Bombas de calor para viviendas de baja demanda térmica
Cada vez se está extendiendo más el uso de las bombas de calor para la climatización y el agua caliente sanitaria (ACS) en las viviendas. Su elevado rendimiento energético y el hecho de que se alimenten de electricidad, las hace ideales para integrarse en las viviendas, especialmente en las de baja demanda energética.
La bomba de calor basa su funcionamiento en el movimiento del calor desde un foco caliente a un foco frío. Así durante el invierno extrae calor del aire exterior o del subsuelo y lo transporta al interior de la vivienda, y durante el verano tiene un funcionamiento a la inversa. Para conseguir este transporte de calor se sirve de un gas refrigerante que tiene la particularidad de tener una temperatura de ebullición muy baja. Sometiendo el gas a unas condiciones cambiantes de presión conseguimos que cuando evapora absorva calor y cuando condensa la libera.
Antiguamente las bombas de calor tenían un funcionamiento todo o nada, o sea, que entregaban toda su potencia nominal o estaban paradas. Actualmente la mayoría de ellas ya disponen de compresores con variador de frecuencia que permiten ajustar la potencia nominal en función de la demanda. A pesar de esta mejora en el funcionamiento, hay una serie de aspectos importantes a tener en cuenta a la hora de diseñar el sistema hidráulico y de control:
Aunque disponen de variador de frecuencia, el ciclo termodinámico del refrigerante necesita unos tiempos mínimos de funcionamiento, que obliga a histéresis en el funcionamiento por termostato, que conviene que tengan un período mínimo de 30 min.
Aunque los fabricantes indican, en muchos casos, la no necesidad de un depósito de inercia, cuando disponemos de sistemas terminales con poca inercia, y la demanda térmica en esos momentos es baja, conviene tener un cierto volumen de agua para permitir la histéresis que se indicaba en el apartado anterior.
La modulación de potencia tiene un mínimo que suele estar alrededor del 30% de su potencia nominal. Es importante tenerlo en cuenta para dimensionar el depósito de inercia y los sistemas terminales.
Por todo lo comentado en los apartados anteriores, es importante ajustar la potencia nominal de la bomba de calor a la carga térmica de la vivienda. Si se sobredimensiona nos encontraremos que la demanda estará mayoritariamente por debajo del 30% de la potencia de la bomba de calor y provocaremos demasiado arranques y paradas del compresor, reduciendo su vida útil, y obteniendo rendimientos térmicos muy bajos.
Tanto la potencia térmica de la bomba de calor como su rendimiento dependen de dos temperaturas: la temperatura del aire exterior (bombas de calor aerotérmicas) y la temperatura del agua de climatización. Verificar que en las condiciones máximas de temperatura en invierno y verano, la potencia de la bomba de calor será suficiente para cubrir la carga térmica máxima de la vivienda.
Gracias a Progetic por la colaboración y la creación de este artículo.
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