Electricidad y bombas de calor

Electricidad y bombas de calor

Las tecnologías de no combustión

Y es aquí cuando llegamos a las tecnologías de no combustión que utilizan electricidad como fuente de energía. Sí que es verdad que la electricidad también proviene en parte de energías fósiles pero la parte renovable está aumentando constantemente a causa de las instalaciones eólicas hidráulicas o solares.

No solemos hablar mucho sobre las instalaciones eléctricas directas tipo radiador o difusor eléctrico.  Su aprovechamiento es directo lo que quiere decir que la electricidad se convierte directamente en calor por tanto, de un kilovatio eléctrico extraigo un kilovatio de calor. En cualquier caso es un aprovechamiento muy pobre.

La importancia de las tarifas nocturnas

Estos sistemas son interesantes para necesidades muy aisladas y a veces puede resultar interesante aprovechar las tarifas nocturnas de las compañías eléctricas con sistemas de acumulación de calor. La gran ventaja de las instalaciones eléctricas es la facilidad de instalación y regulación,  así como que no requieran espacios para las estanterías, cañerías, calderas, chimeneas, etcétera. Es en cualquier caso,  una energía muy cara.

El otro uso de la electricidad son las bombas de calor,  en las cuales la electricidad es necesaria para impulsar un compresor y unas bombas.  Dependiendo de la tecnología pueden llegar a rendimientos superiores a 5 kilovatios o más, cosa qué quiere decir que por cada un kilovatio eléctrico se obtienen 5 kilovatios térmicos.

La idea de la bomba del calor es parecida a la de una nevera.  Explicaremos brevemente cómo funciona una bomba de calor. Un gas refrigerante es comprimido por un compresor hasta llegar a ser prácticamente líquido.  Al mismo tiempo,  esta comprensión provoca un aumento de la temperatura de este gas en forma de líquido,  y es conducido hacia el condensador de la bomba de calor donde cede este calor y se refrigera. Nosotros aprovechamos esta calor para la calefacción.

A continuación,  el gas en forma de líquido pasa por una valvula expansora,  que permite que vuelva a expandirse otra vez.  Este aumento de volumen provoca un descenso en la temperatura del gas.  En este momento pasa por el evaporador de la bomba de calor al exterior del edificio,  para que recupere temperatura y se dé el frío o mejor dicho se recalienta y el ciclo puede volver a comenzar.

Bombas de calor aerotérmicas y geotérmicas

Diferenciamos principalmente bombas de calor aerotérmicas y geotérmicas.  Mientras las aerotérmicas utilizan el aire exterior como fuente de energía las bombas geotérmicas aprovechan el calor del subsuelo como tal.  Una característica de las bombas de calor es que la potencia y el rendimiento dependen sensiblemente de las temperaturas que se generen al lado del evaporador como fuente de energía aire o subsuelo,  como la temperatura deseada al lado del condensador es decir temperatura de impulsión.

Y,  aquí es donde debemos vigilar en el dimensionamiento de una bomba de calor.  En el caso de las bombas aerotérmicas cuanto más energía necesitamos en una casa es justamente cuando más frío hace en el exterior.  Pero cuando más frío hace en el exterior es justamente cuando la bomba de calor es menos eficiente y potente.  Por consiguiente, es necesario de pedir al fabricante un modelo que pueda satisfacer las cargas térmicas a la temperatura de diseño.

Las bombas de calor requieren bajas temperaturas de impulsión de como máximo de 55 a 60 grados cuanto más alta sea la temperatura más bajo será en el rendimiento y la potencia. El suelo radiante,  con temperaturas de impulsión por debajo de los 40 grados es un disipador ideal.  Los radiadores habituales trabajan con temperaturas de impulsión de 170 grados hasta 90 grados,  y si queremos utilizarlos conjuntamente con bombas de calor con una temperatura de impulsión,  hay que sobredimensionarlos es decir poner más unidades de radiadores con el fin de poder cubrir las cargas térmicas de las estancias.

Ventajas y desventajas de las bombas geotérmicas

Y esta es la ventaja de la bomba geotérmica.  A partir de unos 10 metros de profundidad,  el subsuelo siempre está a la misma temperatura.  El rendimiento de la bomba geotérmica dependerá entonces de la temperatura del subsuelo y de la temperatura de impulsión,  pero no de la temperatura exterior. Podemos producir calor con altos rendimientos de hasta 6 kilovatios con condiciones exteriores mucho más desfavorables.

El coste para poder disfrutar de esta ventaja es alto. Cada pozo de unos 10 metros cuesta alrededor de los 3000 o 4000 € y un pozo da una potencia de unos 5 a 8 kilovatios,  justo para una vivienda una unifamiliar pequeña.  el coste de las bombas de calor en esta magnitud de potencia ronda los 6000 o 8000€ dependiendo de la marca y de las prestaciones.

Pero atención, y el calor que se extrae del subsuelo necesita recuperarse para que lo podamos extraer de nuevo.  sí la energía que se extrae de un pozo es superior a la que es capaz de regenerar el pozo se agotara con el tiempo,  incluso puede llegar a dejar de funcionar.

En el momento de dimensionar los pozos,  habitualmente no se dispone de la información necesaria para calcular la cantidad de metros y de pozos correctamente. Los estudios geotécnicos indican las capas de subsuelo,  cosa que permite estimar la potencia de extracción de los pozos pero no es ninguna garantía. La única forma de tener la certeza es realizar un test de respuesta del terreno (TRT)  pero el elevado coste de este test es prácticamente igual que el de un pozo y no se justifica por las obras de menos de 10 pozos.

En los casos habituales,  no se dispone del test  pero es importante no sobreestimar la potencia de extracción del subsuelo con la finalidad de abaratar la inversión. Otro factor a tener en cuenta en las bombas aerotérmicas es la afectación a nivel visual y acústico.  Son equipos ubicados en el exterior,  cajas habitualmente grises con un ventilador que pueden llegar a generar más de 70 decibelios. Por tanto deberemos estudiar bien donde ubicarlas y que afectaciones pueden llegar a tener.

Podemos diferenciar las bombas de calor también por el conductor de agua o gas refrigerado que hacen servir para transportar la energía. Las bombas de calor con agua como conductor tienen la ventaja de poderse integrar en sistemas EFI exigentes de distribución de calor, cómo suelos radiantes o  radiadores, porque utilizan el mismo líquido. Por otra parte tenemos los sistemas con gas como conductor,  cómo pueden ser del tipo VRV en instalaciones más grandes,  o del tipo aire acondicionado en el caso más doméstico.

Esta tecnología separa la bomba de calor en 2 unidades,  la interior con el condensador,  y la exterior con el evaporador y el compresor. Los sistemas con gas tienen normalmente unos rendimientos superiores a las bombas de calor con agua,  ya que reducen la cantidad de intercambiadores.  La instalación no se puede modificar prácticamente. Por tanto, existen limitaciones a nivel de cargas parciales y distancias además de estar ligada al tipo de gas y al fabricante.

Muchas bombas de calor tanto de agua como de gas, son reversibles es decir que permiten la producción de frío o aún más allá, son unidades que producen frío y calor simultáneamente aprovechándose mutuamente, de unos rendimientos muy espectaculares de hasta 8 o 9 kilovatios de calor por cada kilovatio eléctrico.

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