Bomba de calor | ¿Qué es y cómo funcionan las bombas de calor?

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como funciona la bomba de calor
15/07/2022

Bajo el slogan “Bomba de calor, beneficiosa para ti y para el planeta”, la Asociación de Fabricante de Equipos de Climatización, AFEC, explica a los usuarios qué son las bombas de calor y cómo funciona a través de una infografía en la que también se incluyen los tipos de bombas existentes, según la naturaleza del medio con el que intercambian calor con el exterior.

Cómo funciona la bomba de calor – Infografía

En la siguiente infografía podemos ver de forma esquematizada cómo funciona una bomba de calor tanto en invierno, como en verano. Además, podemos ver los diferentes tipos de bombas de calor.

como funciona la bomba de calor infografía

¿Qué es una bomba de calor?

La bomba de calor es una maquina térmica que se caracteriza por conseguir la temperatura perfecta tanto en invierno, como en verano, ya que con ella se puede obtener calefacción, refrigeración y agua caliente sanitaria con un mismo equipo de una forma sencilla, económica y respetuosa con el medio ambiente.

Siendo la tecnología de calefacción dominante en todo el mundo para 2050, se ha convertido en la aliada ideal para climatizar espacios y producir agua caliente sanitaria aprovechando los recursos naturales.

¿Cómo funciona la bomba de calor?

Su funcionamiento se basa en la termodinámica, es decir, en el transporte de energía en forma de calor de un ambiente, a otro para ello, la bomba de calor toma la energía del entorno natural (el aire, el agua o la tierra) y transportarla al interior de los recintos, calentándolos. Es decir, en invierno, capta el calor del exterior y lo transfiere a los espacios interiores para calefactarlos. También actúa a la inversa, llevando el calor del interior de los recintos hacia el exterior, refrescándolos. Por lo tanto en verano, capta el calor de los espacios interiores para refrigerarlos y lo transfiere al exterior.

El principio de funcionamiento de la bomba de calor se basa en los principios de la termodinámica y se puede estructurar en los siguientes pasos:

  • El gas refrigerante se encuentra en estado líquido y a una baja temperatura y presión. El aire aspirado del ambiente pasa a través del evaporador, dónde el fluido refrigerante absorbe la temperatura del aire ambiente y cambia de estado. Al mismo tiempo, el aire es expulsado a una temperatura más baja.
  • Después, el fluido refrigerante llega en estado gaseoso (vapor) pero todavía a baja presión, y pasa a través del compresor, donde se produce un aumento de la presión con el consiguiente aumento de temperatura. 
  • Como resultado se obtiene vapor en un estado elevado de energía (proveniente del calor del aire en el evaporador más el calor proveniente de la transformación de la energía eléctrica en energía calorífica). Este vapor es el que circula por el condensador situado a lo largo del calderín, donde va cediendo toda la energía al agua acumulada, volviendo así a estado líquido.
  • En el último paso del proceso, el gas a temperatura media pasa por la válvula de expansión donde se disminuye su presión y con ello su temperatura, consiguiendo que el gas esté más frío que el ambiente. El gas llega al evaporador y al estar más frío que el ambiente recoge el calor de este y se vuelve a iniciar el proceso.
como funciona bomba calor
Esquema bomba de calor

Partes de una bomba de calor

La bomba de calor está formada por un circuito cerrado que contiene refrigerante que absorbe y cede calor en sus cambios de fase, es decir, pasa de estado gaseoso a líquido y viceversa. Este circuito se denomina circuito frigorífico y está formado por los siguientes componentes principales:

  • Evaporador: Intercambiador de calor en el que se produce el cambio de fase del refrigerante de líquido a vapor absorbiendo calor.
  • Compresor: Máquina que utilizando un trabajo exterior, comprime fluidos compresibles, incrementando su presión.
  • Condensador: Intercambiador de calor en el que se produce el cambio de fase del refrigerante de vapor a líquido cediendo calor.
  • Válvula de Expansión: Regulador de la entrada al evaporador del refrigerante líquido procedente del condensador.

Tipos de bomba de calor

Existen cinco tipos de bombas de calor según el medio por el que se extrae la energía, y estas son:

  • Bomba de calor de aire
  • Bomba de calor de agua
  • Bomba de calor de agua agua
  • Bomba de calor suelo agua

Bomba de calor aire aire

La bomba de calor de aire aire es la más utilizada para sistemas de climatización. Recoge el calor del aire de un espacio y lo lleva al aire de otro lugar.

Bomba de calor aire agua

La bomba de calor de aire agua es el sistema utilizado en la aerotérmia. Absorbe el calor del aire y lo transfiere a un circuito de agua que abastece al sistema de calefacción y/o ACS.

Bomba de calor agua agua

La bomba de calor agua agua extrae la energía calorífica de bolsas de agua subterráneas y la transfiere al circuito de agua de la vivienda. Sistema utilizado normalmente en la geotermia.

Bomba de calor suelo agua

La bomba de calor suelo agua capta el calor del suelo mediante tuberías enterradas y transfiere el calor al circuito de agua del hogar. Son instalaciones poco habituales, debido a su coste y a la necesidad de disponer de grandes superficies de terreno. También usada principalmente en la geotermia.

Por regla general, las bombas de calor geotérmicas y las bombas de calor hidrotérmicas están encasilladas bajo el mismo tipo, puesto que suelen utilizar agua como fluido caloportador para el intercambio de calor con el exterior, si bien en las primeras este circula por dentro de un intercambiador cerrado que penetra en el terreno (sonda geotérmica), mientras que las segundas pueden realizar un intercambio abierto directamente con el medio hidráulico (aunque no es lo habitual). Consecuentemente ambas utilizan intercambiadores gas refrigerante – agua, que suelen ser del tipo ”de placas”,”multitubilares” o “coaxiales”. Pero ambas son prácticamente las mismas versiones de los equipos y como tal suelen considerarse bajo la denominación de bombas de calor geotérmicas.

Los equipos de ambas tipologías, las aerotérmicas y las geotérmicas, son constructivamente muy parecidos, diferenciándose básicamente en el intercambiador exterior antes referido, en la necesidad de las primeras de disponer de un ventilador que desplace mecánicamente el aire, y en algunos aspectos del control. De hecho es fácil encontrar en los catálogos de los fabricantes versiones aerotérmicas y versiones geotérmicas de familias de equipos que ofrecen los mismos tamaños, en los que las versiones de ambas tipologías cuentan con muchos componentes comunes.

Bomba de calor para calefacción

Las bombas de calor son los sustitutos más sostenibles para los generadores de calefacción. Esto se debe a que funciona a partir del aprovechamiento de la energía contenida en el aire, y en otros medios como el agua y el suelo. El 25% de su funcionamiento se realiza a partir de la energía eléctrica, mientras que el resto (siendo la mayoría) se realiza extrayendo la energía que se encuentra en  el medio ambiente. 

Una de las opciones más eficientes es la de la calefacción por aerotermia o geotermia ya que utilizan bombas de calor aire agua o suelo agua. Generalmente tienden a tener un precio de instalación bastante elevado. Sin embargo, esta inversión se amortiza a medio plazo, por lo que es una opción a tener en cuenta.

La bomba de calor es uno de los sistemas de calefacción menos contaminantes y más eficientes hasta el momento actual (si no es el que más). El consumo de una bomba de calor es mínimo, y se considera una buena opción tanto de ahorro energético como en la factura, ya que ésta se puede reducir hasta en un 60%. En resumen, todo su funcionamiento es realizado de manera sostenible, al menor costo posible, y sin daños medioambientales.

Bomba de calor para aire acondicionado

Normalmente, asociamos el aire acondicionado como un sistema de climatización para combatir las altas temperaturas del verano. Sin embargo, estos aparatos también pueden actuar como un buen aliado en invierno puesto que son bombas de calor que “mueven” el calor del ambiente. 

Si bien el calor va de manera natural del punto que está más caliente al que está más frío, la bomba de calor nos permite invertir este proceso y llevar el calor del foco frío al foco caliente. Por tanto, una bomba no genera energía, sino que aprovecha la que hay en el ambiente para climatizar los espacios.

Estas bombas de calor aire aire, se instalan generalmente en los aires acondicionados de tipo Split. Se trata de un sistema reversible, es decir, tiene la capacidad de calentar y enfriar según las necesidades del local, obteniendo energía gratuita proveniente del aire, aunque para realizar este trabajo requiere de un consumo eléctrico.

A pesar de ello, y como hemos comentado anteriormente, el consumo energético es mínimo en estos casos, ya que la mayoría de energía que utiliza proviene del ambiente, lo que lo convierte en un sistema eficiente, sostenible y de ahorro energético.

Uno de los pocos inconvenientes que pueden tener estos sistemas, es el precio elevado de la instalación, y se debe principalmente a que el aire acondicionado funciona con gas.

Consumo de una bomba de calor

Las bombas de calor consumen hasta un 70% menos de energía que un sistema tradicional de calefacción, debido a que utilizan mucha menos energía que la que son capaces de transportar

El consumo dependerá del tipo de bomba de calor que tengamos. En el caso de la bomba de calor aerotérmica, el consumo es de 1 kW eléctrico y entrega 4 kW de calefacción, por lo que permite un ahorro de un 67%. Por otro lado, la bomba de calor geotérmica es incluso más eficiente, consiguiendo entregar 6 kW de calefacción por cada kW consumido.

En general, nos podemos hacer una idea de la eficiencia de una bomba de calor observando su COP (energía producida entre la consumida). Cuanto mayor sea el valor COP de una bomba de calor, más eficiente será. Esta cifra suele encontrarse entre 2 y 6. Esta cifra viene incluida en la información del producto.

A pesar del poco consumo que produce una bomba de calor, usan electricidad, la cual, generalmente ha sido producida emitiendo CO2 a la atmósfera, por lo que, si queremos utilizar bombas de calor y que sean 100% sostenibles, la energía que utilicen deberá provenir de energías renovables.

Los interesados pueden obtener más información en: www.bombadecalor.org

Más información:

afec logotipo
afec bombas de calor calefaccion 
1 comentario en “Bomba de calor | ¿Qué es y cómo funcionan las bombas de calor?”
  1. José Ramón Suárez Lazcano

    He comprado una casa de segunda mano en un pueblo de Alicante y me gustaria dotar dotarla de calor y frío y creo que el sistema de bomba de calor es el más adecuado

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