Guía de lectura
Las bombas de calor están de moda en estos días, especialmente en Europa, donde algunos países están trabajando para prohibir la instalación de estufas de combustibles fósiles y calderas a favor de opciones más amigables con el medio ambiente, incluidas las bombas de calor con eficiencia energética. (Hornos calientan el aire y lo distribuyen a través de tuberías en toda la casa, mientras que las calderas calientan agua para proporcionar agua caliente o calefacción de vapor). Este año, el gobierno de los Estados Unidos comenzó a ofrecer incentivos fiscales para instalar bombas de calor, que tienden a costar más de los hornos tradicionales pero son mucho más eficientes a largo plazo.
En el campo de los nuevos vehículos de energía, debido a que la capacidad de la batería es limitada, también ha llevado a la industria a recurrir a bombas de calor. Entonces, tal vez sea hora de aprender rápidamente qué significan las bombas de calor y lo que hacen.
¿Cuál es el tipo más común de bomba de calor?
Dado el zumbido reciente, es posible que se sorprenda al saber que ya usa unbomba de calor- Probablemente tenga más de uno en su hogar y más de uno en su automóvil. Simplemente no las llama bombas de calor: usa los términos "refrigerador" o "aire acondicionado".
De hecho, estas máquinas son bombas de calor, lo que significa que mueven el calor de un lugar relativamente frío a un lugar relativamente caliente. El calor fluye espontáneamente de calor a frío. Pero si desea convertirlo de frío a caliente, debe "bombear". La mejor analogía aquí es el agua, que fluye por una colina por sí sola, pero necesita ser bombeada por la colina.
Cuando bombea el calor contenido en algún tipo de almacenamiento en frío (aire, agua, etc.) al almacenamiento caliente, el almacenamiento en frío se vuelve más frío y el almacenamiento en caliente se calienta. En realidad, de eso se trata su refrigerador o aire acondicionado: mueve el calor de donde no es necesario en otro lugar, y no le importa si desperdicia un poco de calor extra.
¿Cómo hacer un enfriador práctico con una bomba de calor?
La visión clave que produjobombas de calor Llegó a principios del siglo XIX, cuando varios inventores, incluido Jacob Perkins, se dieron cuenta de que podían enfriar algo de esta manera sin desperdiciar los líquidos volátiles que se evaporaron para lograr el enfriamiento. Argumentaron que en lugar de liberar estos vapores a la atmósfera, sería mejor recogerlos, condensarlos en un líquido y reutilizar ese líquido como un refrigerante.
Para eso están los refrigeradores y los aires acondicionados. Evaporan refrigerantes líquidos y usan el vapor frío para absorber el calor del interior de un refrigerador o automóvil. Luego comprimen el gas, que se condensa nuevamente en forma líquida. Este líquido ahora es más caliente que cuando comenzó, por lo que parte del calor que tiene puede fluir fácilmente (posiblemente con la ayuda de un ventilador) al entorno circundante, ya sea al aire libre o en otros lugares de la cocina.
Dicho esto: estás muy familiarizado con las bombas de calor; Es solo que se refiere a ellos como aires acondicionados y refrigeradores.
Ahora hagamos otro experimento mental. Si tiene aire acondicionado de la ventana, incluso puede hacerlo como un experimento real. Instalar al revés. Es decir, instale sus controles fuera de la ventana. Haga esto en un clima fresco y seco. ¿Qué va a pasar?
Como era de esperar, sopla aire frío en su patio trasero y libera calor a su hogar. Por lo tanto, todavía está transportando calor, haciendo que su hogar sea más cómodo calentándolo. Claro, enfría el aire afuera, pero ese efecto se vuelve mínimo una vez que estás lejos de las ventanas.
Ahora tiene una bomba de calor para calentar su hogar. Puede que no sea el mejorbomba de calor, pero funcionará. Además, cuando llegue el verano, también puede voltearlo boca abajo y usarlo como aire acondicionado.
Por supuesto, no hagas eso. Si lo intenta, indudablemente fallará la primera vez que llueve y el agua ingresa al controlador. En su lugar, puede comprar una bomba de calor comercial "Fuente de aire" que usa el mismo principio para calentar su hogar.
El problema, por supuesto, es que el vodka es costoso, y rápidamente te quedará sin enfriar el vino. Incluso si reemplaza el vodka con un alcohol más barato, pronto se quejará del gasto.
Algunos de estos dispositivos tienen lo que se llaman válvulas de inversión, que permiten que el mismo dispositivo desempeñe un rol doble: pueden bombear calor desde el exterior o desde adentro hacia afuera, proporcionando calor y 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 desde afuera a su hogar. La relación del calor liberada en el hogar de la energía enviada al compresor eléctrico se llama coeficiente de rendimiento, o COP.
Un calentador de espacio eléctrico simple que proporciona todo el calor generado por el elemento de calentamiento eléctrico tiene un COP de 1. Por otro lado, el COP de una bomba de calor puede ser un orden de magnitud más alto.
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 en los que se bombea el calor. Dicho esto, si bombea calor de un depósito no demasiado frío a un edificio no demasiado candente, el COP tendrá un gran valor, lo que significa que su bomba de calor es muy eficiente para usar electricidad. Pero si intenta bombear calor de un depósito extremadamente frío a un edificio ya cálido, el valor de la COP se reduce, lo que significa que la eficiencia sufre.
El resultado es lo que intuitivamente espera: es mejor usar lo más cálido que puede encontrar como un depósito de calor al aire libre.
Las bombas de calor de la fuente de aire, que usan aire al aire libre como depósito de calor, son la peor opción a este respecto porque el aire al aire libre está muy frío durante la temporada de calefacción de invierno. Aún mejores son las bombas de calor de la fuente de tierra (también conocidas como bombas de calor geotérmicas), porque incluso en invierno, el suelo a profundidades medianas aún es bastante cálida.
¿Cuál es la mejor fuente de calor para las bombas de calor?
El problema con la fuente de tierrabombas de calores que necesita una forma de acceder a este depósito de calor enterrado. Si tiene suficiente espacio alrededor de su hogar, puede cavar zanjas y enterrar un montón de tuberías a una profundidad razonable, como unos pocos metros de profundidad. Luego puede circular un líquido (generalmente una mezcla de agua y anticongelante) a través de estas tuberías para absorber el calor del suelo. Alternativamente, puede perforar agujeros profundos en el suelo e instalar tuberías verticalmente en estos agujeros. Sin embargo, todo esto será costoso.
Otra estrategia disponible para unos pocos afortunados es extraer calor de un cuerpo de agua cercano sumergiendo una tubería en el agua a cierta profundidad. Estos se llaman 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, tiene sentido instalar una bomba de calor de fuente de tierra si es posible. Esta es probablemente la razón por la cual la mayoría de las bombas de calor en Suecia (que tiene una de las mayores bombas de calor per cápita) son de este tipo. Pero incluso Suecia tiene un gran porcentaje de bombas de calor de código aéreo, lo que desmiente el reclamo común (al menos en los Estados Unidos) de que las bombas de calor solo son adecuadas para calentar casas en climas suaves.
Entonces, donde quiera que esté, si puede pagar los costos iniciales más altos, la próxima vez que se enfrente a una decisión sobre cómo calentar su hogar, considere usar una bomba de calor en lugar de una estufa o caldera tradicional.
Tiempo de publicación: octubre-19-2023