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Suelo radiante frío, un sistema total

¿Conoces el suelo radiante frío? Es un sistema que aporta calor en invierno y frío en la época estival.

¿Cómo funciona el suelo radiante refrescante?

La climatización radiante suele asociarse a un gran número de ventajas (eficiencia, alimentación fácil por fuentes de energía renovable, menor potencia requerida para climatizar, etc.). El principio básico del funcionamiento del suelo radiante frío es igual al modo de invierno, es decir, en calefacción. La única diferencia es que los equipos de suelo radiante frío hacen circular agua fría por sus circuitos para enfriar la superficie. De esta forma, el suelo se refrigera a una temperatura inferior a la temperatura ambiente del espacio a climatizar y emana frío.

Además, este tipo de instalaciones son perfectamente compatibles con múltiples tipos de superficie (parqué, cerámica, mármol, etc.). Aunque siempre deben evitarse aquellos materiales que sean buenos aislantes térmicos. El motivo es muy sencillo: el suelo radiante está instalado dentro del hormigón del suelo; si encima ponemos un aislante le costará más salir y realizar su función. Tanto sea para dar calor como para dar frío.

¿Cómo funciona el sistema completo?

Para funcionar como suelo radiante refrescante hay que tener en cuenta que al refrescar el suelo y por tanto la estancia, aumenta la humedad relativa, y por encima de unos limites no es confortable. Por eso es aconsejable controlar el grado de humedad relativa para que no supere el 75% HR como máximo. El sistema tendrá que estar en posición verano, y los termostatos funcionarán con las consignas de confort programados. Para que este modo de funcionamiento sea efectivo, los ciclos de trabajo tienen que ser largos. De tal modo que el edificio se mantenga fresco, y así aprovechar la inercia del edificio. No es posible refrescar la vivienda con ciclos cortos de tiempo como si fuera aire acondicionado.

Cuando uno o varios termostatos demandan enfriamiento, la bomba de calor comienza a enfriar agua en el depósito de inercia a una temperatura que determina la máquina. Lo hace en función de la temperatura exterior y una curva de trabajo configurada por el usuario. A su vez, acciona la bomba de circulación hacia el suelo radiante y las válvulas de dos vías correspondientes a los circuitos del suelo radiante que se observan en el dibujo. De esta manera, el agua fría circula por los circuitos de suelo radiante correspondientes.

¿Con cuánto rendimiento térmico cuenta el suelo radiante frío?

Cada instalación de calefacción por suelo es potencialmente una instalación de refrigeración. Sin embargo, es importante valorar con atención los parámetros técnicos que diferencian la vivienda a climatizar del suelo radiante. De hecho, en este sistema el suelo es el elemento que intercambia calor y frío con el ambiente y con las personas, por lo tanto, según la composición y las características del revestimiento (madera o cerámica), se obtendrán resultados térmicos diferentes.

Para hacer una comparativa del comportamiento de los diferentes tipos de suelos, se mide el calor sensible (calor seco) absorbido por un suelo radiante con diferentes medidas de separación entre pasos de tubería. No debemos olvidar que el sistema de refrigeración por suelo tiene que ser integrado con un oportuno sistema de deshumidificación del aire.

¿Qué beneficios tiene contar con un suelo radiante frío?

  1. Comodidad en verano y en invierno: al poder funcionar tanto en frío como en calor. No necesitamos de dos tipos diferentes de instalación.
  2. Funcionamiento silencioso: son una alternativa silenciosa que favorece un reparto uniforme del frío. Los equipos que se suelen utilizar para la generación de agua fría son bombas de calor, que cada día son más silenciosas.
  3. Ausencia de corrientes de aire: al ser una climatización por superficie radiante se evitan las corrientes de aire frío. Así, los usuarios no se ven expuestos de forma directa a ellas. Además, al eliminarse el movimiento de aire se evita también el desplazamiento de polvo u otros alérgenos.
  4. Ahorro energético: es una fuente de refrigeración de bajo consumo. Al demandar una menor potencia que otros sistemas para refrigerar, se considera que contribuye al ahorro energético de la instalación. Son compatibles con fuentes de energía muy eficientes como la aerotermia.
  5. Más higiene y salud: los sistemas radiantes no utilizan corrientes de aire, por lo que no mueven polvo, ni lo inyectan desde equipos exteriores, por lo que se favorece la higiene, y la prevención o no perjuicio por alergias.
  6. Libertad de decoración: muchos la definen como “invisible”. Todos los circuitos se hayan debajo de la superficie, por lo que la estética de la instalación no se ve afectada en absoluto.
  7. Los costes de mantenimiento suelen reducidos: para un sistema por refrescamiento radiante, se necesitan equipos capaces de generar frío. Estos son casi exclusivamente las bombas de calor. Sistemas que al no ser sistemas que utilicen combustibles fósiles apenas necesitan revisiones. Además, la ley no obliga a realizar inspecciones periódicas, y el mantenimiento en general es mucho menor.

Suelo radiante para aplicaciones urbanas

Orígenes del suelo radiante: por qué surge y cuál es el objetivo

¿Cómo funciona?

Antes de hablar de los orígenes del suelo radiante, conviene recordar qué es y cómo funciona. Llamamos suelo radiante, al sistema de calefacción que emplea el suelo de un local o superficie como emisor de calor. Pero también mencionar que el emisor puede ser cualquiera de los paramentos de los locales a calefactar (suelo, paredes o techo), aunque lo más corriente es emplear el suelo. Y su funcionamiento se basa en aportar calor (o frío) al material que forma el suelo, generalmente hormigón, haciendo que este eleve su temperatura y la mantenga durante un periodo largo de tiempo. Dada la extensión superficial del emisor se emplean bajas temperaturas, porque la emisión depende de la diferencia de temperaturas entre el emisor y el ambiente, y de la superficie del emisor (a mayor superficie de emisión será necesaria una diferencia de temperaturas menor). Algunas normativas limitan esta temperatura del suelo a 28 o 29 ºC.

Existen dos tipos principales de suelo radiante, el de agua y el eléctrico. El de agua se construye a base de tuberías que recorren todo el subsuelo y por las cuáles circula el agua que hemos calentado o enfriado previamente. Y que es la que le aporta al hormigón esa diferencia de temperatura que queremos trasladar luego al ambiente. El eléctrico también se instala en el suelo embebido en el hormigón, pero se diferencia en dos cosas.  La primera es que solo es capaz de producir calor, ya que lo que se instala es un cable eléctrico que es básicamente una resistencia que trasforma la corriente eléctrica en calor por efecto Joule. Y la segunda es que por su naturaleza no utiliza ningún fluido, solo corriente eléctrica. Y por ello no necesita de ningún generador, de calor o frío para el agua como es el caso del anterior.

En realidad, el suelo radiante puede funcionar también con solados de madera o moqueta, pero no resulta razonable tener un emisor térmico con su superficie cubierta por un aislante térmico. Lo que ocurrirá es que el sistema funcionará con más lentitud, obligando a que el calor tenga que traspasar la barrera aislante. Lo ideal es utilizar superficies que tengan buena conductividad térmica.

Orígenes y desarrollo

El origen del suelo radiante lo podemos encontrar en la antigua roma, cuando el ingeniero romano Cayo Sergio Orata diseñó, en el siglo I antes de Cristo, un sistema de calefacción que se emplearía con éxito en las termas romanas. Dados los buenos resultados de este invento, también se empleo con posterioridad en muchas casas de Patricios Romanos. Los restos más antiguos de este ingenio se han encontrado entre las ruinas de la ciudad de Olimpia y datan de la misma época que su presunto inventor. Dicho sistema recibe el nombre de hipocausto, y consistía en un horno desde el que se canalizaban los gases calientes resultantes de su combustión.

Este calor fluía a través de las canalizaciones que se encontraban bajo el suelo del edificio que se quería calentar. Al ser las baldosas y ladrillos de los que estaban construidos los suelos buenos conductores del calor, el resultado era un ambiente cálido y uniforme en el interior de la estancia. Se sabe que empleaban leña en el horno de combustión, y se calcula que la temperatura máxima alcanzada por esta calefacción no superaría los 30 ºC. También se aprovechaba el horno donde se quemaba la leña, para calentar en grandes tinas de cobre el agua que se utilizaría en los baños.

En Corea, la calefacción radiante por suelo radiante se utiliza desde hace unos 2.000 años. El concepto Ondol, que significa «piedra caliente», consiste en la utilización de piedras y conductos subterráneos para ayudar a transportar el aire caliente de la cocina a las habitaciones de la casa. La mayoría de las casas y edificios en Corea todavía usan ondol, aunque ahora usan agua caliente y sistemas eléctricos. Viajando a la época moderna encontramos a principios del siglo XX al arquitecto americano Frank Lloyd Wright, que descubrió ondol y lo utilizó en muchos de los edificios que diseñó. Además, también fue el inventor del sistema de agua caliente bajo el suelo de las viviendas.

Ciudades en las que se encuentran este tipo de sistemas de calefacción

Centrándonos más concretamente en las instalaciones en el exterior, las aplicaciones urbanas del suelo radiante se encuentran en la calefacción, y más concretamente, en la gran mayoría de los casos, para evitar la acumulación de nieve o hielo en calles, algunas carreteras y por supuesto en estadios de fútbol u otros deportes. Y es evidente, que este tipo de instalaciones se ejecutan en latitudes que sufren inviernos muy rigurosos, principalmente en los países nórdicos europeos y en el extremo sur de América, en zonas de Argentina.

Europa

Así encontramos algunos ejemplos en Islandia, lugar en que se encuentran numerosos yacimientos de aguas termales. En su capital, Reikiavik, las calles se congelan con facilidad en los meses de más frío. Para evitar resbalones y otros peligros se ha instalado calefacción por suelo radiante en diversas calles de la ciudad, evitando que se forme hielo. Otro ejemplo en Europa lo encontramos en Finlandia, donde varias ciudades disponen de suelo radiante en algunas calles. En este país nórdico son varias las ciudades que tienen escondido bajo su asfalto suelo radiante. Entre ellas su capital Helsinki o Joensuu, lo tienen instalado bajo sus calles más comerciales.

Otro ejemplo de calefacción por suelo radiante en el exterior son los recintos deportivos. Algunos deportes son negocios muy importantes y atraen a grandes cantidades de personas, llegando al punto en que la suspensión de partidos por nieve y hielo es un riesgo financiero considerable. Además de las ventajas en la práctica al poderse celebrar los partidos y los entrenamientos durante todo el año y el menor riesgo de que los jugadores se lesionen, por ello una calefacción de césped resulta también económicamente rentable. La Federación alemana del fútbol define la calefacción de césped en los estadios de primera división de la liga federal como estándar. Y ya existen más de 170 estadios equipados con calefacción de césped. Los tubos colocados debajo de las raíces del césped mantienen el campo de juego libre de heladas.

Un ejemplo lo encontramos en el Estadio de fútbol “Rhein Neckar Arena”, en la localidad de Sinsheim, conocida en Alemania por su “Museo del Coche y la Técnica”, y que tiene ahora una nueva atracción. El Estadio Rhein Neckar Arena, para el que se construyó expresamente la vía de acceso “Sinsheim Süd”. El estadio es el campo del equipo de fútbol TSG Hoffenheim y ha sido construido con ayudas y financiación privada.

Por último tenemos el ejemplo de la utilización del suelo radiante en grandes zonas comerciales o sistema de calefacción y refrescamiento por suelo radiante para naves industriales, como el supermercado Penny del Grupo REWE en Colonia-Bocklemünd, donde se invirtió en un centro logístico de más de 15.000 m² de superficie, aunque no es específicamente una instalación exterior. En la nave de almacén de gran superficie, sometida en algunas zonas a elevadas cargas puntuales, se ha instalado una calefacción industrial por superficies radiantes. Este rentable sistema de calefacción combina grandes exigencias al material con un rango de temperaturas, costes operativos y de inversión bajos. Las superficies que no es necesario calefactar, por ejemplo, los puntos de almacenaje y las estanterías de gran altura, que simplemente no se han tenido en cuenta al hacer el diseño y desarrollar el proyecto.

Sudamérica

Un ejemplo en el que se han aprovechado sus aguas termales naturales para instalar un sistema de calefacción por suelo radiante en la población es Copahue, una pequeña villa de la provincia de Neuquén, en Argentina. El sistema se inauguro en el año 1999 y con ello, se ha conseguido hacer el duro invierno mucho más amable para sus habitantes y visitantes. El informe de Feinmann sobre “veredas calefaccionadas” en el Sur de Argentina, criticaba estas instalaciones debido a que se alimentaban con calderas de gas. Quedando testimonio de su instalación en algunas zonas del sur del país.

¿Y en España en particular?

En nuestro país, encontramos el municipio de Salardú, que acoge la estación de esquí de Baqueira Beret, donde se ha colocado calefacción en un par de calles de la población. El objetivo de estas instalaciones es garantizar la movilidad en invierno en dos calles propensas a provocar colapsos cuando se hielan. Estas dos calles son muy transitadas en invierno (sobretodo por los esquiadores que visitan la estación de Baqueira Beret) y se provocan importantes colapsos por culpa del hielo. En especial, en la calle de Estudis que tiene una fuerte pendiente y que conecta la carretera C-28 con el acceso a Bagergue y Unha. Este sistema es muy caro, tanto en su instalación como en su mantenimiento y funcionamiento, y que por este motivo, solo se ha instalado la calefacción en lugares «concretos y determinados».

Varios estudios demuestran los grandes beneficios que conlleva la instalación de calefacción de suelo radiante para evitar catástrofes. Y su utilidad es aún mayor en aeropuertos o puentes, por ejemplo. En este sentido, otra de las aplicaciones que se está estudiando es para las pistas de aterrizaje de los aeropuertos, donde se han realizado las primeras placas de hormigón a escala real que en su interior son conductoras de electricidad para el pavimento exterior de los aeropuertos, llevadas a cabo en la Universidad del Estado de Iowa por el profesor Halil Ceylan, con el objetivo que los aviones aterricen sin problemas y que no se salgan de las pistas por el hielo.

Aerotermia con recuperación de calor

Es ya muy conocida la bondad de la aerotermia y de las bombas de calor en general. Sin embargo, otra innovación desarrollada hace algunos años consigue que aprovechamos aún más su funcionamiento en verano. Estos sistemas pueden calentar el agua sanitaria casi de forma gratuita, aprovechando el calor que la bomba de calor necesita disipar en el exterior.

Pero, ¿cómo es posible calentar el agua de forma gratuita? Todos sabemos que la bomba de calor puede realizar diferentes funciones. Un equipo de aerotermia está diseñado para proporcionar refrigeración, calefacción y, además, calentar el agua sanitaria. No obstante, la tecnología de recuperación de calor nos proporciona agua caliente sin consumo adicional de electricidad.

Para entender primero la tecnología de recuperación de calor, debemos recordar cómo funciona la bomba de calor en sí, tanto en invierno como en verano.

Bomba de calor con recuperación

Debemos tener en cuenta que la bomba de calor no genera calor o frío al consumir un combustible. Una caldera tradicional convierte la energía contenida en el gas, gasoil o biomasa, en calor mediante la combustión. Por el contrario, una bomba de calor absorbe el calor de un lugar para llevarlo a otro. No transforma una energía en otra.

Durante invierno, la bomba de calor aprovecha la energía térmica contenida en el aire del exterior. De modo que absorbe calor para trasladarlo al interior de nuestra vivienda o calentar el agua sanitaria, que usaremos en la ducha, por ejemplo.

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Al llegar el verano, hace lo contrario. Es decir, un equipo de aerotermia roba el calor que hay en el interior de nuestra vivienda para expulsarlo en el exterior. De forma que se consigue un descenso de la temperatura en el interior de las habitaciones. Allí donde tenemos instalado un split o un suelo radiante refrescante.

Hasta aquí cómo funciona el tradicional aire acondicionado o la bomba de calor normal. Sin embargo, al observar el funcionamiento en modo verano, comprobamos que hay un calor que es como un residuo. Este calor remanente debemos expulsarlo al exterior.

Como prueba de ello tenemos esa ráfaga de aire caliente que sale de la fachada de alguna tienda y nos sobresalta. Algo que muchos de nosotros sufrimos constantemente al caminar por la calle en verano. Y, ¿por qué no aprovechamos ese calor que nos sobra al climatizar durante la estación estival?

Esta es precisamente la solución que nos ofrece una bomba de calor con recuperación de calor.

¿Cómo funciona?

El aprovechamiento de la recuperación de calor se produce en los modelos de bomba de calor que disponen de los dos servicios. A saber, climatización y agua caliente sanitaria.

Así, una bomba de calor tradicional, o sin el sistema de recuperación, únicamente puede atender un servicio a la vez. Es decir, durante el verano, cuando necesitamos refrigeración dentro de nuestra casa, oficina o negocio, el equipo de aerotermia trabaja en modo verano. En este modo, roba calor del interior para expulsarlo al exterior, es el funcionamiento que vemos con el número ① en el siguiente dibujo.

Sin embargo, en esta situación no puede generar agua caliente sanitaria. Para ello, cuando el agua del depósito está fría, la bomba de calor debe parar el servicio de climatización para calentarla. Por ejemplo, si el agua está a 22 °C y nosotros la queremos a 45 °C.

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Así, como muestra la representación con el número ②, dejamos de tener aire acondicionado, mientras se calienta el agua del acumulador. Teniendo en cuenta que la bomba de calor sigue consumiendo electricidad.

En cambio, viendo el funcionamiento de una bomba de calor con recuperación, en el dibujo ③, observamos una pequeña diferencia. En estos modelos de aerotermia se ha integrado un pequeño dispositivo que permite aprovechar parte del calor que retiramos del interior de la vivienda. Así, se disipa en el acumulador de agua sanitaria, en vez de en el aire del exterior.

De este modo estamos calentando el agua sanitaria al mismo tiempo que enfriamos nuestra vivienda, por lo que estamos consiguiendo un ahorro de electricidad.

Recomendaciones para la aerotermia con recuperación de calor

Lógicamente, solo podemos aprovechar esta tecnología cuando necesitamos refrigeración. Por ello se recomienda la instalación de estos equipos de aerotermia en lugares donde la temporada estival es más larga. Es decir, en zonas geográficas con climas cálidos. En estas regiones, utilizaremos durante gran parte del año los sistemas de refrigeración y, apenas o nada, la calefacción. En estos casos el aprovechamiento de la recuperación de calor será mayor. Y por tanto el ahorro en la factura de la luz también.

No obstante, este sistema se ha implantado en otro tipo de equipos. Sirven para conjuntos de climatización de oficinas y con la misma intención: reducir el consumo eléctrico. En este caso, el objetivo es climatizar diferentes estancias con temperaturas muy diferentes. Es decir, unas oficinas en modo verano y otras en modo invierno.

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Esta tecnología se ha implantado en los sistemas VRF o de Volumen Variable de Refrigerante. Hasta la aparición de este sistema, todos los despachos tenían que usar el mimo modo de funcionamiento. Es decir, cuando una persona demandaba a través de su termostato una temperatura, obligaba a todos los usuarios a utilizar el mismo modo de funcionamiento. Y, por lo tanto, a un rango de temperaturas.

Sin embargo, con el sistema de recuperación de calor, cada estancia que dispone de termostato puede demandar la temperatura que desee. El kit de recuperación de calor se encarga de aprovechar el calor absorbido en una estancia. Este calor es inyectado en otra, ayudando en el ahorro del consumo eléctrico. Y lo que es más importante, ofreciendo un gran confort a todos los usuarios.

Estos sistemas de aerotermia con recuperación de calor son ideales para edificios con varias orientaciones. Unas oficinas expuestas directamente al sol necesitan refrigeración. En cambio, otras oficinas dan al norte, por lo que en ocasiones necesitan aumentar la temperatura para que los trabajadores no tengan frío.

La bomba de calor para el verano

Aunque por el nombre nos podamos sorprender, las bombas de calor tienen la capacidad de aportarnos calefacción y refrigeración, es por ello que son una alternativa para el verano. Debemos tener en cuenta que una de las primeras aplicaciones de esta tecnología fueron las neveras y las fábricas de hielo. Con el tiempo algunas personas pensaron que, igual que se enfriaba el interior de una caja, se podía enfriar toda una habitación.

Así es como se desarrollaron los primeros aires acondicionados basados en la bomba de calor. Sin embargo, solo funcionaba en modo frío, es decir, estaba diseñado para extraer el calor de un recinto. Y de nuevo volvió a aparecer el ingenio para desarrollar la válvula de cuatro vías y conseguir invertir el ciclo del gas refrigerante.

Con la válvula de cuatro vías se podía hacer cambiar el sentido de circulación del gas y que en vez de enfriar una habitación que la calentará. Es entonces y únicamente entonces cuando nace la bomba de calor como tal. Hasta entonces solamente eran aparatos de aire acondicionado o motores de neveras o fábricas de hielo.

¿Cómo utilizar la bomba de calor en verano?

Si nos referimos a una bomba de calor, podemos estar pensando en dos tipos de equipos diferentes, aunque basados en la misma tecnología. Por un lado, tenemos los tradicionales aires acondicionados, ya que actualmente prácticamente todos estos equipos disponen de su función para invierno, y por ello se les llama bombas de calor.

En el otro lado, tenemos los equipos de aerotermia, geotermia o las bombas de calor hidrónicas. Estos equipos se basan en el mismo principio de funcionamiento que un aire acondicionado. Sin embargo, en vez de enfriar el aire de una habitación, enfrían el agua de un depósito.

Transferencia de energíaDenominaciónEquipos
Aire → AireAire acondicionadoSplits pared, suelo, de conductos, etc.
Agua → AireHidrotermia para aireSplits pared, suelo, de conductos, etc.
Tierra → AireGeotermia para aireSplits pared, suelo, de conductos, etc.
Aire → AguaBomba de calor de aerotermiaRadiadores, fancoils, suelo radiante, techo radiante
Agua → AguaBomba de calor hidrónicaRadiadores, fancoils, suelo radiante, techo radiante
Tierra → AguaBomba de calor de geotermiaRadiadores, fancoils, suelo radiante, techo radiante

Aire acondicionado

El aire acondicionado es el primer equipo en el que pensamos cuando necesitamos climatizar en verano. Aunque no debemos olvidar que pertenece a la familia de la aerotermia. Sin embargo, funcionan de forma algo diferente, ya que la propia bomba de calor es la encargada de enfriar el aire de nuestras casas en verano. Algo que es diferente en los otros sistemas que trabajan sobre el agua, que veremos a continuación.

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Aerotermia para climatización

Los diferentes tipos de bomba de calor que trabajan sobre el agua funcionan de manera distinta al aire acondicionado. Para utilizar estos equipos necesitamos de una instalación adicional, ya que la bomba de calor solo llega a la mitad de todo el conjunto climatizador.

Mientras que un aire acondicionado disipa la energía calorífica o frigorífica directamente sobre el aire interior de nuestra casa, en el caso de bombas de calor aire-agua, agua-agua o tierra-agua hay un paso adicional. En estos casos, se aporta la energía calorífica al agua que tenemos en un depósito o en el circuito de refrigeración.

Por ello, necesitamos de unos elementos difusores del calor o refrigeración que se unirán a la bomba de calor mediante tuberías de agua. Así, podemos realizar una instalación de radiadores de baja temperatura, de fancoils o un suelo o techo radiante refrescante.

aerotermia-refrigeracion-hogarsense

¿Qué ventajas tiene la climatización por agua?

Si comparamos los dos tipos de instalaciones, un aire acondicionado y un sistema con bomba de calor para agua, vemos que con una bomba de calor de aerotermia la instalación es mayor y, por lo tanto, más cara. Entonces, ¿por qué se utiliza? ¿Qué nos aporta que no hace un aire acondicionado?

Son preguntas lógicas que todos nos hemos hecho alguna vez y encontramos dos razones por las que las bombas de calor tienen cada vez mayor aceptación. Por un lado, la posibilidad de calentar agua que necesitamos diariamente para lavar, ducharnos, etc. Por otra parte, la bomba de calor combinada con un suelo o techo radiante aporta un mayor confort que el aire acondicionado.

La difusión de la temperatura con un techo o suelo radiante refrescante se realiza de manera más homogénea que con un split o un fancoil. Puesto que estos últimos generan corrientes de aire para refrescar el aire al pasar por su intercambiador o evaporador. En cambio, un suelo o techo radiante está instalado por toda la superficie de la vivienda y, además, difunde la temperatura por radiación, no por convección.

Cuando se difunde el calor o el frío por convección, es fácil que se creen bolsas de aire con diferente temperatura, disminuyendo la sensación de confort. Por ejemplo, notaremos los pies fríos pero la cabeza más caliente.

¿Es eficiente la bomba de calor?

El consumo energético en nuestras viviendas se divide en diferentes servicios, como la iluminación, la cocina, el agua caliente sanitaria y la climatización. De todos ellos, es la climatización el que más recursos demanda, llegando a consumir cerca del 70 % de la factura energética de la vivienda. Es por ello que cualquier ahorro de energía en este sentido supone una gran rebaja en la factura de la luz.

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En este sentido, la bomba de calor es nuestro gran aliado, ya que es capaz de generar entre 4 y 6 veces más energía térmica en nuestra vivienda que la electricidad que consume. Es decir, por cada 1 kW de electricidad que necesita, es capaz de generar entre 4 y 6 kW de calor o frío. Es decir, son capaces de aprovechar hasta un 75 % de la energía del ambiente, por lo que ayudan a reducir la factura de la luz sensiblemente.

A esto podemos sumar la aportación de una instalación de paneles fotovoltaicos, ya que nos suministrarán la electricidad que necesita la bomba de calor. De este modo conseguimos un sistema muy eficiente y totalmente ecológico. Puesto que la poca electricidad que necesita es aportada por el sol.

La variación de rendimiento entre un 4 y un 6 de las bombas de calor depende del tipo de bomba de calor y del modo de trabajo. Puesto que nos todos los tipos de bomba de calor son igual de eficientes. Así, las bombas de calor que mejor rendimiento ofrecen son las de geotermia, seguidas por las hidrotérmicas y por último las de aerotermia. Y por el modo de funcionamiento, puesto que cuando trabajan en modo invierno son más eficientes que en modo verano.

bomba de calor

¿Qué tipos de bomba de calor existen?

La bomba de calor se ha convertido en el sistema de climatización más eficiente. Teniendo en cuenta que puede llegar a producir 4 kW de calor con apenas 1 kW de electricidad. Además, si esa electricidad la generamos con un sistema de placas solares fotovoltaicas nos aseguramos de que disponemos de un sistema 100% ecológico.

Pero ¿qué es y cómo funciona una bomba de calor?

Una bomba de calor es un sistema de climatización cuyo funcionamiento está basado en la termodinámica. Estos equipos aprovechan la energía térmica que está disponible en el aire, en la tierra o en bolsas de agua, para trasladarla al interior de nuestras viviendas y edificios. La gran ventaja de una bomba de calor es que puede funcionar en dos direcciones. De forma que puede aportarnos calor o frío al interior de nuestra casa.

Para su funcionamiento utilizan un gas o líquido que es susceptible de absorber y ceder temperatura con cierta facilidad. Este gas es sometido a procesos de compresión, condensación, expansión y evaporación. De modo que en la condensación desprende calor y durante la evaporación lo absorbe. Cada una de estas dos fases la realiza en una parte del circuito que están separadas. Así, se consigue aprovechar la temperatura de un sitio para cederla al otro.

Es por este motivo que, si invertimos el ciclo de la bomba de calor, podemos aprovechar este sistema todo el año. Es decir, en invierno nos interesa absorber calor del exterior para llevarlo dentro de la vivienda. En cambio, en verano robaremos calor del interior para llevarlo fuer y así estamos refrescando nuestra vivienda.

Tipos de bombas de calor

Se ha aprovechado el avance de la tecnología para desarrollar bombas de calor que aprovechen la energía térmica contenida en cualquier ambiente. Es decir, podemos robar o ceder calor al aire que nos rodea. También aprovechar una bolsa de agua, en forma de embalse, lago o piscina y, además, de la tierra que tenemos en nuestro jardín. En función de donde saque la energía térmica las bombas de calor varían en su diseño y las denominamos de manera diferente.

Para reconocerlas y saber de dónde absorben la energía y donde la traslada se nombran mediante dos elementos. Estos pueden ser aire, agua o tierra. De este modo se nombra primero el sitio de donde se extrae el calor y el segundo hace referencia al lugar donde depositamos esa energía calorífica. Teniendo en cuenta el ciclo de invierno, es decir, para calefacción.

✓ Bomba calor aire-aire

Las bombas de calor aire-aire son los tradicionales aires acondicionados. Como su nombre indica, aprovechar la energía del aire del exterior de los edificios, para calentar o enfriar el aire de dentro. En un principio solo funcionaban en modo frío, sin embargo, al mejorar la tecnología y desarrollarse la válvula de 4 vías se pudo revertir el ciclo. De este modo, apareció lo que muchas personas conocen como bomba de calor. Ya que estos equipos de aire acondicionado eran capaces de cambiar a modo invierno y aportar calor al aire interior de nuestra casa.

Bomba de calor aerotérmica (aire-aire y aire-agua)

✓ Bomba calor aire-agua

Al igual que el modelo anterior, estos tipos de bomba de calor aprovechan la energía contenida en el aire que nos rodea. Al aprovechar el aire para conseguir la energía calorífica se les llama también equipos de aerotermia. No obstante, en este caso lo que se pretende es calentar o enfriar agua. Esta se puede utilizar tanto para uso doméstico, como para la calefacción o refrigeración.

En los últimos años, están apareciendo en el mercado los nuevos equipos de Aerotermia para ACS, que son los sustitutos naturales de los tradicionales termos eléctricos y de los calentadores de gas.

✓ Bomba de calor agua-agua

La bomba de calor agua-agua, o también conocida como hidrónica, aprovecha la energía del agua. En este caso, para su instalación necesitamos que haya alguna acumulación de agua, bien sea en forma subterráneo o superficial.  Por lo general se aprovecha alguna laguna, embalse o piscina, donde se sumerge una tubería del gas o líquido frigorífico. Esta debe tener suficiente longitud para que se pueda realizar el intercambio térmico.

Estos tipos de bomba de calor aprovechan esa disipación de calor para llevar la energía térmica al agua que usaremos en la vivienda. Tanto para limpieza como para calefacción, bien con fancoils, suelo radiante o radiadores de baja temperatura.

Bomba de Calor hidrónica o de agua-agua

✓ Bomba de calor tierra-agua o geotérmica

Las bombas de calor geotérmicas se conocen también como de tierra-agua. En este caso aprovechan la energía térmica del subsuelo. Se considera que son las más eficientes, ya que el subsuelo suele mantener una temperatura mucho más constante durante todo el año. A diferencia del aire que sufre muchas variaciones de temperatura en apenas una o dos horas. El agua de estanques o lagos también puede variar su temperatura fácilmente.  

En cambio, a una profundidad de un par de metros la temperatura de la tierra es mucho más constante. Esto es mejor para el funcionamiento de las bombas de calor, que a través de una red de tuberías enterradas en un terreno disipan la energía que se ha recogido del interior de la vivienda.

Bomba de calor Geotérmica o tierra-agua

Para su funcionamiento, estos tipos de bombas de calor deben disponer de una red de tuberías enterradas en la tierra. Debemos tener en cuenta, que en todos los casos la longitud de los tubos, su profundidad de instalación y disposición debe ser calculada por un técnico especializado. De forma que se garantice el adecuado intercambio térmico.

Estas pueden instalarse de diferentes modos. Bien en profundidad, haciendo un pozo de una altura suficiente para poder disipar la temperatura que han calculado los técnicos. O también, en superficie, de manera que es más fácil el trabajo.

En las instalaciones geotérmicas en superficie no es necesario excavar un pozo. Por el contrario, se necesita mucho más terreno para poder repartir el tubo por un área que permita el intercambio térmico. Este tipo de instalación de los tubos se puede hacer de dos guisas, bien con tubos rectos o con tubos en espiral. Cada uno de estos tipos necesitará de una longitud y un diámetro de tubo determinado.

Bomba de calor tierra-agua con tuberías horizontales rectas
Bomba de calor tierra-agua con tuberías horizontales en bucle