Guía de lectura
Las bombas de calor están de moda estos días, 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, incluidas las bombas de calor energéticamente eficientes.(Los hornos calientan el aire y lo distribuyen a través de tuberías por toda la casa, mientras que las calderas calientan agua para proporcionar agua caliente o calefacción con vapor). Este año, el gobierno de EE. UU. comenzó a ofrecer incentivos fiscales para la instalación de bombas de calor, que tienden a costar más por adelantado que los hornos tradicionales. pero son mucho más eficientes a largo plazo.
En el campo de los vehículos de nueva energía, debido a que la capacidad de la batería es limitada, también ha llevado a la industria a recurrir a las bombas de calor.Entonces, tal vez sea hora de aprender rápidamente qué significan las bombas de calor y qué hacen.
¿Cuál es el tipo de bomba de calor más común?
Dados los rumores recientes, le sorprenderá saber que ya utiliza unbomba de calor- Probablemente tengas más de uno en tu casa y más de uno en tu auto.Simplemente no las llamas bombas de calor: utilizas 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 lo caliente a lo frío.Pero si quieres pasar de frío a caliente, necesitas "bombearlo".La mejor analogía aquí es el agua, que fluye colina abajo por sí sola, pero necesita ser bombeada colina arriba.
Cuando se bombea el calor contenido en algún tipo de almacenamiento en frío (aire, agua, etc.) al almacenamiento en caliente, el almacenamiento en frío se enfría y el almacenamiento en caliente se calienta.En realidad, de eso se trata su refrigerador o aire acondicionado: mueve el calor desde donde no se necesita a otro lugar, y no le importa si desperdicia un poco de calor extra.
¿Cómo hacer una práctica enfriadora con bomba de calor?
La idea 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 evaporaban para lograr el enfriamiento.En lugar de liberar estos vapores a la atmósfera, argumentaron, sería mejor recolectarlos, condensarlos en un líquido y reutilizar ese líquido 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 automóvil.Luego comprimen el gas, que se condensa nuevamente en forma líquida.Este líquido ahora está más caliente que cuando empezó, por lo que parte del calor que retiene puede fluir fácilmente (posiblemente con la ayuda de un ventilador) al entorno circundante, ya sea al aire libre o en cualquier otro lugar de la cocina.
Dicho esto: estás muy familiarizado con las bombas de calor;Es sólo que sigues refiriéndose a ellos como aires acondicionados y refrigeradores.
Ahora hagamos otro experimento mental.Si tienes aire acondicionado de ventana, puedes incluso 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 hacia su patio trasero y libera calor hacia su hogar.Por lo tanto, sigue transportando calor, haciendo que tu hogar sea más cómodo al calentarlo.Claro, enfría el aire exterior, pero ese efecto se vuelve mínimo una vez que estás lejos de Windows.
Ahora tienes una bomba de calor para calentar tu hogar.Puede que no sea lo mejorbomba de calor, pero funcionará.Es más, cuando llegue el verano, también podrás darle la vuelta y utilizarlo como aire acondicionado.
Por supuesto, en realidad no hagas eso.Si lo pruebas, sin duda fallará la primera vez que llueva y entre agua en el controlador.En su lugar, puede comprarse una bomba de calor comercial de "fuente de aire" que utilice el mismo principio para calentar su hogar.
El problema, por supuesto, es que el vodka es caro y rápidamente te quedarás sin él para enfriar el vino.Incluso si reemplazas el vodka con un alcohol isopropílico más barato, pronto te quejarás del gasto.
Algunos de estos dispositivos cuentan con las llamadas válvulas inversoras, que permiten que un mismo dispositivo cumpla una doble función: puede bombear calor de afuera hacia adentro o de adentro hacia afuera, proporcionando tanto calor 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 desde el exterior a su hogar.La relación entre el calor liberado en el hogar y la energía enviada al compresor eléctrico se llama 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 en los que se bombea calor.Dicho esto, si bombea calor desde un depósito no demasiado frío a un edificio no demasiado caliente, el COP será un valor grande, lo que significa que su 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 que ya está caliente, el valor COP se reduce, lo que significa que la eficiencia se ve afectada.
El resultado es el que intuitivamente esperas: es mejor utilizar lo más cálido que puedas encontrar como depósito de calor exterior.
Las bombas de calor de fuente de aire, que utilizan el aire exterior como depósito de calor, son la peor opción a este respecto porque el aire exterior es muy frío durante la temporada de calefacción de invierno.Aún mejores son las bombas de calor terrestres (también conocidas como bombas de calor geotérmicas), porque incluso en invierno, el suelo a profundidades medias todavía está bastante caliente.
¿Cuál es la mejor fuente de calor para bombas de calor?
El problema con la fuente terrestre.bombas de calores que necesitas una manera de acceder a esta reserva de calor enterrada.Si tiene suficiente espacio alrededor de su casa, puede cavar zanjas y enterrar un montón de tuberías a una profundidad razonable, como unos pocos metros de profundidad.Luego puedes hacer 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.Pero todo esto resultará caro.
Otra estrategia disponible para unos pocos afortunados es extraer calor de una masa de agua cercana sumergiendo una tubería en el agua a cierta profundidad.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, tiene sentido instalar una bomba de calor geotérmica si es posible.Probablemente esta sea la razón por la que la mayoría de las bombas de calor en Suecia (que tiene uno de los mayores números de bombas de calor per cápita) son de este tipo.Pero incluso Suecia tiene un gran porcentaje de bombas de calor aerotérmicas, lo que contradice la afirmación común (al menos en Estados Unidos) de que las bombas de calor sólo son adecuadas para calentar hogares en climas templados.
Entonces, esté donde esté, si puede permitirse los costos iniciales más altos, la próxima vez que tenga que decidir cómo calentar su hogar, considere usar una bomba de calor en lugar de una estufa o caldera tradicional.
Hora de publicación: 19 de octubre de 2023