Bomba de calor

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Bomba de calorUna bomba de calor es un aparato cuyo funcionamiento se basa en la termodinámica. Consiste en transportar energía en forma de calor de un ambiente (que puede ser aire, agua o suelo) a otro. Este proceso se genera a través del cambio de estado de gas a líquido de un fluido refrigerante por medio de la temperatura ambiente y con ayuda de un compresor.

Un ejemplo claro de bomba de calor es el frigorífico. En este caso, se transfiere el calor del interior del frigorífico (reduciendo su temperatura) hacia el exterior, aumentando la temperatura de la estancia. En el caso de una bomba de calor para producción de agua caliente sanitaria el funcionamiento es similar: el gas absorbe el calor del aire del ambiente y lo cede al acumulador de agua a través de un condensador.

Las bombas de calor son empleadas en equipos de climatización, en este caso, para aportar calor o calentar agua sanitaria, aunque también hay bombas de calor que funcionan con un ciclo inverso, es decir, que aportan frío al local. En esta caso estamos hablando de bomba de calor reversible (ver más sobre la bomba de calor reversible) . 

La ventaja de usar la bomba de calor reside en su capacidad de suministrar más energía útil (en forma de calor) de la que utiliza para su funcionamiento (energía eléctrica), pudiendo llegar a producir un ahorro del 70% respecto a un sistema de calentamiento tradicional como gas, electricidad o gasóleo.

NUOS es la primera y la única bomba de calor para agua caliente sanitaria del mercado de instalación mural. ARISTON, pionera en innovación, presenta ahora la evolución de NUOS: NUOS EVO 80 – 110 (destinada a aplicaciones domésticas), con la que explicaremos el funcionamiento de esta tecnología.

Bomba de calor Ariston Nuos

Componentes

La bomba de calor aire-agua consta de dos partes: el grupo bomba de calor situado en la parte superior y el depósito de acumulación en la parte inferior. La bomba de calor está basada en el aprovechamiento de la energía que producen los cambios de estado del fluido refrigerante. Este fluido circula por el interior de un circuito cerrado que consta de:

  1. Compresor, cuyo trabajo permite el desarrollo del proceso y que requiere de electricidad para su funcionamiento. Este es el componente que supone la mayor parte del consumo de energía eléctrica de NUOS.
  2. Condensador. Intercambiador de calor situado a lo largo del calderín y a través del cual el fluido refrigerante en forma de vapor cede toda su energía al agua del depósito. A medida que va cediendo la energía condensa y vuelve a estado líquido.
  3. Válvula de expansión. Componente del circuito por el que pasa el fluido refrigerante  y que por medio de su cambio de sección, supone una reducción brusca de la presión y también un descenso notable de la temperatura.
  4. Evaporador. Otro intercambiador de calor situado en la parte superior, que a través de su superficie ampliada por un sistema de aletas, permite el intercambio entre el fluido refrigerante y el aire ambiente. En este intercambiador el fluido refrigerante pasa a estado vapor.

Como la energía térmica solamente puede ir de un nivel de energía más alto a otro más bajo, el fluido refrigerante presente en el evaporador, necesariamente debe estar a una temperatura menor que la del aire ambiente. Por otra parte, el fluido refrigerante situado en el condensador debe tener también necesariamente, una temperatura superior a la del agua a calentar en el depósito para poder cederle energía.

Principio de funcionamiento de una bomba de calor:

El principio de funcionamiento de la bomba de calor se puede estructurar en 4 pasos:

-       En el primer paso el fluido refrigerante se encuentra a baja temperatura y a baja presión y, por lo tanto, en estado líquido. El aire aspirado del ambiente pasa a través del evaporador, dónde el fluido refrigerante absorbe la temperatura del aire ambiente y cambia de estado. Al mismo tiempo, el aire es expulsado a una temperatura más baja.

-       El fluido refrigerante llega al paso 2 en forma de vapor pero todavía a baja presión. Pasándolo a través del compresor se produce un aumento de la presión con el consiguiente aumento de temperatura. 

-       Como resultado se obtiene vapor en un estado elevado de energía. Este vapor situado en el paso 3 es el que circula por el condensador situado a lo largo del calderín donde va cediendo toda la energía al agua acumulada, volviendo así a estado líquido.

-       En el último paso del proceso, el fluido refrigerante ya en estado líquido se hace pasar por la válvula de expansión para obtener de nuevo el fluido en sus condiciones iniciales, es decir,  a baja presión y a baja temperatura. De esta forma se puede volver a iniciar el proceso.

Funcionamiento Bomba de calor

Rendimiento

Una vez conocido el funcionamiento de este proceso y para poder hablar de la eficiencia de la bomba de calor, debemos recurrir al COP (Coefficient of Performance) o lo que es lo mismo, un coeficiente de rendimiento. Este coeficiente nos da una relación entre la potencia suministrada y la potencia consumida. En este caso, una relación entre el calor cedido al agua que se debe calentar y la energía eléctrica consumida principalmente por el compresor.

De forma práctica se puede decir que un COP 3 implica un rendimiento del 300%, o lo que es lo mismo, para 1kWh consumido de energía eléctrica se aportan 3 kWh de energía en forma de calor al depósito de acumulación.

El COP es variable según el tipo de bomba de calor y según las condiciones de funcionamiento. La variable que más influye en su funcionamiento es principalmente la temperatura ambiente, aunque también influye la temperatura entrada agua fría, temperatura de preparación y humedad relativa.

Ejemplo:

Calculemos el ahorro obtenido en la instalación de una bomba de calor NUOS EVO 110 de Ariston en una vivienda de 4 personas en Valencia: La demanda de agua caliente es de 120 litros/día a 60ºC que corresponden a 2.307 kWh anuales.

Bomba calor rendimientos

Considerando el COP del NUOS elegido y la variación del mismo por la zona en la que se instala se obtiene un ahorro del 70% de energía.

Rendimientos de la boma de calor

Conclusiones

Dado que la bomba de calor aporta un 70% de ahorro en la producción de agua caliente sanitaria se puede equiparar al ahorro exigido en el apartado HE4 del Código técnico de la edificación, por lo tanto este equipo  se puede utilizar justificadamente para disminuir el porcentaje de cobertura solar exigido en cualquier edificación sujeta a CTE.

Además del ahorro que puede llegar a suponer, también hay que considerar otros efectos que produce su funcionamiento. El aire que expulsa, a diferencia de otros sistemas de calentamiento de agua sanitaria, no solamente no es el resultado de ningún tipo de combustión sino que es aire fresco. De esta forma, las bombas de calor contribuyen aunque sea en pequeña medida a la reducción del calentamiento global y también a la reducción de emisiones de CO2. De hecho, se ha estimado que una bomba de calor de 80 litros permite reducir 480 kg/año de CO2 vinculado a la producción de energía eléctrica.

En resumen, la finalidad de la bomba de calor es llevar a otro nivel el concepto de calentamiento de agua sanitaria. Un sector en el que el concepto de eficiencia energética hasta ahora casi no tenía lugar. La bomba de calor supone un paso importante hacia la eficiencia y el ahorro energético utilizando como fuente de energía algo tan simple como el propio aire ambiente. Todo ello con un producto más flexible, más sencillo de instalar y más económico que otros equipos que se aprovechan de las energías renovables como el sol o la temperatura de la tierra. Además de ajustarse en mayor medida a las necesidades reales de la vivienda y ser más accesible al usuario.

Tipos de bombas de calor

Se distinguen 3 tipos principales de bomba a calor:

  • Bomba a calor aire-aire : el calor que se toma del el aire se transfiere directamente al aire del local que debe calentarse.

  • Bomba a calor aire-agua : el calor se toma del aire y se transfiere a un circuito de agua que abastecerá un suelo/techo radiante/refrescante,  radiadores, ventiloconvectores o aerotermos.

  • Bomba a calor agua/agua : el sistema toma el calor de un circuito de agua en contacto con un elemento que le proporcionará el calor (la tierra, capa freática) para transferirlo a otro circuito de agua como en el caso anterior. Es el sistema generalmente adoptado por las bombas de calor geotérmicas.

Coeficiente de rendimiento (COP) de una bomba de calor

La eficiencia de una bomba de calor se mide por su coeficiente de rendimiento (COP). Para una correcta eficiencia y funcionalidad, una bomba de calor debe alcanzar un COP de entre 2 y 6, dependiendo de la diferencia entre las temperaturas de ambos focos (interior o exterior).

 

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Bomba de calor Nuos de Ariston

Idoia Caloryfrio

Actualizado ( Lunes, 19 de Agosto de 2013 08:37 )  
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