Bomba de calor aerotérmica: una tecnología madura y eficiente aliada de la descarbonización

El presente y el futuro del sector de la climatización apunta hacia equipos eficientes, respetuosos con el medio ambiente y que utilicen energía procedente de fuentes renovables. Ante este escenario de transición energética, no cabe duda de que una de las principales estrategias es la utilización de equipos bomba de calor.

La de bomba de calor es una tecnología que, además de ser fiable y consolidada, proporciona calefacción, refrigeración y ACS mediante la utilización de energía procedente de fuentes renovables, contribuyendo así al cuidado del medio ambiente y a las políticas de descarbonización impulsadas por la Comisión Europea gracias a su eficiencia energética, al uso de energía renovable y a la reducción de emisiones de CO2.

La de bomba de calor es una tecnología que, además de ser fiable y consolidada, proporciona calefacción, refrigeración y ACS mediante la utilización de energía procedente de fuentes renovables

Los equipos bomba de calor son idóneos para todo tipo de instalaciones: industriales, comerciales y, por supuesto, residenciales, donde el confort es muy importante y la demanda de calefacción, refrigeración y ACS se puede cubrir, incluso, con un solo equipo.

La tecnología bomba de calor está respaldada por diversos organismos, como una solución eficiente y respetuosa con el medio ambiente para la climatización de los edificios y es clave en los Edificios de Energía de Consumo casi Nulo, especialmente cuando se contempla la refrigeración.

En esta línea, la Comisión Europea en su comunicación relativa a la estrategia de la UE relativa a la calefacción y la refrigeración, menciona que “la transformación de un edificio en un edificio eficiente permite el cambio a bombas de calor… Estos aparatos ahorran costes. Las bombas de calor pueden transformar una unidad de electricidad o gas en tres o más unidades de calefacción o refrigeración”.

¿Qué es una bomba de calor?

La bomba de calor es una máquina térmica que, utilizando un gas refrigerante en un ciclo termodinámico cerrado, transfiere calor del entorno natural (aire, agua o tierra) a un edificio o a aplicaciones industriales invirtiendo el flujo natural del calor, de modo que fluya de una temperatura más baja a una más alta.

La bomba de calor toma la energía procedente de fuentes renovables; es decir, del entorno natural (el aire, el agua o la tierra) y la transporta al interior de los recintos.

Tipos de bomba de calor

Como se ha mencionado antes, esta tecnología utiliza diferentes tipos de energía natural, desempeñando por tanto un importante papel en las políticas de descarbonización y en la electrificación de la economía mediante la utilización de fuentes de energía limpia.

Dependiendo de donde capte el calor (aire, agua o tierra), nos encontramos ante las diferentes tipologías de bomba de calor: aerotérmicas (obtienen el calor de la energía del aire ambiente); geotérmicas (obtienen el calor de la energía del subsuelo); hidrotérmicas (captan el calor de las aguas superficiales: lagos, mares y ríos).

La cantidad de calor transportado es muy superior a la energía que consume, entre tres y cinco veces más, por ello las bombas de calor son equipos altamente eficientes

En el caso de los equipos ‘reversibles’, funcionando en modo calefacción, transfieren el calor del exterior (aire, agua, o tierra) y lo impulsan hacia el interior del recinto. Por el contrario, trabajando en modo refrigeración, transfiere el calor del interior y lo impulsan hacia el exterior del recinto.

Bombas de calor aerotérmicas

Respecto a las bombas de calor aerotérmicas, es importante señalar que la Directiva 2018/2001, relativa al fomento del uso de energía procedente de fuentes renovables que refunde la Directiva 2009/28, en la que se contemplan los diferentes tipos de energía procedente de fuentes renovables no fósiles, engloba los términos de aerotermia y de hidrotermia, bajo el concepto de ‘energía ambiente’ (figura ‘Energía ambiente’). Dicha energía se define como: la energía térmica presente de manera natural y la energía acumulada en un ambiente confinado, que puede almacenarse en el aire ambiente (excluido el aire de salida) o en las aguas superficiales o residuales.

Por tanto, las bombas de calor aerotérmicas, como se ha comentado anteriormente, se caracterizan por intercambiar energía con el aire ambiente. El intercambiador exterior es uno de los elementos diferenciadores entre las diversas tipologías de equipos.

‘Aire-aire’ o ‘aire-agua’, ¿cuál es la diferencia?

Ambas tipologías son bombas de calor aerotérmicas; es decir, obtienen el calor de la energía contenida en el aire ambiente. Sin embargo, para poder definirlas con mayor precisión, en su denominación se utilizan dos palabras separadas por un guion, por ejemplo: aire-aire, aire-agua, etcétera.

La primera indica el tipo de fluido o medio, aire, con el que la máquina intercambia calor con el exterior (tomándolo en modo calefacción o cediéndolo en modo refrigeración); la segunda indica el medio o fluido interior, aire o agua, al que se transfiere el calor de la bomba de calor (cediéndolo en modo calefacción o tomándolo en modo refrigeración). A continuación, se describen ambas tipologías.

Bomba de calor aire-aire: en modo calefacción estos equipos toman el calor del aire exterior para cederlo de forma directa al interior. Si el equipo es reversible, en modo refrigeración funciona en sentido inverso, proporcionando aire frío al recinto.

Ambos intercambios, con el exterior y el interior, se realizan por medio del aire que, impulsado por ventiladores, atraviesa los dos intercambiadores de calor de tubos aleteados, denominados baterías, por los que circula el gas refrigerante que transporta el calor a lo largo del circuito (ver figura ‘Bomba de calor aire-aire’).

Bomba de calor aire-agua: en modo calefacción, estos equipos toman el calor del aire exterior y lo transfieren a un circuito de agua. El agua caliente se distribuye a unidades terminales como unidades de tratamiento de aire, radiadores, suelo radiante o fancoils que, a su vez, ceden el calor del agua al ambiente interior del recinto a calefactar.

En modo refrigeración, se cede el calor al ambiente exterior, en tanto que en el intercambiador interior se absorbe el calor del ambiente a través del agua.

Dentro de esta tipología se enmarcan, entre otros, los equipos multitarea (que son capaces de proporcionar calefacción, refrigeración y ACS mediante un solo equipo) y los denominados ‘solo ACS’. Ver figura ‘Bomba de calor aire-agua’.

Renovables y descarbonización

Además del Plan Nacional de Energía y Clima, en el que el gobierno de España recoge un aumento en el periodo 2021 a 2030, de la aportación de energía renovable procedente de las bombas de calor, de 650 a 4.076 ktep, hay que añadir las previsiones de la Agencia Internacional de la Energía.

Este organismo en el documento ‘Perspectivas para la transición a una energía limpia. El papel crítico de los edificios’ prevé que la venta de bombas de calor se triplicará para el 2030 y alrededor de mil millones de hogares dependerán de ellas para calefacción para el año 2050.

Teniendo en cuenta que el objetivo final es cumplir con las políticas de descarbonización, la tecnología bomba de calor se presenta como el sustituto ideal para los sistemas de calefacción tradicionales y, en esa línea, están experimentando un crecimiento importante en los equipos aire-agua, tal y como se refleja en las estadísticas de Afec, según las cuales los citados equipos aire-agua de hasta media capacidad han supuesto en 2019 alrededor del 15% en valor, respecto al total del mercado de máquinas. Todo ello debido, principalmente, a un crecimiento en 2019 de alrededor del 37% de los equipos aire-agua multitarea, clara evidencia del auge de esta tecnología como sistema combinado de calefacción, climatización y productor de ACS.