¿Qué es una bomba de calor y cómo funciona una bomba de calor?

¿Qué es una bomba de calor?

El sistema de bomba de calor, como parte de la calefacción y refrigeración del hogar, no solo enfría la casa, sino que también proporciona calefacción. Utiliza refrigerantes para transferir calor del interior al exterior y, en los meses más cálidos, extrae calor del aire interior. Estos sistemas, instalados en el exterior de la casa y alimentados por electricidad, mantienen temperaturas interiores confortables durante todo el año sin necesidad de sistemas de calefacción adicionales.

¿Cuáles son los tipos de bombas de calor?

Hay 3 tipos de bombas de calor:

1.Bombas de calor de fuente de aire (ASHP):

• Las bombas de calor de aire acondicionado extraen calor del aire exterior y lo utilizan para calentar interiores. Funcionan absorbiendo calor del aire ambiente y transfiriéndolo al interior mediante un ciclo refrigerante.
• Se utilizan comúnmente en climas moderados donde las temperaturas no suelen bajar demasiado. Las bombas de calor de alta presión (ASHP) son eficientes y rentables tanto para calefacción como para refrigeración.

Existe otro término, "bomba de calor ATW", que significa "bomba de calor aire-agua". Es el tipo más común de bomba de calor que extrae calor del aire exterior y lo transfiere al agua, generalmente para calentar espacios interiores o para el uso de agua caliente sanitaria.
Una bomba de calor ATW funciona de forma similar a una bomba de calor aerotérmica (ASHP), que extrae calor del aire exterior. Sin embargo, la diferencia clave radica en cómo se utiliza el calor extraído. Mientras que una ASHP distribuye el calor directamente al aire interior, una bomba de calor ATW transfiere el calor acumulado a un sistema de agua.
Este tipo de bomba de calor se utiliza comúnmente en sistemas de calefacción hidrónicos, donde el agua circula a través de sistemas de suelo radiante, radiadores o se utiliza para agua caliente sanitaria. El calor extraído del aire exterior se transfiere al agua, que posteriormente circula por el edificio para proporcionar calor.
Las bombas de calor ATW son conocidas por su eficiencia y versatilidad, ofreciendo tanto calefacción como refrigeración aprovechando el calor latente presente en el aire ambiente. Son especialmente populares en climas templados, donde pueden extraer eficientemente el calor del aire incluso a bajas temperaturas.

2.Bombas de calor de fuente de agua (WSHP):

• Las bombas de calor sumergidas (WSHP) funcionan de manera similar a las bombas de calor geotérmicas, pero extraen calor de una fuente de agua, como un pozo, un lago o un río, en lugar del suelo.
• Utilizan agua como medio de intercambio de calor para transferir calor a un edificio o para proporcionar calefacción o refrigeración.
• Las bombas de calor sumergidas (WSHP) son ventajosas en áreas donde hay fuentes de agua disponibles y pueden proporcionar calefacción y refrigeración consistentes y eficientes.

3.Bombas de calor geotérmicas (GSHP o bombas de calor geotérmicas):

• Las bombas de calor geotérmicas aprovechan el calor del suelo o de un cuerpo de agua mediante un sistema de circuito terrestre enterrado o sumergido en agua.
• Son altamente eficientes porque las temperaturas subterráneas son relativamente estables durante todo el año, proporcionando calefacción o refrigeración constante independientemente de las condiciones climáticas externas.
• Las bombas de calor geotérmicas requieren mayores costos de instalación iniciales debido al sistema de circuito de tierra, pero ofrecen ahorros de energía a largo plazo.

Cada tipo de bomba de calor tiene sus ventajas y es adecuada para diferentes condiciones ambientales y ubicaciones geográficas, satisfaciendo diversas necesidades de calefacción y refrigeración.

Además, según el diseño y la composición del sistema, la bomba de calor también puede dividirse en bomba de calor split y bomba de calor monobloque. Mientras que una bomba de calor monobloque integra la mayoría de los componentes en una sola unidad, una bomba de calor split separa los componentes clave en unidades interiores y exteriores conectadas por líneas de refrigerante.

Bomba de calor dividida:

• Características de diseño: Una bomba de calor dividida consta de dos unidades independientes: una unidad interior y una unidad exterior. La unidad exterior contiene el compresor y el condensador, mientras que la unidad interior alberga el evaporador y la válvula de expansión.
• Características: Una bomba de calor dividida conecta las unidades interior y exterior mediante líneas de refrigerante. Este diseño requiere más pasos de instalación y espacio, y puede requerir un mantenimiento más complejo, pero ofrece flexibilidad para adaptarse a diversos requisitos de instalación.

Bomba de calor monobloque:

• Características de diseño: Una bomba de calor monobloque integra la mayoría de los componentes esenciales dentro de una sola unidad exterior, que generalmente incluye el compresor, los intercambiadores de calor (evaporador y condensador), la válvula de expansión y el sistema de control.
• Características: El diseño de una bomba de calor monobloque es simple, la instalación y el mantenimiento son relativamente sencillos, ofrece una apariencia ordenada y generalmente tiene una estructura más compacta.

¿Cuáles son los componentes clave de un sistema de bomba de calor?

1. CompresorEste es el corazón del sistema de bomba de calor. El compresor presuriza y hace circular el refrigerante, facilitando el intercambio de calor. En una bomba de calor monobloque, el compresor está integrado en la unidad exterior, generalmente con un diseño compacto y hermético.
2. Intercambiador de calor (Serpentín del condensador y del evaporador): Las bombas de calor monobloque contienen serpentines intercambiadores de calor para la condensación y la evaporación del refrigerante. El serpentín del condensador libera calor al ambiente interior durante el modo de calefacción y absorbe calor del interior durante el modo de refrigeración. El serpentín del evaporador absorbe calor del aire exterior o del suelo durante el modo de calefacción y lo libera al refrigerante.
3. Válvula de expansión: Este componente regula el flujo de refrigerante, controlando su presión y temperatura. Permite que el refrigerante se expanda de un líquido a alta presión a una mezcla líquido-gas a baja presión antes de entrar en el serpentín del evaporador para absorber el calor del ambiente externo.
4. Controlador y ElectrónicaLa unidad de control y la electrónica de una bomba de calor monobloque gestionan el funcionamiento del sistema. Monitorizan y regulan la temperatura, activan diversos componentes como el compresor y los ventiladores, y pueden incluir funciones inteligentes para optimizar la eficiencia y supervisar el sistema.

Estos componentes trabajan en conjunto para facilitar el intercambio de calor, permitiendo que la bomba de calor extraiga calor del ambiente exterior (aire, suelo o agua) y lo transfiera al espacio interior para calefacción o lo extraiga del interior para refrigeración. El diseño monobloque agiliza la instalación y el mantenimiento, ya que la mayoría de los componentes vitales se encuentran en una sola unidad exterior.

¿Cómo funciona una bomba de calor?

Las bombas de calor aerotérmicas son dispositivos revolucionarios diseñados para transferir eficientemente el calor del aire ambiente y proporcionar calefacción y agua caliente sanitaria a espacios residenciales y comerciales. Funcionan con un principio similar al de un refrigerador, pero a la inversa.

1. Absorción de calor:
   El proceso comienza con el fluido refrigerante de la bomba de calor, generalmente un compuesto como el R32, que circula dentro del sistema. Cuando la bomba está en modo de calefacción, el refrigerante pasa por un serpentín evaporador, absorbiendo la energía térmica del aire exterior incluso a temperaturas tan bajas como -25 °C.
2. Compresión y aumento de temperatura:
   El calor absorbido provoca la evaporación del refrigerante y su transformación en gas. Este gas a baja temperatura es comprimido por el compresor de la bomba de calor, lo que eleva significativamente su temperatura. Este proceso convierte el gas a un estado de alta presión y alta temperatura.
3. Liberación de calor:
   El gas refrigerante, ahora caliente, pasa por un serpentín condensador, donde libera el calor acumulado al espacio interior o para calentar agua. Este calor se distribuye por todo el edificio mediante un sistema de ventilación o se utiliza para calentar el agua de un tanque para uso doméstico.
4. Repitiendo el ciclo:
   Tras liberar su calor, el refrigerante vuelve a su estado líquido y fluye de vuelta al evaporador para reiniciar el ciclo. Este proceso continuo de absorción de calor, compresión del refrigerante, liberación de calor y retorno al punto de partida constituye el ciclo operativo de una bomba de calor aerotérmica.

Principios de funcionamiento de las bombas de calor

En el modo de enfriamientoLas bombas de calor absorben el calor del interior y lo liberan al exterior.
En el modo de calefacción, absorben el calor del suelo o del aire exterior y lo liberan en el interior.
Estos sistemas avanzados de bombas de calor no están limitados por las temperaturas ambientales y mantienen operaciones estables incluso en condiciones extremas.

¿Cuáles son las ventajas de una bomba de calor?

• EficienciaLas bombas de calor de fuente de aire pueden proporcionar calefacción y agua caliente eficientes incluso en climas más fríos, aunque su eficacia puede disminuir a medida que bajan las temperaturas.
• Impacto ambiental:Utilizan el calor del aire, que es un recurso renovable, lo que los hace respetuosos con el medio ambiente en comparación con los sistemas de calefacción tradicionales que dependen de combustibles fósiles.
• VersatilidadLas bombas de calor de fuente de aire también pueden funcionar a la inversa durante los meses más cálidos, actuando como acondicionadores de aire al extraer calor de los espacios interiores y transferirlo al exterior.

Tendencias futuras en bombas de calor

La tecnología de vanguardia hace que los sistemas de bombas de calor sean más ecológicos y eficientes. A medida que la tecnología avanza, los futuros sistemas de bombas de calor serán más inteligentes, eficientes y respetuosos con el medio ambiente.

En los últimos años, los calentadores de agua con bomba de calor han ganado popularidad como soluciones de agua caliente eficientes y ecológicas. Algunas bombas de calor ATW pueden funcionar en un rango de temperatura de... -25°C a 43°C.

La evolución de estas bombas de calor, como Bomba de calor Hetapro Thermalux R290 ATW, ha elevado la tecnología a niveles sin precedentes. Equipado con refrigerantes R290, Inversor de CC compresores y Inyección de vapor mejorada (EVI) Tecnología, estas últimas bombas de calor pueden alcanzar temperaturas impresionantes de hasta 75°CSorprendentemente, mantienen un funcionamiento estable incluso en condiciones extremas, soportando temperaturas tan bajas como -35°C.

Conclusión

Las bombas de calor de fuente de aire utilizan un mecanismo inteligente y ecológico para aprovechar el calor latente del aire, ofreciendo una solución eficiente para las necesidades de calefacción y agua caliente en diversos entornos.
Los sistemas de bomba de calor, en constante evolución, se han convertido en la opción ideal para la calefacción, la refrigeración y el suministro de agua caliente sanitaria. Los calentadores de agua con bomba de calor más recientes, que utilizan refrigerantes R290, no solo ofrecen una alta eficiencia, sino que también son un ejemplo del desarrollo de tecnología ecológica.