Bombas de Calor y Sistemas de Climatización

1.3 Bombas de Calor y Ciclo de Refrigeración

El funcionamiento de las bombas de calor se basa en un ciclo de refrigeración. Para cumplir el ciclo de refrigeración se utiliza un fluido llamado refrigerante que tiene la capacidad de cambiar de estado líquido/gas en los rangos de temperatura y de presión adecuados. La mayor parte de las bombas de calor son generalmente reversibles, es decir que invirtiendo el sentido de circulación del refrigerante, el condensador y el evaporador pueden intercambiar sus roles.

COP: Eficiencia Energética

COP = ENERGÍA ÚTIL / ENERGÍA CONSUMIDA

Toda bomba de calor requiere una fuente para extraer o generar calor. Esta fuente debe ser algún elemento que posea una gran inercia térmica, de tal manera que al sacar o entregar calor no varíe su temperatura. Estas fuentes pueden ser:

• El aire ambiente
• El mar
• Un río
• La tierra (el suelo)

1.3.2 Fuentes Exteriores y Distribución

Sistemas Aire-Aire (Exterior - Interior):

Generan un intercambio entre las temperaturas interiores y exteriores de un recinto, pudiendo climatizar un ambiente.

Sistemas Aire-Agua (Exterior - Interior):

Generan un intercambio entre las temperaturas interiores y exteriores de un recinto, pudiendo climatizar un ambiente.

Equipos como las bombas de calor de ventana presentan COP relativamente bajos.

1.3.3 Tipos de Sistemas de Climatización

1. Sistema Window

El sistema Window es el más económico de las bombas de calor “aire-aire” ya que es monobloque y se puede instalar fácilmente a través de una ventana (de donde viene su apelación).

Desventajas:

• Transmisión de las vibraciones del compresor al recinto acondicionado.
• Problemas de infiltración de aire generado por la perforación del muro.
• Confort térmico bajo (corrientes de aire).

2. Sistemas Mono-Split y Multi-Split

Están compuestos de una unidad exterior y de una (mono-split) o varias (multi-split) unidades interiores. La unidad exterior contiene el compresor, un intercambiador aire-refrigerante (condensador o evaporador en función de la necesidad) y un ventilador, mientras que la o las unidades interiores contienen la válvula de expansión.

Ventajas:

• Flexibilidad de instalación.
• Perforación angosta del muro exterior.

Desventajas:

• Volumen de refrigerante importante.
• 15 metros entre unidades interior y exterior (riesgo de expansión en el tubo por pérdida de carga).
• Confort térmico bajo (corrientes de aire).
• Evacuación de los condensados.

3. Sistema Rooftop

Es un sistema monobloque como los sistemas tipo window con la diferencia que generalmente acondicionan aire exterior para inyectarlo en el recinto. Se utilizan para el acondicionamiento de recintos de grandes superficies y de gran altura como halls o supermercados porque manejan grandes flujos de aire y se necesita un volumen grande para que no se sientan las corrientes de aire.

4. Sistema VRF (Variable Refrigerant Flow) o VRV (Variable Refrigerant Volume)

La tecnología VRF (Caudal de Refrigerante Variable en español) es la más avanzada de los sistemas de tipo aire-aire ya que permite calentar o enfriar cada recinto independiente de los otros. Este tipo de sistema es muy flexible en su funcionamiento. Parece adaptado para edificios donde se puede tener necesidades de calefacción y de enfriamiento al mismo tiempo.

Ventajas:

• Flexibilidad de instalación.
• Gran flexibilidad de uso.
• Perforación angosta del muro exterior.

Desventajas:

• Inversión muy alta.
• Gran cantidad de refrigerante en todo el edificio.
• Adaptado para superficies pequeñas o medianas (< 50 kW).

5. Sistema Chiller (Bomba de Calor Aire-Agua)

Las bombas de calor aire-agua o Chillers calientan o enfrían agua circulando en una red de distribución. Esta agua se intercambia con el aire interior del edificio a través de emisores como ventiloconvectores, losa radiante o radiadores. Este sistema es el más utilizado en los edificios de oficina y comerciales por su flexibilidad en la potencia a instalar y la distancia posible entre unidades interiores y exteriores.

Ventajas:

• Flexibilidad de instalación.
• Flexibilidad de uso (para red de distribución 4 tubos).
• Sin límite de distancia o de potencia.

Desventajas:

• Diseño de la red de distribución muy importante.
• Pérdidas térmicas por distribución.

6. Sistemas Suelo-Aire o Suelo-Agua

Permiten aprovechar la energía contenida en el agua de los ríos, mares, aguas residuales, agua geotérmica, etc. Aprovechando esta energía para el sistema de ACS de una vivienda.

7. Sistemas Agua-Aire o Agua-Agua

Permiten aprovechar la energía contenida en el agua de los ríos, mares, aguas residuales, agua geotérmica, etc. Aprovechando esta energía para el sistema de ACS de una vivienda.