Guía de lectura
Las bombas de calor están de moda últimamente, especialmente en Europa, donde algunos países están trabajando para prohibir la instalación de estufas y calderas de combustibles fósiles en favor de opciones más respetuosas con el medio ambiente, como las bombas de calor energéticamente eficientes. (Los hornos calientan el aire y lo distribuyen por tuberías por toda la casa, mientras que las calderas calientan el agua para proporcionar agua caliente o calefacción a vapor). Este año, el gobierno estadounidense comenzó a ofrecer incentivos fiscales para la instalación de bombas de calor, que suelen tener un coste inicial mayor que los hornos tradicionales, pero son mucho más eficientes a largo plazo.
En el campo de los vehículos de nueva energía, la capacidad limitada de las baterías también ha impulsado a la industria a recurrir a las bombas de calor. Así que quizás sea hora de aprender rápidamente qué significan las bombas de calor y para qué sirven.
¿Cuál es el tipo de bomba de calor más común?
Dado el reciente revuelo, es posible que te sorprenda saber que ya utilizas unbomba de calorProbablemente tengas más de uno en casa y más de uno en el coche. No se les llama simplemente bombas de calor: se usan los términos "refrigerador" o "aire acondicionado".
De hecho, estas máquinas son bombas de calor, lo que significa que transportan calor de un lugar relativamente frío a uno relativamente caliente. El calor fluye espontáneamente de caliente a frío. Pero para convertirlo de frío a caliente, es necesario bombearlo. La mejor analogía es la del agua, que baja por una colina por sí sola, pero necesita ser bombeada cuesta arriba.
Al bombear el calor contenido en algún tipo de almacenamiento frío (aire, agua, etc.) al almacenamiento caliente, el almacenamiento frío se enfría y el almacenamiento caliente se calienta. De hecho, esa es la función de su refrigerador o aire acondicionado: desplazar el calor de donde no se necesita a otro lugar, y no le importa desperdiciar un poco de calor extra.
¿Cómo hacer un enfriador práctico con bomba de calor?
La idea clave que produjobombas de calor Surgió a principios del siglo XIX, cuando varios inventores, entre ellos Jacob Perkins, se dieron cuenta de que podían enfriar algo de esta manera sin desperdiciar los líquidos volátiles que se evaporaban para lograr el enfriamiento. En lugar de liberar estos vapores a la atmósfera, argumentaron, sería mejor recolectarlos, condensarlos en un líquido y reutilizarlo como refrigerante.
Para eso están los refrigeradores y los aires acondicionados. Evaporan refrigerantes líquidos y utilizan el vapor frío para absorber el calor del interior de un refrigerador o un coche. Luego, comprimen el gas, que se condensa de nuevo en estado líquido. Este líquido está ahora más caliente que al principio, por lo que parte del calor que contiene puede fluir fácilmente (posiblemente con la ayuda de un ventilador) al entorno, ya sea al aire libre o en cualquier otro lugar de la cocina.
Dicho esto: estás muy familiarizado con las bombas de calor; es solo que sigues refiriéndote a ellas como acondicionadores de aire y refrigeradores.
Ahora hagamos otro experimento mental. Si tienes aire acondicionado de ventana, puedes incluso hacerlo como un experimento real. Instálalo al revés. Es decir, instala los controles fuera de la ventana. Hazlo en un clima fresco y seco. ¿Qué sucederá?
Como era de esperar, expulsa aire frío hacia el patio trasero y libera calor hacia la casa. Así, sigue transportando calor, haciendo que tu casa sea más cómoda al calentarla. Claro, enfría el aire exterior, pero ese efecto se minimiza al alejarse de las ventanas.
Ahora tienes una bomba de calor para calentar tu casa. Puede que no sea la mejor opción.bomba de calorPero funcionará. Además, cuando llegue el verano, también puedes ponerlo boca abajo y usarlo como aire acondicionado.
Claro, no lo hagas. Si lo intentas, sin duda fallará la primera vez que llueva y entre agua en el controlador. En su lugar, puedes comprar una bomba de calor aerotérmica comercial que utiliza el mismo principio para calentar tu casa.
El problema, claro, es que el vodka es caro, y enseguida se acabará para enfriar el vino. Incluso si lo sustituyes por un alcohol isopropílico más barato, pronto te quejarás del gasto.
Algunos de estos dispositivos tienen lo que se llama válvulas inversoras, que permiten que el mismo dispositivo realice una doble función: pueden bombear calor desde el exterior hacia adentro o desde el interior hacia afuera, proporcionando tanto calefacción como aire acondicionado, como se describe a continuación.
¿Por qué las bombas de calor son más eficientes que los calentadores eléctricos?
Las bombas de calor son más eficientes que los calentadores eléctricos porque no requieren electricidad para generar calor. La electricidad utilizada por unbomba de calorGenera algo de calor, pero lo más importante es que bombea calor del exterior a la casa. La relación entre el calor liberado en la casa y la energía enviada al compresor eléctrico se denomina coeficiente de rendimiento o COP.
Un calentador eléctrico simple que proporciona todo el calor generado por el elemento calefactor eléctrico tiene un COP de 1. Por otro lado, el COP de una bomba de calor puede ser un orden de magnitud mayor.
Sin embargo, el COP de una bomba de calor no es un valor fijo. Es inversamente proporcional a la diferencia de temperatura entre los dos depósitos que bombean calor. Dicho esto, si se bombea calor desde un depósito no demasiado frío a un edificio no demasiado caliente, el COP será alto, lo que significa que la bomba de calor es muy eficiente en el uso de electricidad. Pero si se intenta bombear calor desde un depósito extremadamente frío a un edificio ya caliente, el valor del COP se reduce, lo que se traduce en una menor eficiencia.
El resultado es el que uno espera intuitivamente: lo mejor es utilizar lo más cálido que pueda encontrar como depósito de calor exterior.
Las bombas de calor aerotérmicas, que utilizan el aire exterior como reserva de calor, son la peor opción en este sentido, ya que el aire exterior es muy frío durante la temporada de calefacción invernal. Aún mejores son las bombas de calor geotérmicas (también conocidas como bombas de calor geotérmicas), ya que, incluso en invierno, el suelo a profundidades medias sigue estando bastante caliente.
¿Cuál es la mejor fuente de calor para las bombas de calor?
El problema con la fuente terrestrebombas de calorNecesitas una forma de acceder a esta reserva de calor subterránea. Si tienes suficiente espacio alrededor de tu casa, puedes cavar zanjas y enterrar varias tuberías a una profundidad razonable, como unos pocos metros. Luego, puedes hacer circular un líquido (normalmente una mezcla de agua y anticongelante) por estas tuberías para absorber el calor del suelo. Como alternativa, puedes perforar agujeros profundos en el suelo e instalar tuberías verticalmente en ellos. Sin embargo, todo esto resultará caro.
Otra estrategia disponible para unos pocos afortunados es extraer calor de una masa de agua cercana sumergiendo una tubería a cierta profundidad. Estas se denominan bombas de calor de fuente de agua. Algunas bombas de calor emplean la estrategia más inusual de extraer calor del aire que sale del edificio o del agua caliente solar.
En climas muy fríos, conviene instalar una bomba de calor geotérmica si es posible. Probablemente por eso la mayoría de las bombas de calor en Suecia (país con una de las mayores cantidades de bombas de calor per cápita) son de este tipo. Pero incluso Suecia cuenta con un alto porcentaje de bombas de calor aerotérmicas, lo que contradice la afirmación común (al menos en Estados Unidos) de que las bombas de calor solo son aptas para calentar viviendas en climas templados.
Entonces, dondequiera que esté, si puede afrontar los costos iniciales más altos, la próxima vez que tenga que decidir cómo calentar su casa, considere usar una bomba de calor en lugar de una estufa o caldera tradicional.
Hora de publicación: 19 de octubre de 2023