Las bombas de calor de fuente de aire, como las que se ven aquí, podrían ser una alternativa a las unidades HVAC típicas. Pero si una bomba de calor es adecuada para usted depende de muchas variables. Cuando piensa en enfriar un edificio caliente, probablemente no piense en bombas de calor. De hecho, probablemente piense en usar un acondicionador de aire en su lugar. Pero resulta que una bomba de calor puede tanto calentar como enfriar y, en algunas aplicaciones, se prefiere separar los sistemas de calefacción y enfriamiento.
En pocas palabras, una bomba de calor Es un dispositivo que utiliza una pequeña cantidad de energía para mover el calor de un lugar a otro. No es demasiado difícil, ¿verdad? Las bombas de calor generalmente se usan para extraer calor del aire o del suelo para calentar una casa o un edificio de oficinas, pero se pueden invertir para enfriar un edificio. En cierto modo, si sabes cómo funciona un aire acondicionado, entonces ya sabes mucho sobre cómo funciona una bomba de calor. Esto se debe a que las bombas de calor y los acondicionadores de aire funcionan de manera muy similar.
Una de las mayores ventajas de una bomba de calor sobre una unidad estándar de calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC) es que no es necesario instalar sistemas separados para calentar y enfriar su hogar. Las bombas de calor también funcionan de manera extremadamente eficiente, porque simplemente transfieren calor en lugar de quemar combustible para generarlo. Esto los hace un poco más ecológicos que un horno de gas.
Y no solo calientan y enfrían edificios. Funcionan mejor en climas moderados, por lo que si no experimenta calor y frío extremos en la zona más remota, usar una bomba de calor podría ayudarlo a ahorrar un poco de dinero cada mes.
Siga leyendo para comprender más acerca de cómo funciona uno de los tipos más comunes de bombas de calor.
Contenido- Bombas de calor de fuente de aire y transferencia de calor
- Bombas de calor geotérmicas y de absorción
- Otros tipos de bombas de calor
- Pros y contras de las bombas de calor
- Qué buscar en una bomba de calor
- ¿Las bombas de calor le ahorran dinero?
- Mantenimiento de la bomba de calor
Bombas de calor de fuente de aire y de transferencia de calor
Esta ilustración muestra cómo una bomba de calor de fuente de aire toma el calor del aire exterior de su hogar y lo bombea al interior a través de Serpentines llenos de refrigerante. Hay muchos tipos de bombas de calor, pero todas funcionan según el mismo principio básico:transferencia de calor . Esto significa que en lugar de quemar combustible para generar calor, el dispositivo mueve el calor de un lugar a otro. Hay una clave para hacer que todo esto suceda. De acuerdo con la termodinámica, el calor fluye naturalmente desde las áreas de alta temperatura hacia aquellas con temperaturas más bajas.
Lo que hace una bomba de calor es usar una pequeña cantidad de energía para cambiar ese proceso a la inversa, extrayendo así el calor de un área de temperatura relativamente baja y bombeándolo a un área de temperatura más alta. Por lo tanto, el calor se transfiere de una "fuente de calor", como el suelo o el aire, a un "disipador de calor", como su hogar.
Uno de los tipos más comunes de bombas de calor es la bomba de calor de fuente de aire . Estos toman el calor del aire fuera de su hogar y lo bombean hacia el interior a través de bobinas llenas de refrigerante, no muy diferentes de las que se encuentran en la parte posterior de su refrigerador. La variedad de fuente de aire es bastante básica y encontrará dos ventiladores, los serpentines del refrigerador, una válvula de inversión y un compresor en el interior para que funcione.
La clave para permitir que la bomba de calor de fuente de aire también se enfríe es la válvula de inversión. Esta parte versátil cambia el flujo del refrigerante para que el sistema pueda operar en la dirección opuesta. Entonces, en lugar de bombear calor dentro de su hogar, la bomba de calor lo libera, tal como lo hace su aire acondicionado. Cuando se invierte el refrigerante, absorbe calor en el lado interior de la unidad y fluye hacia el exterior. Es aquí donde se libera el calor, lo que permite que el refrigerante se enfríe nuevamente y fluya hacia adentro para recoger más calor. Este proceso se repite hasta que estés agradable y tranquilo.
Bombas de calor geotérmicas y de absorción
Las bombas de calor geotérmicas como las que se muestran en esta ilustración absorben el calor del suelo o de una masa de agua subterránea y lo transfieren al interior. A estas alturas, habrá aprendido que las bombas de calor de fuente de aire use un ventilador exterior para llevar aire sobre los serpentines llenos de refrigerante. Dos conjuntos de estos serpentines transfieren este calor al interior, donde un segundo ventilador lo expulsa de los serpentines y lo distribuye por toda su casa como una bondad fresca. Algunos sistemas de bomba de calor de fuente de aire consisten en una sola unidad empaquetada que contiene ambos juegos de bobinas en una caja. Luego, esta caja se instala en el techo de un edificio con los conductos que se extienden a través de la pared. Muchos sistemas más grandes para edificios comerciales instalados de esta manera.
Las bombas de calor domésticas suelen ser sistemas divididos con un componente exterior y otro interior instalados a través de la pared. Dependiendo del tipo de sistema, puede haber uno o más componentes interiores para distribuir el calor.
Bombas de calor geotérmicas (también conocidas como bombas de calor geotérmicas) son un poco diferentes. Absorben el calor del suelo o de un cuerpo de agua subterráneo y lo transfieren al interior, o viceversa. El tipo más común de bomba de calor geotérmica transfiere el calor directamente del suelo al absorberlo a través de tuberías enterradas llenas de agua o refrigerante.
Estas tuberías de bombeo de líquido pueden ser de bucle cerrado o bucle abierto y funcionan casi exactamente como suenan. En un sistema de circuito cerrado, el mismo refrigerante o agua circula repetidamente a través de las tuberías. En un sistema de circuito abierto, el agua se bombea desde la fuente de agua subterránea, como un pozo o un lago artificial. De ahí, se extrae el calor del agua, y esa agua regresa al pozo o lago superficial. Luego se bombea más agua del pozo para extraer más calor en un circuito abierto continuo.
Si eso no es suficiente para dejarlo boquiabierto, considere la bomba de calor por absorción — bombas de fuente de aire que funcionan con gas natural, energía solar, propano o agua calentada geotérmicamente, en lugar de electricidad. Las bombas de absorción se pueden usar para aplicaciones a gran escala, pero ahora están disponibles para los hogares. La principal diferencia entre una bomba de calor de fuente de aire estándar y una bomba de absorción es que, en lugar de comprimir un refrigerante, una bomba de absorción absorbe amoníaco en agua y luego una bomba de baja potencia lo presuriza. Luego, la fuente de calor hierve el amoníaco del agua y el proceso comienza de nuevo.
Cuando vaya a ver una bomba de calor de absorción, es útil saber cómo están clasificadas. Los fabricantes los califican utilizando una medida llamada coeficiente de rendimiento (COP), lo que suena bastante complicado. Pero todo lo que necesita saber es buscar un COP superior a 1,2 para calefacción y superior a 0,7 para refrigeración. Y no se preocupe, hablaremos de las clasificaciones de las bombas de calor estándar un poco más adelante.
Las bombas de calor de fuente de aire, de fuente terrestre y de absorción son los tipos más comunes de bombas de calor, pero no funcionarán en todas las situaciones. Siga leyendo para conocer otros tipos de bombas de calor.
Otros tipos de bombas de calor
Las bombas de calor mini-split como esta son buenas para casas que quizás aún no tengan sistemas de conductos. En cambio, la unidad exterior se conecta a varias unidades interiores. Si tu casa no dispone de conductos de aire para distribuir el calor, no temas. Podrías usar un tipo especial de bomba de calor llamada bomba de calor mini-split . Conecta una unidad de fuente de aire exterior a varias unidades interiores. Estas unidades interiores se conectan a calentadores de agua o calentadores de espacio. Estos sistemas mini-split sin ductos son útiles para modernizar una casa con un sistema de bomba de calor porque sus ubicaciones dentro y fuera de la casa son flexibles.
Otra ventaja es que la instalación solo requiere un conducto de 3 pulgadas (7,6 centímetros) para atravesar la pared, lo cual es bastante discreto. También son versátiles. Los controladores de aire interior se pueden instalar en paredes, techos o en el piso, y son pequeños para arrancar. Sin embargo, una desventaja es que la instalación también debe ocupar algo de espacio interior para funcionar. Tampoco moverán tanto aire como las bombas de calor más grandes, por lo que son mejores para viviendas pequeñas y espacios comerciales.
Si bien la mayoría de las bombas de calor funcionan con aire, el enfriador de ciclo inverso (RCC) en cambio, bombea agua, lo que le permite operar de manera más eficiente en temperaturas bajo cero. En un sistema RCC, la bomba de calor se conecta a un tanque de agua aislado que calienta o enfría. Luego, un sistema de ventilador y serpentín bombea aire calentado o enfriado fuera del tanque y a través de los conductos hacia una o más zonas de calefacción. Un sistema RCC también puede bombear agua caliente a través de un sistema de calefacción por suelo radiante, de modo que cuando esos pies descalzos se sientan cómodos sobre un suelo de baldosas tostadas este invierno, puede agradecer a su RCC.
En una bomba de calor de fuente de aire típica, existe la necesidad de un quemador de respaldo para suministrar calor temporal cuando el sistema cambia a reversa para descongelar las bobinas. Este quemador de respaldo evita que el sistema sople aire frío a través de los registros mientras los serpentines se descongelan, lo cual es clave si su objetivo es mantenerse caliente.
Algunos podrían decir que el sistema RCC es superior porque utiliza el agua caliente del tanque para descongelar los serpentines, por lo que no se necesita un quemador de respaldo. Esto también significa que el sistema nunca sopla aire frío cuando no debería, y el resultado es que te mantienes agradable y cálido.
Una incorporación más reciente es la bomba de calor para clima frío , llamado así porque puede manejar eficientemente climas más fríos que la mayoría de los otros diseños, incluso por debajo de 0 grados Fahrenheit (-18 grados Celsius). La bomba de calor para clima frío detecta la cantidad mínima de energía necesaria para proporcionar el nivel deseado de calefacción o refrigeración y ajusta su salida hacia arriba o hacia abajo, para que nunca desperdicie energía.
En los fríos inviernos de Minnesota, se ha demostrado que estas bombas de calor son aproximadamente dos veces más eficientes energéticamente que el típico horno de gas natural, lo que las convierte en una alternativa extremadamente ecológica. A partir de noviembre de 2021, el Departamento de Energía de EE. UU. espera instalar estas bombas en edificios como parte del plan de infraestructura más grande de la administración Biden.
Incluso las bombas de calor especiales tienen limitaciones. Siga leyendo para conocer las ventajas y desventajas de las bombas de calor y lo que necesita saber antes de comprar una.
Pros y contras de las bombas de calor
Las bombas de calor pueden ayudar a los consumidores a ahorrar en servicios públicos, pero tienen limitaciones. Primero, tienden a ser algo ineficaces en climas fríos donde la temperatura del aire exterior cae cerca o por debajo del punto de congelación de forma regular, aunque los innovadores están trabajando para mejorar esto. Esto se debe a que mover el calor de un área muy fría a una más caliente requiere más energía que mover el calor entre dos áreas con una diferencia de temperatura más moderada.
También hay más calor disponible afuera en un clima moderado que en un clima frío. Es importante tener en cuenta que incluso en un clima frío, todavía hay calor en el aire exterior para bombearlo al interior, pero la unidad necesita trabajar más para extraer el calor disponible. Es posible que se requiera energía adicional para que la bomba de calor produzca suficiente calor para calentar cómodamente su hogar cuando la temperatura cae por debajo del punto de congelación, y eso no es bueno.
El calor producido por las bombas de calor no es tan intenso como el calor producido por un horno de gas o de petróleo. Las personas que están acostumbradas a los hornos tradicionales pueden sentirse incómodas con el calor más suave producido por estos sistemas. Otras personas prefieren el calor producido por las bombas de calor, porque las bombas de calor distribuyen el calor uniformemente por toda la casa, lo que significa que no hay puntos fríos. Una bomba de calor también se encenderá y apagará con menos frecuencia que un horno de gas, y la mayoría de los sistemas han eliminado el soplo de aire frío a través de las rejillas de ventilación que solía ocurrir cuando el sistema cambiaba temporalmente a reversa para descongelar los serpentines.
Antes de instalar una bomba de calor, deberá considerar qué tipo de calefacción adicional o de respaldo necesitará usar cuando la bomba de calor no funcione de manera eficiente. Muchas bombas de calor usan calefacción eléctrica adicional, pero también puede usar un quemador de aceite o un horno de gas adaptado. Cualquier tipo de sistema de calefacción que sea común en su área es probablemente el método de respaldo más eficiente y rentable. Siempre puede llamar a su compañía local de servicios públicos para obtener información.
Las bombas de calor de fuente terrestre son mejores deshumidificadores que los acondicionadores de aire normales, porque estos sistemas suelen tener bobinas de retorno planas más grandes que acondicionan y deshumidifican más aire que la bobina correspondiente en un sistema de aire acondicionado. Las bombas de calor de fuente de aire tienen aproximadamente las mismas capacidades de deshumidificación que los sistemas de aire acondicionado. Si tiene alguna necesidad de humidificación o deshumidificación, tenga esto en cuenta.
Ahora que conoce los pros y los contras de las bombas de calor, siga leyendo para saber qué buscar cuando compre una bomba de calor.
Qué buscar en una bomba de calor
Cuando comienza a comprar una bomba de calor, hay algunas cosas que debe buscar. En primer lugar, los fabricantes clasifican la eficiencia de la mayoría de las bombas de calor de dos maneras:clasificaciones SEER y HSPF. Las calificaciones SEER y HSPF más altas indican una unidad más eficiente.
- SEER significa calificación de eficiencia energética estacional y es una proporción de la cantidad de energía (medida en BTU) que se bombea al exterior en el modo de refrigeración dividida por la electricidad utilizada (en vatios) para la refrigeración. Busque una calificación SEER entre 14 y 18.
- HSPF significa factor de rendimiento estacional de calefacción. Calcula la relación entre la energía bombeada al interior para calefacción y la energía utilizada para calefacción, pero es una ecuación más complicada que la clasificación SEER porque también tiene en cuenta las necesidades de calefacción suplementarias y la energía utilizada para descongelar la unidad. Busque una calificación HSPF entre ocho y 10.
Las bombas de calor a menudo cuentan con opciones que las hacen más eficientes. Estos incluyen:
- Un serpentín atemperador que calienta el agua reciclando el calor residual (o en un sistema RCC, un recuperador de calor refrigerante que también usa la capacidad adicional de la bomba para calentar agua durante el clima templado de invierno).
- Compresores y motores de modo dual que ahorran energía ajustándolos hacia arriba o hacia abajo según el nivel de calefacción o refrigeración necesario.
- Compresores scroll que son más silenciosos, más eficientes y duran más que los compresores tradicionales.
Aunque muchas de estas características solo se pueden encontrar en bombas de calor más costosas, compensan el gasto inicial al ayudar a que las bombas de calor funcionen de manera más eficiente y ahorren más energía durante su vida útil.
Ahora ya sabe cómo comprar una bomba de calor, pero ¿realmente le ahorrará dinero?
¿Las bombas de calor le ahorran dinero?
El costo de instalar y operar diferentes tipos de bombas de calor varía bastante. Las bombas de calor de fuente terrestre son más costosas de instalar que las bombas de calor de fuente de aire, posiblemente de dos a tres veces más, porque las bombas de fuente terrestre requieren excavar hasta una fuente de calor e involucran sistemas de transferencia de calor más complejos. Eso puede ser un poco caro dependiendo del terreno de su propiedad. Sin embargo, la eficiencia adicional de una bomba de fuente terrestre puede ahorrar dinero en costos de energía en el futuro.
Espere pagar entre $ 5,000 y $ 7,500 por un sistema de bomba de calor de fuente terrestre. Las bombas de calor de fuente de aire se pueden encontrar mucho más baratas, con un promedio de alrededor de $ 1,500 a $ 5,000, porque las unidades tienden a ser más simples y la instalación es más fácil. Después de contar la mano de obra y el hardware adicional, el precio total puede superar los $ 20,000 y aumentar a partir de ahí para edificios más grandes. Sin embargo, existen créditos fiscales para el control climático de alta eficiencia disponibles en muchas regiones de los Estados Unidos, que pueden cubrir parcialmente el costo de las piezas y la instalación.
El costo requerido para operar y reparar una bomba de calor varía según el tipo de sistema. Es menos costoso hacer funcionar una bomba de calor geotérmica porque el suelo y el agua tienen una temperatura relativamente constante que permite que la bomba de calor funcione de manera eficiente. Los sistemas de fuente terrestre también tienen la ventaja de no estar expuestos al clima exterior, lo que evita mucho desgaste. Como desventaja, pueden ser costosos de reparar si necesita acceder a una parte subterránea del sistema.
Los sistemas de fuente de aire son de fácil acceso y servicio, pero es posible que necesiten un mantenimiento más regular porque están expuestos a los elementos. Además, las bombas de calor de fuente de aire pueden usar más energía adicional para funcionar, especialmente en climas más fríos, y esto le costará más en su factura de servicios públicos.
Las bombas de calor pueden ahorrarle entre un 30 y un 40 por ciento o más en su factura de servicios públicos, pero el descuido reducirá la eficiencia de una bomba de calor con el tiempo. Es importante tener en cuenta el clima en el que utilizará la bomba de calor para asegurarse de seleccionar un sistema que pueda funcionar de manera eficiente en su área. Al final, las bombas de calor pueden ahorrarle mucho dinero en servicios públicos si es un buen candidato e instala el tipo de bomba adecuado para su área.
Siga leyendo para conocer el costo de funcionamiento y reparación de su nueva bomba de calor.
Mantenimiento de Bombas de Calor
Las bombas de calor son complejas y contienen productos químicos peligrosos, por lo que es mejor dejar el mantenimiento y las reparaciones periódicas en manos de profesionales. Si usa su bomba de calor regularmente, debe cambiar el filtro aproximadamente una vez al mes. Probablemente podría salirse con la suya cambiando solo el filtro una vez cada tres meses si solo hace funcionar la unidad periódicamente. Mantenga los ventiladores y los serpentines limpios y sin residuos, y haga que un profesional inspeccione su bomba de calor dos veces al año:una vez antes de la temporada de calefacción y otra antes de la temporada de refrigeración.
Los problemas comunes con las bombas de calor incluyen flujo de aire bajo, conductos con fugas o ruidosos, problemas de temperatura, uso de la carga de refrigerante incorrecta, traqueteos, chirridos y ruidos de rechinamiento. Si puede, trate de aislar la ubicación del problema. ¿El flujo de aire solo sale bajo de un registro o todos los registros tienen un flujo de aire bajo? ¿El molesto ruido proviene de los conductos de aire o del interior de la unidad de bomba de calor?
Hay algunas cosas que puede hacer para identificar y posiblemente solucionar un problema de la bomba de calor antes de solicitar ayuda profesional. Primero, si la unidad no funciona, intente reiniciar su motor. Verifique que no haya problemas en el sistema de encendido de la bomba y asegúrese de que no tenga un disyuntor disparado o un fusible quemado. Compruebe el termostato para asegurarse de que funciona correctamente. Cambie el filtro si está sucio y asegúrese de que no haya obstrucciones en el flujo de aire.
Si los conductos de aire hacen ruido cuando se expanden y contraen, considere instalar almohadillas de goma alrededor de ellos para mayor aislamiento acústico. Los traqueteos se pueden arreglar sujetando piezas sueltas, y si escucha chirridos dentro de la unidad, es posible que deba reemplazar o ajustar la correa del ventilador que conecta el motor y el ventilador. Un chirrido puede indicar que los cojinetes del motor están desgastados, lo que requerirá la ayuda de un profesional para repararlo.
Tenga en cuenta que si no tiene inclinaciones mecánicas, probablemente no debería intentar hacer este tipo de trabajo de reparación. Y debido a que las bombas de calor pueden contener materiales peligrosos, esa es otra buena razón para obtener asistencia profesional. Una fuga de productos químicos es una mala noticia y puede lesionarse fácilmente si manipula un dispositivo roto.
Una bomba de calor debe durar entre 10 y 25 años. La inspección y el mantenimiento regulares son el factor más importante para la longevidad de la bomba. Aquellos en climas más moderados también tenderán a durar más. Tenga en cuenta que la tecnología puede cambiar antes de que su bomba de calor se haya desgastado, por lo que es posible que su bomba de calor dure más que la capacidad de un técnico para repararla. Las nuevas tecnologías pueden hacer que las bombas de calor sean más seguras o más eficientes, por lo que es posible que desee estar atento a los nuevos tipos de bombas de calor.
Para obtener más información sobre las bombas de calor, consulte los enlaces a continuación para obtener mucha más información.
Publicado originalmente:13 de mayo de 2009
Preguntas frecuentes sobre bombas de calor
¿Cómo funciona una bomba de calor en invierno?
Una bomba de calor absorbe el calor del aire exterior y lo sopla adentro para calentar su hogar. Son mucho menos costosos de operar que un horno de gas porque usan una cantidad muy pequeña de electricidad.¿Una bomba de calor enfría tan bien como un acondicionador de aire?
Las bombas de calor pueden calentar Y enfriar el aire a diferencia de los acondicionadores de aire. Incluso cuando se trata de enfriar su casa, las bombas de calor son más eficientes en comparación con los aires acondicionados.¿A qué temperatura no es efectiva una bomba de calor?
Aunque las bombas de calor son más eficientes que el aire acondicionado normalmente, no pueden mantener su eficiencia entre 25 y 40 grados Fahrenheit. Las bombas de calor son mucho mejores para temperaturas superiores a los 40 grados. Cualquier cosa debajo y comienzan a usar más energía, haciendo que los hornos sean más eficientes en ese punto.¿Cómo reinicia su bomba de calor?
Para reiniciar su bomba de calor, primero apague el termostato y la bomba. Apague los interruptores asociados y deje que el refrigerante se asiente durante al menos tres a cinco minutos. Puede limpiar los filtros o conductos mientras espera. Luego, vuelva a encender el sistema en orden inverso.¿Cuál es la expectativa de vida promedio de una bomba de calor?
En promedio, las bombas de calor duran entre 10 y 15 años, según el uso y el mantenimiento. Algunos también han informado que sus sistemas permanecen operativos hasta por 50 años, pero eso es raro.Más enlaces excelentes
- Instituto de Aire Acondicionado, Calefacción y Refrigeración
- La Administración de Información Energética