Introducción
Es posible que sepa que las bombas de calor son soluciones de calefacción y refrigeración respetuosas con el medio ambiente y de bajo consumo energético. Las utilizamos para proporcionar refrigeración y calefacción a los espacios y suministro de agua caliente.
Las variedades que funcionan con aire utilizan energía térmica renovable del aire como fuente. Además, consumen algo de electricidad para funcionar y lograr la refrigeración o calefacción.
Antes de seleccionar una bomba de calor, es fundamental comprender su funcionamiento. Para ello, se pueden consultar los diagramas de bombas de calor y comprender su ciclo termodinámico.
Analizaremos todos estos aspectos, incluidos los componentes clave necesarios para el funcionamiento de la bomba de calor. Por último, compararemos los distintos tipos de bombas de calor mediante una tabla para que resulte más fácil familiarizarse con ellos.
Componentes clave necesarios para el funcionamiento de la bomba de calor
El funcionamiento de la bomba de calor se basa en un ciclo termodinámico, también conocido como ciclo de refrigeración.
Este ciclo permite la transferencia de calor desde una región más fría a otra más caliente o viceversa, lo que produce un calentamiento o enfriamiento efectivo. Un aparato de este tipo consta de varios componentes principales que funcionan juntos en diferentes fases. Brevemente, son los siguientes:
1. Evaporación (evaporador)
En primer lugar, el funcionamiento de la bomba de calor comienza con la fase de evaporación. En esta fase, el refrigerante líquido del evaporador absorbe calor del ambiente. En el caso de una unidad de fuente de aire, puede absorber calor del aire ambiente exterior. A continuación, el refrigerante pasa del estado líquido al estado gaseoso a baja presión y baja temperatura.
2. Compresión (compresor)
La fase de compresión comienza cuando el compresor aspira el refrigerante gaseoso de baja presión y baja temperatura.
En esta fase, el compresor utiliza electricidad (en una pequeña cantidad) para realizar el trabajo. Convierte el gas de baja presión y baja temperatura en un gas de alta presión y alta temperatura.
3. Condensación (condensador)
La siguiente fase del funcionamiento de la bomba de calor es la de condensación. En esta fase, el refrigerante gaseoso calentado a alta presión y temperatura pasa por el condensador de la bomba de calor, donde transfiere su calor al agua del circuito de calefacción. El refrigerante vuelve a su estado líquido.
4. Expansión (válvula de expansión)
Por último, el refrigerante líquido pasa por la válvula de expansión de la bomba de calor. El objetivo es disminuir la presión y la temperatura del refrigerante. Esto se lleva a cabo hasta que se evapora en un vapor húmedo de baja presión y baja temperatura. Es decir, una mezcla de gas y líquido que luego regresa al evaporador.
Finalmente, el refrigerante reinicia su ciclo termodinámico o de refrigeración.
Puede consultar el esquema de la bomba de calor para comprender mejor su funcionamiento.
Ciclos de calefacción y refrigeración con bomba de calor de fuente de aire
Los siguientes diagramas explican los ciclos de enfriamiento y calefacción de la unidad de fuente de aire.
A continuación se ofrece una breve descripción general de los ciclos de calefacción y refrigeración de las variedades de aire acondicionado. Puede ver que estos aparatos a veces se denominan bombas de calor aire-agua.
Ciclo de calentamiento
Durante este ciclo, el aire absorbido por la unidad exterior transmite su calor al refrigerante. Después de pasar por el evaporador, este refrigerante se convierte en gas, que luego se envía al compresor.
Esto eleva la presión y la temperatura del refrigerante debido al trabajo realizado. El refrigerante completamente calentado transmite su calor al agua en el circuito de calefacción del condensador.
Luego, el refrigerante pierde su calor y se vuelve líquido nuevamente. Por último, pasa por la válvula de expansión, lo que reduce su presión y le permite absorber nuevamente el calor del aire. Este proceso produce la siguiente distribución del calor:
- radiadores
- Fancoils
- Calefacción por suelo radiante
El resultado es el suministro de agua caliente y calefacción de espacios.
Ciclo de enfriamiento
Durante el ciclo de refrigeración, una bomba de calor de fuente de aire invierte su ciclo de calefacción. El motivo es proporcionar refrigeración al espacio. Por lo tanto, el calor se transfiere desde el interior de su hogar y se libera al aire ambiente del exterior.
El sistema de bomba de calor extrae aire caliente de la casa hacia la unidad interior. Puede ver que esta tiene un serpentín interior. Luego, el refrigerante líquido se mueve a través del serpentín interior. El aire caliente dentro de su casa es absorbido por el refrigerante. Finalmente, el refrigerante se convierte en gas.
Luego, el gas pasa por el compresor desde la válvula de inversión, donde aumenta su temperatura y presión y luego pasa a la unidad exterior.
A continuación, la unidad exterior enfría el refrigerante caliente a medida que pasa por ella. Como resultado, se libera energía térmica en el aire y el refrigerante se vuelve líquido.
A continuación, el refrigerante pasa de la unidad exterior a la interior, donde la válvula de expansión lo enfría aún más. Después, vuelve al serpentín interior y el ciclo se repite.
Cómo funcionan las bombas de calor de fuente de aire
Ahora, repasemos brevemente el funcionamiento de las bombas de calor de fuente de aire.
Cuando hace frío en el exterior, las unidades de aire acondicionado funcionan en modo de calefacción. Extraen calor del aire exterior. Como se ha indicado anteriormente, se mueve a través de los siguientes canales:
- Evaporador para
- compresor
- condensador
- válvula de expansión
El motivo es proporcionar calefacción y agua caliente.
En condiciones de clima cálido, una unidad de fuente de aire funciona en modo de enfriamiento, por lo que funciona de manera opuesta.
El aparato absorbe la energía térmica del aire que hay en el interior de la vivienda. Gracias a ello, el refrigerante pasa de líquido a gas. Luego, vuelve a pasar al estado líquido y, finalmente, al estado gaseoso. Esto se consigue mediante diversas funciones del evaporador, el compresor, el condensador y la válvula de expansión.
Posteriormente libera el calor al aire exterior para enfriar el hogar.
También puedes consultar el diagrama esquemático de la bomba de calor, que puede ayudarte a hacerte una idea de cómo funcionan estos aparatos.
Diferentes tipos de bombas de calor
Ha leído sobre el funcionamiento de estos aparatos y ha observado sus diagramas. Ahora, en la siguiente tabla se muestran los diferentes tipos de bombas de calor. Aquí veremos brevemente las ventajas y desventajas de cada una de ellas. También veremos brevemente la vida útil respectiva de cada variante de bomba de calor.
| Tipo de bomba de calor | Ventajas | Desventajas | Esperanza de vida típica |
| Bombas de calor aire-agua | · Requiere un mantenimiento mínimo en comparación con otros sistemas de calefacción.
· Funciones durante todo el año. · Muchas unidades también proporcionan refrigeración además de calefacción y agua caliente. · Son soluciones de calefacción/refrigeración ecológicas y respetuosas con el medio ambiente. · Son más eficientes energéticamente, lo que supone una reducción en las facturas energéticas. |
· Requiere gastos iniciales más elevados que los sistemas de calefacción tradicionales, como las calderas.
· Su hogar debe estar bien aislado para minimizar la pérdida de calor. · Podría ser necesario un nuevo radiador o calefacción por suelo radiante. · La unidad exterior de una bomba de calor de este tipo puede generar ruido que puede ser un problema. · La eficiencia puede disminuir en climas fríos. |
Hasta 20 años |
| Bombas de calor aire-aire | · Son de fácil instalación.
· Proporcionar tanto refrigeración como calefacción. · Son comparativamente asequibles y tienen costos de instalación más bajos. · Son conocidos por ser altamente eficientes, con valores SCOP que alcanzan entre 3.0 y 4.0. |
· Pueden transferir el polvo contenido en el aire.
· Tienen una eficiencia reducida en climas fríos. · Pueden ser ruidosos · Puede que no sean eficaces si su casa no está bien aislada. |
Hasta 20 años |
| Las bombas de calor geotérmicas | · Funciona bien en casi todos los climas.
· Proporcionan refrigeración/calefacción eficaz. · Son conocidos por su notable eficiencia energética (alcanzando alrededor del 400%) · Son prácticamente silenciosos · Requieren bajos costes de funcionamiento. |
· Tienen mayores costos iniciales de instalación.
· Pueden requerir modificaciones sustanciales en el paisaje, lo que resultaría en una instalación disruptiva. · La eficiencia puede verse afectada por el tipo de suelo. · Pueden resultar inadecuados para viviendas mal aisladas. |
Hasta 25 años |
| Bombas de calor de fuente de agua | · Pueden ser muy eficientes debido a la temperatura estable del agua.
· Proporcionan tanto calefacción como refrigeración. · Han disminuido los costos operativos · Son amigables con el medio ambiente. · Requieren poco mantenimiento. |
· Tienen costos iniciales elevados
· Requieren cercanía a un cuerpo de agua y tienen disponibilidad limitada · Su instalación puede resultar disruptiva. · Su hogar necesita estar bien aislado |
15-20 años |
A estas alturas ya deberías conocer los pros y contras de las diferentes bombas de calor. Puede que tengas alguna duda al respecto o estés interesado en adquirir nuestros productos. En ambos casos, puedes ponerte en contacto con nosotros.