¿Qué es una bomba de calor?

¿Por qué las bombas de calor son el sustituto más rentable y prometedor de la calefacción eléctrica y de gas?

Las bombas de calor son equipos que, gracias a la tecnología, multiplican la energía térmica de fuentes alternativas (suelo, aire ambiente, aguas subterráneas) y la transfieren al sistema de calefacción.

El sol y el aire son fuentes inagotables de calor a baja temperatura. Esta energía térmica es gratuita y renovable.

Una bomba de calor transfiere o bombea energía térmica de un medio a otro. El principio de funcionamiento de una bomba de calor se describe más adelante en este artículo.

¿Cómo funciona una bomba de calor?

En el diseño de las bombas, al igual que en las unidades de refrigeración, se utiliza un circuito por el que circula un refrigerante capaz de entrar en ebullición incluso con un calentamiento mínimo. Sólo la bomba de calor para calefacción funciona como un "refrigerador inverso".

Cómo funciona la bomba de calor

El trabajo de una bomba de calor puede dividirse en 5 etapas:

ebullición del freón en el evaporador
compresión del refrigerante por el compresor
transferencia de calor del condensador al circuito de calefacción
paso del refrigerante enfriado y condensado a través de la válvula de mariposa
retorno del freón enfriado y líquido al intercambiador de calor del evaporador

Las bombas de calor están destinadas a la calefacción y la refrigeración. Una función adicional es calentar agua para uso doméstico o industrial. Es el equipo más funcional en comparación con cualquier caldera o aire acondicionado.

La bomba de calor funciona de forma muy económica, ya que sólo consume energía para el funcionamiento del compresor y las bombas de circulación. La eficiencia energética de las bombas de calor es muy alta. El factor de conversión de energía alcanza 4-6 e incluso más. Esto significa que cada kilovatio de energía utilizado es convertido por una bomba de calor en 3-5 kilovatios de calor, que se utilizan para calentar una casa o para calentar agua.

Tendrá que pagar varias veces menos por calentar una casa o calentar agua que si se utilizara un termo eléctrico o una caldera. ¡Los costes de calefacción pueden ahorrarse hasta un 75-80%!

Con las tarifas de gas actuales, el funcionamiento de una caldera de gas es 2 ó 3 veces más caro que el de una bomba de calor.

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¿Cómo funciona una bomba de calor para calefacción doméstica?

El calor se puede extraer de

la capa freática a una profundidad de 15-20 m;
una masa de agua cercana;
plataformas de suelo con una profundidad de colocación del colector horizontal de hasta 1,2-1,5 m;
pozos perforados de hasta 40-50 m de profundidad.

Hay muchas más formas de utilizar la tecnología de las bombas de calor para reducir la pérdida de calor y los costes de calefacción.

Por ejemplo, al utilizar el calor sobrante de procesos tecnológicos, el calor de aguas residuales y en muchos otros casos.

Tipos de bombas de calor

Hay sistemas que utilizan calor geotérmico, calor del aire o instalaciones que extraen calor hidrotérmico. Vamos a destacar varios tipos principales de bombas de calor.

Bomba de calor geotérmica

Una bomba de calor geotérmica es un sistema que extrae el calor sobrante de una capa de suelo superficial, de perforaciones profundas o de una masa de agua cercana.

La temperatura del suelo a una profundidad por debajo de la capa de congelación en invierno es siempre positiva - hasta 5-10 (° C). El calor acumulado durante el verano es suficiente para que la bomba de calor geotérmica caliente la habitación en invierno.

Para extraer el calor, se coloca un colector tubular de plástico o se bajan sondas dobles, en las que circula un refrigerante que no se congela en condiciones invernales. Cuanto mayor sea la superficie habitable, más largos serán los tubos colectores o la profundidad de las sondas. El poder específico de evacuación de calor para distintos suelos puede variar de 8 a 32 W / m². También se tienen en cuenta las características del suelo y sus capas, lo que requiere estudios geológicos.

Si cerca de la casa hay un estanque o embalse con un volumen de agua y una profundidad suficientes, se colocan en él espirales y anillos de un colector de plástico hasta la profundidad (hasta el fondo).

Bomba de calor agua-agua

La bomba de calor agua-agua, cuyo principio se basa en la extracción de calor de las aguas subterráneas, es bastante complicada de instalar. La temperatura del agua en la profundidad es constante durante todo el año - alrededor de + 10 ° С.

Para instalar una bomba de calor de este tipo, se requiere un análisis de la profundidad del horizonte de agua, cantidad, calidad y pureza del agua. Su rendimiento en términos de calor o frío no depende de las condiciones atmosféricas ni del cambio de estación. El coeficiente de conversión energética de la bomba de calor agua-agua es elevado - COP de hasta 5 y superior, pero su instalación y mantenimiento son problemáticos.

Una bomba de calor agua-agua para calefacción es una opción rentable sólo bajo la condición de una selección y cálculo competentes de los equipos, así como una instalación y puesta en marcha altamente cualificadas.

El precio de las bombas de calor geotérmicas y de agua es elevado debido a la necesidad de realizar estudios preliminares y costosos trabajos de instalación.

Bomba de calor aire-agua

Este tipo de bomba de calor es más asequible en cuanto a precio e instalación. Es la más adecuada para integrarla en un sistema de calefacción modernizado, además de ser fácil de instalar y amortizarse rápidamente cuando se introduce en una vivienda nueva. Dado que su rendimiento térmico depende de la temperatura del aire exterior, es ventajoso utilizar una bomba de calor de aire en circuitos bivalentes, con una segunda fuente de calor de reserva.

La capacidad total de una bomba de calor con una fuente de reserva pasa a ser casi la mitad de su coste, pero la eficiencia energética y la economía del sistema global de suministro de calor siguen siendo óptimas.

Distinga entre una disposición monobloque o un kit que incluya unidades exteriores e interiores. La bomba de calor con fuente de aire inverter responde de forma precisa y económica a las cargas prioritarias de calor, agua caliente o frío. El coeficiente de eficiencia energética de estos sistemas es de hasta 5 o más, son capaces de funcionar incluso a temperaturas exteriores de hasta -25 ° C. Estas son las bombas de calor más populares para su uso en climas templados en la mayor parte del territorio de Ucrania.

Tales modelos son una opción disponible en términos de condiciones climáticas para un proyecto de amortización rápida para la modernización de la calefacción o la instalación en una casa nueva, tanto en las ciudades con los millonarios y en las regiones.

Un excelente ejemplo de bomba de calor aire-agua es la serie Arctic Home Basic y Arctic Home Smart, equipos de alto rendimiento de la marca británica Mycond.

Bomba de calor aire-aire

Utilizando el calor de la ventilación o del aire exterior, una bomba de calor aire-aire es similar en términos de funcionamiento a un aire acondicionado frío/calor, pero con una prioridad de trabajo en la calefacción. Esta bomba de calor se utiliza como un sistema que le permite ahorrar dinero en la calefacción de su casa no sólo en Europa, sino también en Ucrania.

Además, estas bombas de calor pueden estar equipados con un conjunto para la preparación de agua caliente y se distinguen por altas tasas de eficiencia energética estacional.

También existen otros sistemas de bombas de calor:

bomba de calor tierra-aire
bomba de calor de agua salada;
otros.

Las bombas de calor se utilizan para calentar agua en piscinas o procesos tecnológicos, en algunas zonas industriales o en la construcción para calentar cualquier instalación comercial.

Ventajas de las bombas de calor

Tecnologías innovadoras para el suministro de calor, aire acondicionado y agua caliente, presentadas en un solo dispositivo - una bomba de calor.
Costes económicos y varias veces inferiores para la calefacción y el suministro de agua caliente.
Bomba de calor respetuosa con el medio ambiente, sin emisiones de CO2 ni contaminación ambiental.
Seguridad contra incendios, sin necesidad de supervisión, homologación, control constante de la seguridad del equipo.
Control inteligente y modos de funcionamiento económicos, control del microclima mediante sensores de temperatura y humedad.
Control de circuitos de calefacción de diferentes temperaturas: radiadores y suelo radiante.
Aire acondicionado y calefacción con bombas de calor y fancoils.
Una bomba de calor geotérmica, cuyo precio es elevado, es una opción económicamente viable para calentar una casa nueva sin gas, especialmente en condiciones de suministro eléctrico limitado para la casa.

Conclusiones

Sólo especialistas altamente cualificados pueden elegir el conjunto adecuado de equipos de bomba de calor que funcione según uno u otro esquema, con referencia a una sección específica de una casa particular, teniendo en cuenta los sistemas de ingeniería y la planificación del edificio.

Los cálculos correctos determinan: el coste del sistema, su eficiencia y fiabilidad. Las bombas de calor son sistemas innovadores con una instalación compleja y un control inteligente. Para realizar este tipo de proyectos, es necesario recurrir a profesionales para elegir el conjunto de equipos más adecuado en términos de potencia y precio y calcular el beneficio económico de su implantación.