Bomba de calor: un sistema de energía simple y efectivo
Una bomba de calor es una máquina térmica que es capaz de transferir energía térmica de una fuente con una temperatura más baja a una con una temperatura más alta, utilizando diferentes formas de energía, generalmente mecánica. En resumen, las bombas de calor funcionan un poco como los refrigeradores, pero por el contrario. En un refrigerador el calor se extrae del interior para expulsarlo al exterior. El principio de funcionamiento es el mismo: el calor se extrae de una fuente natural (aire, agua, tierra) y se transporta al interior de la bomba de calor, según el tipo de módulo de energía de calefacción.
La ventaja de las bombas de calor
La ventaja de las bombas de calor es que son energía gratuita, renovable y ecológica , de hecho el suelo, el agua y el aire son naturales. Por lo tanto, las bombas son la solución ideal para reducir el consumo de energía en el hogar y también hacen el bien al planeta, ya que reducen las emisiones de dióxido de carbono. Para instalar una bomba de calor es importante hacer una evaluación cuidadosa de la casa en la que se va a instalar y las necesidades térmicas. El funcionamiento óptimo suele ser en las casas nuevas, que tienen sistemas de suelo radiante o radiadores de baja temperatura. En el caso de mejorar un sistema tradicional, el aislamiento térmico debe ser de alto rendimiento, a fin de reducir la pérdida de calor y disminuir la temperatura a la que funcionan los radiadores existentes.
Cómo funciona una bomba de calor
En el ciclo de una bomba de calor, un gas (llamado freón ) tiene la capacidad de absorber el calor de una fuente natural y luego, por compresión, eleva su temperatura, dándosela al sistema de calefacción. El rendimiento de tal sistema es 5 veces mayor que el gastado por el compresor del aparato. El modo de funcionamiento de una bomba de calor puede ser:
- Monovalente , es decir, con un solo generador. Este tipo se recomienda especialmente en edificios nuevos y bien aislados y en zonas climáticas que no son particularmente duras.
- Bivalente , es decir, tener un generador extra para apoyar el sistema. Este tipo puede utilizarse en zonas climáticas muy frías, o en casas restauradas donde la demanda de energía es alta y hace conveniente tener otro generador de calor como apoyo.
Las bombas de calor funcionan según diferentes principios físicos, pero suelen clasificarse según su uso: transferencia de calor, disipador de calor, fuente de calor o máquina de refrigeración. Para entender cómo funcionan, imagina 100 unidades de energía térmica puestas en un globo. Cuando se comprime en una pelota de ping pong, la temperatura interior aumenta. Si la compresión es adiabática, es decir, no hay intercambio de calor con el exterior, la energía del interior se duplica. Si hay dispersión, será menos, pero aún así más de 100.
Las paredes del pellet calentado transfieren calor al exterior, si lo pones en un área fría transferirá calor al exterior para igualar su temperatura con el ambiente circundante. Una vez que se ha enfriado, lo traes de vuelta a la zona inicial, lo vuelves a expandir (se resfría desde el exterior), lo comprimes y así sucesivamente.
Dicho esto, se puede entender que el corazón de una bomba de calor es el compresor, que es el creador de la diferencia de presión que permite que el ciclo funcione (como la bola que se contrae y se expande). El compresor aspira entonces el fluido refrigerante con el evaporador, en el cual el fluido se evapora a baja presión absorbiendo calor, luego el compresor se comprime y se empuja al condensador. Aquí el fluido se condensa a alta presión y el calor se libera. Después de pasar por el condensador, el fluido pasa a la válvula de laminación donde se convierte en líquido y vapor, luego vuelve a entrar en el evaporador y el ciclo comienza de nuevo. El fluido refrigerante cambia entonces de estado en los dos intercambiadores, pasando de líquido a gaseoso en el evaporador y luego de gaseoso a líquido en el condensador.
Diferentes fuentes de energía
La bomba de calor funciona absorbiendo el calor de varias fuentes, por lo que es una elección inteligente y puede adaptarse bien según las condiciones del lugar y las necesidades del usuario. Por ejemplo, pueden utilizar aire , que de todos los tipos de fuentes es sin duda la más inmediata, disponible y con una muy buena relación calidad-precio. Sin embargo, es necesario evaluar cuál es el rendimiento en las regiones de clima frío y cuáles son las emisiones de ruido generadas por el movimiento del aire. Si la fuente es el aire, la bomba es una bomba de aire-agua, necesita un cilindro y un tanque de almacenamiento para contener el agua de calefacción.
Las bombas de calor también pueden tomar el calor del suelo , es decir, del subsuelo por medio de sondas de circuito cerrado. La bomba geotérmica con colectores horizontales necesita una superficie libre dos veces mayor que la superficie del edificio a calentar, para que sus sondas tengan una superficie suficiente. Estos sistemas de energía también pueden tomar el calor del subsuelo por medio de una perforación vertical, en la que las sondas se colocan a una longitud de unos 100 m cada una, también depende de la potencia requerida. La bomba geotérmica también requiere un tanque de almacenamiento y un depósito de almacenamiento.
La bomba también puede extraer calor de los acuíferos o de los pozos , una excelente solución si se dispone de agua a poca profundidad. Sin embargo, en el caso del agua, se debe prestar atención a los reglamentos locales vigentes y a los permisos necesarios. La extracción de calor de los acuíferos y pozos es una solución muy eficiente. La bomba de calor en este caso es del tipo agua-agua, con cilindro y tanque como los otros.
Una última fuente también puede ser tomar el calor residual emitido de otros procesos, por lo tanto un calor residual. En este caso es necesario evaluar la cantidad, la temperatura y la disponibilidad de esta fuente a lo largo del tiempo.
Eficiencia de una bomba de calor
La eficiencia se expresa en este caso con la abreviatura COP, Coeficiente de Rendimiento , e indica la relación entre la potencia térmica que produce el sistema y la potencia eléctrica que gasta la bomba para funcionar. Si, por ejemplo, la bomba suministra 4KW al sistema de calefacción de la casa y está absorbiendo 1 KW, el COP es igual a 4. Cuando se compra una bomba, se suministra el COP.
Una cosa importante es evaluar el rendimiento estacional, que tiene en cuenta las condiciones de trabajo de la maquinaria en el sistema de calefacción. La bondad depende de varios factores, entre ellos la calidad de la bomba, la zona climática de instalación, el tipo de sistema del usuario y también el correcto diseño e instalación del sistema. Por lo tanto, el rendimiento estacional, dependiendo de todos estos factores, no es algo que el fabricante pueda proporcionar, sino que sólo se estima en la etapa de diseño.
