Artículos de Eficiencia Energética y Ahorro
La bomba de calor es una máquina térmica que transfiere energía entre dos ambientes a partir de un compresor.
Es un sistema de climatización muy eficiente y puede utilizarse tanto para calefacción como para refrigeración o aire acondicionado en un sistema reversible.
Una bomba de calor, está formada básicamente por un compresor, un circuito de gas refrigerante, un dispositivo de expansión y dos intercambiadores de calor (condensador y evaporador).
El compresor está normalmente accionado por energía eléctrica.
En modo refrigeración, el gas refrigerante en estado gaseoso pasa por el compresor que aumenta su presión.
El gas pasa entonces por un intercambiador de calor llamado condensador donde cede calor al ambiente exterior y pasa a estado líquido. (Energía transferida al ambiente exterior Unidad exterior).
El gas refrigerante en estado líquido circula por un circuito hasta pasar por un dispositivo de expansión donde se libera de la presión al alcanzar otro intercambiador de calor llamado evaporador, donde se recupera la presión inicial del gas y se enfría bruscamente.
En el proceso de evaporación el refrigerante absorbe o roba el calor del ambiente interior de la casa o edificio. (Energía térmica absorbida del ambiente interior Refrigeración Unidad interior).
Finalmente el gas vuelve en estado gaseoso al compresor donde se inicia de nuevo el ciclo.
En los sistemas reversibles (no todas las bombas de calor son reversibles, aunque actualmente sí que son la mayoría), se puede invertir los procesos que se realizan en los intercambiadores de calor, de modo que la evaporación y condensación del gas refrigerante se realiza a la inversa que en el proceso de refrigeración.
De este modo, podemos realizar la función de calefacción con la misma máquina térmica.
En el siguiente dibujo, podéis ver como la unidad exterior absorbe o roba la energía térmica del aire exterior en invierno para en la unidad interior aportar la energía térmica al ambiente interior de la casa o edificio.
El rendimiento de una bomba de calor en modo calefacción se denomina COP (Coefficient of performance).
Los rendimientos de las bombas de calor son superiores a uno.
Aunque esto pueda parecer imposible, lo es debido a que la bomba de calor mueve o transfiere energía a partir del trabajo del compresor, de un foco frío a uno caliente, pero no produce el calor en sí.
Una bomba de calor tiene normalmente valores de COP de entre 2 a 6 dependiendo de las características de la máquina y de las temperaturas de los focos frío y caliente con el que trabaje.
Te mostramos un ejemplo de ensayo de bomba de calor para calefacción en el que se muestra la variación del COP en función de un rango de temperaturas exteriores que van desde -19 ºC negativos hasta 12 ºC positivos.
Este punto es muy importante, ya que hay que destacar la gran eficiencia de estas máquinas cuando las temperaturas exteriores no son demasiado frías en invierno, pero hay que remarcar que con valores inferiores a -5 ºC baja mucho su rendimiento.
De todas formas se puede observar en el gráfico que hasta con temperaturas negativas el COP es superior a 1.
Y pasa lo mismo en modo refrigeración, donde la máquina no trabaja tan eficientemente con temperaturas exteriores extremadmente cálidas.
El rendimiento de la bomba de calor en modo refrigeración se denomina EER.
Estos datos revelan que la bomba de calor es una máquina muy eficiente tanto para calefacción como para refrigeración en climas templados, pero que no es tan óptima en climas extremos.
Así pues, para climas mediterráneos o cerca de la costa son máquinas con rendimientos asombrosos, pero en según que zonas es necesario buscar alternativas.
En los países nórdicos, por ejemplo, para resolver este problema se utilizan mucho las instalaciones de bomba de calor geotérmicas, que utilizan como sumidero de calor el subsuelo y no el aire, que tiene una inercia térmica mucho mayor y por tanto se consiguen rendimientos de la boma de calor muy buenos también en climas muy fríos.
Para salvar problemas de rendimiento, en zonas que no sean tan templadas pero no excesivamente extremas, es suficiente buscar una potencia superior para evitar problemas de rendimiento.
El parlamento Europeo, mediante la directiva 2009/28/CE, establece un método de cálculo para regular a partir de qué rendimientos se puede considerar una bomba de calor como energía renovable.
Tal y como se puede ver en el informe de Greenpeace Energía 3.0., al sumar el hecho de que las bombas de calor tienen rendimientos muy buenos con que la energía eléctrica de la red española tiene un alto porcentaje de generación mediante otras energías renovables como la eólica o la hidroeléctrica, hace que una bomba de calor con COP medio de 3,5 tenga unas emisiones de 71 gCO2/kWh, cuando una caldera de gas natural (en principio una de las energías térmicas más eficientes) tiene unas emisiones medias de 215 gCO2/kWh.
De todas formas, el COP nominal que nos aparece en la ficha técnica de una bomba de calor viene dado para unas condiciones de temperatura determinadas.
A partir de la directiva europea anteriormente citada y el documento del IDAE Prestaciones medias estacionales de las bombas de calor para la producción de calor en edificios se ha establecido un método para determinar qué bombas de calor y en qué ubicación tienen unos rendimientos suficientemente buenos como para considerarse producción de energía térmica mediante energías renovables.
En el documento del IDAE anteriormente citado, a partir de la Directiva Europea y la decisión de la Comisión del 1 de marzo de 2013 (2013/114/UE), se establece que se puede considerar una bomba de calor como energía renovable siempre que su SPF (Seasonal Performance Factor), que equivale al coeficiente de rendimiento estacional neto en modo activo SCOPnet, sea superior a 2,5. Se establece el cálculo del SPF como:
donde,
En el citado documento del IDAE puedes ver la descripción del método de cálculo y algunos ejemplos de referencia para calcular tu caso si quieres.
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