bomba de calor aire-aire- bomba de calor reversible,una bomba de calor aire-aire reversible también puede funcionar como aire acondicionado y enfriar la vivienda en verano
Cómo elegir una bomba de calor aire-aire
Ficha escrita por:
Silvia, periodista y escritora sobre bricolaje y decoración
141 fichas consejo
Características importantes
- Difusor central o fan coil
- Coeficiente de rendimiento
- Potencia calorífica
- Zona de instalación
- Normativas y certificación
- Mantenimiento
La bomba de calor aire-aire tiene una unidad exterior compacta que contiene un ventilador, un evaporador, un compresor y un condensador. Está conectado a unos difusores de calor llamados fan coils colocados en el interior de la vivienda.
Funcionamiento de una bomba de calor aire-aire en 5 etapas
Son cinco las etapas que hacen que la bomba de calor aire-aire pueda hacer uso de las calorías presentes en el aire para suministrar el aire caliente a tu vivienda.
- Un módulo exterior con un ventilador comienza aspirando el aire exterior.
- El aire exterior se dirige hacia un evaporador que contiene un líquido refrigerante en estado líquido, este refrigerante tiene la propiedad de recuperar las calorías presentes en el aire. Así pues, su temperatura aumenta y se transforma en gas.
- Un compresor, alimentado por un motor eléctrico, aspira el gas evaporado y lo comprime para aumentar su temperatura.
- A continuación, el gas pasa a un condensador que, como su propio nombre indica, lo condensa para transmitir el calor al aire interior. El gas (líquido refrigerante) vuelve a pasar a estado líquido.
- Cuando vuelve al estado líquido, el refrigerante pasa a un reductor de presión que lo expande para que regrese a su estado inicial, antes de una nueva fase de evaporación.
Son muchas las razones para elegir una bomba de calor aire-aire, aunque también es muy importante conocer sus limitaciones.
La instalación de la bomba de calor aire-aire, tanto en reformas como en obra nueva, es muy sencilla, reduce el impacto ecológico de la calefacción y es modulable para adaptarse a las necesidades de calefacción de cada habitación. La instalación de filtros en los emisores de calor permite limpiar el aire del ambiente. También permite climatizar tu vivienda cuando el calor haga acto de presencia.
No obstante, ten cuidado con la pérdida de eficacia de la bomba de calor aire-aire si baja de una temperatura específica, que puede variar según el modelo. Al igual que pasa con el nivel sonoro, que también es variable según la bomba de calor aire-aire. Por último, debes tener en cuenta que la instalación de emisores de calor puede resultar compleja y costosa.
La calefacción
Emisores de calor de una bomba de calor aire-aire
La bomba de calor aire-aire sólo puede transmitir el calor mediante un sistema de ventilación, a través de fan coils o de un difusor centralizado.
Ventiladores convectores
Los ventiladores convectores, son pequeñas unidades que se instalan en el interior de las habitaciones de una vivienda, expulsan el aire caliente que transmite la bomba de calor aire-aire a través de una red de conductos de aire.
El precio de esta instalación, que puede resultar compleja según la configuración de tu vivienda, se tiene que ajustar al de la bomba de calor aire-aire, a menos que la red ya esté instalada.
Los fan coils, se alimentan de electricidad, están provistos de filtros y de un termostato que permite regular la temperatura y la velocidad de ventilación de cada habitación.
Se pueden fijar a la pared, al igual que los radiadores clásicos, o se pueden encastrar en la misma pared o en el techo. Al igual que los radiadores, sus medidas se rigen según el volumen de la habitación y el nivel de aislamiento: que debe ajustarse al nuevo Documento Básico DB-HE de ahorro de energía del Código Técnico de la Edificación (CTE).
El difusor centralizado
El difusor centralizado, se compone de una sola unidad y se puede instalar en una sala de máquinas o una sala de lavandería, por ejemplo, distribuye el aire caliente que produce la bomba de calor aire-aire a través de una red de conductos, que terminan en las habitaciones que necesitan ser calentadas.
Si solo son visibles las rejillas de ventilación encastradas en la pared, el trabajo que hay que realizar es mucho más importante de lo que parece y hay que tenerlo en cuenta en el presupuesto.
Rejillas de ventilación
Principales criterios de elección de una bomba de calor aire-aire
Son muchos los criterios que hay que tener en cuenta según tus necesidades en materia de calefacción.
El coeficiente de rendimiento (COP)
El COP hace referencia a la relación entre la potencia eléctrica consumida por el compresor y la potencia calorífica que devuelve el aparato. En el caso de una bomba de calor aire-aire, se sitúa normalmente, entre 3 y 4. Un COP de 3 kW significa que la bomba de calor aire-aire devuelve 3 kW por 1 kW consumido. Cuanto más alto sea el COP, más eficaz será la bomba de calor aire-aire.
Pero para que tenga sentido, este COP debe acompañarse de la temperatura del aire del que se extraen las calorías. De esta forma, un COP de "3 (calor) a + 7°C" significa que cuando está afuera, la bomba de calor aire-aire devuelve 3kW por 1 kW consumido. Teniendo en cuenta que, cuando la temperatura aumente, el COP bajará.
Potencia térmica de la bomba de calor aire-aire
La potencia térmica, que se expresa en kW, mide la capacidad que tiene la bomba de calor aire-aire para producir calor. Para saber cuál es la potencia calorífica que necesitas, deberás tener en cuenta tres aspectos:
- El volumen de la vivienda en m3;
- el coeficiente de construcción (de 1,6 en el caso de una habitación mal aislada a 0,75 si está muy bien aislada);
- la diferencia entre la temperatura deseada y la temperatura de referencia según tu zona (de -3ºC hasta -9ºC en el caso de las zonas más frías).
Después, basta con multiplicar estos 3 datos (volumen x coeficiente de construcción x diferencia de temperatura) para obtener la potencia calorífica deseable. En el caso de las bombas de calor aire-aire, suele estar entre 5 y 20 kW.
Pero no dudes en recurrir a un profesional, ya que una bomba de calor aire-aire sobredimensionada será más cara y producirá el mismo calor y un gasto energético adicional provocado por ciclos de encendido/apagado frecuentes. También se desgastará más fácilmente. Si, por el contrario, sus medidas son inferiores a las necesarias, no producirá suficiente calor y tendrás que recurrir a un sistema de calefacción auxiliar.
Bomba de calor aire-aire: la tecnología Inverter
La tecnología Inverter permite recurrir al compresor de la bomba de calor aire-aire de forma más continua (en vez de aumentar las fases de encendido/apagado), pero a velocidades más altas al regular su producción de calor.
El consumo de energía se reduce así para un mayor confort térmico gracias a una temperatura interior constante. La durabilidad de la bomba de calor aire-aire también es mejor, y sin aumentar su precio de compra.
Climatización adicional: bomba de calor reversible
Una bomba de calor aire-aire reversible también puede funcionar como aire acondicionado y enfriar la vivienda en verano.
Compresor
Certificaciones y normativas de una bomba de calor
Las distintas certificaciones y normativas también son una prueba de calidad
Certificación AENOR
La certificación proporcionada por AENOR, que certifica la conformidad de la bomba de calor aire-aire a las normas, así como el respeto del rendimiento mínimo: potencia térmica, COP, intensidad de arranque y nivel de potencia acústica.
Marcado CE
La marca CE es una auto declaración obligatoria, que compromete al fabricante a hacerse responsable en materia de seguridad del individuo.
Certificación Eurovent
La certificación Eurovent garantiza que el rendimiento de las bombas de calor aire-agua reversibles, se rigen según los valores recomendados por los fabricantes.
Norma UNE-EN 14511-2:2019
La norma de ensayo UNE-EN 14511-2: 2019 especifica las condiciones de ensayo para la determinación de las características de rendimiento de las bombas de calor aire-aire.
Norma Qualipac
La norma Qualipac garantiza a las empresas de instalación de bombas de calor que respetan el sistema de referencia Qualipac.
Mantenimiento de una bomba de calor aire-aire en 3 pasos
1. El mantenimiento anual que debe realizar un técnico cualificado, es obligatorio si la bomba de calor aire-aire contiene más de 2 kg de líquido refrigerante o una potencia de unos 12 kW.
2. La unidad exterior se debe limpiar con regularidad para quitar todo lo que pueda afectar a su funcionamiento: hiedras, ramas, etc.
3. A los emisores de calor también se les debe realizar un mantenimiento y una limpieza o cambio de filtros.
La bomba de calor aire-aire, características y funcionamiento
En la bomba de calor aire-aire, tanto la calefacción como la refrigeración del espacio acondicionado se consiguen mediante la inversión del flujo del fluido frigorífico (refrigerante con el que se carga el sistema de refrigeración) entre las baterías o intercambiadores denominados clásicamente evaporador y condensador. La inversión de este flujo se consigue mediante una válvula de 4 vías accionada mediante un termostato situado en el ambiente acondicionado.
Las baterías intercambiadoras dejan de denominarse evaporador y condensador, debido a que actúan tanto una como la otra efectuando la doble función de evaporador y condensador, dependiendo de que el equipo esté trabajando en ciclo de calor o de frío. En un equipo bomba de calor aire-aire estas baterías se denominan:
- Batería exterior: la que está efectuando las funciones de condensador en ciclo de frío y de evaporador en ciclo de calor. Está situada en el exterior del espacio acondicionado y de ahí viene su denominación.
- Batería interior: situada en el interior del espacio acondicionado actúa como evaporador en ciclo de refrigeración y como condensador en ciclo de calor.
Ambas baterías son de tubo de aleta ya que se trata de intercambiadores aire-refrigerante debido a que el calor siempre se toma y se cede al aire (situado dentro y fuera del espacio acondicionado), de ahí el nombre de bomba de calor aire-aire. Actualmente los equipos bomba de calor aire-aire son del tipo compacto (package) o partidos (split). Sus capacidades oscilan entre las 4.500 y 20.000 frig/h y sus características fundamentales son: - La bomba de calor de este tipo cumple la doble función de calefactar y enfriar. En consecuencia con un solo equipo se pueden conseguir las condiciones de confort durante todo el año. - Las unidades tanto de calor como de frío para acondicionar un espacio determinado se consiguen mediante una sola fuente de energía (normalmente la eléctrica). - El calor suministrado por el equipo en el ciclo de calor es de dos o tres veces superior al absorbido por el equipo para su funcionamiento. - No se precisan chimeneas ni tomas de aire para que el equipo funcione. En consecuencia se reducen los costos de instalación.
ESFUERZOS Y CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS
Por lo general, una bomba de calor tiene tres zonas de funcionamiento dentro de las cuales los componentes de la misma están sometidos a esfuerzos importantes. Estas zonas están definidas por las condiciones ARI de 7ºC y -7ºC. El material de las bombas no solamente debe estar concebido para su trabajo en estos puntos, sino que también debe estarlo para condiciones anormales, tales como:
- Arranque en épocas muy frías.
- Tensiones de alimentación extremas.
- Averías de algún componente.
- Contaminación del refrigerante en mayor o menor grado.
Los equipos de diseño actual que se han probado en estas condiciones (además de las condiciones ARI) puede considerarse que gozan de una fiabilidad prácticamente asegurada.
Compresor El compresor es la parte fundamental de una bomba de calor. Su misión es bombear los vapores producidos en el evaporador a baja presión, y comprimirlos a alta presión. En consecuencia, la presión de alta (P.A.) y la presión de baja (P.B.) se producirán en función del sistema, de las temperaturas y de las posibles anormalidades que tengan lugar en el equipo.
Cuando las P.A. y P.B. son elevadas nos encontramos en una zona donde la potencia eléctrica consumida es importante, lo que implica que los esfuerzos mecánicos a que se someten los cojinetes, cigüeñal, válvulas, etc., son importantes.
Otra zona de esfuerzos importantes se produce con una P.A. elevada y una P.B. débil. Con esa relación de compresión, la temperatura de descarga aumenta y el caudal de fluido frigorífico es bajo. En consecuencia se produce una mala refrigeración del motor eléctrico del compresor, acelerando la destrucción del compresor por vía química.
Un equipo diseñado para funcionar solamente en ciclo de refrigeración, lo hace solamente en el exterior de las zonas de esfuerzos elevados.
Cuando acontecen situaciones anormales, tales como fuga de gas, filtros sucios, condensador sucio, falta de aire a través del evaporador o condensador, el punto de funcionamiento se sitúa entonces dentro de la zona de esfuerzos importantes y con el fin de proteger el compresor se montan las seguridades adecuadas (presostatos de alta, baja, etc.).
Compresor en ciclo de calor
Si en un equipo de refrigeración se procede a invertir el ciclo a fin de que trabaje proporcionando calor, se obtiene el siguiente diagrama de funcionamiento.
Puede verse que en este caso, el ciclo del sistema se sitúa en un punto más alejado que el tarado del presostato de baja del equipo concebido como refrigerador solamente. Las primeras bombas existentes en el mercado montaban un presostato de baja regulado para una presión mas baja que a su vez está ya situado en la zona de esfuerzos importantes (nótese que el punto ARI -7°C no está situado en la misma).
Además de los esfuerzos enumerados que solicitan a una bomba de calor, éstas están sometidas a otro esfuerzo adicional que se produce durante la formación de hielo y el ciclo de deshielo. Esta zona está situada alrededor de los 0°C. Por encima de + 7ºC no existe formación de hielo y por debajo de -7°C se deposita en muy pequeña cantidad.
Durante el ciclo de deshielo, el funcionamiento del equipo se sitúa en la zona marcada [DE]
Compruébese que tanto las zonas de formación de hielo sobre la batería exterior como la de deshielo no están situadas en lugares que se han denominado críticos. El esfuerzo que que solicita al compresor durante estos periodos es el derivado de las inversiones del ciclo y que viene motivado por variaciones de presión, temperatura y caudal de refrigerante. Por este motivo puede haber algún momento que el funcionamiento del compresor está situado en la zona de esfuerzos elevados.
En resumen, hemos encontrado tres zonas de esfuerzos.
1.º Los puntos ARI 7°C y -7°C que enmarcan perfectamente la zona de formación de hielo.
2.º Por encima de 7°C, es decir hacia los 13°C y más arriba se entra en una zona de temperaturas exteriores elevadas.
3.º Alrededor de los -15°C se encuentra la zona de temperaturas exteriores bajas.
En consecuencia una bomba de calor esta sometida a esfuerzos importantes en regiones que no quedan definidas por los puntos de medida 7ºC. y -7ºC. dentro de los cuales prácticamente todos los equipos de refrigeración funcionan correctamente. Debido a esto, es necesario que el compresor que se utilice en un equipo bomba de calor este diseñado de forma que:
- Los arrollamientos del motor están preparados para soportar temperaturas mas altas de lo habitual.
- Los elementos de protección de estos arrollamientos deben ser adecuados.
- El aceite utilizado para la lubricación del compresor debe ser adecuado para que soporte las elevadas temperaturas a que se vera sometido sin sufrir transformaciones químicas.
- La lubricación debe estar asegurada durante cualquier condición de funcionamiento asegurando la vida de todas las partes móviles y cojinetes, válvulas, válvula de inversión, válvulas de retención, etc.
El refrigerante debe mantenerse a su nivel adecuado tanto en ciclo de verano como de invierno para evitar golpes de líquido al compresor.
Actualmente, gracias a los ensayos efectuados sobre las condiciones de funcionamiento de una bomba de calor se puede disponer de compresores herméticos especialmente diseñados para trabajar en equipos bomba de calor. Se han tornado medidas tendentes a reforzar los cojinetes y dar mas superficie de paso a través de las válvulas. Los motores eléctricos disponen de un aislamiento mejor y la refrigeración del estator ha sido mejorada. Asimismo se utilizan en este tipo de compresores aceites de base mineral quo evitan una serie de problemas quo surgen cuando se utilizan aceites de refrigeración considerados estándar.
Consecuentemente, estas mejoras permiten ampliar la zona de funcionamiento del equipo.
Conclusión
La bomba de calor AIRE-AIRE es cada día mas fiable y en consecuencia cada vez mas sencilla (o viceversa).
Los compresores mas robustos precisan menos órganos de protección. Los nuevos compresores desarrollados para aplicaciones de bomba de calor son mas compactos, mas ligeros, de mantenimiento mas fácil, contienen menos aceite y refrigerante disuelto en él, son menos ruidosos, pueden funcionar dentro de unos límites de voltaje mas amplios, y resisten mejor la contaminación del circuito.
Por otro lado la tecnología electrónica permite disponer de paneles de mando de la bomba de calor donde los contáctores electromecánicos pueden reemplazarse por conmutadores electrónicos (triac) y toda la problemática del funcionamiento del equipo (protección contra funcionamiento en zonas de esfuerzos importantes tanto en alta como en baja, fallo de caudal a través de las baterías, filtros sucios, perdida de gas, temperaturas del refrigerante anormales, inicio y duración del deshielo solo cuando es realmente necesario, conexión automática del frío o el calor según necesidades del local acondicionado, puesta en funcionamiento de las resistencias complementarias cuando esta a una temperatura exterior inferior a la de equilibrio, etc.), queda resuelta de una forma sencilla y quo abarata costos de reparación.
https://www.elaireacondicionado.com/articulos/bomba-de-calor-aire-aire
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