La tecnología de bombas de calor y su eficiencia vista en detalle

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(1)La tecnología de bombas de calor y su eficiencia vista en detalle. La eficiencia energética es un negocio intangible, y como todos los intangibles; no todo el mundo ve de forma directa los beneficios. Si a eso unimos que el negocio de la energía da fácil entrada a todo tipo de embaucadores y timadores que prometen beneficios asombrosos, no es de extrañar que a veces sea realmente difícil convencer al usuario de la importancia de invertir en estas tecnologías. De ahí la gran importancia que tiene el uso de herramientas y estudios serios que ayuden a tomar decisiones sobre las distintas opciones tecnológicas que están disponibles para resolver una aplicación. Tomar una decisión equivocada nos condenará durante muchos años a pagar un sobrecoste energético y perderemos competitividad. La tecnología de bombas de calor merece ser revisada por su popularidad tanto en viejas, nuevas viviendas. Como siempre indicamos lo más importante para evitar derroches no es en sí la tecnología sino sobre todo la optimización en el diseño y el sistema de control para maximizar la eficiencia, y alcanzar los niveles más altos de sostenibilidad. Es por ello que en este artículo nos centramos fundamentalmente en la evaluación del rendimiento de las bombas de calor. Temariosformativosprofesionales.wordpress.com. Página 1.

(2) En muchos países las bombas de calor están experimentando una renovada popularidad. Aunque las bombas de calor se utilizan para calentar edificios desde hace más de 50 años, el boom de esta tecnología llegó en los 80, pero desde entonces muchas cosas han cambiado. La tecnología actual es muy avanzada y las bombas de calor actuales se adaptan a la demanda de calor y están equipadas con eficientes controles que pueden ofrecer ventajas tanto económicas como ambientales sobre los sistemas de combustibles fósiles. Para evaluar la sostenibilidad de las bombas de calor frente a las alternativas de combustibles fósiles, bajo la dirección del Fraunhofer ISE en Alemania, se instalaron dos grandes campos de prueba en 2006. En cada proyecto, se llevaron cabo numerosas mediciones sobre bombas de calor bajo condiciones reales de operación en viviendas multi familiares. Dentro del proyecto de control de la eficiencia de las bombas de calor, se estudió la eficiencia de las bombas de calor modernas. Para ello se instalaron bombas de calor en edificios muy eficientes en energía, con una carga anual de calentamiento de 20-50 kWh/m2 – equivalente a 2-5 litros de combustible por m2. Considerando que los edificios construidos antes de 1980 son responsables en Alemania del 90% del total de energía consumida, el ahorro potencial es mucho mayor que en las estructuras modernas de alta eficiencia. Eficiencia de las bombas de calor Las bombas de calor analizadas en el proyecto son de pequeña y capacidad, entre 5 y 10 kW térmicos, y con fuentes de calor diversas (bombas de calor aire-agua, bombas de calor suelo-agua y bombas de calor de agua subterránea agua-agua. El estudio se llevó a cabo con más de cien unidades de bombas de calor proporcionadas por productores. El objetivo del proyecto fuel valorar la eficiencia bajo diferentes condiciones de operación y en diferentes configuraciones, y los resultados podrán usarse para desarrollar conceptos de uso de bombas de calor de pequeña capacidad que nuevas construcciones. Adicionalmente, se examinan la pérdida de refrigerante bajo condiciones reales en algunas de las unidades y durante cuatro años. En un segundo proyecto, el rendimiento de unas 75 unidades de productores principales fue medido bajo condiciones de operación reales. Temariosformativosprofesionales.wordpress.com. Página 2.

(3) Debido a su alta temperatura del fluido de alimentación, estas bombas son especialmente adecuadas para el uso en edificios antiguos. En este proyecto el objetivo fue comparar sistemas de bombas de calor con calderas diesel centralizadas y analizar la rentabilidad y los gases de efecto invernadero. El proyecto fue ejecutado por E.ON Energy AG, y todos los resultados son públicos. Cuantificación de los beneficios de las bombas de calor El propósito del estudio fue llevar a cabo ensayos de campo para evaluar los límites del consumo de energía térmica y los standard de aislamiento con respecto a la operación de la bomba de calor. Como hemos visto recientemente en detalle, de nada vale calentar/enfriar si luego la energía se derrocha por no haber previsto un aislamiento suficiente. . A nuestro parecer, este estudio es de una gran importancia pues si bien realmente es bastante sencillo, entra en detalle sobre un concepto realmente importante para los profesionales que abordan proyectos de eficiencia energética: La relación entre la producción de energía y la envolvente del edificio. Entre los objetivos del prestigioso instituto Fraunhofer se encontraba también determinar los requisitos mínimos que deben cumplir la envolvente del edificio y el sistema de distribución de calor. Los sistemas de distribución de energía son también partes del sistema donde el derroche de energía puede ser realmente serio, hablaremos de ello en otro artículo en su momento. . El instituto definió también los prerrequisitos bajo los cuales funcionan las bombas de calor y estableció en 55 ºC la temperatura de alimentación, aunque la mayoría de las bombas de calor están aprobadas para suministrar temperaturas de hasta 65 ºC . Eficiencia de las bombas de calor. Hay principalmente dos factores que describen la eficiencia de las bombas de calor. Primero, el coeficiente de rendimiento (COP), que se determina mediante condiciones de ensayo standard para ciertos puntos de operación y/o para varios puntos de operación típicos. Segundo, el factor de rendimiento estacional (SPF).. Temariosformativosprofesionales.wordpress.com. Página 3.

(4) Resultados obtenidos El estudio demostró la eficiencia de calor, especialmente la de las bombas geotérmicas. También se demostró que es todavía necesario avanzar en la optimización de la integración de la unidad en el sistema de alimentación para la casa y las estrategias de control de la bomba de calor. Así, una fuente de calor inadecuadamente integrada o un disipador incorrectamente diseñado puede decrecer el factor de rendimiento estacional de la bomba de calor. . El SPF alcanzado es 3,8, aunque varios indicios confirman que el SPF por encima de 4 puede ser pronto alcanzado. Cuando se usan solamente para producir calor, el valor de SPF es 4,1 en las nuevas construcciones.. En la primera parte de este artículo hicimos una introducción a las bombas de calor y su eficiencia. En esta ocasión nos vamos a centrar en los principios básicos de funcionamiento de esta tecnología, también desde el punto de vista de la eficiencia energética.. Temariosformativosprofesionales.wordpress.com. Página 4.

(5) Principios de funcionamiento de las bombas de calor Las bombas de calor son equipos infrautilizados como medio de conservación de energía para calentar y enfriar edificios. Los componentes básicos de una bomba de calor son un fluido de trabajo o refrigerante, un compresor de gas, dos intercambiadores de calor, tuberías controles y accesorios que pueden proporcionar tanto calor como frío en el espacio de un edificio. En el modo de calentamiento, el calor es extraído de una fuente de calor natural o residual y transferido al espacio mientras que en el modo de enfriamiento, el calor se elimina del edificio y se descarga a un sumidero de calor. Hay cuatro tipos básicos de bombas de calor, denominadas aire-a-aire, agua-aaire, agua-a-agua, y tierra-a-aire. En un sistema de bomba de calor aire-a-aire, el calor es eliminado del aire interior y rechazado al aire exterior del edificio durante el ciclo de enfriamiento, mientras que ocurre lo contrario en el ciclo de calentamiento. El agua puede reemplazar el aire del exterior como fuente o sumidero para el calor, dependiendo de si la unidad está en modo de calentamiento o enfriamiento. Las bombas de calor aire-a-aire o bombas de calor de fuente aire son unidades sobre techo ya sea en sistemas compactos o split. Las bombas de calor de Split están diseñadas con una unidad de manejo de aire localidad en el interior del espacio acondicionado mientras que el condensador y el compresor se colocan en el exterior. Los sistemas ASHP son convenientes para climas suaves y áreas donde el gas natural no está disponible o es caro. En las bombas de calor de fuente de agua, en vez de aire, el agua se usa para transferir el calor entre el edificio y el exterior. Las bombas de calor geotérmicas usan la energía del suelo o aguas subterráneas como fuente o sumidero. En invierno una bomba de calor geotérmica transfiere energía térmica desde el suelo para proporcionar calentamiento del espacio. En el verano el proceso de transferencia de energía se invierte. El suelo absorbe energía térmica desde el espacio acondicionado y enfría el aire del edificio. GHP se beneficia de una temperatura del suelo constante a lo largo del año, que es mayor en promedio que las temperaturas de aire del invierno y más bajas en promedio que las temperaturas de aire del verano.. Temariosformativosprofesionales.wordpress.com. Página 5.

(6) La eficiencia energética de una GHP es así mayor que la de ASHP convencional y algunas son más eficientes que las calderas de combustibles fósiles en modo de calentamiento. La diferencia primaria entre un ASHP y un GHP es la inversión en un bucle del suelo para captación de calor y rechazo requerido por el sistema GHP. Si GHP es o no efectiva en costes relativa a la ASHP convencional depende del ahorro de costes de energía anual de generación que deben ser bastante altos por el coste extra del bucle del suelo. Bombas de calor de velocidad variable Como los acondicionadores de aire centrales, las bombas de calor pueden ser más eficientes por el uso de motores de velocidad variable y dos velocidades. Comparadas con los modelos estándar, las bombas de calor de fuente aire reducen el consumo de energía aproximadamente un 27 %, las bombas de calor de fuentes de aire de velocidad variable reducen el consumo de energía en un 35 %, y las bombas de calor de fuente de energía geotérmica de dos velocidades reducen el consumo de energía en torno a un 46 %.. Bombas de calor a gas Hasta hace poco todas las bombas de calor eran eléctricas, pero los investigadores han desarrollado bombas de calor de gas. Estos equipos utilizan bombas de calor de velocidad variable con un motor de gas natural en el que el compresor es accionado por un motor de ignición de combustión interna y el calor se recupera en el modo de calentamiento del espacio. También se han desarrollado bombas de calor que trabajan con el ciclo de absorción agua-amoniaco.. Temariosformativosprofesionales.wordpress.com. Página 6.

(7) Las bombas de calor a gas tienen el potencial de reducir el consumo de energía de la bomba de calor aproximadamente un 35 – 45 % Sistema de distribución Cuando se valora la eficiencia de un sistema de acondicionamiento de un espacio, es importante considerar la eficiencia del sistema de distribución además de la del aparato. No es raro que en conductos de distribución haya pérdidas que vayan del 20 – 40 % debidas a la conducción y a las pérdidas. Un aislamiento mejorado y un buen sellado del conducto puede reducir estas pérdidas. En general, la estrategia más efectiva para reducir las pérdidas de distribución es incluir el sistema de distribución en el espacio acondicionado de forma que las pérdidas debidas a la conducción o a las pérdidas de aire vayan directamente al espacio acondicionado. Esto requiere una cuidadosa atención en el diseño o en el proyecto de reforma. El sistema de bomba de calor asistido por energía solar Un colector solar puede mejorar el rendimiento en sistemas de aire o líquido, pero añade complejidad y gasto. El calor solar a baja temperatura aplicado a un lado del sistema de bomba de calor evapora el líquido de refrigerante de baja presión. El compresor luego eleva la presión y la temperatura del vapor, que cuando se condensa, transmite calor una temperatura más alta. Cuando esta diferencia de temperatura es menor que 20 ºC, una bomba de calor puede proporcionar calor a 40 – 46 ºC con un COP de alrededor de 3.5. Los sistemas de bombas de calor asistidos por energía solar pueden ser de varios tipos. Un tipo usa líquido en el bucle del colector solar, agua de almacenamiento, y una bomba de calor agua-a-agua. Otro tipo usa una bomba de calor aire-a-aire en conjunción con intercambiadores de calor líquido-a-aire y un bucle de colector solar líquido. Aunque las bombas de calor asistidas por energía solar se usan normalmente solo para calentamiento, el concepto de una enfriadora de recuperador de calor, condensador de doble tubo, asistida por energía solar, puede incluirse en esta categoría de bomba de calor. En verano, este sistema operaría como una estación central convencional, un sistema de aire acondicionado de agua fría; sin embargo, puede también Temariosformativosprofesionales.wordpress.com. Página 7.

(8) operar por la noche bajo las condiciones ambientales más favorables y con tarifas de energía reducidas y almacenar el frío en un depósito de almacenamiento. En invierno, el calentamiento solar, crearía una carga en el evaporador de la enfriadora. Este sistema, conveniente para grandes edificios, tiene las ventajas de una bomba de calor sin las complicaciones asociadas con las características de los ciclos reversibles. Las bombas de calor realzan la eficiencia y disminuyen los costes del sistema de energía solar permitiendo a los colectores operar a temperaturas de fluido bajas con la bomba de calor impulsando las temperaturas del aire o agua para su reparto al espacio a temperaturas de 40,5 – 46 ºC. El sistema de calentamiento del espacio debe diseñarse para bajas temperaturas de utilización bajas. En grandes edificios la bomba de calor siempre utilizan el agua de calentamiento solar como fuente de calor para mantener COP y capacidad altos. Se requiere un análisis computerizado para optimizar el modo de operación, colector y tamaño de almacenaje, número de recipientes de almacenaje, y secuencia de control. En algunos casos puede ser más eficiente usar toda el agua caliente calentada por el sol a temperatura baja como fuente para la bomba de calor.. Bombas de calor geotérmicas Las bombas de calor geotérmicas (GHPS) utilizan como fuente de calor la temperatura del subsuelo para aplicaciones de calentamiento y enfriamiento, intercambio directo y otras aplicaciones. Cada sistema geotérmico consiste en tres principales elementos: 1) Una bomba de calor geotérmica consiste en tres elementos principales: 1) una bomba de calor geotérmica que mueve el calor entre el edificio y el fluido en la conexión de la tierra por la bomba de calor geotérmica y es distribuida a través de un sistema de conductos de aire. El aire más frío del edificio es retornado a la bomba de calor, donde enfría el fluido que fluye a la conexión de la tierra. El fluido se calienta de nuevo y fluye a través de la conexión de la tierra. El proceso es invertido para enfriar el edificio. Temariosformativosprofesionales.wordpress.com. Página 8.

(9) El circuito del suelo puede instalarse directamente al suelo o a través de un pozo. El fluido puede ser agua o un refrigerante. Las bombas de calor geotérmicas pueden proporcionar calentamiento, enfriamiento, e incluso agua caliente, a un coste significativamente más bajo comparado con los sistemas convencionales. Sin embargo, las instalaciones de sistemas geotérmicos usualmente cuestan dos o tres veces más comparado con los sistemas convencionales. Tres tipos de configuraciones se usan para instalar sistemas de bombas de calor geotérmicas. El tipo seleccionado depende de numerosos factores incluyendo tipo de suelo, disponibilidad de una fuente de agua, el tamaño de la instalación, y la cantidad de tierra disponible. Los circuitos pueden instalarse horizontalmente o verticalmente en el suelo, o sumergido en un cuerpo de agua. El tipo de configuración de circuito incluye: • Circuito de suelo cerrado horizontal. • Circuito de suelo cerrado vertical. • Circuito cerrado en lago o charca. • Sistema de circuito abierto. • Sistema de pozo de columna estacionaria. Los sistemas de bombas de calor geotérmica ofrecen bastante flexibilidad, y ofrecen grandes beneficios a los que están dispuestos a pagar unos costes de instalación más altos. Estos beneficios incluyen: • Ahorro de costes sustancial: Los sistemas geotérmicos pueden ahorrar tanto como un 50 % comparado con las bombas de calor de fuente aire y hasta un 45 % en combustibles fósiles. • Ahorro fiscal: En muchos lugares existen ayudas públicas a modo de bonificaciones fiscales. • Beneficios ambientales: Los sistemas geotérmicos son una fuente de energía renovable.. Temariosformativosprofesionales.wordpress.com. Página 9.

(10) • Financiación: Existen muchos programas de financiación privada que apoyan estos proyectos. Si bien las bombas geotérmicas han estado disponibles desde hace décadas, todavía quedan nichos de mercado disponibles. Esta tecnología todavía se enfrenta a numerosos desafíos incluyendo reducción de costes y desarrollo de una infraestructura sostenible. Justamente a quince metros bajo el suelo, la temperatura queda constante (entre 10 y 16 ºC) durante todo el año. La temperatura del suelo es más caliente que el aire en invierno y más fría que el aire en verano. Las bombas de calor geotérmicas toman ventaja de esta diferencia para calentar y enfriar los edificios. La bomba de calor debe compensar las diferencias del calor absorbidas y la temperatura donde el calor se reparte. Una bomba de calor de fuente aire quita calor del aire del exterior en el invierno y transmite calor al aire caliente en verano. La bomba de calor geotérmica, por otra parte, recupera calor del suelo relativamente caliente en el invierno y transmite calor al mismo relativamente frío en el verano. Como resultado, la bomba de calor geotérmica está bombeando el calor con una diferencia de temperatura más pequeña que la bomba de calor de fuente aire. Esto lleva a una eficiencia más alta y uso de energía más baja.. Temariosformativosprofesionales.wordpress.com. Página 10.

(11) El sistema de bomba de calor geotérmica tiene tres partes principales: el intercambiador de calor del suelo, la unidad de bomba de calor, y el sistema de distribución de aire. El intercambiador de calor es un sistema de tuberías llamada un circuito, el cual es enterrado en suelo poco profundo cerca del edificio. Un fluido (usualmente una mezcla de agua y anticongelante) circula a través de las tuberías para absorber o depositar calor dentro del suelo. En el invierno, la bomba de calor extrae calor del intercambiador de calor y lo transfieren al sistema de distribución de aire interior. En el verano, el proceso se invierte y la bomba de calor mueve el calor desde el aire del interior al intercambiador de calor. El calor extraído del aire del interior durante el verano puede usarse para calentar agua. En la mayoría de las instalaciones estándar, especialmente en el mercado residencial, la bomba de calor geotérmica consiste en una única bomba de calor agua-a-aire compacta. Todos los componentes están contenidos en una única carcasa que tiene el mismo tamaño que una caldera de gas pequeña. La unidad incluye un intercambiador de calor de refrigerante-a-agua, tuberías de refrigerante y válvula de control, compresor, serpentín de aire (calienta en invierno; enfría y deshumidifica en verano), ventilador y controles. Consideraciones de diseño del circuito geotérmico La conexión del suelo, o circuito, proporcionan los medios para transferir el calor a tierra en verano, y extrayendo calor de la tierra en invierno . Físicamente, el circuito del suelo consiste en varios tramos de tubería de plástico típicamente instalados en trincheras horizontales o pozos verticales que están cubiertos con tierra. El fluido en el interior del circuito del suelo, ya sea agua o refrigerante, es bombeado a través de un intercambiador de calor en la bomba de calor geotérmica. En el verano, absorbe calor de la zona caliente del refrigerante y la transporta al suelo a través de la tubería del circuito del suelo. En invierno, absorbe calor de la tierra a través del circuito del suelo, y luego transfiere ese calor a la zona fría del refrigerante.. Temariosformativosprofesionales.wordpress.com. Página 11.

(12) La longitud del circuito del suelo queda determinada por las cargas de calor y frío, que vienen determinadas por el diseño del edificio, orientación y clima. Una vez instalado, el circuito queda fuera de la vista bajo la superficie. El circuito del suelo consiste en tuberías de polietileno del mismo tipo que se usan en las conducciones de gas natural. No se degradan, ni corroen ni se descomponen en contacto con el agua, así que estas instalaciones pueden proyectarse para durar al menos 50 años. A veces las bombas de calor geotérmicas se instalan usando una variación en esta práctica denominada intercambio directo (DX). Este método usa tuberías de cobre colocadas bajo el suelo y cuando el refrigerante es bombeado a través del circuito, el calor es transferido directamente a través del cobre a la tierra. La mayoría de los circuitos se instalan horizontal o verticalmente en el suelo, o se sumergen en el agua en una charca o lago. En la mayoría de los casos, el fluido circula a través del circuito en un sistema cerrado, pero los sistemas de circuito abierto pueden usarse donde lo permite la normativa local. Cada tipo de configuración tiene ventajas y desventajas.. Rentabilidad y costes Cuando se comparan sistemas de calentamiento y refrigeración, deben considerarse seguridad, costes de instalación, costes de operación y costes de mantenimiento. Un estudio llevado a cabo por Environmental Protection Agency en Estados Unidos comparando seis zonas climáticas principales comparó el rendimiento y Temariosformativosprofesionales.wordpress.com. Página 12.

(13) costes de equipos de acondicionamiento de espacios de alta eficiencia con tecnologías emergentes. Los resultados mostraron que las bombas de calor geotérmicas fueron el sistema de enfriamiento y calentamiento de espacios más eficiente, por encima de otros tipos de equipos de acondicionamiento de espacios incluyendo las calderas de gas y acondicionadores de aire de alta eficiencia. Las bombas de calor geotérmicas han sido instaladas en cientos de edificios institucionales y comerciales en los Estados Unidos, incluyendo edificios de oficinas de 8.000 m2. Como ejemplo de rentabilidad mencionamos un proyecto en Fort Polk que finalizó en 1996 tras una inversión de 18 millones de dólares. El proyecto, finalizado en 1996 redujo los costes en energía y mantenimiento en más de 3 millones de dólares anualmente. A lo largo de la vida útil del proyecto se conseguirá un ahorro total de 44 millones de dólares. Un proyecto de reacondicionamiento de 4000 viviendas en Luisiana mostró que se reducía la demanda de electricidad pico en verano en 7.5 MW, o lo que es lo mismo un 43 %, y se reducía el consumo de electricidad en un 33 % a la vez que se eliminaba completamente el consumo de gas natural. De acuerdo con las estimaciones más recientes realizadas por el gobierno de los Estados Unidos, hay más de 900.000 instalaciones de bombas de calor geotérmicas en el país. Estas instalaciones han conseguido ahorros de energía significativos y reducciones en emisiones de dióxido de carbono: • La eliminación de más de 5.2 millones de toneladas métricas de CO2 anualmente. • Ahorro anual de más de 7000 millones de kWh. • Una reducción de la demanda energética en 2.3 millones de kW. Temariosformativosprofesionales.wordpress.com. Página 13.

(14) Fuente de calor de fuente de aire Continuando con la eficiencia de las bombas de calor vamos a dedicar un artículo a la descripción técnica de esta tecnología. Descripción de la tecnología El principio de las bombas de calor se basa en la primera ley termodinámica, según la cual la energía puede transferirse al sistema por calentamiento, compresión, o añadiendo materia, y extraída del sistema por enfriamiento, expansión, o extracción de materia. Esto significa que el calor puede crearse de una fuente fría y viceversa cuando se aplica energía externa al sistema original. En último término puede extraerse calor de cualquier materia que está a una temperatura por encima del cero absoluto ( - 273.15 ºC). En esta capacidad las bombas de calor pueden operar como sistemas de calor o de enfriamiento, expandiendo o contrayendo sustancias, o ambas. Hay tres tipos básicos de bombas de calor:   . Bombas de calor de fuente de aire. Bombas de calor de absorpción. Bombas de calor geotérmicas.. Temariosformativosprofesionales.wordpress.com. Página 14.

(15) Bombas de calor de fuente aire Una bomba de calor de fuente aire utiliza el aire exterior para calentar o enfriar un edificio. Cuando se utiliza para calentar un edificio esto se logra mediante la transferencia de calor al interior desde el aire exterior, y cuando se utiliza para enfriar un edificio esto se logra mediante la transferencia de calor desde el interior hacia el aire exterior. Para lograr la transferencia de calor en cualquier dirección, las bombas de calor de fuente de aire utiliza un sistema que incluye un cambiador de calor, un compresor y un medio para transferir el calor de un área a otra, por ejemplo, tubos que se han llenado con refrigerante. El proceso de calentamiento se inicia con un refrigerante frío que se mueve al exterior donde se calienta por una combinación de aire exterior que salgan por un ventilador en bobinas de refrigerante, y un compresor que aumenta aún más la temperatura a través de la compresión del refrigerante. El refrigerante calentado se mueve en el interior donde pasa a través de otro conjunto de bobinas de refrigerante (serpentines de calefacción), donde otro ventilador extrae el calor de las bobinas al soplar aire sobre ellas. El aire caliente puede ser distribuido sobre el edificio a través de conductos de aire. Por último, el refrigerante pasa a través de una válvula de expansión para enfriarlo y comenzar el ciclo de nuevo. El proceso de enfriamiento es prácticamente la inversa del proceso de calentamiento, donde una válvula de inversión cerca del compresor cambia la dirección del flujo de refrigerante . La eficiencia de las bombas de calor de fuente de aire es generalmente más alta que la de las calderas tradicionales y la calefacción eléctrica, lo que significa que a largo plazo cubrirá su inversión. Las bombas de calor de fuente de aire funcionan por electricidad, y existen sistemas que funcionan con paneles solares, ambas tecnologías limpias y eficientes energéticamente. Bombas de calor por absorción Las bombas de calor por absorción trabajan de forma similar a las bombas de calor de fuente aire, pero en lugar de utilizar la electricidad para comprimir un refrigerante, utilizan agua caliente generada a partir de captadores solares, recursos geotérmicos o gas natural en combinación con una bomba de absorción y una bomba de presión. Temariosformativosprofesionales.wordpress.com. Página 15.

(16) La bomba de absorción absorbe amoniaco o bromuro de litio en agua. Esta mezcla se presuriza por una bomba de presión. El bromuro de amoniaco o litio es vaporizado en el agua por el calor del agua caliente la creando calor que puede ser utilizado en el interior. Sin embargo, a diferencia de las bombas de calor de fuente de aire, las bombas de absorción de calor no son reversibles. Bombas de calor geotérmicas Las bombas de calor geotérmicas utilizan la temperatura constante que existe en el subsuelo o en un cuerpo de agua, por ejemplo, un estanque, para transferir calor o frío a un edificio. Esto se logra mediante la transferencia de calor o frío desde debajo de la tierra a través de tubería subterránea que contiene un refrigerante. Existen diversas variaciones de esta configuración, incluyendo:   . Intercambio directo Bucle cerrado: Vertical, Horizontal y Estanque En bucle abierto: Fuente de columna vertical. Intercambio directo El sistema de intercambio directo es el más simple, más eficiente y menos costosa. Se trata de una bomba de calor que hace circular un refrigerante a través de tubos de cobre subterráneo, donde el calor se transfiere desde el suelo hasta el refrigerante a través de la tubería de cobre. Aunque este sistema está limitado por la conductividad térmica del suelo, puesto que no requiere mecanismos adicionales, por ejemplo, la bomba de agua y un intercambiador de calor, ello hace que la eficiencia energética en general sea muy alta. Bucle cerrado El sistema en bucle cerrado consiste en dos conjuntos de tuberías, una que contiene agua y anticongelante y pasa por debajo de la tierra para absorber el calor y la transferencia a través de un intercambiador de calor a la segunda pipa que contiene refrigerante y está en contacto con la bomba de calor que distribuye el calor en todo el edificio. Este sistema también requiere una bomba de agua para mover el agua y anticongelante bajo el suelo.. Temariosformativosprofesionales.wordpress.com. Página 16.

(17) El nombre "bucle cerrado" viene del hecho de que los líquidos en los dos sistemas de tuberías se mantienen contenidos, sin renovarse, es decir, están continuamente reutilizándose. Las variaciones en bucle cerrado incluyen la distribución de las tuberías subterráneas ya sea verticalmente, horizontalmente o bajo el agua. Determinar qué método es mejor dependiendo de factores tales como coste, disponibilidad de tierra, geología subterránea y la proximidad al agua. La configuración horizontal es más barata que la vertical, pero requiere más tierras y los ambientes húmedos son mejores para la transferencia de calor. Bucle abierto Una bomba de calor de bucle abierto funciona como un sistema de circuito cerrado en el que utiliza dos circuitos de tubería con un intercambiador de calor. La diferencia está en el bucle subterráneo, que, en lugar de volver a utilizar el mismo líquido, el agua tiene acceso de una fuente subterránea o estanque. En este caso el agua se renueva continuamente durante todo el ciclo. Un sistema de bucle abierto sólo es práctico donde hay un acceso fácil al agua . Problemas con este tipo de sistema incluyen la contaminación tuberías con minerales en el agua, y también la posibilidad de que tal sistema puede agotar o contaminar los acuíferos o pozos naturales. Economía La economía de las bombas de calor no es sencilla por varias razones. entre ellos:  Variaciones en los precios competitivos de la energía convencional  Mal diseño e instalación del sistema  Factores climáticos Sin embargo, si se diseña correctamente un sistema de bomba de calor será uno de los sistemas de calefacción más eficientes y eficaces, con un mínimo coste de mantenimiento anual y una vida útil de entre 25 y 200 años. Los sistemas de bomba de calor suelen pagarse por sí mismas en 1 a 10 años (dependiendo del tipo de sistema), convirtiéndolas en una inversión muy buena. Debido a la complejidad de la selección e instalación de un sistema de bomba de calor, se recomienda que todo el proceso se realica en colaboración con expertos experimentados.. Temariosformativosprofesionales.wordpress.com. Página 17.

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