En el ámbito de las tecnologías de calefacción y refrigeración, las bombas de calor se han consolidado como una solución altamente eficiente y respetuosa con el medio ambiente. Se utilizan ampliamente en entornos residenciales, comerciales e industriales para proporcionar funciones tanto de calefacción como de refrigeración. Para comprender plenamente el valor y el funcionamiento de las bombas de calor, es fundamental comprender sus principios de funcionamiento y el concepto del coeficiente de rendimiento (COP).
Los principios de funcionamiento de las bombas de calor
Concepto básico
Una bomba de calor es esencialmente un dispositivo que transfiere calor de un lugar a otro. A diferencia de los sistemas de calefacción tradicionales, que generan calor mediante combustión o resistencia eléctrica, las bombas de calor trasladan el calor existente de una zona más fría a una más cálida. Este proceso es similar al funcionamiento de un refrigerador, pero a la inversa. Un refrigerador extrae calor de su interior y lo libera al ambiente circundante, mientras que una bomba de calor extrae calor del exterior y lo libera al interior.
El ciclo de refrigeración
El funcionamiento de una bomba de calor se basa en el ciclo de refrigeración, que comprende cuatro componentes principales: el evaporador, el compresor, el condensador y la válvula de expansión. A continuación, se explica paso a paso cómo funcionan estos componentes en conjunto:
- EvaporadorEl proceso comienza en el evaporador, ubicado en el ambiente más frío (p. ej., fuera de la casa). El refrigerante, una sustancia con un punto de ebullición bajo, absorbe calor del aire o del suelo circundante. Al absorber calor, el refrigerante cambia de líquido a gas. Este cambio de fase es crucial, ya que permite que el refrigerante transporte una cantidad significativa de calor.
- CompresorEl refrigerante gaseoso pasa entonces al compresor. Este aumenta la presión y la temperatura del refrigerante comprimiéndolo. Este paso es esencial porque eleva la temperatura del refrigerante a un nivel superior a la temperatura interior deseada. El refrigerante de alta presión y alta temperatura está ahora listo para liberar su calor.
- CondensadorEl siguiente paso consiste en el condensador, ubicado en el ambiente más cálido (p. ej., dentro de la casa). Aquí, el refrigerante caliente y a alta presión libera su calor al aire o al agua circundante. A medida que el refrigerante libera calor, se enfría y vuelve de estado gaseoso a líquido. Este cambio de fase libera una gran cantidad de calor, que se utiliza para calentar el espacio interior.
- Válvula de expansiónFinalmente, el refrigerante líquido pasa por la válvula de expansión, que reduce su presión y temperatura. Este paso prepara el refrigerante para absorber calor de nuevo en el evaporador, y el ciclo se repite.
El coeficiente de rendimiento (COP)
Definición
El coeficiente de rendimiento (COP) mide la eficiencia de una bomba de calor. Se define como la relación entre la cantidad de calor suministrada (o extraída) y la cantidad de energía eléctrica consumida. En términos más sencillos, indica cuánto calor puede producir una bomba de calor por cada unidad de electricidad que consume.
Matemáticamente, el COP se expresa como:
COP=Energía eléctrica consumida (W)Calor suministrado (Q)
Cuando una bomba de calor tiene un COP (coeficiente de rendimiento) de 5,0, puede reducir significativamente la factura de electricidad en comparación con la calefacción eléctrica tradicional. A continuación, se presenta un análisis y cálculo detallados:
Comparación de eficiencia energética
La calefacción eléctrica tradicional tiene un COP de 1,0, lo que significa que produce 1 unidad de calor por cada kWh de electricidad consumida. En cambio, una bomba de calor con un COP de 5,0 produce 5 unidades de calor por cada kWh de electricidad consumida, lo que la hace mucho más eficiente que la calefacción eléctrica tradicional.
Cálculo del ahorro en costos de electricidad
Suponiendo la necesidad de producir 100 unidades de calor:
- Calefacción eléctrica tradicional:Requiere 100 kWh de electricidad.
- Bomba de calor con COP de 5,0:Sólo requiere 20 kWh de electricidad (100 unidades de calor ÷ 5,0).
Si el precio de la electricidad es de 0,5€ por kWh:
- Calefacción eléctrica tradicional:El coste de la electricidad es de 50€ (100 kWh × 0,5€/kWh).
- Bomba de calor con COP de 5,0:El coste de la electricidad es de 10€ (20 kWh × 0,5€/kWh).
Tasa de ahorro
La bomba de calor puede ahorrar un 80% en la factura de electricidad en comparación con la calefacción eléctrica tradicional ((50 - 10) ÷ 50 = 80%).
Ejemplo práctico
En aplicaciones prácticas, como el suministro de agua caliente sanitaria, supongamos que es necesario calentar diariamente 200 litros de agua de 15 °C a 55 °C:
- Calefacción eléctrica tradicional:Consume aproximadamente 38,77 kWh de electricidad (suponiendo una eficiencia térmica del 90%).
- Bomba de calor con COP de 5,0:Consume aproximadamente 7,75 kWh de electricidad (38,77 kWh ÷ 5,0).
Con un precio de electricidad de 0,5€ por kWh:
- Calefacción eléctrica tradicional:El coste diario de la electricidad es de unos 19,39€ (38,77 kWh × 0,5€/kWh).
- Bomba de calor con COP de 5,0:El coste diario de la electricidad es de unos 3,88€ (7,75 kWh × 0,5€/kWh).
Ahorros estimados para hogares promedio: Bombas de calor vs. Calefacción a gas natural
Basado en estimaciones de toda la industria y tendencias de precios de la energía en Europa:
| Artículo | Calefacción de gas natural | Calefacción con bomba de calor | Diferencia anual estimada |
| Costo promedio anual de energía | 1.200–1.500 € | 600–900 € | Ahorro de aprox. 300-900 € |
| Emisiones de CO₂ (toneladas/año) | 3–5 toneladas | 1–2 toneladas | Reducción de aprox. 2-3 toneladas |
Nota:El ahorro real varía según los precios nacionales de la electricidad y el gas, la calidad del aislamiento del edificio y la eficiencia de la bomba de calor. Países como Alemania, Francia e Italia suelen mostrar mayores ahorros, especialmente cuando existen subvenciones gubernamentales.
Bomba de calor Hien R290 EocForce Serie 6-16 kW: Bomba de calor aire-agua monobloque
Características principales:
Funcionalidad todo en uno: funciones de calefacción, refrigeración y agua caliente sanitaria
Opciones de voltaje flexible: 220–240 V o 380–420 V
Diseño compacto: unidades compactas de 6 a 16 kW
Refrigerante ecológico: refrigerante verde R290
Funcionamiento silencioso: 40,5 dB(A) a 1 m
Eficiencia energética:SCOP hasta 5,19
Rendimiento a temperaturas extremas: funcionamiento estable a –20 °C
Eficiencia energética superior: A+++
Control inteligente y preparado para PV
Función antilegionela: Temperatura máxima de salida del agua: 75 ºC
Hora de publicación: 10 de septiembre de 2025