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Coeficientes de rendimiento (COP) y eficiencia energética en el ciclo de refrigeración (EER) de la bomba de calor

Cuadro de clase de eficiencia energética en equipos de aire acondicionado domésticoEl objeto de las siguientes líneas -redactadas por cortesía de Jose Mª Ortíz, quien fuera durante años Director General de AFEC- es ayudar a comprender el concepto de rendimiento, su aplicación a los equipos de aire a condicionado domésticos (bomba de calor reversible), describir los coeficientes que se utilizan para medir los rendimientos teóricos de esos equipos y su utilidad práctica.

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Para entender el concepto de rendimiento, un principio básico debe ser tenido en cuenta. En la naturaleza no existen procesos ideales y por lo tanto el rendimiento, o eficiencia, de un proceso real es siempre inferior a la unidad., y esto es, porque en la transformación que lleva a cabo la máquina, se producen invariablemente pérdidas mecánicas por rozamiento y perdidas de calor en las superficies de intercambio con el ambiente exterior.

El rendimiento de una máquina se puede definir de forma general como el cociente entre la energía o el trabajo útil producido por esa máquina,  y la energía o el trabajo externo que debe aplicarse a la misma para que produzca el trabajo o el calor que se le demanda. De acuerdo con el principio anterior, el número adimensional que mide este rendimiento es siempre inferior a uno.

Sin embargo cuando se trata de equipos de aire acondicionado, reversibles o no, en todos  los casos, el rendimiento publicado por los fabricantes es siempre superior a la unidad. ¿A qué se debe esta aparente excepción a la regla?

Para explicar esto, es necesario entender que el funcionamiento de la gran mayoría de estos equipos se basa en las propiedades termodinámicas de un gas refrigerante al que se somete a un proceso cíclico cerrado, ciclo frigorífico, de compresión, condensación, expansión y evaporación.

El diagrama de Mollier de cada gas frigorífico muestra el comportamiento de ese gas a lo largo de las diferentes etapas del ciclo, y muestra las aportaciones de energía que se realizan y las prestaciones térmicas que se obtienen en cada etapa del ciclo de funcionamiento de la máquina.

Diagrama de Mollier de un gas frigorífico

Como puede comprobarse en la Figura 1, funcionamiento en modo calefacción, es decir como bomba de calor, la energía que se aporta desde el exterior está formada por la energía eléctrica, W, de accionamiento del compresor, y por la aportación gratuita del aire exterior, QE. (Bomba de calor aerotérmica).

Funcionamiento del ciclo de la bomba de calor en modo calefacción

La energía entregada por el equipo QT, es, en consecuencia y simplificando, es decir no teniendo en cuenta las pérdidas antes citadas, la suma de ambas aportaciones.

Por lo tanto el rendimiento η = QT/W siendo (QT = QE + W), es obviamente mayor que uno.

De manera similar se puede formular el rendimiento en modo refrigeración, aunque lógicamente al producirse la inversión del ciclo, equipo reversible, las presiones de condensación y evaporación serían diferentes y por lo tanto el rendimiento. En cualquier caso este seguiría siendo superior a la unidad.

Para medir estos rendimientos se utilizan las siguientes cuatro definiciones: EER y SEER en modo refrigeración y COP y SCOP en modo calefacción. Siendo:

EER (factor de eficiencia energética en modo refrigeración), se define como el cociente entre la potencia de refrigeración y la potencia eléctrica absorbida en unas condiciones específicas de temperatura con la unidad a plena carga.

SEER (factor de eficiencia energética estacional), se define como la eficiencia energética estacional de una unidad, calculada para la demanda anual de refrigeración, determinada por unas condiciones climáticas específicas dadas en la norma UNE-EN 14825:2014.

COP (coeficiente de eficiencia energética en modo calefacción) se define como el cociente entre la potencia de calefacción y la potencia eléctrica absorbida en unas condiciones específicas de temperatura con la unidad a plena carga.

SCOP (Coeficiente de rendimiento estacional) se define como la eficiencia estacionalde una unidad calculada para la demanda de calefacción anual de referencia.

Todas esas definiciones dan como resultado valores obtenidos a partir de cálculos o mediciones de laboratorio en unas condiciones de referencia que en contadas ocasiones se van a producir en el funcionamiento real de las máquinas.

Por otro lado la gran diferencia entre ellas se produce cuando se utilizan valores estacionales (SEER y SCOP) dado que por definición en ambos casos se da una evaluación del rendimiento a partir de una demanda anual de referencia. Es decir no se mide o calcula un solo punto sino varios que pretenden aproximar el funcionamiento teórico al real. 

En este sentido los valores SEER y SCOP son más ajustados a la realidad y de hecho han sustituido, en aplicación de los vigentes Reglamentos Europeos, a los antiguos valores EER y COP en los equipos de aire acondicionado.

En cualquier caso el verdadero valor de estos coeficientes es  proporcionar al usuario, una información normalizada que le permita comparar la eficiencia teórica de varios fabricantes y de esa forma facilitar su toma de decisión de compra en base a la eficiencia de la máquina.

Los Reglamentos vigentes obligan a los distribuidores a mostrar en el punto de venta o en ventas a través de Internet, los mencionados valores SEER y SCOP mediante la correspondiente etiqueta energética que debe acompañar a los equipos

Puesto que la eficiencia energética es función de las temperaturas de condensación y evaporación, es decir de las condiciones exteriores, y de la temperatura de consigna que el usuario elija en cada ocasión para satisfacer sus necesidades de confort, es evidente que a menos que el usuario disponga de una instalación de medida, no le será posible conocer el consumo real de su aparato ni sus prestaciones térmicas, por lo que difícilmente conocerá su rendimiento.

En consecuencia, para un uso eficiente de los equipos de aire acondicionado se recomienda utilizarlos dentro de los límites de temperatura que se establecen en el RITE  para las instalaciones de climatización y de esta forma evitar el despilfarro de energía eléctrica.

Artículo cortesía de:
 
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Modificado por última vez enMiércoles, 16 Diciembre 2020 12:17
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