¿Qué es un sistema de bomba de calor? Qué saber

Si no está familiarizado con bombas de calor, no hay mejor momento que el presente para cambiar eso. En 2023, se activan los incentivos federales para facilitar la compra e instalación de uno en el presupuesto. Y en 2030, California comenzará a eliminar gradualmente hornos de gas.

Debido a que las bombas de calor utilizan un 50 por ciento menos de energía que los hornos de resistencia eléctrica según la Agencia de Protección Ambiental (EPA)), están preparados para convertirse en la opción de calefacción más económica para los californianos, así como para las personas de cualquier otro estado que siga el ejemplo de California.

Entonces, ¿qué es este electrodoméstico que “bombea calor”? La idea no es exótica. Dale la vuelta a tu aire acondicionado de ventana y podría funcionar como una bomba de calor rudimentaria. Pero como era de esperar, las bombas de calor reales son más sofisticadas que eso.

¿Qué es un sistema de bomba de calor?

Una bomba de calor es un aparato eléctrico que transfiere calor del exterior al interior y viceversa.

La mayoría de las bombas de calor tienen válvulas de inversión que les permiten funcionar también como acondicionadores de aire. Las principales partes de trabajo son un compresor, que hace circular un refrigerante a través de un sistema de bobinas de cobre, y un ventilador para hacer circular el aire en el espacio habitable.

Los sistemas de bomba de calor suelen constar de dos unidades, una exterior y otra interior, conectadas por tubería de cobre que atraviesa la pared del edificio. El compresor suele estar fuera.

¿Cómo funciona una bomba de calor?

El sistema de refrigeración consta de dos serpentines (condensador y evaporador) separados por una válvula de expansión por la que circula continuamente un refrigerante. En el serpentín del condensador, el compresor presuriza el refrigerante para condensarlo en un líquido. Debido a que este proceso libera calor, el serpentín del condensador siempre está caliente.

El líquido presurizado presiona contra una válvula de expansión al final del serpentín. Cuando la presión es lo suficientemente grande, la válvula se abre y rocía el refrigerante en los serpentines del evaporador, donde la repentina reducción de la presión convierte el refrigerante en vapor.

La vaporización extrae energía del medio circundante (aire, suelo o agua). Esto regresa al serpentín del condensador para liberarse como calor cuando el refrigerante se vuelve a presurizar.

Tipos de sistemas de bomba de calor

Es posible categorizar bombas de calor según el medio donde intercambian calor.

Un fuente de aire bomba obtiene calor del aire circundante. A fuente terrestre (o geotérmica) lo obtiene del suelo, y una fuente de agua bomba de un cuerpo de agua cercano. Las bombas de calor geotérmicas y de fuente de agua aprovechan las condiciones de temperatura estables bajo tierra o en una masa de agua. Funcionan mejor en climas fríos que los modelos de fuente de aire.

Otra forma de categorizar las bombas de calor es por tamaño. Unidades para toda la casa con potentes compresores puede tomar el lugar de un horno y aire acondicionado en un sistema central de calefacción/refrigeración. El serpentín del condensador está montado en un controlador de aire que también alberga un ventilador.

Bombas de calor más pequeñas, conocidas como minisplits sin ductos, tener una o más unidades interiores montadas en la pared, cada una con su propio ventilador. Los minisplits producen suficiente calor para una sola habitación. También existen sistemas mini-split con un solo compresor que alimenta hasta ocho o nueve unidades de pared.

¿Dónde son más comunes las bombas de calor?

Los encontrará principalmente en regiones con temperaturas invernales moderadas.

Según datos de la Asociación Nacional de Constructores de Viviendas, entre el 75 % y el 77 % de los hogares en los estados de East South Central y South Atlantic los tienen, mientras que el 20 % de los hogares en los estados de West South Central los tienen. No son tan comunes en los estados del norte porque la temperatura del aire es demasiado fría y los modelos de fuente de agua o tierra son costosos de instalar.

Sin embargo, la situación no es estática. Los fabricantes están trabajando para desarrollar modelos más eficientes que funcionen en climas fríos. Además, las unidades se pueden equipar con calentadores resistivos auxiliares para brindar calor adicional en los días fríos.

Compra de una bomba de calor

Las características más importantes a considerar son la producción de calor, medida en Unidades Térmicas Británicas (Btus), y la Calificación de Eficiencia Energética Estacional (SEER). La producción de calor también se suele medir en toneladas, donde una tonelada = 12 000 Btus.

Hay dos reglas generales para dimensionar una bomba de calor. Una es proporcionar 30 Btus de calor por pie cuadrado de superficie. La otra es dividir el área total del piso por 500 para determinar la cantidad de toneladas que necesita. Es importante que un contratista de HVAC realice pruebas para dimensionar con precisión una unidad para una casa en particular para que produzca la cantidad adecuada de calor.

Los números SEER comienzan en 13 (baja eficiencia) y suben a 21 o 22 (alta eficiencia). Una unidad con un número SEER alto usa menos electricidad, pero tiene más partes móviles y cuesta más comprarla y mantenerla.

En la práctica, un sistema con SEER 16 debería ser adecuado en climas moderados. Para maximizar el rendimiento en un clima más frío o minimizar el uso de energía, opte por un SEER más alto. Puede calcular la energía que utiliza una unidad en particular y su costo mensual dividiendo la producción de calor en Btus por el SEER. Obtendrá el resultado en vatios por hora. Luego multiplique eso por la tarifa de electricidad local.

Instalación de una bomba de calor

Algunas unidades mini-split, como la Mr. Cool DIY, puede ser instalado por los propietarios de viviendas. Si no se siente cómodo con eso, contrate a un técnico de HVAC con licencia.

La unidad exterior se monta sobre una plataforma de concreto o pies de página para mantenerla alta y seca. Una o más unidades interiores están instaladas en las paredes o dentro de un controlador de aire conectado a los conductos del edificio. Luego, las dos unidades se conectan mediante tuberías de refrigeración y cables eléctricos que atraviesan la pared.

Debido a que la mayoría de las bombas de calor también funcionan como acondicionadores de aire, se incluye un tubo de drenaje para el condensado que gotea del serpentín interior cuando hace frío.

Mantenimiento de bombas de calor

Tanto la unidad interior como la exterior necesitan un mantenimiento de rutina, incluido el cambio de filtros de aire y la limpieza del polvo de los serpentines. La unidad exterior debe mantenerse libre de nieve, hojas y otros desechos para que el aire pueda circular.

Es posible que deba descongelar ocasionalmente el serpentín del evaporador en la unidad exterior en invierno y la unidad interior en verano. Simplemente desconecte la alimentación y deje que el hielo se derrita, en lugar de tratar de rasparlo y posiblemente dañar la bobina.

Chris Deziel ha estado activo en los oficios de la construcción durante más de 30 años. Ayudó a construir una pequeña ciudad en el desierto de Oregón desde cero y ayudó a establecer dos empresas de jardinería. Ha trabajado como carpintero, plomero y reparador de muebles. Deziel ha estado escribiendo artículos de bricolaje desde 2010 y ha trabajado como consultor en línea, más recientemente con el servicio Pro Referral de Home Depot. Su trabajo ha sido publicado en Landlordology, Apartments.com y Hunker. Deziel también ha publicado contenido científico y es un ávido músico.