¿Cómo funciona una bomba de calor con radiadores?

Alta eficiencia, funcionamiento suave intrínsecamente Gracias a sus características ecológicas, su reducido consumo de energía y las atractivas subvenciones públicas, la bomba de calor es una excelente solución de calefacción (y refrigeración, en el caso de una bomba de calor reversible).

Otra gran ventaja es que la bomba de calor es compatible con varios sistemas de distribución doméstica, en particular los radiadores, ya sean antiguos (de alta temperatura) o más modernos (de baja temperatura), aunque existe una marcada diferencia de eficiencia para cada configuración.

En este artículo, exploramos la solución combinada de bomba de calor + radiador: cómo funciona, criterios para elegir radiadores, dimensionamiento y alternativas.

Bomba de calor con radiadores: ¿cómo funciona?

La combinación bomba de calor + radiador es un sistema de calefacción que utiliza el principio de la termodinámica para transferir calor de un medio a otro. Los radiadores desempeñan un papel fundamental en este sistema, ya que distribuyen el calor producido por la bomba de calor a las distintas estancias del edificio.

Antes de hablar de los radiadores, veamos cómo funciona una bomba de calor en general. La bomba de calor absorbe calor del ambiente exterior (aire, agua o tierra, según el tipo de bomba) y lo transfiere al ambiente interior, normalmente un edificio o una vivienda. El ciclo termodinámico de la bomba de calor se divide en cuatro etapas principales:

1. Evaporación En el evaporador circula un refrigerante a baja temperatura y baja presión que absorbe calor del ambiente exterior. Esta absorción de energía hace que el fluido se evapore, transformándose de líquido en gas;
2. Compresión A continuación, el gas refrigerante se dirige hacia el compresor donde, bajo el efecto de la compresión, se calienta aún más;
3. Condensación A continuación, el gas calentado a alta presión pasa por el condensador, donde transfiere su calor al agua del circuito de calefacción. Esta transferencia de calor hace que el gas se condense y vuelva a su estado líquido;
4. Relajación Por último, el fluido pasa por una válvula de expansión que reduce su presión y temperatura, preparándolo para el siguiente ciclo de evaporación.

El calor producido puede distribuirse en el interior a través de varios canales: calefacción por suelo radiante, fancoils, sistemas de conductos, calefacción mural, techos radiantes y radiadores. Esta última configuración es la que nos interesa. 

Cuando el gas refrigerante se condensa y cede su calor en el condensador, calienta un circuito de agua. A continuación, esta agua caliente circula por los radiadores. Como el agua está a una temperatura superior a la del aire ambiente, transfiere su calor al aire, que se calienta y se difunde en la habitación. ¿Y la regulación?

En este sistema de calefacción, cada radiador está equipado con una válvula termostática que permite ajustar individualmente la temperatura de cada habitación controlando la cantidad de agua caliente que circula por el radiador, según las instrucciones del usuario. El termostato principal, situado normalmente en la habitación principal de la casa, envía una señal a la bomba de calor cuando la temperatura ambiente desciende por debajo de la temperatura fijada. La bomba de calor se pone entonces en marcha y produce calor que se distribuye por los radiadores.

A la inversa, cuando la temperatura ambiente alcanza o supera la temperatura programada, el termostato envía una señal para apagar la bomba de calor. El agua de los radiadores se enfría progresivamente y la temperatura ambiente desciende. Esta regulación automática de la temperatura garantiza un confort térmico constante, optimizando al mismo tiempo el consumo de energía.

¿Qué tipo de radiador debo utilizar con una bomba de calor?

No todos los radiadores son compatibles con una bomba de calor. Es una cuestión de temperatura de funcionamiento. Las bombas de calor son más eficientes cuando funcionan a bajas temperaturas, generalmente por debajo de 55 °C, por dos razones: 

• El ciclo termodinámicoque afirma que se necesita más energía para transferir calor de una zona fría a otra más caliente. Cuanto mayor sea la diferencia de temperatura entre la fuente de calor (por ejemplo, el aire exterior) y el lugar donde se va a suministrar el calor (por ejemplo, calentar agua), más energía se necesitará para realizar esta transferencia. Si la bomba de calor tiene que producir agua a una temperatura muy alta, la diferencia de temperatura es mayor, lo que requiere más energía y, por tanto, reduce el COP de la bomba de calor;
• Compresión del refrigerante Cuanto mayor sea la temperatura a la que haya que calentar el agua, más habrá que comprimir el refrigerante, lo que se traduce en un mayor consumo de energía.

En resumen, para maximizar la eficiencia de su sistema de calefacción, debería preferir utilizar radiadores de baja temperatura. Pero exploremos las dos opciones: baja y alta temperatura.

Radiadores de baja temperatura

Los radiadores de baja temperatura son adecuados para los sistemas de calefacción que producen agua a baja temperatura, como las bombas de calor. Suelen ser más grandes que los radiadores estándar, ya que tienen que compensar la baja temperatura del agua con una mayor superficie de calentamiento.

Su diseño también es diferente, ya que se fabrican con materiales de alta conductividad térmica (aluminio en particular) para una mejor difusión del calor. Generalmente tienen una forma que favorece la convección natural del aire.

Los radiadores de baja temperatura son, con diferencia, la opción más eficiente desde el punto de vista energético para un sistema de calefacción por bomba de calor + radiadores.

Radiadores de alta temperatura

Las viviendas antiguas solían estar equipadas con sistemas de calefacción de alta temperatura alimentados por calderas de gas o gasóleo, con radiadores de alta temperatura. En estas viviendas, el cambio a una bomba de calor como parte de un proyecto de renovación puede plantear un problema, ya que los radiadores se adaptan peor al uso de una bomba de calor.

Otro problema recurrente Las casas antiguas suelen estar mal aisladas para los estándares actuales. Como resultado, el calor producido por la bomba de calor se pierde rápidamente, y el equipo tiene que trabajar más para alcanzar la temperatura deseada, lo que aumenta el consumo de energía y reduce la eficiencia del sistema.

Si está pensando en instalar una bomba de calor en una casa antigua, tendrá que decidir entre una o varias de las siguientes opciones: 

• Mejorar el aislamiento térmico de su vivienda para reducir la cantidad de calor necesaria para mantener una temperatura interior confortable y garantizar la eficacia de cualquier sistema de calefacción;
• Mantener los radiadores de alta temperatura si están en buen estado y son lo suficientemente grandes. Sin embargo, es necesario un estudio detallado para determinar si esta opción es económicamente viable; 
• Sustitución de radiadores de alta temperatura mediante radiadores de baja temperatura o un sistema de calefacción por suelo radiante. Estos sistemas son más compatibles con las bombas de calor y pueden ayudarte a maximizar la eficiencia de tu sistema de calefacción;
• Instalación de una bomba de calor de alta temperatura capaces de producir agua a una temperatura lo suficientemente alta como para abastecer a sus antiguos radiadores de alta temperatura. El inconveniente es que estos modelos son más caros y menos eficientes que los de baja temperatura.

Si piensa mantener radiadores de alta temperatura, además de realizar obras de aislamiento, tendrá que limpiar el sistema de calefacción existente, o descalcificar, para eliminar partículas, óxido, cal, etc. Puede que necesite añadir radiadores para aumentar la superficie de calefacción y mejorar la distribución del calor. También es posible que necesite añadir radiadores para aumentar la superficie de calefacción y mejorar la distribución del calor. 

Dimensionamiento de radiadores en un sistema de bomba de calor + radiador

La eficacia del sistema depende en gran medida del tamaño de los radiadores. Los fabricantes suelen disponer de tablas de dimensionamiento muy detalladas y ofrecen modelos a medida que se adaptan a todas las configuraciones. Antes de la venta, el instalador debe facilitarte una ficha de dimensionamiento completa y un diagrama como parte del expediente de diseño.

El dimensionamiento de los radiadores en un sistema de bomba de calor + radiador depende de dos factores principales. El primero es la potencia térmica necesariaDepende del tamaño del espacio a calentar y de las necesidades de calefacción de la vivienda (véase el ejemplo siguiente).

Luego está el régimen de temperatura de la bomba de calor. Cuanto menor sea el ajuste de temperatura (por ejemplo, 50/40), mayor será la superficie del radiador y, por tanto, mayor será su tamaño, como se ha explicado anteriormente. De hecho, una bomba de calor suele proporcionar una temperatura de 50/40 o 45/35, que es inferior a la de una caldera de combustible fósil (gas o gasóleo), que suele proporcionar 80/60. Los radiadores antiguos, adecuados para temperaturas más elevadas, suelen tener una superficie demasiado pequeña para una bomba de calor. 

Si es así, tiene dos opciones: mejorar el aislamiento de su casa para reducir la cantidad de calor necesaria y, por tanto, la potencia requerida, o sustituir los radiadores de alta temperatura por radiadores de baja temperatura, que sigue siendo la opción más común. En este caso, tendrá que pagar 150 euros para retirar el radiador viejo, y entre 950 y 2.000 euros para comprar e instalar el nuevo.

Ejemplo concreto de dimensionamiento de un radiador

Tomemos el ejemplo de una casa de 100 m² en un clima templado. La potencia calorífica necesaria suele estimarse en vatios por metro cuadrado (W/m²). Por término medio, se calcula que se necesitan entre 70 y 100 W/m² para calentar correctamente una casa en invierno, en función del aislamiento y la exposición. Tomemos un valor medio de 85 W/m² para nuestro ejemplo.

Así, para una casa de 100 m², la potencia térmica necesaria sería de : 100 m² * 85 W/m² = 8500 W u 8,5 kW. Por lo tanto, se necesitaría una instalación capaz de producir 8,5 kilovatios de potencia térmica para calentar correctamente la casa.

Se trata de una estimación simplista, porque la potencia calorífica real necesaria depende del aislamiento de la casa, el número y tipo de ventanas, la orientación de la casa, el clima local, etc. Sólo un profesional cualificado podrá evaluar con precisión las necesidades térmicas de tu casa.

Si a esto añadimos el régimen de temperatura de la bomba de calor, el tamaño de los radiadores debe ser lo suficientemente grande como para distribuir esta cantidad de calor a una temperatura más baja. Por ejemplo, con un régimen de temperatura de 50/40, los radiadores podrían necesitar una superficie total de unos 10 a 20 m² para distribuir 8,5 kW de calor, según el modelo y el tipo de radiador.

Calefacción por suelo radiante, una atractiva alternativa a los radiadores

A diferencia de los radiadores, que irradian calor en un único punto, los sistemas de calefacción por suelo radiante irradian calor uniformemente por toda la habitación, gracias a circuitos de agua caliente integrados en el suelo de la habitación. 

En la práctica, la bomba de calor calienta el agua y la envía a estos circuitos situados en el suelo. El agua caliente circula entonces por los tubos, distribuyendo el calor de forma uniforme y más agradable por toda la habitación. La temperatura del agua en los sistemas de calefacción por suelo radiante suele ser inferior a la de los radiadores, a menudo en torno a los 30-40 °C, lo que resulta ideal para la eficacia de la bomba de calor.

Las ventajas e inconvenientes de la calefacción por suelo radiante como alternativa a los radiadores se resumen en la tabla siguiente.

Beneficios	Desventajas
Mayor comodidadEl calor se distribuye uniformemente por toda la habitación, evitando las zonas demasiado calientes o demasiado frías.	Tiempo de reacciónLa calefacción por suelo radiante tarda más en subir y bajar la temperatura, por lo que puede resultar más difícil ajustarla.
EstéticaAl no haber radiadores visibles, dispondrá de mayor libertad para el diseño interior.	Costes de instalación elevados El coste de la instalación de calefacción por suelo radiante es superior al de un sistema de radiadores, sobre todo en caso de renovación.
Eficiencia energética Gracias a su régimen de baja temperatura (en torno a 30-40 °C), los sistemas de calefacción por suelo radiante permiten que la bomba de calor funcione con mayor eficacia.	Grandes obras de renovaciónInstalar calefacción por suelo radiante en una casa en proceso de renovación puede suponer un trabajo importante: demoler el suelo existente, verter una nueva solera de hormigón...
Mejor calidad del aire A diferencia de los radiadores, los sistemas de calefacción por suelo radiante no hacen circular el polvo, lo que puede mejorar la calidad del aire interior.	Incompatibilidad con determinados revestimientos de sueloNo todos los revestimientos de suelo son compatibles con la calefacción por suelo radiante. Por ejemplo, el parquet macizo puede deformarse por efecto del calor.

Bombas de calor con radiadores: para concluir

La instalación de una bomba de calor con radiadores requiere una cuidadosa reflexión sobre la eficiencia y el funcionamiento óptimo del sistema. Tanto si opta por radiadores de baja temperatura, radiadores de alta temperatura (para viviendas antiguas) o incluso calefacción por suelo radiante, debe analizar detenidamente la compatibilidad de estas opciones con su bomba de calor y los requisitos de su vivienda. 

Deberá tener en cuenta el tipo y el estado de sus radiadores actuales, el aislamiento de su vivienda y el tipo de bomba de calor que está considerando. Solo un profesional cualificado podrá guiarle a través de este proceso, permitiéndole tomar una decisión informada y obtener el mejor rendimiento de su inversión sin comprometer el confort térmico de su hogar.