Bomba de calor para climas fríos: Funcionamiento y eficiencia

Cuando se entiende el principio básico de la bomba de calor, y especialmente el de la bomba de calor aire-agua (la más extendida), se comprende que cuanto más frío hace, menos calorías hay que recuperar del aire exterior y, por tanto, menos puede la bomba de calor suministrar la cantidad adecuada de potencia calorífica sin la ayuda de un respaldo eléctrico.

¿Qué es el frío extremo en nuestras latitudes?

En primer lugar, hay que ponerse de acuerdo sobre lo que es el gran frío en Francia, Suiza, Bélgica, en definitiva en Europa occidental, más o menos continental, y para ciertas regiones más oceánicas. Pero donde es más importante es en las regiones de clima continental.

De hecho, en estas regiones, el clima es conocido por sus extremos (aunque cada vez menos a medida que pasan los años de este siglo). En invierno hace bastante frío, con temperaturas que pueden alcanzar entre -5°C y -15°C o -20°C a veces incluso más bajas, pero raramente. Pensamos en particular en Suiza, Alsacia, Alta Saboya, todas las regiones de los Alpes, Nord Pas de Calais, etc.

El frío extremo es, por tanto, un fenómeno de temperaturas bajo cero, pero también es un fenómeno que se instala a lo largo de un cierto periodo de tiempo. Una semana o varias semanas, en algunas regiones varios meses.

El frío extremo sería -10°C sin interrupción durante un mes, por ejemplo, o -15°C durante dos semanas. Es una definición subjetiva, pero es lo que generalmente imaginamos cuando pensamos en ello. Y entonces pensamos que nuestra bomba de calor lo pasará mal, y que nuestra factura de la luz se disparará porque la resistencia auxiliar se pondrá en marcha para asegurar la temperatura fijada.

En realidad, se empieza a hablar de frío extremo (que ocurre cada 30 años) cuando la temperatura se mantiene a -10°C durante quince días (mira este ejemplo de Suiza en 2011/2012)

Sin embargo, este es el tipo de fenómeno con el que nuestro cerebro fantasea. En efecto, si a veces puede haber picos de temperatura hacia abajo, el dato que hay que observar es la temperatura media de los meses de invierno. Si en dos días la temperatura es de -20°C, la resistencia auxiliar se activará en dos días, pero muy a menudo la temperatura volverá a subir muy rápidamente.

De hecho, el récord actual de tiempo muy frío en Francia, en los registros disponibles, es el invierno de 1962 a 1963. Y lo más sorprendente es que la temperatura ni siquiera bajó de media de 0°C. La media de diciembre + enero + febrero fue de 0,7°C. Mientras que normalmente estamos en torno a los 5°C. Fuente

Pero tranquilos, vamos hacia arriba, ya que en 2015 2016 tuvimos una media de 8°C durante el invierno.

¿Cómo funciona la bomba de calor cuando hace frío?

Las bombas de calor aire-agua están diseñadas para captar la energía de las calorías del aire exterior. Cuanto más frío hace, menos energía hay y menos energía pueden liberar en el sistema de agua de la casa o en el agua caliente sanitaria.

Las bombas de calor están equipadas con modernos sistemas de control que iteran sobre la temperatura ajustada. Si no se puede alcanzar la temperatura fijada cuando las unidades están al máximo rendimiento, hay varias soluciones:

Se ha programado un cambio de consigna en caso de frío extremo. Por ejemplo, el propietario acepta que la temperatura de la habitación esté hasta 3 °C por debajo de la consigna solicitada si hace mucho frío. Se trata de un gesto ecológico (quitamos los jerseys) y económico (evitamos el consumo de electricidad a través de la calefacción auxiliar).

Si se supera este descenso de la temperatura, se enciende un calentador auxiliar para proporcionar la energía de calefacción necesaria para la casa. Así que sí, la bomba de calor se convierte momentáneamente en un sistema de calefacción puramente eléctrico.

Esta no es la razón para que cunda el pánico. De hecho, como se ha mencionado anteriormente, hay que fijarse en la temperatura media de los meses de invierno. Y entienda cuántas veces se encenderá su calentador a lo largo de los meses.

Supongamos que nos encontramos en el caso extremo de un frío increíble durante 1 mes todos los días y que su calefactor de 3kW tiene que estar encendido todos los días 24 horas al día. Consumiremos 31*24*3 = 2232kWh a lo largo del mes, es decir, a 21cts por kWh, un gasto total de 468CHF, es decir, repartidos en los 12 meses del año, aproximadamente 40CHF al mes. Y esto más o menos cada 30 años, sabiendo que el clima se está calentando. En los demás años, la resistencia nunca se utilizará de forma global, o de forma anecdótica.

A no ser que te equivoques, si la resistencia está en ON por defecto... te pasarás la mayor factura de tu vida, antes de averiguar qué ha pasado.

Todo esto de la resistencia es sólo en el caso de un sistema llamado monovalente, es decir, si sólo tienes la bomba de calor para proporcionar toda la calefacción de la casa. A veces hay sistemas bivalentes, es decir, se utiliza una caldera o una estufa como apoyo para compensar la falta de potencia de la bomba de calor cuando hace mucho frío.

Por lo general, las bombas de calor funcionan con coeficientes de rendimiento correctos hasta -7 °C (para agua calentada a 35 °C, en el caso de la calefacción por suelo radiante), por debajo de los cuales se deterioran.

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Julien G.

Julienlicenciado en ingeniería mecánica y especialista en ingeniería climática desde 2009, se ha convertido en escritor especializado en energías renovables, con experiencia en bombas de calor y paneles solares fotovoltaicos para viviendas individuales.
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