Bomba de calor: Una guía con todo lo que necesitas saber

Instalar una bomba de calor puede ser tu mejor opción de calefacción. Es económica, eficiente, muy estética, y por si fuera poco es la más sostenible de las opciones actuales del mercado de la calefacción y la climatización. Es por eso que las bombas de calor se han ido usando cada vez más, y las investigaciones auguran un importante aumento en el futuro, de cara a cumplir con los compromisos de reducción de las emisiones contaminantes.

En este artículo hemos hecho para ti un compendio de todo lo que necesitas saber sobre este tema: qué es una bomba de calor, cómo funciona, los distintos tipos de bomba de calor que existen hasta el momento, sus ventajas y desventajas, y su consumo en términos de eficiencia de combustible y de factura mensual. El artículo incluye también diagramas, imágenes y tablas que te facilitarán la comprensión.

¿Qué es una bomba de calor y cómo funciona?

Para comprender las grandes ventajas de la calefacción mediante bomba de calor, lo mejor es saber qué es la calefacción por bomba de calor y aprender el funcionamiento básico de estos novedosos equipos. A continuación vamos a hablar sobre algunos detalles, y más adelante haremos el despiece de una bomba de calor en base a un esquema.

¿Qué es la calefacción por bomba de calor?

Las bombas de calor son equipos generadores de calefacción y ACS (agua caliente sanitaria) a partir del aprovechamiento de la energía contenida en el aire, y en otros medios como el agua y el suelo. Si bien son equipos que funcionan con energía eléctrica, su consumo en este sentido es mínimo. Sólo el 25 % de su funcionamiento se basa en energía eléctrica, mientras que el otro 75 % se basa en extraer la energía gratuita que se encuentra en el medio ambiente.

Normalmente la calefacción por bomba de calor aúna todas las posibilidades en un mismo equipo, que generará la calefacción en el invierno, el aire acondicionado en el verano, y el agua caliente sanitaria durante todo el año, todo esto realizado de manera sostenible y sin emisiones de CO₂. A la bomba capaz de subir (calefacción) o bajar (aire acondicionado) la temperatura según las necesidades, se le llama bomba de frío y calor.

La bomba de calor es uno de los sistemas de calefacción menos contaminantes y más eficientes hasta el momento actual (si no es el que más). Según un estudio sobre aerotermia realizado por Toshiba Calefacción & Aire Acondicionado, la atmósfera almacena más de 400 millones de Teravatios/hora de energía térmica renovable. De estos, el 78,4 % se concentra en la troposfera, la parte más cercana a la Tierra, y eso la convierte en una fuente accesible de energía renovable para los sistemas de aerotermia, especializados en absorber esa energía y transformarla en climatización (frío y calor) y ACS. Todo realizado de manera sostenible, al menor costo posible, y sin daños medioambientales.

Bomba de calor: funcionamiento

La calefacción por bomba de calor funciona mediante un principio genial de la aerotermia: transportar de un lugar a otro el calor contenido en el aire, el agua o el suelo. Y como estos suelen ser fuentes de energía ilimitada, gratuita, limpia y siempre renovable, ello implica que la bomba de calor es uno de los medios de calefacción más efectivos y menos contaminantes que se hayan inventado hasta la fecha.

En sentido técnico, el funcionamiento de la bomba de calor es el siguiente: el equipo se compone de un evaporador, un compresor, un condensador, una válvula de expansión, así como de un circuito con una sustancia refrigerante que absorbe el calor del medio para convertirlo en vapor: si lo absorbe del aire es aerotermia, si lo absorbe del suelo es geotermia, y si lo absorbe del agua es hidrotermia. Esto lo veremos luego con más detalle.

Si la bomba de calor está en modo calefacción, se ocupa de calentar la sustancia refrigerante mediante el compresor, para transformarlo en vapor con alta temperatura y presión. Este vapor transfiere el calor al espacio al que se quiere climatizar con calefacción. Después de esto, el fluido refrigerante se descomprime, pierde su temperatura y presión, y comienza el ciclo de nuevo.

Despiece y esquema de una bomba de calor

Para este despiece, hemos tomado como referencia la emblemática bomba de calor Platinum BC iPlus V200 Smart de Baxi. Puedes descargarte el sistema de manuales en PDF de este equipo desde el sitio oficial de Baxi, siguiendo este enlace.

Purgador de aire
Manómetro de diseño electrónico
Válvula de seguridad del circuito de agua caliente sanitaria
Cuadro eléctrico
Interfaz de usuario
Botón de encendido y apagado
Caudalímetro
Intercambiador de calor de placas (condensador)
Vaso de expansión
Ánodo de magnesio (como opción se puede elegir un ánodo de titanio)
Manómetro mecánico
Purgador de aire
Válvula de 3 vías con motor de inversión para calefacción y ACS
Suministro eléctrico de apoyo
Intercambiador de calor para la producción de ACS en el acumulador (serpentín)
Bomba de circulación primaria
Filtro magnético
Válvula de seguridad del circuito de calefacción
Disyuntor
Grifo mezclador termostático
Bomba de circulación del segundo circuito de calefacción
Válvula mezcladora motorizada
Filtro magnético

Bomba de calor: tabla de ventajas y desventajas

Hagamos ahora un desglose de las ventajas y desventajas de la calefacción generada mediante bomba de calor, tomando en cuenta distintos parámetros. Algunos de estos datos proceden del estudio sobre aerotermia realizado por Toshiba Calefacción & Aire Acondicionado (que ya hemos citado).

PARÁMETROS	VENTAJAS DE LA BOMBA DE CALOR
Eficiencia energética	Se cataloga como uno de los sistemas más eficientes del mercado en la actualidad. Por cada 1 kW de energía eléctrica utilizado es capaz de producir de 3 a 5 kW de energía en forma de calor. Algunas empresas aseguran que las bombas de calor más recientes son capaces de alcanzar una eficiencia del 400 %.
Ahorro	Su consumo es muchísimo más bajo que su rendimiento. Ahorra hasta un 75 %, por lo que cumple con el ahorro que se exige en el apartado HE4 del Código Técnico de la Edificación.
Versatilidad	Un mismo equipo puede producir calefacción en invierno, aire acondicionado en verano, y agua caliente sanitaria durante todo el año. Se adapta a todas las regiones climáticas.
Facilidad de instalación	La instalación de una bomba de calor puede ser más sencilla. No está limitada por la necesidad de sistemas de salidas de humo o chimeneas, ni requiere instalación de combustible.
Costo del combustible	El funcionamiento de la bomba de calor se basa en energía eléctrica, pero su consumo eléctrico es relativamente bajo. En términos de costo de combustible, la aerotermia (principio energético en que se basa la bomba de calor) es 25 % más barata que el gas para producir el mismo porcentaje de calor, y un 50 % más barata que el gasoil.
Etiquetado ELD (diseño ecológico)	La bomba de calor suele alcanzar la categoría A (la más alta), y además clasifica en el etiquetado de equipos especialmente eficientes, con categorías de A+, A++, y en algunos casos A+++ (la más alta eficiencia energética posible).
Emisiones contaminantes	La calefacción por gas y gasoil es responsable de más del 50 % de las emisiones de CO₂, NO₂ y NOx. En cambio, la aerotermia es una fuente de energía limpia y renovable. El uso de bombas de calor reduciría como mínimo un 50 % las emisiones contaminantes, y en el caso de CO₂ lo reduciría en un 100 %.
Niveles de ruido	Su funcionamiento es silencioso, en especial el de la unidad interior, que es la que está más en contacto directo con el ser humano.
Velocidad de calefacción	Es capaz de calentar el espacio muy rápido, más que otras formas de calefacción. Resulta un sistema de calefacción ideal si lo que necesitamos es calor rápido durante espacios cortos de tiempo.
Vida útil	Una bomba de calor tiene una vida útil de unos 25 años. El principal componente propenso a desgaste es el compresor, pero tiene una duración muy larga y es fácil de reemplazar.

PARÁMETROS	DESVENTAJAS DE LA BOMBA DE CALOR
Autonomía	Como la tecnología de la bomba de calor se basa en extraer energía de fuentes naturales (aire, agua y suelo), el poder calorífico puede verse reducido si las condiciones del medio ambiente se encuentran en un momento extremo, en especial si hace mucho frío.
Estabilidad de calefacción	Calienta el ambiente muy rápido, pero no de manera tan constante como lo hace la calefacción en base a otros tipos de combustibles (el gas, por ejemplo).
Costo de la inversión inicial	La inversión inicial para la instalación de una bomba de calor resulta más elevada si la comparamos con la instalación de calefacción convencional.
Reducción de la eficiencia por ACS	Los notables parámetros de eficiencia energética de la bomba de calor se cumplen sobre todo cuando se genera calefacción y aire acondicionado. La eficiencia se reduce cuando se genera también agua caliente sanitaria.
Aumento de la potencia contratada de electricidad	La instalación de equipos de aerotermia como la bomba de calor, puede implicar que haya que aumentar la potencia contratada de electricidad. Esto significa que la parte fija del recibo de electricidad mensual, suele aumentar si lo comparamos con un sistema que no sea de aerotermia.

Tipos de bomba de calor

Por supuesto, hay varios tipos de bomba de calor, si bien todas son muy semejantes en cuanto a funcionamiento. La diferencia real está en el medio del que toman la energía. En el momento de decidir cuál de estos tipos de bomba de calor se va a instalar en una casa, hay que tomar en consideración dónde está ubicada, para saber con qué fuentes de energía natural se cuenta. Por ejemplo, una casa de campo con un lago cerca o con un manto freático abundante, tiene la opción de una bomba de calor agua-agua, pero un piso de ciudad tendrá principalmente la opción aire-aire.

Tipos de bomba de calor según la fuente de energía

Como el principio de la aerotermia se basa en transportar el calor de un lugar a otro, el criterio fundamental para clasificar la bomba de calor es el medio de donde se toma el calor para transportarlo hacia la estancia a la que se va a dar calefacción y agua caliente sanitaria. Desde este punto de vista, tenemos 4 tipos de bomba de calor:

TIPO DE BOMBA DE CALOR	FUNCIONAMIENTO
Bomba de calor aire-aire (aerotermia)	El equipo toma el calor del aire del exterior y lo transporta directamente al aire de la habitación que se va a calentar. La bomba de calor aire-aire suele ser la principal opción para pisos, departamentos y casas de ciudad, que cuentan con poco espacio y no se encuentran dentro de un medio natural sino urbano.
Bomba de calor aire-agua (aerotermia)	La bomba de calor extrae el calor del aire y se lo transfiere a un circuito de agua que alimenta el sistema de calefacción (sea techo o suelo radiante o refrescante, sistema de radiadores, etc.)
Bomba de calor agua-agua (hidrotermia o hidrónica)	El sistema absorbe la temperatura constante que hay en un volumen de agua determinado (un estanque, un lago, capa freática, aguas subterráneas, etc.), y la transfiere a otro circuito de agua que la transporta para que sea utilizada para climatizar el ambiente del hogar. Es el sistema generalmente adoptado también por las bombas de calor geotérmicas.
Bomba de calor geotérmica (tierra-aire y tierra agua)	La bomba de calor geotérmica extrae la energía del terreno, y mediante un fluido caloportador transporta ese calor y lo inserta en el circuito de la bomba.

Otros tipos de bomba de calor

La bomba de calor se puede clasificar también desde otros puntos de vista, si bien el criterio básico de clasificación es el que vimos en el acápite anterior.

Bomba de calor inverter

Como es sabido, el sistema inverter ha sido por mucho tiempo el más eficiente energéticamente en equipos de climatización. Lo mismo puede decirse de la bomba de calor inverter (también llamada bomba de calor inversora).

Ahora bien: ¿Qué es una bomba de calor Inverter? La bomba de calor en sí ya es muy eficiente en términos de prestaciones y de reducción de emisiones contaminantes, pero la bomba de calor inverter potencia eso aún más. Esta gran ventaja se logra al mantener el compresor funcionando de manera continua e inteligente (sin picos bruscos de ciclos de arrancada y parada).

La bomba de calor inverter permite ahorrar hasta un 40 % de energía con respecto a la bomba de calor no inverter. Además genera una temperatura de confort más estable, sea en términos de calor o de frío. Al eliminarse los arranques y paradas continuos, el funcionamiento es más silencioso, el equipo trabaja sometido a mucho menos estrés, y se alarga su vida útil.

Bomba de calor portátil

La bomba de calor portátil se ha convertido en la alternativa de muchos, ya que en sentido general es más económica. Se trata de un equipo menos potente que los convencionales de instalación fija, pero tiene la ventaja de ser portátil. Puedes moverlo siempre que lo necesites, tanto de una habitación a otra como de una casa a otra, e incluso puedes guardarlo cuando no lo estés usando.

Además es más sencilla de instalar, o no requiere instalación alguna. En los modelos más simples, sólo debes colocar el equipo cerca de una ventana y sacar el tubo de extracción de aire. Los modelos más complejos traen varios tubos que requieren de cierta instalación, pero nunca es difícil.

Una bomba de calor portátil requiere menos revisión de técnicos, y casi siempre el propio usuario puede arreglárselas siguiendo las orientaciones del manual proporcionado por el fabricante. A medida que la tecnología ha avanzado, se han diseñado bombas de calor portátiles capaces de generar frío y calor, o de prestar servicios de deshumidificación.

Si bien es la opción ideal para cuando no podemos instalar una bomba de calor fija (en rentas, segundas residencias, o cuando el consejo de vecinos no nos permite la instalación de unidades exteriores), también tiene desventajas. Sus principales desventajas son que ocupan mucho espacio, son menos silenciosas, y no son tan eficientes en sentido energético como sus equivalentes no portátiles.

Termo bomba de calor

Se denomina termo bomba de calor a un calentador basado en la aerotermia. Al ser solamente generador de agua caliente y no de calefacción, también recibe el nombre de bomba de calor ACS. Tal como las bombas de calor tipo caldera (es decir, también generadoras de calefacción), el termo bomba de calor se alimenta de electricidad en cierto porcentaje, y el resto de su energía la toma directamente del medio ambiente.

Técnicamente hablando, se trata de un calentador eléctrico que incorpora tecnología de aerotermia, por lo que el agua no se calienta mediante resistencia, sino mediante un compresor, que es lo único que se alimenta de la energía eléctrica. El termo bomba de calor se basa en un sistema frigorífico, es decir, una bomba de calor. El sistema funciona de la siguiente manera:

Un gas muy frío circula por un circuito cerrado, dentro del cual se expande (debido a la temperatura del aire externo) y se comprime (mediante un compresor). Cuando el gas se expande, se calienta y absorbe el calor del aire. A continuación se comprime y se introduce en un circuito donde transmite ese calor al agua, la cual de este modo se convierte en ACS.

¿Cuánto gasta una bomba de calor?

Hablemos ahora del consumo de la bomba de calor. Ya dijimos en sentido general que en cuanto a gasto de combustible, el principio de la aerotermia como fuente de energía de la bomba de calor, resulta un 25 % más barato que el gas, y un 50 % más barato que el gasoil. Pero veamos esto con un poco más de detalle.

Para el caso hipotético de una familia urbana, que vive en un piso de 100 m² y se sirve de una bomba de calor etiquetada como A+ por ELD para calefacción en invierno, refrigeración en verano y agua caliente sanitaria durante todo el año, el gasto anual sería aproximadamente el siguiente:

DEMANDA DE CALEFACCIÓN Y ACS	DEMANDA DE AIRE ACONDICIONADO	GASTO ANUAL
20.500 kWh	3.000 kWh	555 €

La tabla muestra un gasto anual notablemente bajo de la calefacción y climatización basadas en una bomba de calor (555 €), principalmente si lo comparamos con el gasto anual de una caldera de gasoil (985 €), e incluso de una caldera de condensación a gas (920 €), que es la caldera más eficiente de la actualidad.

¿Cuál es la bomba de calor más eficiente?

Después de hablar del consumo de la bomba de calor, podemos preguntarnos: ¿Cuál es la bomba de calor más eficiente? De hecho esta es una pregunta frecuente que el público se hace. Como siempre, esto es difícil de definir de manera absoluta porque depende de muchos parámetros casuísticos.

Aun así, mencionemos algunas de las bombas de calor mejor valoradas. Las Ariston Nimbus Net y Nuos, y la familia Platinum BC iPlus de Baxi, se etiquetan como A++ por su alta eficiencia energética, mientras que la Supraeco de Junkers obtiene el máximo nivel de eficiencia, etiquetada como A+++. También han sido muy celebradas la Panasonic Aquarea, la Daikin Altherma, la Thermor Aeromax Premium y la LG Therma V.

No podemos dejar de añadir que, como la calefacción o la climatización son sistemas, su eficiencia energética también dependerá de los demás componentes del sistema y no sólo de la calidad de la bomba de calor por sí misma. La eficiencia proverbial de la bomba de calor se cumple sobre todo si se utiliza suelo radiante o si los radiadores son eficientes, y por supuesto, si toda la instalación está correctamente realizada.

La bomba de calor según las nuevas normativas

La generación de calefacción y agua caliente sanitaria mediante bomba de calor, cumple perfectamente con las nuevas normativas de diseño ecológico europeas y españolas. El R.I.T.E (Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios) considera a las bombas de calor como una alternativa muy buena, y por eso las incluye entre los sistemas “viables técnica, medioambiental y económicamente”.

Desde el punto de vista de las normas europeas para el etiquetado de eficiencia energética, las bombas de calor no sólo alcanzan la categoría más alta, la A, sino que además clasifican entre los equipos especialmente eficientes, lo que les lleva al etiquetado A+, A++, y en algunos casos A+++, que es el nivel más alto posible de eficiencia energética y reducción de emisiones contaminantes.

Como dijimos al inicio, en los años futuros se prevé un importante aumento del uso de las bombas de calor. Así lo comenta el Manual de geotermia del IGME (Instituto Geológico y Minero de España) y el IDAE (Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía).

Bomba de calor: Una guía con todo lo que necesitas saber

¿Qué es una bomba de calor y cómo funciona?