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Manual Básico de Bombas de Calor Eficiencia Energética
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AGRADECIMIENTOS
MANUAL BASICO DE BOMBAS DE CALOR
2019
El Gabinete de Estudios del Consejo General de
Administradores de Fincas de España presenta este
Manual en colaboración con iEnergy y empresas líderes
del sector:
Daikin
El contenido de este Manual ha sido elaborado por
iEnergy, asesoría técnica del Consejo General, en
colaboración con Daikin, es por ello que queremos
mostrarle nuestro agradecimiento por su trabajo y
confianza.
Manual Básico de Bombas de Calor Eficiencia Energética
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INDICE
A. Tipologías de Bombas de Calor Pág. 3
B. Bombas de calor Aerotérmicas. Sistema y
funcionamiento
Pág. 5
C. Bombas de calor Geotérmicas. Sistema y
funcionamiento
Pág. 9
D. Mantenimiento Pág. 11
E. Normativa Pág. 12
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¿Qué tipologías de bomba de calor existen?
¿Qué servicios proporciona una bomba de calor centralizada?
¿Qué tipologías de sistemas son las bombas de calor?
A
Existen varios tipos de bombas de calor:
Bombas de calor aerotérmicas, utilizan la aerotermia (energía
contenida en el aire) para funcionar. Pueden ser del tipo Aire-aire y
aire –agua y proporcionan aire caliente o frío dependiendo de las
necesidades de temperatura del recinto.
Bombas de calor geotérmicas, obtienen el calor de la energía
contenida en el subsuelo y lo transfieren al interior de la viviendas.
Pueden ser del tipo tierra-aire y tierra-agua.
Estos sistemas permiten abastecer las demandas de Agua Caliente
Sanitaria (ACS) y calefacción en su totalidad, aunque se podrían crear
sistemas híbridos con otros sistemas de calefacción.
Cada una de las tipologías de bombas de calor pueden responder a
diferentes sistemas de climatización según los equipos terminales a los
que se les conecte.
A. TIPOLOGÍAS DE BOMBAS DE CALOR
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¿De qué elementos se compone?
Las bombas de calor disponen de una unidad ubicada en el exterior en
terraza o cubierta (algunas bombas de calor pueden instalarse dentro
del edificio) y una unidad interior ubicada en el domicilio o cuarto de
máquinas. El sistema se compondrá de tantas unidades exteriores e
interiores como la demanda requiera.
Como se aprecia en la imagen siguiente, estos sistemas proporcionan
agua caliente para consumos en grifería y duchas, además de
calefacción por radiadores y/o suelo radiante
Unidad
Exterior
Unidades
Interiores
Clasificación de
sistema
Aerotérmica
Fancoils
Radiadores
Suelo Radiante
Aire-Agua
Splits Aire-Aire
Geotérmica
Fancoils
Radiadores
Suelo Radiante
Tierra-Agua
Splits Tierra-Aire
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¿Qué es una bomba de calor aerotérmica?
Se denomina bomba de calor a una máquina térmica capaz de
transferir calor de un foco frío a otro más caliente.
Como bien es sabido, en el medio ambiente están presentes distintos
tipos de energías renovables como la energía solar o eólica. Otra
energía renovable ilimitada existente en el medio ambiente, causada
por distintas variaciones de temperatura, es la aerotermia o dicho de
otra forma, el calor contenido en el aire exterior.
La bomba de calor aerotérmica aprovecha esta energía disponible en
el aire exterior para proporcionar un máximo rendimiento, sin que sea
necesario tener que consumir gran cantidad de energía eléctrica o la
proveniente de combustibles fósiles.
Tal y como se puede ver en la anterior figura, la principal ventaja de
esta tecnología radica en la capacidad de suministrar más energía de
la que consume, esto se consigue gracias a la captación de la energía
“gratuita” y renovable del ambiente exterior.
Como consecuencia directa de este aprovechamiento procedente del
calor del aire exterior, la aerotermia está considerada como energía
renovable. Además, es posible utilizar las bombas de calor para la
producción de ACS y por tanto, contribuir a reducir o suprimir la
necesidad de instalar sistemas de captación y acumulación solar.
Estos sistemas permiten abastecer las demandas de Agua Caliente
Sanitaria (ACS), calefacción en su totalidad, y prestan servicio de
refrigeración.
B. BOMBAS DE CALOR AEROTÉRMICAS. SISTEMA Y FUNCIONAMIENTO
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¿Cómo funciona una bomba de calor aerotérmica?
La bomba de calor aerotérmica extrae calor del aire exterior
aumentando o disminuyendo la presión, puesto que realizando éste
proceso aumentamos o disminuimos la temperatura.
Mediante un ventilador se observe aire del exterior, éste aire pasa a un
evaporador por donde circula un refrigerante, éste refrigerante entre
otras cualidades tiene la de cambiar de estado con muy poca
temperatura, por lo que con los grados tomados del aire es capaz de
convertirse a estado gaseoso.
El gas pasa a un compresor, en donde se aumenta la presión de forma
mecánica, y por tanto el refrigerante se calienta mucho, y alcanzaría 35
grados centígrados, suficiente para el suelo radiante.
Éste gas caliente pasaría al condensador, donde hay una corriente de
agua que circula entre los conductos de gas caliente. Una vez más, la
temperatura del gas y la del agua que fluye alrededor tienden a
equilibrarse, solo que esta vez es el gas el que la pierde y el agua que
fluye alrededor la que la gana. A partir del condensador, ya tenemos
agua caliente.
Ahora podemos aprovecharla para hacer funcionar un suelo radiante,
o bien podemos almacenarla como agua caliente sanitaria. En cuanto
al gas refrigerante, el héroe de esta historia, como su temperatura ha
descendido, ha vuelto a cambiar de fase y ya es de nuevo un fluido.
El último paso es hacerlo circular por una válvula de expansión, que no
es más que un mecanismo que libera parte de la gran presión que
habíamos introducido en el circuito con el compresor. Al salir, el
refrigerante vuelve a ser un líquido gélido a baja presión, dispuesto a
"robar" calor del aire exterior para cederlo al interior de la vivienda.
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¿Qué elementos terminales puedo conectar a éstos sistemas?
¿Qué elementos tradicionales requiere?
¿La Aerotermia es mejor que las soluciones tradicionales (calderas)?
Para transportar el agua producida a los lugares de consumo será
necesario proveer de depósitos, aguja de equilibrado, grupo de
bombeo…etc. Por supuesto, para que la instalación sea segura será
necesario instalar vaso de expansión, válvulas, purgadores…
Una de las ventajas de los sistemas de aerotermia es que no requieren
de chimenea para extracción de humos ni depósitos acumuladores de
combustible (carbón, gas natural, gasoil).
La tecnología presente en las unidades de aerotermia aporta
muchísimos beneficios respecto a la solución tradicional:
Seguridad: se evita el uso de carbón, gasóleo o gas natural, cuya
manipulación es peligrosa. Sistema “todo en uno”: permite centralizar todos los servicios
(calor/refrigeración/ACS). Eficiencia: altos valores de rendimiento que se traducen en
ahorro económico y aumento de ciclo de vida. A modo de
ejemplo, en la siguiente figura se muestra un comparativo del
coste de la energía y de las emisiones de CO2 de distintos
sistemas de calefacción respecto a la bomba de calor
(ERGA06DV) para una vivienda unifamiliar tipo de 80 m2
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¿Las bombas de calor centralizadas son compatibles con sistemas de
acumulación solar?
¿Qué materiales se deben emplear en las instalaciones?
aproximadamente:
Ahorro de espacio: sistema compacto que evita la instalación de
caldera por vivienda o apartamento. No requiere la instalación
de chimeneas de extracción de humos. Confort asegurado en todo momento. Amplio rango de potencias y configuraciones, traduciéndose en
mayor flexibilidad. Respeto por el medio ambiente: las bombas de calor
aerotérmicas no producen emisiones directas de CO2, con lo que
contribuye a preservar el medio ambiente.
Totalmente. Los sistemas de aerotermia pueden combinarse con
generadores solares que apoyen a la producción.
El material de las tuberías frigoríficas debe ser de
cobre recocido. Y deben estar aisladas con
polietileno, con el grosor establecido por el RITE y el
fabricante. Para las tuberías de agua se recomienda
cobre principalmente y polietileno multicapa con
barrera de vapor.
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¿Cómo funciona una bomba de calor geotérmica?
¿Qué tipo de bombas geotérmicas existen?
Las bombas de calor geotérmicas funcionan prácticamente igual que
las aerotérmicas. Extrayendo calor de la tierra y aumentando o
disminuyendo la presión, puesto que realizando éste proceso como
explicamos anterioremente aumentamos o disminuimos la
temperatura.
Existen dos tipos de sistemas para extraer la energía del terreno:
Captador vertical, es el más popular aunque también requiere
mayor inversión.
Captador horizontal, requiere menos inversión pero otros
inconvenientes.
C. BOMBAS DE CALOR GEOTÉRMICAS. SISTEMA Y FUNCIONAMIENTO.
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¿Qué elementos terminales puedo conectar?
¿Cuánto puede suponer en ahorro en las facturas un sistema de
climatización geotérmica?
Los elementos terminales que se pueden conectar con los mismos que
con la bomba de calor aerotérmica:
Suelo radiante
Radiadores
Fancoils
Consumo de ACS
Uno de los inconvenientes de la energía geotérmica es su coste inicial,
que supera bastante a los sistemas tradicionales de calefacción o
refrigeración. Sin embargo, las bombas de calor geotérmicas son
rentables a largo plazo ya que permiten reducir con creces la factura
energética del hogar; entre un 30 y un 70% en el caso de la calefacción
y un 20 a 50% en caso de refrigeración.
Esta es una de las causas del aumento de la popularidad de estos
sistemas, sobre todo en regiones como el Este de Estados Unidos,
Canadá o Centro Europa, donde más de un millón de unidades
geotérmicas ya se encuentran a pleno rendimiento.
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¿Cómo saber si nuestros equipos están funcionando de una manera
eficiente?
¿Cuáles son las mejores recomendaciones para el correcto
mantenimiento?
Mediante sistemas de programación que optimicen el funcionamiento
del equipo en base a la utilización y a las condiciones exteriores e
interiores. En este sentido, las bombas de calor aerotérmicas son
perfectamente compatibles con cualquier sistema de telegestión
centralizada, domótica y centralizada.
Para garantizar y obtener la máxima eficiencia operativa de las
máquinas, se aconseja no obstaculizar la libre circulación del aire
entorno a las unidades.
Las indicaciones de los fabricantes, prestando especial atención en la
limpieza de filtros, cuya recomendación general es realizar una limpieza
cada 20 días de funcionamiento o 200 horas de operación.
Por último, para mantener la temperatura correcta del aceite del
cárter, se aconseja no desconectar de la red en ningún momento las
unidades.
D. MANTENIMIENTO
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El 1 de marzo de 2013 se publica la decisión de la comisión europea por
la que se establecen las directrices para el cálculo por los Estados
miembros de la energía renovable procedente de las bombas de calor
de diferentes tecnologías, conforme a lo dispuesto en el artículo 5 de la
Directiva 2009/28/CE del Parlamento Europeo y del Consejo en su
anexo VII.
El procedimiento para calcular el rendimiento estacional de las bombas
de calor (SEER y SCOP) queda detallado en la norma UNE-EN 14825.
La exigencia requerida para la contribución de energía solar para el
ACS viene determinado en el Código Técnico de la Edificación (CTE),
en la sección HE4.
El reconocimiento legal de la posibilidad de sustitución de paneles
solares para la producción de ACS mediante unidades de bomba de
calor se recoge en la reforma del Reglamento de Instalaciones Técnicas
en los Edificios (RITE) efectuada mediante el RD 238/2013 y la Orden
FOM/1635/2013 que actualiza el CTE.
E. NORMATIVA
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CONTACTOS
iEnergy Consultoría Energética Tecnológica
www.ienergy.es
María Ballesteros Díaz Arquitecto responsable del Ciclo Formativo en
materia de Eficiencia Energética
Daikin Empresa japonesa líder en el sector,
www.daikin.es
José García Torres Departamento Técnico de Daikin
