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 puesta a disposición por el proveedor de electricidad, con el fin de hacer funcionar su circuito de refrigeración y "bombear" así 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:

• Primero el compresor de la bomba de calor. Es el motor del ciclo de refrigeración que le proporciona calefacción. Necesita electricidad para funcionar.
• A continuación, el calentador eléctrico auxiliar. Cuidado con estos últimos. De hecho, muchas bombas de calor están equipadas con ellas para hacer frente al frío extremo. Una bomba de calor capta menos energía cuando las temperaturas son bajas. Si sólo se utiliza como apoyo, todo va bien, y sólo supondrá un ligero aumento de la factura a final de año, dependiendo de lo fría que sea tu 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: Extraen el calor del aire exterior y, mediante un sistema de refrigeración, lo devuelven al sistema de agua de la casa.
2. Bombas de calor agua-agua: Extraen calorías de una fuente natural de agua (un lago, por ejemplo) y redistribuyen esta energía a través de su red de agua doméstica.
3. Bombas de calor geotérmicas o de tierra/agua: Extraen el calor de la tierra a través de una sonda geotérmica situada en su jardín (a una profundidad de entre 50 y 200 metros, o más en función de la potencia necesaria). Luego, siguiendo el mismo principio, el calor se transfiere a su sistema de agua a través de un condensador que intercambia la energía.
4. Bombas de calor aire-aire: estas unidades que se cuelgan en la pared. No se recomiendan para calefacción porque no son muy eficientes. Toman energía del aire exterior con su unidad exterior y la devuelven al aire de la habitación.

Cada uno de estos tipos de bomba de calor funciona y tiene un rendimiento diferente, lo que inevitablemente repercute en el consumo. Por ejemplo, las bombas de calor aqua (agua/agua) ofrecen naturalmente un rendimiento excelente, mientras que las bombas de calor aire/aire no son tan buenas para la calefacción.

En la práctica, esto se refleja en un COP mayor o menor para cada máquina. A modo de recordatorio, el COP o coeficiente de rendimiento es la relación entre la producción de energía calorífica en kWh y el consumo eléctrico en kWh. He aquí algunas ideas sobre el COP :

• Bomba de calor aire-aire: COP = 2 a 3 (1 kWh de electricidad consumida = 2 ó 3 kWh producidos para calentarte)
• 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 calcular el precio final de una bomba de calor en Suizao en Francia. Representa los costes que repercutirán en la duración del rentabilidad 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.

Por término medio, una bomba de calor funciona :

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

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

2000 horas a menos de 800 m de altitud sólo para calefacción. 

Y por último, 2300 horas también a menos de 800 m de altitud para proporcionar calefacción y agua caliente sanitaria.

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Así pues, basta con multiplicar la potencia absorbida en kW por el número medio de horas de funcionamiento en Horas.

Si vivimos a una altitud inferior a 800m y la bomba de calor nos proporciona calefacción y agua caliente, entonces: 2,2kW x 2300horas = 5060KWh (Kilovatios hora) será el consumo eléctrico de nuestra bomba de calor. Este ejemplo es válido para calefacción por suelo radiante, ya que hemos considerado la potencia absorbida a una temperatura de salida del agua de 35°C, 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.

Utilice esta calculadora de consumo eléctrico de la bomba de calor para obtener una estimación de su consumo eléctrico futuro.

Consumo de la bomba de calor mediante 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 de eficiencia energética.

A efectos de este ejemplo, supondremos un consumo previo de gas de 2000 m3 al año para calefacción y agua caliente. De hecho, estos 2000 m3 de gas equivalen a 22.000 kWh de electricidad, ya que el poder calorífico del gas es de unos 11. Por lo tanto, ésta es la necesidad intrínseca de calefacción y agua caliente del edificio en cuestión. Se trata, por tanto, de las necesidades intrínsecas de calefacción y agua caliente del edificio en cuestión.

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Sin embargo, los fabricantes indican los valores del coeficiente de rendimiento (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 por 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 demanda media de calefacción oscila entre 35 y 50 vatios por m3, según el clima, si el aislamiento es correcto. Por tanto, una casa de 120 m2 necesitaría entre 4200 W y 6000 W de potencia calorífica. En los ejemplos, suponemos que la casa se calienta con el sistema de calefacción por suelo radiante (35 °C de temperatura del agua).

Así, 2 ejemplos de PACs adecuados son :

• el Hitachi Yutaki Combi S 2.0 - 6kW
• Atlantic 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 alarga, la bomba de calor funcionará un poco más. En lugar de la media de 2.300 horas, por ejemplo, funcionará durante 2.700 horas al año. Esta variación de 20% se reflejará directamente en la factura de la luz.
• Entonces, una de las variables que influye es la temperatura de salida del agua de la bomba de calor. Si tienes calefacción, probablemente será 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 de salida tendrá que ser más alta porque su superficie de intercambio de calor 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 de 2,8, por ejemplo (Menos COP = más consumo) Esta variación de 20% la pagará usted directamente a su proveedor de electricidad. 
• El diseño inteligente La idoneidad o no de la instalación también afecta al consumo de la bomba de calor. Por ejemplo, si uno de los diseñadores decidió instalar un depósito de inercia demasiado grande, la bomba de calor podría estar funcionando constantemente para intentar calentar ese enorme depósito, y todo para nada. Ésta es sin duda una de las razones por las que las bombas de calor tienen certificados u otras etiquetas que garantizan que el diseño es bueno. En Francia, hay que recurrir 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 cableado deficiente o de un instalador que no esté familiarizado con las normas locales. Esto puede poner tus gastos de electricidad en órbita geoestacionaria.

Consumo de bombas de calor por tipo

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

Consumo de una bomba de calor aire-aire

El aire es un medio con una capacidad calorífica inferior a la del agua, por lo que los COP de las bombas de calor aire-aire son siempre inferiores a los de otros modelos de bomba de calor. Lo mejor es evitar calentar con una bomba de calor aire-aire, a menos que por motivos económicos no merezca la pena instalar una bomba de calor aire-agua y no necesites calentar a menudo a lo largo del año.

Consumo de una bomba de calor aire/agua en kWh

Utilizando el método o métodos descritos anteriormente, puedes averiguar tu consumo en kwh de forma sencilla. Utiliza la potencia absorbida, es lo más fácil. Se prefieren las bombas de calor aire/agua porque es más fácil transferir el calor al agua de la red hidráulica, ya que el agua tiene una capacidad térmica 4 veces superior a la del aire. Como resultado, los COP son mucho mayores y el consumo es menor. Sin embargo, en invierno seguimos extrayendo calor del aire frío, lo que no es óptimo. Lo ideal para limitar el consumo es disponer de una fuente con una temperatura constante o sólo ligeramente variable.

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

Tomemos el ejemplo de una casa típica de 100 m2 en Francia. El consumo depende del modelo instalado. Tomemos el caso estándar de una bomba de calor de 7 kW con un COP medio de 3,5 que funciona durante 2300 horas al año. 7 / 3,5 = 2 kW absorbidos en la red eléctrica, y esto durante 2.300 horas, es decir, 4.600 kWh al año de consumo, lo que da 800 euros con un kWh a 0,174 euros, es decir, 66 euros al mes y 2,2 euros 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). Es la mejor manera de reducir el consumo al mínimo, pero en general cuesta mucho más. Los valores COP pueden llegar a 5 ó 6, lo que le permite producir 6 veces más energía de la que consume en electricidad.

Consumo de una bomba de calor para piscinas

Calentar una piscina es un lujo alejado de cualquier consideración ecológica. Necesitas calentar un gran volumen de agua durante varios días para conseguir tus 28 grados en el agua. Y tendrá que mantenerlo, porque el agua perderá entre 1 y 3 °C al día. Así que tendrás que mantener la bomba de calor en funcionamiento, lo que te 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 estimar 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 luego se transporta a Europa.

La bomba de calor utiliza electricidad procedente de una fuente de producción. Esta fuente de producción también tiene su propia potencia. Puede ser una central térmica de petróleo, una presa hidroeléctrica o una central nuclear.

El rendimiento general de producción de electricidad es de unos 40%. Aunque 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 1 kWh absorbido de la red por 3,5 kWh de energía calorífica 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 Una bomba de calor de 10 kW tiene un COP de 2,3 en lugar de 3,5. por lo que consumirá 10 kW/2,3 = 4,34 kW de electricidad de la red.

Pero para crear esos 4,34 kW necesitábamos, en primer lugar, 2,5 veces más energía: o 10,85 kW 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 combustibles fósiles, que por definición son finitos, mientras que la bomba de calor utiliza aire, que es renovable. 

Supongamos que la electricidad de la bomba de calor se produce en una central eléctrica con 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 diferencia en los sistemas de referencia: para la caldera, todo se hace in situ, mientras que para la bomba de calor, parte de la transformación de la energía se hace externamente y no está realmente cubierta.

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