Con una bomba de calor puede aprovechar directamente la energía geotérmica o la energía del agua subterránea y del aire. En el futuro, la bomba de calor podría reemplazar completamente la calefacción convencional. Pero, ¿cómo funciona la tecnología de la bomba de calor? Te lo explicamos.
Las bombas de calor funcionan como un frigorífico invertido: mientras que el frigorífico conduce el calor del interior al exterior, la bomba de calor absorbe energía del aire, del suelo o del agua, la lleva a un nivel de energía utilizable y la alimenta al circuito de calefacción.
Con los sistemas de calefacción con bomba de calor, el 75 por ciento de la energía proviene del medio ambiente. Solo el variador requiere energía eléctrica. Al utilizar el calor ambiental gratuito y el bajo consumo de energía, las bombas de calor se amortizan solas en pocos años. Además, la bomba de calor tiene una calificación ecológica muy positiva debido a la alta proporción de calor ambiental renovable.
Eficiencia de las bombas de calor
Un buen 75 por ciento de la energía utilizada proviene del área circundante, mientras que la bomba de calor extrae la cuarta parte restante de la energía de impulsión de la red eléctrica. La cantidad de electricidad que realmente necesita depende de la diferencia entre la temperatura de la fuente de calor y el agua de calefacción y de servicio. Cuanto menor sea la diferencia, más eficaz será la bomba. Funciona particularmente bien en combinación con sistemas de calefacción de superficie que funcionan a un nivel de temperatura baja.
El factor de rendimiento anual (JAZ) es decisivo para la eficiencia de una bomba de calor. Indica la relación entre el calor proporcionado y la cantidad de electricidad utilizada. Para que los costos de adquisición más altos de las bombas de calor en comparación con las calderas de condensación sean rentables, el JAZ de una bomba de calor debe ser superior a 2,6. Cuanto mayor sea el número, mejor: las bombas con un JAZ de 3,5 son ecológicamente efectivas. Esto significa que un kilovatio hora (kWh) de electricidad y 2,5 kWh de calor ambiental producen 3,5 kWh de calor para calefacción y agua sanitaria. Las cifras de rendimiento anual entre 2,3 y 3,9 son realistas. Cuando instale la bomba de calor, instale un medidor de calor para que usted mismo pueda calcular el factor de rendimiento anual. Las bombas de calor monovalentes suministran Your-Best-Home.net solo.Si hay un segundo generador de calor o una varilla calefactora eléctrica que soporta la bomba durante las bodas, hablamos de sistemas bivalentes.
El lugar de uso influye en el tipo de bomba de calor
Una bomba de calor puede absorber energía de la tierra, el aire y el agua. En el caso de un sistema de almacenamiento de hielo, las tres fuentes de calor se utilizan incluso para generar energía.
Una bomba de calor aire-agua es la más barata en comparación con otras bombas de calor, pero también ofrece otras ventajas: se puede instalar rápidamente, requiere poco espacio y se puede instalar en cualquier momento sin aprobación oficial.
Una bomba de calor de agua salada funciona de manera muy eficiente gracias a las altas temperaturas de salida que se distribuyen constantemente a lo largo del año y aportan mayores cantidades de financiación. La energía se puede obtener aquí de dos maneras: a través de sondas geotérmicas o colectores geotérmicos. La generación de energía mediante sondas tiene la ventaja sobre los colectores de que no requieren mucho espacio y se pueden utilizar para refrigeración en verano. Los colectores geotérmicos, por otro lado, se colocan debajo de la capa superficial, casi como calefacción por suelo radiante, y por lo tanto requieren más espacio. Las casas con jardín son ideales aquí. También hay que planificar un poco más de espacio para el depósito de hielo, ya que consta de una cisterna a unos cuatro metros por debajo de la superficie. La ventaja del depósito de hielo es que incluso el agua congelada sigue proporcionando energía.
Con los sistemas de calefacción con bomba de calor, el 75 por ciento de la energía proviene del medio ambiente.
Energía del hielo
Un calentador de almacenamiento de hielo puede extraer la energía libre de la tierra, el aire y el agua. Sin embargo, lo más importante es el banco de hielo. No se requiere permiso para el montaje. Un banco de hielo consiste en una cisterna de hormigón llena de agua que está enterrada en el suelo. En la cisterna hay grandes espirales hechos de tuberías. Se colocan de tal manera que el agua se puede congelar de adentro hacia afuera y se dividen en intercambiadores de calor de extracción e intercambiadores de calor de regeneración. Los intercambiadores de calor de extracción extraen la energía del agua y la dirigen a la bomba de calor. Aquí, la energía se comprime y luego se alimenta al circuito de calefacción. Debido a la energía que desprende el agua, se congela gradualmente. Ahora entran en escena los intercambiadores de calor de regeneración. Vuelven a suministrar calor a la cisterna y el agua vuelve a descongelarse.La cisterna también usa otras características para descongelar más rápido: usa el calor de la tierra circundante. Una vez que el agua de la cisterna se ha licuado nuevamente, todo el proceso puede comenzar de nuevo.
La peculiaridad de un depósito de hielo no está solo en la repetición de la absorción y salida de energía, sino en el uso de la llamada energía de cristalización. Cuando el estado físico cambia - agua líquida a hielo - se libera tanta energía como es necesaria para calentar un litro de agua a 80 grados Celsius.
Energía geotérmica a través de sondas geotérmicas
Probablemente la mayor ventaja de las sondas geotérmicas es su huella muy pequeña. Una sonda tiene un diámetro apenas mayor que el de un CD. Solo tiene que planificar algo de espacio para la perforación, ya que se utilizan vehículos de perforación grandes para perforar a diez metros de profundidad para obtener la energía. Una vez que se ha encontrado la energía, se insertan tubos en U dobles de plástico en los orificios de perforación y se sellan con concreto especial. Un líquido a prueba de heladas, llamado salmuera, circula por estas tuberías mediante una bomba de circulación. La salmuera absorbe la energía almacenada en la tierra y la transfiere a la bomba geotérmica. El estado de agregación cambia a gaseoso por medio de un evaporador. A través de un proceso de compresión, el gas ahora se comprime siempre quehasta que haya alcanzado la temperatura requerida para operar el sistema de calefacción. Ahora el gas se licua de nuevo y se libera en el circuito de calefacción. Una sonda entrega un promedio de 30 a 50 vatios por metro de profundidad.
Costes de desarrollo: alrededor de 7.000 euros
bomba de calor: de media 8.000
euros costes de electricidad al año: 400 euros
JAZ: 3,82
Energía geotérmica a través de colectores geotérmicos
Los colectores geotérmicos son un buen sustituto de las sondas geotérmicas, ya que no requieren aprobación oficial. También son duraderos y se pueden combinar con energía solar térmica. Los colectores geotérmicos son sistemas planos de utilización de energía geotérmica que se colocan debajo de la superficie de la tierra a una profundidad de uno a dos metros, según la región y la línea de congelación. Hay colectores en espiral, colectores de superficie, colectores de zanja y cestas geotérmicas. Consisten en tubos de plástico de dos a cuatro centímetros de espesor, según la naturaleza del suelo, la profundidad del tendido y las necesidades de calefacción. La salmuera también circula en colectores geotérmicos, que absorben energía de la tierra y la transfieren a la bomba de calor para su compresión. Un colector geotérmico entrega entre diez y 25 vatios por metro cuadrado.
Costes de urbanización: unos 3.000 euros (para movimientos de tierra autodirigidos)
Bomba de calor: de media 8.000 euros
costes de electricidad al año: 450 euros
JAZ: 3,82
Energía del agua
El agua subterránea tiene una temperatura de diez grados centígrados durante todo el año desde una profundidad de diez metros y, por lo tanto, se puede utilizar como fuente de energía para una bomba de calor. Lamentablemente, no es posible utilizar esta fuente de energía en todas partes, ya que el agua subterránea no siempre está disponible en una calidad adecuada (demasiado hierro o manganeso) y en abundancia. Puede obtener información sobre esto de la autoridad responsable del agua, el proveedor de electricidad o mediante un análisis de agua. Se requieren dos pozos para operar una bomba de calor. Un pozo de distribución, que transporta el agua hacia arriba, y un pozo de absorción, que devuelve el agua. Estos pozos deben excavarse a una distancia de diez metros y, según las autoridades, a la misma profundidad.Una bomba de calor operada por un pozo entrega diez kilovatios de electricidad con dos metros cúbicos de agua.
Costes de desarrollo: unos 5.000 euros
Bomba de calor: unos 8.000 euros
Costes de electricidad al año: 360 euros
Factor de rendimiento anual (JAZ): 4,25
Energía del aire
Lo bueno del aire es que siempre está ahí y es gratis. Los costos de adquisición de una bomba de calor aire-agua son bajos y no se requiere permiso. El rendimiento energético es menor que con las alternativas. Para generar diez kilovatios de electricidad, necesita 4.000 metros cúbicos de aire por hora. Puede utilizar la bomba de calor aire-agua para enfriar su casa en verano. Para garantizar el suministro de calor incluso cuando la temperatura exterior es baja, necesita un segundo sistema de calefacción. Durante el funcionamiento, un ventilador aspira aire del entorno y lo reenvía al evaporador. Aquí se comprime hasta que se alcanza la temperatura requerida para calentar o calentar el agua.
Costes de desarrollo: alrededor de 250 euros
Bomba de calor: de media 10.000 euros
Gastos de electricidad por año: 600 euros
JAZ: 3,32
El agua subterránea tiene una temperatura de diez grados centígrados durante todo el año desde una profundidad de diez metros.
"Aire caliente" es una palabra extranjera
De todas las bombas de calor, las bombas de calor de fuente de aire son las más baratas. Los dispositivos son técnicamente maduros, fáciles de instalar y, por lo tanto, se vuelven interesantes para cada vez más propietarios. Las bombas de calor de aire están ganando popularidad como sistemas de calefacción y para la preparación de agua caliente en casas unifamiliares. Y eso tanto a la hora de construir nuevas viviendas como a la hora de modernizar los sistemas de calefacción. La bomba de calor de aire es ahora el sistema de bomba de calor más vendido en Alemania. Pero, ¿cuál es el secreto del éxito de las bombas de calor con fuente de aire? ¿Qué pueden hacer estos dispositivos? ¿Cuánto cuestan? ¿Y qué orientación hay para los propietarios de viviendas al comprar una bomba de calor con fuente de aire? Queremos abordar estas preguntas fundamentales a continuación.
El potencial de las bombas de calor con fuente de aire
Las bombas de calor de aire están disponibles en diferentes diseños. En la denominada construcción monobloque, los dispositivos se pueden instalar en el exterior en el jardín o en el interior del sótano en una esquina de la casa. Alternativamente, existen bombas de calor de aire dividido (bombas de calor divididas) en las que una parte del dispositivo está en el sótano o cuarto de servicio y la otra parte al aire libre, generalmente directamente en la pared de la casa. Estos dispositivos son considerablemente más baratos que los dispositivos monobloque, lo que puede explicar su gran popularidad y el fuerte crecimiento en el pasado reciente.
En tercer lugar, las bombas de calor de agua doméstica pertenecen a la categoría de bombas de calor de aire. Sin embargo, estos dispositivos no se pueden utilizar para una calefacción adecuada, solo calientan el agua para la cocina y el baño. La calefacción central tradicional, como el gas o el gasóleo, se sigue utilizando para la calefacción. El calor residual no utilizado de estas calderas y otros electrodomésticos, como lavadoras o congeladores, es captado por la bomba de calor de agua sanitaria a través del aire de escape y, por lo tanto, calienta el agua potable. Encuentra su lugar en la sala de calderas o lavadero y es un ejemplo práctico de cómo se puede aumentar la eficiencia energética en el hogar.
Lo que los tres dispositivos tienen en común es que extraen calor del aire ambiente y lo liberan en el agua, que se almacena en un tanque de almacenamiento de agua potable, un tanque de almacenamiento intermedio o un tanque de almacenamiento combinado para calefacción y agua potable. Las unidades monobloque y split extraen calor del aire exterior, mientras que las unidades de agua sanitaria extraen calor del aire de la habitación. Es por eso que las bombas de calor aire-agua se denominan bombas de calor aire-agua (fuente de calor / medio de transferencia de calor). Alternativamente, también existen bombas de calor aire-aire que emiten la energía contenida en el aire exterior directamente al aire de la habitación. Estos dispositivos se utilizan en viviendas pasivas y de bajo consumo energético, pero aún no se han incluido en las estadísticas de la Asociación Federal.
El poder calorífico de las bombas de calor de aire
Si la bomba de calor de aire extrae calor del aire exterior para calentarlo, surge la pregunta de cómo se puede utilizar el aire helado para calentar en invierno a temperaturas bajas. Esto se debe a que, desde un punto de vista físico, no existe el “frío”, sino solo diferencias de temperatura basadas en el cero absoluto (-273,15 ° C / 0 Kelvin). Con la ayuda de la energía del aire ambiente, una bomba de calor de aire evapora un refrigerante con un punto de ebullición por debajo de -10 ° C. Por lo tanto, incluso las temperaturas negativas son suficientes para evaporar este refrigerante y calentarlo con una bomba de calor de aire en invierno. Si la temperatura exterior cae por debajo del punto de ebullición, se enciende un elemento calefactor eléctrico.
El refrigerante gaseoso se comprime luego con un compresor y se lleva a un nivel de temperatura más alto (bombeado). Esto requiere electricidad, que desempeñará un papel central en lo siguiente. El calor ganado se transfiere al agua a través de un intercambiador de calor. El gas vuelve a licuarse, se relaja y el ciclo comienza de nuevo.
Con este principio técnico, las bombas de calor de aire logran una potencia de calefacción de hasta 20kW (pico hasta alrededor de 50kW) y temperaturas de flujo de hasta alrededor de 60 ° C, lo que es suficiente para una casa unifamiliar. Como regla general, se dice que una bomba de calor de aire debe hacer circular alrededor de 400 metros cúbicos de aire por hora por un kW. La potencia de calefacción de una bomba de calor de aire depende de qué tan "fría" esté la fuente de calor (aire exterior) y qué tan "caliente" deba estar el medio de transferencia de calor (agua para calefacción, cocina y baño). Aquí es donde entra en juego la citada corriente. Cuanto mayor sea esta diferencia de temperatura (carrera), más electricidad consume el compresor de la bomba de calor de aire para comprimir el calor obtenido del ambiente al nivel de temperatura deseado.Por lo tanto, la potencia calorífica de las bombas de calor de aire se especifica de acuerdo con EN 14511 en una relación de 2 ° C de temperatura del aire a 35 ° C de temperatura de impulsión.
El llamado valor COP (coeficiente de rendimiento) muestra la cantidad de electricidad que consume la unidad de bomba de calor. Para los propietarios de viviendas, este es un valor de comparación muy bueno para el rendimiento de diferentes dispositivos y fabricantes. Se encuentra entre 3,0 y 4,4 en todos los fabricantes y dispositivos y también se da en la relación de temperatura de 2 ° C de temperatura del aire a 35 ° C de temperatura de flujo. Cuanto mayor sea el valor de COP, más eficiente será la bomba de calor de la fuente de aire. Un valor COP de 3,7 con una salida de calor de 9,5 kW significa que la bomba de calor de la fuente de aire de 1 parte de electricidad (2,56 kW) y 2,7 partes de energía ambiental (6,94 kW) 3,7 partes de salida de calor (9, 50kW).
El valor de COP se mide en condiciones de laboratorio y solo refleja el rendimiento de la unidad de bomba de calor. En la práctica, las bombas de calor con fuente de aire alcanzan valores algo más bajos. Por lo tanto, la eficiencia real en la operación diaria se da como el factor de rendimiento anual (JAZ). Una prueba a largo plazo realizada por Fraunhofer ISE ha demostrado que las bombas de calor de aire alcanzan un JAZ de 2,9 en edificios nuevos y un JAZ de 2,6 en edificios existentes.
Para los propietarios de viviendas, este juego de números plantea el desafío de mantener la temperatura de flujo en la casa lo más baja posible. El ahorro de energía permite, por ejemplo, el uso de radiadores de baja temperatura, suelo radiante o radiadores de gran superficie, así como un buen aislamiento térmico de la casa.
Los propietarios pueden amortiguar los costos de adquisición de una bomba de calor de fuente de aire con fondos de la Oficina Federal de Economía y Control de Exportaciones (BAFA).
El costo de las bombas de calor de fuente de aire
La gama de precios de las bombas de calor de aire es inmensa, según el diseño y la capacidad de calefacción del dispositivo y cómo se puede colocar el dispositivo en el lugar. Para su primera orientación, hemos recopilado los precios de los dispositivos de dos importantes fabricantes alemanes de bombas de calor de fuente de aire de sus listas de precios actuales.
- Bombas de calor de agua sanitaria: 2.500 € - 3.100 €
- Bombas de calor split de 3kW a 13kW: 4.000 € - 9.000 €
- Bombas de calor aire / agua para
instalación interior: - hasta 12kW: 8.500 €
- 11.000 € - 12kW a 18kW: 12.000 € - 16.000 € - Bombas de calor aire / agua para
instalación exterior: - hasta 10kW: 7.000 € a 11.000 €
- paquete completo hasta 10kW incluyendo agua caliente y almacenamiento intermedio: 12.000 € -
16.000 € - - 10 a 18kW: 12.000 € - 25.000 €
Una oferta finalmente vinculante que incluya los costos de instalación y todos los accesorios solo puede ser presentada por una empresa especializada después de una inspección in situ, pero también puede utilizar las siguientes calculadoras de bombas de calor para una comparación rápida. Por ejemplo, las líneas de refrigerante solo para bombas de calor divididas cuestan alrededor de 500 euros por 25 metros. Los propietarios pueden concertar tarifas especiales para la electricidad con su proveedor básico local.
Calculadora de bomba de calor
Subvenciones para una bomba de calor de aire
Los propietarios de viviendas pueden amortiguar los costos de adquisición de una bomba de calor con fuente de aire con fondos de la Oficina Federal de Economía y Control de Exportaciones (BAFA). La subvención básica es de al menos 1.500 euros. A partir del 1 de enero de 2018, la financiación debe solicitarse antes de la implementación de la medida y no posteriormente. Sin embargo, el requisito previo es que la bomba de calor de aire se utilice para calentar y preparar agua caliente, no solo para preparar agua. Las bombas de calor aire / aire también están excluidas de la financiación. BAFA ha reunido una lista de todas las bombas de calor de fuente de aire elegibles para financiamiento en su sitio web.
El gobierno federal subsidia la instalación de bombas de calor eficientes. Para los sistemas en los edificios nuevos, el constructor recibe diez euros por cada metro cuadrado de espacio habitable con calefacción hasta un límite superior de 2.000 euros. Incluso hay 20 euros por metro cuadrado de espacio habitable para convertir viejos sistemas de calefacción en bombas de calor, con un máximo de 3.000 euros.
Sello de aprobación para bombas de calor con fuente de aire
Como consejo final, los constructores deben ceñirse a dos sellos de aprobación si están interesados en una bomba de calor con fuente de aire: El sello de aprobación EHPA de la asociación europea de bombas de calor define estándares de calidad uniformes para los fabricantes de bombas de calor. La certificación EUCERT de la misma asociación identifica a los instaladores de bombas de calor certificados por la UE.