Bomba de calor: ¿Qué es y que tipos hay?

• ¿Qué es una Bomba de Calor?
• ¿Qué tipos de bomba de calor hay?
• Bomba de calor de aerotermia o aire-agua
• Bombas de calor de geotermia o tierra-agua
• Bombas de calor de hidrotermia o agua-agua
• Máquina de aire acondicionado con bomba de calor
• ¿Qué tipo de bomba de calor es más eficiente?

La bomba de calor es un equipo múltiple que combina en una sola máquina las tres funciones básicas para aportar confort a nuestras viviendas, oficinas y negocios. Es capaz de aportarnos calor durante el invierno, bien directamente a través del aire o mediante emisores térmicos por los que circula el agua que la bomba de calor calienta previamente.

Durante el verano, invierte su modo de funcionamiento y nos aporta refrigeración, pero además, puede aportarnos toda el agua caliente que necesitamos durante todo el año.

• ¿Cómo funciona una bomba de calor?

La bomba de calor es un equipo o máquina térmica que es capaz de absorber el calor de un lugar, que se llama foco frío, para cederlo en otro, al que se llama foco caliente. Es decir, no aprovecha la combustión de ningún material para generar calor. 

Por el contrario, gracias a las propiedades físico-químicas de una sustancia, a la que se denomina gas frigorífico, y de sus cambios de estado, de gas a líquido y viceversa, puede catar calor de un lugar y cederlo en otro.

Así, en invierno funciona robando calor del exterior de nuestra vivienda, para aportarlo a las diferentes estancias. Y, en verano, hace lo contrario, elimina el calor del interior trasladándolo fuera. De esta forma es capaz de aportarnos calefacción durante el invierno y refrigeración en verano. Además, es capaz de generar agua caliente sanitaria durante todo el año.

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La bomba de calor se puede clasificar de diferentes formas; por ejemplo, bien por su uso, o bien por el lugar de donde extrae la energía que aprovechamos en nuestros hogares.

Hacer introducción para explicar que podemos hacer varios tipos de clasificaciones: la más importante es por el origen y destino de la energía térmica. Otra clasificación en función de su uso:

• Por el origen de la energía térmica:

 Los tipos de bomba de calor por el origen de la energía se denominan en función del lugar de donde se capta el calor y el lugar donde se cede dentro de la vivienda. Por ejemplo, un equipo de aerotermia para ACS es una máquina que capta el calor del aire del exterior y lo aprovecha para calentar el agua que hay en un depósito. Esa agua la utilizaremos posteriormente en la ducha o para lavar. 

Así, en el siguiente cuadro vemos los diferentes tipos de bomba de calor con sus denominaciones

Aunque no son usuales las bombas de calor de geotermia e hidrotermia diseñadas para climatizar por aire directamente, las hemos considerado, pues la tecnología es posible.

Por lo general, los equipos de geotermia o hidrotermia trabajan para calentar o enfriar el agua contenida en depósitos. Esta agua será la que se aproveche en fancoils, para transmitir el calor o el frío al aire de las estancias.

• Por el uso de la bomba de calor:

 Otra clasificación posible es por la finalidad o el fin a que están destinadas las diferentes bombas de calor. Esto es posible porque en función del uso para el que está previsto cada modelo de bomba de calor su diseño es diferente.

- Calefacción

Las bombas de calor de calefacción son las que están pensadas únicamente para calentar agua destinada a ser utilizada en un suelo radiante o radiadores de baja temperatura. Además, no disponen de la tecnología para invertir el ciclo de circulación del refrigerante, por lo que no pueden cambiar a modo verano.

- Climatización

Las bombas de frío y calor disponen del dispositivo para cambiar de estación y así, son capaces de proporcionar calefacción en invierno y refrigeración en verano.

- Aire acondicionado

Son equipos que aprovechan la energía térmica del aire exterior para calentar o enfriar dentro de la vivienda. Debemos distinguir entre un equipo de aire solo para frío y un aire acondicionado con bomba de calor. Este último tipo de bomba de calor tiene la capacidad de invertir su forma de trabajo y aportarnos calefacción o refrigeración solo con pulsar un botón.

- ACS

Los equipos de aerotermia para ACS están diseñados para calentar agua de uso sanitario. Las encontramos de dos tipos: compactas o partidas en dos unidades. Las compactas son para cantidades pequeñas de agua caliente, por lo general como máximo 250 litros de agua. Para suministros mayores son necesarias bombas de calor de ACS más potentes y para ello necesitan disponer de una unidad exterior y un módulo hidrónico que calienta uno o varios depósitos de agua.

- Piscina

Las bombas de calor para piscina están diseñadas para poder trabajar directamente con agua tratada con productos químicos. El cloro y otros productos que se usan en las piscinas dañan el cobre y otros metales que usan los equipos de aerotermia normales. Es por ello que las bombas de calor para piscina disponen de los componentes que están en contacto con el agua de una aleación de titanio.

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Un equipo de aerotermia se denomina también bomba de calor aire-agua, ya que aprovecha la energía que contiene el aire que hay en el ambiente. Esa energía recogida en el exterior la traslada uno o varios depósitos de agua. Estos depósitos se aprovechan para suministrar calor a las estancias por medio de un suelo radiante o radiadores de baja temperatura, o para el suministro de agua sanitaria o ACS. 

Sin embargo, hay modelos de bomba de calor de aerotermia para la producción de agua caliente sanitaria. Estos equipos son más sencillos y por lo general son compactos, es decir, en el mismo equipo se dispone de un depósito de entre 80 litros y 250 litros y la unidad condensadora.

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Las bombas geotérmicas o bombas de calor tierra-agua, aprovechan la estabilidad en temperaturas del subsuelo. Esto es posible porque a una profundidad de varios metros, la temperatura es muy estable durante todo el año. Por lo que la bomba de calor puede de hacer el intercambio de energía calorífica mucho mejor. Este es el motivo por el que son el tipo de bomba de calor más eficiente.

A diferencia del aire, que varía su temperatura sensiblemente en cuestión de horas, la tierra es mucho más estable en este sentido. También el agua sufre cambios bruscos de temperatura con facilidad. En cambio, una tubería enterrada en el subsuelo mejora el funcionamiento de las bombas de calor. A través de esa red de tuberías enterradas en un terreno se disipa la energía que se ha recogido del interior de la vivienda, o a la inversa.

Aunque también podemos encontrar bombas de calor tierra-aire, son mucho más habituales las bombas de calor de geotermia o tierra-agua. Ya que los usos principales a los que se destinan son a base de agua refrigerada o calentada. Tanto en calefacción y climatización doméstica, de oficinas y negocios, como procesos industriales u otros.

Sin embargo, los técnicos consultados por Hogarsense aseguran que este tipo de instalaciones son muy delicadas y deben ser calculadas por un profesional con experiencia, para asegurar su correcto funcionamiento. Incluyendo el diámetro, la longitud de los tubos, su profundidad de instalación y disposición. De forma que, se garantice el adecuado intercambio térmico.

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Comúnmente conocidas comobomba de calor agua-agua o agua-aire. Son mucho más habituales los modelos de bombas de calor de hidrotermia agua–agua, ya que su uso principal es para calentar agua que utilizamos en la calefacción o para usos sanitarios. En ambos modelos se aprovecha alguna acumulación de agua, bien sea en forma subterránea o superficial. Sin embargo, se diferencian en el medio donde trasladan esa energía recogida en el exterior.

Así, la bomba de calor agua–agua se utiliza para sistemas de calefacción por agua, bien mediante un suelo radiante, fancoils o radiadores de baja temperatura. En cambio, el modelo de bomba de calor agua-aire, transfiere la energía al aire interior y funciona como un tradicional aire acondicionado.

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Los tradicionales aires acondicionados se denominan técnicamente como bomba de calor aire-aire. Estos equipos aprovechan la energía del aire del exterior de los edificios, para trasladarla al interior de la vivienda y calentar o enfriar el aire de dentro. 

Los primeros modelos de bomba de calor aire-aire solo funcionaban en modo frío y se les llamaba aires acondicionados. Sin embargo, todo cambio al desarrollarse la válvula de 4 vías. Con esta nueva tecnología se consiguió que el sistema pudiera cambiar el sentido de circulación del gas, facilitando que el aire acondicionado funcionará también para el invierno. 

Para diferenciar estos equipos que podían generar aire caliente de los aires acondicionados, muchas personas los denominaron bombas de calor. Sin embargo, el término bomba de calor es mucho más amplio y por eso, hay gente que llama a un aire acondicionado, bomba de calor, simplemente con el segundo término: bomba de calor.

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El rendimiento o eficiencia de cada tipo de bomba de calor es diferente, puesto que el elemento del que extrae la energía varía de temperatura con mayor o menor facilidad. Para medir el rendimiento de una bomba de calor se utilizan dos indicadores, el COP para cuando trabaja en modo calor y el EER cuando lo hace en modo frío. Además, hay otros dos indicadores que miden lo mismo, pero de forma estacional; son el SCOP y el SEER.

En la siguiente tabla se pueden comparar los diferentes tipos de bombas de calor en función de su rendimiento o eficiencia.

* En esta comparativa, se considera que la bomba de calor de aerotermia es el modelo aire-agua.

(1) Medidas estándar para determinar clasificación energética del equipo.

Comparando el COP y el EER, podemos ver que el modelo de bomba de calor más eficiente es la de geotermia, seguida por la de hidrotermia.