la naturaleza y de la denominación que recibe el proceso de cambio de fase o paso de un estado a otro, examinando inicialmente el ciclo frigorífico para, posteriormente, analizar la bomba de calor.

De los 5 procesos representados en la figura, el ciclo frigorífico aprovecha los cambios de estado del refrigerante (calor latente) y su capacidad de absorber o transferir calor en los mismos y, por consiguiente, de enfriar o calentar el medio que se quiere acondicionar.

Principales
COMPONENTES

La bomba de calor está formada por un circuito cerrado que contiene refrigerante que absorbe y cede calor en sus cambios de fase, es decir, pasa de estado gaseoso a líquido y viceversa. Este circuito se denomina circuito frigorífico y está formado por los siguientes componentes principales:

Evaporador: Intercambiador de calor en el que se produce el cambio de fase del refrigerante de líquido a vapor absorbiendo calor.

Compresor: Máquina que utilizando un trabajo exterior, comprime fluidos compresibles, incrementando su presión.

Condensador: Intercambiador de calor en el que se produce el cambio de fase del refrigerante de vapor a líquido cediendo calor.

Válvula de expansión: Regulador de la entrada al evaporador del refrigerante líquido procedente del condensador.

Modos de
FUNCIONAMIENTO

Modo calefacción

El ciclo frigorífico, en modo calefacción, consigue extraer calor del exterior e impulsarlo al interior del edificio. En este caso el intercambiador situado en el interior actúa como condensador y el intercambiador exterior funciona como evaporador.

Modo refrigeración

El ciclo frigorífico, en modo refrigeración, consigue extraer calor del interior del edificio y expulsarlo al exterior. En este caso el intercambiador situado en el interior funciona como evaporador y el intercambiador exterior actúa como condensador.

Ciclo frigorífico

Las fases que intervienen en el mismo son las siguientes:

Evaporación

En esta fase el refrigerante se evapora absorbiendo calor del medio que se pretende refrigerar.

Compresión

En el proceso de compresión se eleva la presión y temperatura del refrigerante y se transfiere al mismo la energía necesaria para su movimiento a lo largo del circuito frigorífico.

Condensación

En esta etapa se produce la condensación del refrigerante, cediendo calor.

Expansión

En esta fase se genera una pérdida de carga, a través de la válvula de expansión, que reduce la alta presión del refrigerante procedente del condensador, a la presión de entrada al evaporador.

Bomba de Calor
APLICACIONES

Las dos aplicaciones principales de la bomba de calor son:

Climatización de recintos (calefacción y/o refrigeración).

Producción de agua caliente para usos sanitarios.

Otras aplicaciones son:

Bombas de calor para piscinas cubiertas.

Bombas de calor para el aprovechamiento del aire de extracción.

Sistemas
CLIMATIZACIÓN

Todas las aplicaciones mencionadas anteriormente se llevan a cabo mediante sistemas de climatización que integran los elementos necesarios para climatizar, y atendiendo al fluido caloportador, se clasifican en sistemas de aire y sistemas de agua.

SISTEMAS
de aire

Bombas de calor aire-aire o agua-aire

Estos sistemas generan aire caliente o frío que es aportado al local para combatir sus cargas térmicas.

SISTEMAS
de agua o hidrónicos

Bombas de calor aire-agua o agua-agua

Estos sistemas climatizan el recinto mediante un fluido caloportador intermedio, agua caliente o agua fría, generado por la bomba de calor.

¿Sabías qué?

¿Sabías qué aprovechando la energía disponible en el aire ambiente, el suelo o las aguas superficiales, la bomba de calor mejora la eficiencia energética del sistema y reduce el consumo de energía primaria no renovable asociada al funcionamiento del compresor?

¿Sabías qué en modo refrigeración, la unidad exterior de la bomba de calor funciona como condensador y la unidad interior como evaporador?

¿Sabías que Greenpeace en 2011 eligió la bomba de calor como el mejor sistema de calefacción en lo que se refiere a eficiencia energética?

¿Sabías qué la bomba de calor es capaz de proporcionar calefacción, refrigeración y agua caliente sanitaria, incluso mediante un solo equipo, por lo que es útil durante todo el año?

¿Sabías que la bomba de calor es una tecnología que utiliza energía procedente de fuentes renovables?

Es decir, una energía que es inagotable y gratuita, según la Directiva europea 2009/28/CE relativa al fomento del uso de energía procedente de fuentes renovables.

¿Sabías qué en modo calefacción, la unidad exterior de la bomba de calor funciona como evaporador y la unidad interior como condensador?

¿Sabías que la capacidad que tiene la bomba de calor de capturar energía de fuentes externas y gratuitas, hace que sea un equipo que multiplica la potencia eléctrica de accionamiento del compresor, transportando calor útil de forma altamente eficiente?

¿Sabías que en invierno captura el calor del ambiente exterior y lo introduce al recinto a calefactar?

¿Sabías que en verano extrae el calor del recinto a refrigerar y lo expulsa al exterior?

¿Sabías que al capturar la energía procedente de fuentes renovables y convertirla en energía utilizable, la bomba de calor reduce la dependencia respecto de otras fuentes que no son renovables? Por ejemplo, una bomba de calor aerotérmica entrega 4 kW de energía de calefacción, consume solo 1 kW eléctrico y capta los 3 kW restantes del aire ambiente de manera gratuita?

¿Sabías que según la naturaleza del medio con el que intercambian calor las bombas de calor se clasifican en:

- Aerotérmicas:obtienen el calor de la energía contenida en el aire ambiente.
Hidrotérmicas: extraen el calor de la energía contenida en las aguas superficiales, lagos, mares o ríos.

Geotérmicas: obtienen el calor de la energía contenida en el subsuelo?

¿Sabías qué a su capacidad de captura de energía renovable, se suma la contribución a la reducción de emisiones indirectas de CO2, como consecuencia directa de su eficiencia de funcionamiento?

¿Sabías qué la relación entre la energía que la bomba de calor aporta a la calefacción y la energía eléctrica que consume se denomina COP (Coefficient of Performance/Coeficiente de Eficiencia Energética)?

¿Sabías qué la relación entre la energía que la bomba de calor aporta a la refrigeración y la energía eléctrica que consume se denomina EER (Energy Efficiency Ratio/Factor de Eficiencia Energética)?

¿Sabías qué para estimar el rendimiento global de la bomba de calor durante toda la temporada de calefacción se utiliza el SCOP (Seasonal Coefficient of Performance/Coeficiente de Rendimiento Estacional) que es la relación entre la demanda de calefacción y el consumo de electricidad, anual, en modo calefacción?

¿Sabías qué la inversión de ciclo en la bomba de calor se realiza mediante la incorporación en el circuito de una válvula de 4 vías que, en función de su modo de actuación, permite que el refrigerante circule en uno u otro sentido y, por consiguiente, que se invierta el flujo de calor entre el interior y el exterior?

¿Sabías qué la bomba de calor no necesita de un mantenimiento constante?

¿Sabías qué las ventajas derivadas de la utilización de la bomba de calor, así como de sus bondades se contemplan de forma explícita en diversas Directivas, Reglamentos, Decisiones, etc., relacionándola con aspectos de índole medioambiental, tales como la eficiencia energética, el uso de energías renovables, contribución a la reducción de las emisiones de CO2, usos de refrigerantes respetuosos con el medio ambiente, etc.?

¿Sabías qué para estimar el rendimiento global de la bomba de calor durante toda la temporada de refrigeración se utiliza el SEER (Seasonal Energy Efficiency Ratio/Factor de Eficiencia Energética Global) que es la relación entre la demanda anual de refrigeración de referencia y el consumo anual de electricidad, en modo refrigeración?

¿Sabías que en el sector comercial e industrial se estima que hasta un 50% del consumo energético de un edifico corresponde a la calefacción y aire acondicionado, por eso la bomba de calor es actualmente el sistema de climatización más utilizado en esos sectores?

¿Sabías qué mientras que, como consecuencia de la mejora del aislamiento de los edificios, la demanda energética correspondiente a calefacción se mantiene en cifras estables, la correspondiente a ACS ha incrementado su protagonismo, hasta el punto de que esta última puede suponer un tercio de la demanda de energía total de calor del edificio, en tanto que los dos tercios restantes corresponderían a calefacción?

¿Sabías qué para algunos equipos de potencia mayor de 12 kW se utiliza el factor de eficiencia energética europeo ESEER (European Seasonal Energy Efficiency Ratio/Coeficiente Europeo de Rendimiento Energético Estacional) de los programas de certificación de Eurovent?

¿Sabías qué, aunque la bomba de calor funcione en modo de calor y pueda aportar tanto calefacción como ACS, el rendimiento (COP) tiene valores completamente distintos y que se rigen por distintas normativas para las dos aplicaciones?

¿Sabías qué, la bomba de calor debido a su eficiencia energética, al uso de fuentes procedentes de energía renovable y a sus bajas emisiones de CO2, contribuye al cumplimiento del objetivo 20-20-20 de la Unión Europea en su actuación contra el cambio climático?