Introducción
Como puede ver, las bombas de calor se encuentran entre las principales variantes de los sistemas HVAC. Pueden proporcionar refrigeración y calefacción durante los veranos y los inviernos, respectivamente.
Encontrará variaciones en las bombas de calor disponibles. Es posible que no todos los tipos de bombas de calor sean adecuados para usted en función de sus necesidades.
Aquí, compararemos una bomba de calor de fuente de aire con una bomba de calor geotérmica. Estos son los dos tipos principales de bombas de calor que encontrará hoy en día.
Aprenderá las diferencias más importantes entre estos dos tipos de bombas de calor. También aprenderá sobre los significados, funciones, ventajas y desventajas de ambas variantes de bombas de calor.
Por último, describiremos algunas consideraciones importantes que te ayudarán a decantarte por uno.
Comprender las bombas de calor
Las bombas de calor son dispositivos mecánicos que transportan calor de un lugar a otro. Funcionan con electricidad y utilizan un ciclo de refrigeración para transportar el calor.
A diferencia de los sistemas de calefacción convencionales que queman combustibles fósiles, las bombas de calor no generan energía térmica, sino que proporcionan refrigeración y calefacción, lo que las convierte en una opción integral para los propietarios de viviendas.
Durante el verano, el dispositivo absorbe la energía térmica del aire interior y la expulsa al exterior, lo que mantiene su hogar confortable y fresco incluso en días calurosos y sofocantes.
En climas más fríos, una bomba de calor funciona a la inversa: bombea energía térmica del aire exterior o del suelo (según el tipo) y luego transfiere el calor al interior.
Este proceso es energéticamente eficiente porque el dispositivo mueve la energía térmica en lugar de crearla. Además de enfriar y calentar, también calienta el agua, especialmente para uso residencial, cuando está configurado correctamente.
Energía geotérmica vs. energía aerotérmica: ¿cuál es la diferencia?
Como se mencionó anteriormente, existen dos tipos principales de bombas de calor: las bombas de calor geotérmicas (GSHP) y las bombas de calor aerotérmicas (ASHP).
Ambas variantes de bomba de calor son tecnologías limpias y ahorradoras de energía. Sin embargo, existen algunas diferencias importantes entre ellas que debes conocer.
| Variante de bomba de calor | Bomba de calor geotérmica o geotérmica | Bomba de calor de fuente de aire |
| Costo | Entre $ 10000 a $ 30000 | Entre $ 3500 a $ 20000 |
| Los requisitos de espacio | Se necesita más espacio | Se necesita menos espacio |
| Eficiencia | Más eficiente | Generalmente, menos eficiente |
| Esperanza de vida | Hasta 25 años para las unidades interiores; más de 50 años para el circuito de tierra subterráneo | Entre 15 a 25 años |
| Incentivos | Disponibles | Disponibles |
Profundicemos en las diferencias entre las dos variantes de bomba de calor con mayor detalle.
Costo
En general, los costos de instalación de una bomba de calor geotérmica son más altos que los de una bomba de calor asistida.
La causa son los componentes exteriores adicionales necesarios y la instalación de las bombas de calor geotérmicas. Por lo tanto, los contratistas excavan en su propiedad para instalar el circuito de tierra, lo que requiere maquinaria pesada. Las instalaciones de bombas de calor geotérmicas requieren menos mano de obra y menos tiempo.
Por lo tanto, los costos esperados de instalar un sistema de calefacción por suelo radiante oscilan entre $10000 30000 y $50000 XNUMX. En ocasiones, pueden llegar a $XNUMX XNUMX, según la propiedad.
Por el contrario, las bombas de calor de aire a presión cuestan entre $3500 y $6000 por cada cabezal interior en el caso de los sistemas sin conductos, y entre $12000 y $20000 en el caso de los sistemas con conductos centrales.
Los requisitos de espacio
El espacio requerido es un factor crítico a tener en cuenta al elegir una bomba de calor. Las bombas de calor geotérmicas requieren más espacio que las bombas de calor asistidas por aire.
En el caso de las bombas de calor de aire a presión, cada parte se encuentra por encima del suelo y se coloca junto a la casa o el edificio. Por eso, requieren menos espacio.
Por el contrario, las bombas de calor geotérmicas requieren excavar en el terreno para instalar los elementos del circuito de tierra. Además, tienen elementos exteriores añadidos. Además, la instalación de bombas de calor geotérmicas puede requerir algunos cambios en el paisaje de su propiedad.
De esta forma, las bombas de calor de fuente de aire se adaptan a hogares sin grandes patios.
Eficiencia
Como se mencionó anteriormente, las bombas de calor se clasifican como tecnología limpia y eficiente. Al comparar las bombas de calor geotérmicas y las bombas de calor de aire acondicionado en términos de eficiencia, las primeras son las ganadoras.
Las bombas de calor aerotérmicas pueden alcanzar una eficiencia térmica de aproximadamente el 400%. Por lo tanto, por cada 100 kW (kilovatios) de electricidad consumida, proporcionan 400 kW de energía térmica.
Las bombas de calor geotérmicas pueden ofrecer eficiencias de hasta el 600 %. Además, pueden reducir el consumo de energía entre un 25 y un 50 % en comparación con las bombas de calor de fuente de aire.
Además, las bombas de calor geotérmicas permiten ahorrar hasta un 70 % en las facturas de calefacción en comparación con los sistemas basados en combustibles fósiles. En el caso de las bombas de calor de fuente de aire, esta cifra es de hasta un 60 %. Sin embargo, la eficiencia de las bombas de calor de fuente de aire puede disminuir en condiciones climáticas extremadamente frías.
Esperanza de vida
Las bombas de calor geotérmicas suelen tener una vida útil más larga que las bombas de calor de fuente de aire. Las partes principales de una bomba de calor geotérmica se encuentran dentro de su hogar o bajo tierra.
Las bombas de calor asistidas están más expuestas a las condiciones climáticas y externas y se degradan más rápidamente.
La vida útil habitual de la mayoría de las bombas de calor de aire acondicionado es de entre 15 y 25 años. Mientras tanto, las bombas de calor geotérmicas pueden durar 25 años en el caso de las unidades interiores. Tenga en cuenta que el circuito de tierra de una bomba de calor geotérmica (que se encuentra bajo tierra) puede persistir durante más de 50 años.
Incentivos
Puede obtener créditos fiscales o reembolsos al instalar bombas de calor geotérmicas o bombas de calor de aire acondicionado, lo que puede ayudar a reducir los costos iniciales.
Pensemos en los EE. UU., donde puede obtener un crédito fiscal por el 30 % de los costos elegibles de su bomba de calor. Puede ser de hasta $2000 por año entre 2023 y 2033 a través del "Crédito para mejoras en el hogar por eficiencia energética". Es posible gracias a la Ley de Reducción de la Inflación (IRA, por sus siglas en inglés). Esta ley también cubre reembolsos administrados por el estado de hasta $8,000 para bombas de calor.
También puede obtener mayores incentivos si instala un sistema geotérmico. Los propietarios de viviendas que lo instalen podrán beneficiarse del ITC (crédito fiscal a la inversión). Puede reclamar el 30 % de los gastos de instalación de la bomba de calor geotérmica como crédito fiscal federal. Es para instalar un sistema de este tipo entre 2022 y 2032.
¿Qué es una bomba de calor de fuente de aire?
Como se mencionó anteriormente, una bomba de calor de aire acondicionado es un dispositivo mecánico que transporta energía térmica del aire exterior al interior de su hogar o viceversa.
En invierno, absorbe la energía térmica del aire exterior y calienta su hogar. Tenga en cuenta que el aire frío del exterior aún posee energía térmica, que el dispositivo utiliza. En verano, el funcionamiento es al revés, ya que extrae calor de su hogar. Luego, genera refrigeración en su hogar.
Las bombas de calor de aire acondicionado pueden tener o no conductos. Además de enfriar y calentar, también pueden generar agua caliente.
Existen dos variantes principales de bombas de calor aire-aire. Las bombas de calor aire-aire solo calientan o enfrían la casa y no proporcionan agua caliente.
Las bombas de calor aire-agua captan el calor del aire exterior y lo utilizan para dos propósitos: proporcionan calefacción y agua caliente dentro de su hogar.
¿Cómo funciona una bomba de calor de fuente de aire?
Anteriormente describimos los dos tipos de bombas de calor de aire acondicionado. Tanto la variante aire-aire como la variante aire-agua extraen energía térmica del aire exterior. Esto es posible gracias a una unidad exterior que funciona como un refrigerador, pero a la inversa.
Ambos tipos de ASHP tienen modos de funcionamiento similares salvo algunas diferencias.
Analicemos el funcionamiento de ambas variantes de ASHP:
Funcionamiento de la bomba de calor aire-aire
Los componentes vitales de estas bombas de calor son los refrigerantes y los compresores.
En el modo de calefacción, un refrigerante líquido frío absorbe energía térmica de la unidad exterior y luego se convierte en un gas frío.
Después, un compresor comprime el gas frío, lo que eleva la presión y la temperatura del gas frío.
Posteriormente, el gas “caliente” pasa por un serpentín condensador, que libera la energía térmica en el sistema de calefacción de la casa.
Posteriormente, el refrigerante se enfría y vuelve a su estado líquido, por lo que está listo para comenzar el ciclo nuevamente.
Este proceso transporta el calor del aire exterior a su hogar, incluso durante los días fríos. La operación puede invertirse para enfriar el aire interior.
Funcionamiento de la bomba de calor aire-agua
Una bomba de calor aire-agua tiene un modo de funcionamiento similar, pero calienta agua en lugar de calentar aire.
Esto permite que el dispositivo proporcione calefacción a través de radiadores o calefacción por suelo radiante. También proporciona agua caliente del grifo a su hogar. De esta forma, puede satisfacer por completo las necesidades de calefacción de su hogar.
Una bomba de calor aire-agua no tiene una función de enfriamiento inverso como una bomba de calor aire-aire.
Ventajas y desventajas de las bombas de calor de fuente de aire
Veamos algunas ventajas y desventajas notables de las bombas de calor de fuente de aire. Estas son:
Ventajas
- Las bombas de calor aerotérmicas se pueden instalar prácticamente en cualquier lugar. Son ideales si tienes un patio pequeño o resides en una ciudad.
- Las bombas de calor de aire a presión son económicas y más fáciles de instalar que sus contrapartes geotérmicas. Por eso, muchos propietarios eligen las bombas de calor de aire a presión.
- Una bomba de calor asistida es menos difícil de mantener que una bomba de calor geotérmica, ya que sus reparaciones y mantenimiento son más sencillos y menos costosos. Además, no tienen elementos subterráneos.
- Las bombas de calor de aire a presión no requieren excavaciones en el jardín. Además, son mucho más flexibles y personalizables en el lugar donde las instale.
Desventajas
- Las bombas de calor de fuente de aire son, sin duda, muy eficientes y fiables, pero no alcanzan a sus homólogas geotérmicas en este aspecto.
- Las bombas de calor de fuente de aire pueden durar entre 15 y 25 años, pero no tanto como sus contrapartes geotérmicas.
- Las bombas de calor de aire acondicionado dependen de la energía térmica del aire exterior en invierno, por lo que pueden presentar dificultades en situaciones de clima excesivamente frío.
- Es posible que las bombas de calor ASHP no sean muy efectivas en hogares que no estén completamente aislados.
¿Qué es una bomba de calor geotérmica?
Una bomba de calor geotérmica se conoce comúnmente como bomba de calor acoplada a tierra o bomba de calor geotérmica. Utiliza la temperatura casi uniforme de la tierra (alrededor de 55 °F), a unos pies por debajo de la superficie. Esa temperatura es suficiente para que una bomba de calor geotérmica enfríe y caliente su hogar. También puede proporcionar agua caliente a los edificios.
Este tipo de bomba de calor transporta el calor desde el suelo hasta el interior del edificio en invierno. Durante el verano, el proceso se invierte.
Se puede observar que, especialmente durante el invierno, la temperatura del suelo es persistentemente más cálida que la del aire circundante, lo que permite que una bomba de calor geotérmica proporcione calefacción confiable durante los meses fríos.
Las bombas de calor geotérmicas son una de las tecnologías de refrigeración, calefacción y calentamiento de agua más eficientes.
¿Cómo funciona una bomba de calor geotérmica?
Una bomba de calor geotérmica consta de tres partes principales:
- Intercambiador de calor o circuito de tierra: Un circuito horizontal o vertical de tuberías que se instala bajo tierra.
- Unidad de bomba de calor: Una unidad de bomba de calor interior que está conectada al circuito de tierra.
- Sistema de distribución: Este sistema proporciona temperaturas interiores confortables.
Operación
El circuito de tierra transporta el calor entre el suelo y la superficie. Esto es posible gracias a un fluido a base de agua que fluye por las tuberías.
En los meses más cálidos, el calor se transporta desde el aire caliente del edificio hasta el intercambiador de calor. Luego pasa al fluido. A medida que la energía térmica se desplaza por las tuberías, se dispersa en el suelo, las rocas y las aguas subterráneas.
En invierno, la energía térmica del suelo caliente aumenta la temperatura del fluido. A continuación, el fluido transporta esta energía térmica a la bomba de calor. En consecuencia, el aire del interior del edificio se calienta. Esto implica que en invierno el funcionamiento es al revés que en verano.
Ventajas y desventajas de las bombas de calor geotérmicas
Las bombas de calor geotérmicas tienen numerosas ventajas y desventajas. A continuación, se indican algunas de las más destacadas:
Ventajas
- Las bombas de calor geotérmicas son más eficientes y funcionan de manera más constante que las bombas de calor a bajas temperaturas. Esto se debe a que la temperatura subterránea es más constante que la del aire. La temperatura del aire puede variar mucho, especialmente en invierno.
- Las bombas de calor geotérmicas son potencialmente más duraderas que las bombas de calor asfálticas, ya que las partes subterráneas de las bombas de calor geotérmicas sobreviven más tiempo.
- Las bombas de calor geotérmicas no dependen del aire exterior, por lo que aumentan su eficiencia en climas extremadamente fríos.
- Como se instalan bajo tierra, las bombas de calor geotérmicas hacen menos ruido que las bombas de calor asfálticas.
Desventajas
- Las bombas de calor geotérmicas son muy caras. Pueden llegar a costar hasta el doble que las bombas de calor de fuente de aire. La causa es la mano de obra y los materiales adicionales necesarios para su instalación. Un sistema geotérmico valioso podría costar hasta $45000 o más.
- Para instalar estas bombas de calor es necesario excavar y perforar en el césped, lo que puede dañar el paisaje y el césped.
- Las bombas de calor geotérmicas necesitan más espacio al aire libre para su instalación que las bombas de calor asistidas por aire.
- La eficiencia de una bomba de calor geotérmica puede verse afectada por el tipo de suelo de la propiedad. Por ejemplo, un suelo arenoso puede reducir levemente su eficiencia.
¿Cual deberia elegir?
Puede consultar la siguiente tabla para ayudarle a seleccionar una bomba de calor geotérmica (GSHP) o una bomba de calor asistida (ASHP):
| Debe seleccionar una bomba de calor geotérmica si: | Debe seleccionar una bomba de calor de fuente de aire si: |
| Dispone de un amplio espacio exterior para instalar los componentes subterráneos necesarios. | No tienes suficiente espacio al aire libre para una bomba de calor geotérmica o no quieres dañar tu jardín. |
| Necesita una bomba de calor de máxima eficiencia energética y está preparado para realizar una gran inversión. | Quiere la eficiencia energética y el confort de una bomba de calor pero a un precio más bajo. |
| Vives en un clima muy frío y quieres un dispositivo de alta eficiencia. Debería funcionar de forma óptima incluso a temperaturas muy bajas (por debajo de -13 °C). | Vives en un lugar donde no se experimentan frecuentemente temperaturas extremadamente bajas (por debajo de -13 °C). |
| Quiere una bomba de calor con la mayor vida útil, independientemente del precio. | Quiere todos los beneficios que puede proporcionar una bomba de calor sin muchos inconvenientes. |
Conclusión
Ya debe tener conocimientos suficientes para comparar las bombas GSHP y las bombas ASHP.
Analizamos en detalle el funcionamiento, las ventajas y desventajas de ambas variantes de bomba de calor. También analizamos las diferencias entre las bombas de calor geotérmicas y las bombas de calor asistidas por aire y cuál debería elegir.
Al instalar una bomba de calor geotérmica o una bomba de calor asistida, puede ahorrar en sus gastos de calefacción y refrigeración. Sin embargo, esto depende principalmente de su presupuesto y de los requisitos y prioridades de su casa o edificio.