Las bombas de calor son el sistema de climatización más eficiente que existe, con rendimientos de hasta un 400%, sólo superadas por las bombas de calor geotérmicas, que pueden alcanzar el 600%.
La prescripción y utilización de acondicionadores de alto rendimiento, es un requisito básico para una política de ahorro de energía. En particular, el uso de bombas de calor de alto rendimiento se considera hoy como el sistema más eficaz para hacer compatible el confort con el desarrollo sostenible.
Entre las tecnologías que hoy disponemos para reducir el consumo energético, se considera que las bombas de calor, al aplicarlas en la calefacción de edificios, es una de las mayores reducciones que se pueden aportar, debido a la alta incidencia de la calefacción en el consumo energético global.
En el siguiente esquema se indican las emisiones de CO2 que se producen para obtener 1 kWh según sea la fuente de energía primaria. La bomba de calor puede ayudar a reducir estas emisiones de CO2, principalmente cuando se aplica en sustitución de sistemas de calefacción por resistencias eléctricas, e incluso cuando hay que sustituir sistemas de calefacción a gas.
Esquema de las emisiones de CO2 por kW de electricidad según el tipo de energía primaria usada
En el siguiente esquema se muestra gráficamente cómo se reducen en más de 2/3 las emisiones de CO2 al aplicar una bomba de calor en una instalación de calefacción. La bomba de calor puede suministrar energía para calefacción con el mínimo consumo de energía y, por tanto, con la mínima producción de CO2. De todos los sistemas de calefacción disponible en el entorno. Aun en los períodos más fríos del invierno, el aire exterior, el subsuelo y el agua subterránea contienen una considerable cantidad de energía que la bomba de calor extrae y utiliza para calentar el ambiente interior.
Esquema de las emisiones de CO2 según el tipo de fuente de energía que estamos utilizando para calefactar nuestra casa . Haga click sobre la imagen para ampliarla
Otra razón importante para la utilización de las bombas de calor de alto rendimiento se da para conseguir una mayor diversificación de las fuentes de energía, y con ello reducir las puntas de consumo que se producen en invierno en el gasto de gas.
Si se utiliza un sistema de bomba de calor reversible para refrigeración en verano, una bomba de calor seleccionada e instalada pensando en el ahorro de energía también ha de proporcionar considerables ahorros en el consumo respecto a los sistemas de climatización, comprados con urgencia en verano e instalados muchas veces de forma deficiente, con lo cual normalmente sus rendimientos energéticos son muy bajos.
Los sistemas de bomba de calor deben seleccionarse en función del clima del país, y de la fuente de calor disponible. En los países de clima mediterráneo, las bombas de calor aire-aire reversibles para calefacción y refrigeración son las más populares.
En climas continentales, las bombas de calor aire-aire para calefacción se instalan mayoritariamente en edificios comerciales, donde, debido a los períodos más largos en los cuales es necesaria la calefacción, se amortizan rápidamente.
En estos climas, un buen sistema de desescarche es imprescindible.
En verano, la refrigeración va normalmente asociada a un sistema economizador free cooling.
En instalaciones de viviendas unifamiliares los sistemas aire-agua y agua-agua son los más aceptados. Otros tipos de bombas de calor, minoritarios pero de creciente implantación, son los geotérmicos
El diseño de los equipos completos y la selección de los componentes de que consta un sistema, influyen notablemente en el rendimiento energético del conjunto.
Puesto que en el mercado coexisten equipos de elevado rendimiento como es el caso de bombas de calor aire-aire con un C.O.P. Coeficient of performance de hasta 3,2, con equipos con un C.O.P. inferior a 2. Si tomamos como ejemplo un climatizador Split por bomba de calor del tipo aire-aire, y estudiamos los componentes principales: compresor, baterías y el control de desescarche, descubriremos el origen de las principales diferencias de rendimiento.
Compresor
La eficiencia energética (C.O.P.) de un compresor herméti- co, alternativo o rotativo, puede tener un valor de entre 2,4 para compresores de tecnología convencional y 3,3 para compresores de alto rendimiento.
Sólo por este concepto, escoger una bomba de calor equipada con un compresor de alto rendimiento puede representar para el usuario un ahorro de hasta el 40% del consumo de energía.
Baterías condensadoras y evaporadoras
El dimensionado suficiente de las baterias influye considerablemente en el rendimiento de las bombas de calor y en las presiones de funcionamiento de alta y baja. Cuanto más alta es la temperatura de evaporación y cuanto más baja en la temperatura de condensación, mayor es el rendimiento de un compresor.
El control del desescarche
En las bombas de calor aire-aire, o aire-agua, cuando en invierno se dan temperaturas inferiores a 6°C TH, puede iniciarse un proceso de congelación del agua condensada en la batería. El hielo así formado tendrá tendencia a bloquear totalmente el intercambiador y con ello reducir considerablemente su eficacia. La velocidad de formación de escarcha en la batería no es constante ni uniforme. Depende de la distribución del paso del aire, de su velocidad, de como se reparte el refrigerante en los circuitos internos, del tipo de tubo con que está hecha la batería, del tipo de aleta, etc. también influye la acumulación de polvo del ambiente. Por ello, el diseño, la configuración de una bomba de calor y del sistema de desescarche que se utiliza determinan la eficacia de un equipo cuando éste está trabajando en las condiciones rigurosas de invierno. Un sistema de desescarche inadecuado, mal seleccionado o mal instalado, puede reducir el rendimiento de una bomba de calor en más del 50%.
Los defectos usuales de un sistema de descarche son:
Ambos fenómenos juegan un papel contradictorio. En consecuencia, deben considerarse múltiples combinaciones y optimizar el sistema teniendo en cuenta todas las posibilidades.
Para conseguir un máximo ahorro de energía, los tiempos de consulta para el inicio del desescarche, las temperaturas de detección para el inicio del proceso, duración del mismo y su finalización, deben ser variables y adaptables al clima y circunstancias de cada instalación.
Sólo la aplicación de circuitos electrónicos con microprocesadores permite optimizar estos procesos en cada tipo de bomba de calor.
