Consumo eléctrico de la bomba de calor: el cálculo + 3 simuladores útiles

Vamos a detallar un poco más el consumo de la bomba de calor

Un rápido recordatorio sobre la bomba de calor

Funcionamiento general de una bomba de calor

La bomba de calor es una máquina eléctrico. Utiliza energía eléctrica proporcionada por el proveedor de electricidad, para hacer funcionar su circuito de refrigeración y así "bombear" calorías al medio natural. Se basa en el mismo principio termodinámico que el frigorífico y utiliza un compresor, una válvula de expansión, un condensador y un evaporador.

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Hay dos consumidores principales de energía eléctrica en una bomba de calor:

• En primer lugar, el compresor de la bomba de calor. Es el motor del ciclo de refrigeración que permite tener calefacción. Necesita electricidad para funcionar.
• A continuación, la resistencia eléctrica. Tenga cuidado con esto último. De hecho, muchas bombas de calor están equipadas con ellas para hacer frente a climas muy fríos. Porque una bomba de calor capta menos energía cuando las temperaturas son frías. Si sólo se utiliza como respaldo, todo está bien, y sólo aumentará ligeramente la factura al final del año, dependiendo de lo fría que sea su región.

También están el ventilador y otros elementos como válvulas o bombas. Pero su consumo de energía es bajo en general.

Los diferentes tipos de bombas de calor

Existen 4 familias principales de bombas de calor para la calefacción de viviendas:

1. Bombas de calor aerotérmicas o aire/agua: Toman el calor del aire exterior y lo "devuelven" a través de un sistema de refrigeración al sistema de agua de la casa.
2. Bombas de calor agua-agua: Extraen calorías de una fuente de agua natural (un lago, por ejemplo) y redistribuyen esta energía a su sistema de agua doméstica.
3. Bombas de calor geotérmicas o de tierra/agua: Toman las calorías de la tierra a través de una sonda geotérmica en su jardín (entre 50 y 200 m de profundidad o más, según la potencia requerida). A continuación, siguiendo el mismo principio, el calor llega a su red de agua gracias a un condensador que intercambia la energía.
4. Bombas de calor aire-aire: estas unidades que se cuelgan en la pared. No se recomiendan para la calefacción porque no son muy eficientes. Toman la energía del aire exterior con su unidad exterior y la devuelven al aire de la habitación.

Cada uno de estos tipos de bombas de calor tiene un funcionamiento y una eficiencia diferentes, lo que inevitablemente afecta al consumo. Por ejemplo, las bombas de calor acuotérmicas (agua-agua) tienen naturalmente un rendimiento excelente, mientras que las bombas de calor aire-aire son pobres para la calefacción.

En la práctica, esto se observa por un mayor o menor COP para cada máquina. Como recordatorio, el COP o coeficiente de rendimiento es la relación entre la producción de energía de calefacción en kWh y el consumo de electricidad en kWh. Aquí están los órdenes de ideas de COP :

• Bomba de calor aire-aire: COP = 2 a 3 (1kWh de electricidad consumida = 2 o 3 kWh producidos para calentarle)
• Bomba de calor aire-agua: COP = 3 a 4
• Bomba de calor de agua solar: COP = 4 a 5+.
• Bomba de calor agua-agua: COP = 5 a 7+.

Si antes utilizaba calefacción puramente eléctrica, puede dividir aproximadamente su antigua factura por el valor COP para obtener una estimación de su nuevo consumo con una bomba de calor.

El consumo de electricidad desempeña un papel importante en la cálculo del precio final de una bomba de calor en Suizao en Francia. Representa los costes que repercutirán en la duración del rendimiento de la inversión.

Para más información cuánto consumirá la PACSe puede utilizar lo siguiente varios métodos de aproximación que son iguales entre sí.

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Consumo de la bomba de calor a partir de la entrada de energía

El principio es sencillo Por ejemplo, la bomba de calor tiene una potencia de entrada de 2,2 kW, como en la Yutaki Combi S 11 kW.

Se sabe que, por término medio, una bomba de calor funciona :

2300 horas a más de 800 m de altitud para proporcionar solo la calefacción.

2500 horas a más de 800 m de altitud para proporcionar calefacción y agua caliente.

2000 horas a menos de 800 m de altitud para proporcionar solo la calefacción. 

Y por último, 2300 horas también a menos de 800 m de altitud para garantizar la calefacción y el agua caliente.

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Así que sólo tenemos que multiplicar la potencia de entrada en kW por las horas de funcionamiento medio en Horas.

Si vivimos a menos de 800 metros de altitud y la bomba de calor nos proporciona calefacción y agua caliente, entonces: 2,2kW x 2300 horas = 5060KWh (kilovatios hora) será el consumo eléctrico de nuestra bomba de calor. Este ejemplo es válido para la calefacción por suelo radiante, ya que hemos considerado la potencia absorbida a 35°C en la salida del agua, como se indica en la ficha anterior.

Supongamos que el precio de un kWh es de 16 euros: su factura será de unos 810 euros al año, o 68 euros al mes.

Este coste puede compararse con el consumo anterior. Sin embargo, esto no debería ser el único criterios de decisión.

Haga el cálculo con esta calculadora de consumo eléctrico de la bomba de calor para obtener una estimación de su consumo eléctrico futuro.

El consumo de una bomba de calor utilizando el COP

Con este método de aproximación, la idea es calcular el consumo en años anteriores con su antiguo sistema de calefacción. Se trata de una renovación energética.

Para el ejemplo imaginamos un consumo previo de gas de 2000m3 de gas al año para calefacción y agua caliente. Estos 2.000 m3 de gas equivalen en realidad a 22.000 kWh de electricidad, ya que el poder calorífico del gas es de aproximadamente 11. Se trata, pues, de la necesidad intrínseca de calefacción y agua caliente del edificio en cuestión.

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Sin embargo, los fabricantes indican los valores de COP en sus fichas técnicas. Digamos que tenemos un COP de 3,5

Esto significa que la bomba de calor extrae 3,5 veces más energía renovable (aire, agua o tierra) que de la red eléctrica.

Así que si dividimos estos 22'000kWh entre estos 3,5 obtenemos el consumo final aproximado de la bomba de calor: 6285kWh en este caso.

Esto supondría una factura, con un coste de 16 cts. de euros por kWh, de unos 1000 euros al año, es decir, 84 euros al año.

Consumo medio y ejemplos concretos

Se calcula que la necesidad media de calefacción varía entre 35 y 50 vatios por m3 según el clima, si el aislamiento es correcto. Por lo tanto, una casa de 120m2 tendría una necesidad de calefacción de entre 4200W y 6000W. En los ejemplos, se supone que la casa se calienta a través del suelo (35°C de temperatura del agua).

Así, 2 ejemplos de PACs adecuados son :

• el Hitachi Yutaki Combi S 2.0 - 6kW
• El Atlántico Fujitsu Alféa Extensa Duo A.I. 6 R32 5.5kW

Inicio	Dispositivo	COP A7/W35	Pabsorción A7/W35	Consumo* kWh/año	factura** € / año
Casa 120m2	Yutaki Combi S 2.0 R32	5.25	0,82kW	1886kWh / año	301€ / año
Casa 120m2	Alféa Extensa Duo AI 6 R32	4.65	1,18kW	2714kWh / año	434€ / año
Casa 200m2	Alféa Extensa Duo AI 10 R32	4.5	2,11kW	4853kWh / año	776€ / año

*funcionamiento de la bomba de calor durante 2300 horas, a lo largo de los 8 meses de calefacción

**16 cts € / kWh

Se verificará en la realidad según la situación de cada individuo

Variables que influyen en el consumo de energía de la bomba de calor

• La primera variable que influye en el consumo anual es, por supuesto el clima del año en curso. Si el invierno es duro y la estación se prolonga, la bomba de calor funcionará un poco más. En lugar de la media de 2300 horas, por ejemplo, estaremos en un año en el que funcione durante 2700 horas. Esta variación de 20% se reflejará directamente en la factura eléctrica.
• En segundo lugar, una de las variables que influye es la temperatura de salida del agua de la bomba de calor. Si tienes un calefactor, es probable que la temperatura sea de 35°C o menos. Esto es ideal para la mayoría de las bombas de calor. Sin embargo, si tiene radiadores, la temperatura del agua en la salida debe ser mayor porque su superficie de intercambio es menor. Por lo tanto, la máquina funcionará a una velocidad diferente para producir estas temperaturas más altas, y el COP será menor. En lugar de 3,5 será, por ejemplo, 2,8. (Menos COP = más consumo) Esta variación de 20% la pagará usted directamente a su proveedor de electricidad. 
• El diseño inteligente El tamaño del sistema también afecta al consumo de la bomba de calor. Si uno de los diseñadores decidiera poner un depósito de inercia demasiado grande, por ejemplo, la bomba de calor podría estar funcionando constantemente para intentar calentar ese enorme depósito, y todo para nada. Sin duda, ésta es una de las razones por las que existen certificados u otras etiquetas para las bombas de calor que garantizan que el diseño es bueno. En Francia, recurra a profesionales con certificación RGE o QualiPAC. En Suiza es la certificación GSP o PAC Système Module.
• Por último, podemos hablar de resistencias eléctricasSi no son sólo de reserva, pueden encenderse sin que te des cuenta por culpa de un mal cableado o de un instalador que no conozca las normas de la zona. Esto puede poner sus costes eléctricos en órbita geoestacionaria.

El consumo de una bomba de calor según el tipo

Es posible que se pregunte qué tipo de bomba de calor debe elegir para calentar su casa adecuadamente sin consumir demasiada energía. Dependiendo de la fuente de la que se extraiga la energía, la eficiencia es diferente y, por tanto, el consumo varía.

Consumo de una bomba de calor aire-aire

El aire es un medio con una capacidad térmica inferior a la del agua, por lo que el coeficiente de rendimiento (COP) de las bombas de calor aerotérmicas es siempre inferior al de otros modelos de bombas de calor. Es mejor evitar la calefacción con una bomba de calor aire-aire, a menos que, por razones económicas, no merezca la pena instalar una bomba de calor aire-agua y no necesite calefacción a menudo durante el año.

Consumo de una bomba de calor aire-agua en kwh

Los métodos presentados anteriormente le permiten encontrar su consumo en kwh de forma sencilla. Utiliza la entrada de energía, esto es lo más fácil. Se prefieren las bombas de calor aire-agua porque es más fácil transferir el calor al agua en el sistema de agua, ya que el agua tiene 4 veces la capacidad térmica del aire. Así, los COP son mucho mejores y el consumo es menor. Sin embargo, en invierno seguimos extrayendo el calor del aire frío, lo que no es óptimo. Lo ideal para limitar el consumo es tener una fuente con una temperatura constante o poco variable.

Consumo de una bomba de calor aire-agua para una casa de 100 m2

Tomemos el ejemplo común en Francia de una casa de unos 100 m2. El consumo depende del modelo instalado. Tomemos un caso estándar de una bomba de calor de 7kW con un COP medio de 3,5 que funciona 2300 horas al año. 7 / 3,5 = 2kW absorbidos en la red eléctrica, y esto durante 2300 horas, es decir 4600kWh al año de consumo, lo que da 800€ con un kWh a 0,174€, por lo que 66€ al mes y 2,2€ al día.

Consumo de una bomba de calor agua-agua

La situación ideal es la de las bombas de calor que obtienen su calor del agua. Estas fuentes tienen una temperatura mucho más estable a lo largo del año (lago o río, o sonda geotérmica con glicol). Para limitar al máximo su consumo es lo mejor, pero por otro lado suele ser mucho más caro. Los COP pueden llegar hasta 5 o 6, lo que permite producir 6 veces más energía de la que se consume en electricidad.

Consumo de una bomba de calor para piscinas

Calentar una piscina es un lujo alejado de cualquier consideración ecológica. Hay que calentar un gran volumen de agua durante varios días para conseguir sus 28 grados en el agua. Y tendrás que mantenerlo, porque el agua perderá entre 1 y 3°C al día. Tendrá que mantener la bomba de calor en funcionamiento, lo que le costará unos 500 euros al año para una piscina estándar.

Aquí tienes un simulador de consumo eléctrico para piscinas: http://www.jcg2.fr/piscine_bilan.php

Simulador de consumo eléctrico de la bomba de calor: 3 herramientas

• El Fabricante alemán de bombas de calor Watterkotte, adquirida por NIBE en 2020, tiene un bonito simulador de consumo eléctrico de bombas de calor para Francia: http://www.waterkotte.fr/calculez-votre-consommation/
• Aquí hay otro simulador de consumo de bomba de calor aire-agua u otro, en modo artesanal: http://nourtier.net/JoceWanadoo/Bricolage/PAC/calcul_PAC.htm
• Y, por último, una calculadora fácil de usar para encontrar una estimación de su consumo de electricidad https://calculette.proxiserve.fr/calculette-economies-energie-PAC

La parte no mencionada del consumo: ir más allá.

La caldera de gas utiliza gas que se extrae de las reservas naturales y se transporta a Europa.

La bomba de calor utiliza la electricidad de una fuente de producción. Sin embargo, esta fuente de producción también tiene su propia salida. Puede tratarse de una central de petróleo, una presa hidroeléctrica o una central nuclear.

El rendimiento general de generación de electricidad es de unos 40%. Incluso si Algunas turbinas de Siemens, como la SGT-8000H, están alcanzando eficiencias récord de más de 60%. 

Por tanto, cuando decimos que un COP de 3,5 significa que se absorbe 1kWh de la red por cada 3,5kWh de energía de calefacción producida, no es exacto. 

Ya que para producir este 1kWh necesitamos una central eléctrica con un rendimiento de 40%. Este 1kWh cuesta en realidad 1/0,4 o 2,5kWh, es decir, 2,5 veces más.

Comparemos una bomba de calor y una caldera de gas para ver la diferencia absoluta.

Consideremos una bomba de calor con un coeficiente de rendimiento medio de 3,5, y una caldera de gas con un rendimiento anual de 97%.

Con la carga máxima, a La bomba de calor de 10kW no tiene un COP de 3,5 sino de 2,3 por lo que consumirá 10kW/2,3 = 4,34kW de electricidad de la red.

Pero para crear estos 4,34kW hemos necesitado 2,5 veces más energía en primer lugar: o 10,85kW de energía primaria.

El caldera de gas de la misma potencia de 10kW, con su rendimiento de 95%consumiría 10/0,95 o 10,52kW.

En este caso concreto y con los valores aproximados de COP (según el fabricante), podemos ver que la caldera de gas consume ligeramente menos en términos absolutos que la bomba de calor.

Sin embargo, utiliza energía fósil, que es por definición agotable, mientras que la bomba de calor utiliza aire, que es renovable. 

Digamos que la electricidad de la bomba de calor se produce en una central eléctrica de turbina de gas, entonces al final se quema casi tanto gas en el lado de la bomba de calor para producir la electricidad, como en el lado de la caldera de gas para actuar como combustible en la caldera.

Es sólo una cuestión de marco de referencia: para la caldera todo se hace in situ, mientras que para la bomba de calor una parte de la transformación de la energía se hace externamente y no se aborda realmente.

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