La bomba de calor de alta temperatura

Para temperaturas de impulsión más elevadas, existen bombas de calor que pueden alcanzar temperaturas de hasta 90 °C. Con frecuencia, estas llamadas bombas de calor de alta temperatura se consideran un tipo especial de bombas de calor. A continuación, le contamos todo lo que necesita saber sobre las bombas de calor de alta temperatura.

Gracias a su tecnología, una bomba de calor de alta temperatura puede utilizar la fuente de calor (aire, agua, tierra) y aumentar su temperatura para alcanzar cargas de calefacción especialmente elevadas. Por lo tanto, se utiliza siempre que se requieran temperaturas más altas para la calefacción y el agua caliente.

Las empresas también utilizan este tipo de bombas de calor para sus procesos industriales o comerciales. Sin embargo, el término «bomba de calor de alta temperatura» no es un concepto fijo. Anteriormente, las definiciones se centraban sobre todo en la aplicación en la industria. 

No obstante, hoy en día es habitual clasificar como bombas de calor de alta temperatura aquellas que pueden proporcionar una temperatura de impulsión de entre 70 y 100 °C.

Si necesita una bomba de calor que funcione con una temperatura de impulsión superior a 70 °C, podría optar por uno de los siguientes tipos de bombas de calor de alta temperatura:

Para alcanzar temperaturas de impulsión tan altas, existe la posibilidad de hacer funcionar el circuito de la bomba de calor en dos etapas. En este caso, se habla de una bomba de calor con doble ciclo.

En principio, se trata de dos bombas de calor fusionadas en una, en la que la primera calienta el calor ambiental a unos 40 °C y la segunda eleva este nivel a entre 80 y 100 °C. Para ello, el primer ciclo transfiere el calor al segundo circuito durante la condensación, evaporando así el refrigerante en la segunda etapa.

El condensador de la primera etapa se combina con el evaporador de la segunda etapa. En la segunda etapa se suele utilizar un refrigerante especial que hierve y se condensa a temperaturas más altas.

En las bombas de calor con extracción de gas caliente, el truco técnico consiste en extraer parte del gas caliente directamente del compresor y conducirlo a un intercambiador de calor adicional. Dado que el gas caliente del compresor puede estar hasta 20 °C más caliente que en el condensador, la extracción de gas caliente permite generar parte del calor a temperaturas más altas.

Esta técnica se utiliza, por ejemplo, para generar agua caliente a 70 °C y, al mismo tiempo, suministrar calefacción a 35-40 °C mediante el circuito de refrigerante normal. Esto tiene la ventaja de que se consigue una alta eficiencia para ambas temperaturas y el coeficiente de rendimiento (COP) de la bomba de calor no se ve afectado por el calentamiento del agua. Sin embargo, a diferencia de los dispositivos de dos etapas, las bombas de calor de gas caliente no pueden generar temperaturas superiores a 80 °C.

Con el refrigerante CO₂ se pueden alcanzar temperaturas de impulsión de más de 100 °C. Además, este refrigerante es especialmente eficiente cuando el aumento de temperatura necesario es muy elevado en comparación con las bombas de calor clásicas. Sin embargo, el refrigerante CO₂ no es una opción para los hogares particulares. Algunos de los motivos son su alto coste, el gran espacio que ocupa y su baja eficiencia con pequeñas diferencias de temperatura.

Como en cualquier bomba de calor, el calor generado se compone de dos partes. Una parte proviene del entorno y la otra de la electricidad que el aparato necesita principalmente para el compresor. Cuanto mayor sea la proporción procedente del entorno, más eficiente y respetuoso con el clima será el sistema. Las bombas de calor de alta temperatura alcanzan coeficientes de rendimiento de 2,5 con un aumento de temperatura, por ejemplo, de 10 °C a 85 °C. Esto significa que un aparato con una potencia térmica de 100 kW genera 60 kW a partir de la energía ambiental y 40 kW a partir de la electricidad.

En principio, una bomba de calor es un sistema de calefacción adecuado para casi todos los tipos de edificios. Sin embargo, hay determinadas circunstancias en las que los edificios necesitan temperaturas de impulsión más altas, por lo que las bombas de calor convencionales ya no son suficientes. En estos casos, una bomba de calor de alta temperatura puede ser una alternativa eficaz.

Una posible aplicación de los dispositivos de alta temperatura consiste en la modernización de sistemas de calefacción antiguos en casas no renovadas. Esto se debe a que estos sistemas de calefacción con radiadores clásicos están diseñados para altas temperaturas de entre 70 y 80 °C. Solo así se puede calentar la casa lo suficiente.

La bomba de calor de alta temperatura puede proporcionar esta temperatura de impulsión sin problemas. Sin embargo, el consumo de electricidad es significativamente mayor en comparación con las bombas de calor convencionales. Por lo tanto, estos modelos están más pensados para edificios grandes y para uso industrial.

Por lo tanto, siempre debe intentar primero optimizar la calefacción de su casa, ya que es la opción más rentable. En muchos casos, basta con medidas sencillas para reducir considerablemente la temperatura de impulsión y bajarla a unos 55 °C. Con ello, una bomba de calor moderna ya puede funcionar de forma muy eficiente.

A menudo es suficiente con sustituir las ventanas y aislar el sótano y el ático. De este modo, se reduce la demanda de calor y, con ello, también la temperatura de impulsión. Los radiadores más grandes o los radiadores especiales de baja temperatura también proporcionan más calor a las habitaciones con la misma temperatura. Por lo tanto, también en este caso se puede reducir la temperatura sin renunciar al confort.

Para ello, no es necesario sustituir todos los radiadores. Las habitaciones como el baño y el salón deben alcanzar una temperatura de entre 20 y 23 °C. En los dormitorios, la cocina y el pasillo basta con una temperatura de entre 16 y 18 °C, por lo que no es necesario instalar nuevos radiadores.

Un asesor energético competente o su instalador de calefacción pueden determinar con exactitud qué ajustes son necesarios mediante un cálculo de la carga térmica. Solo si el resultado indica que no es posible alcanzar una temperatura de impulsión de 55 °C a pesar de las medidas de renovación integrales, debería considerar una bomba de calor de alta temperatura.

Esto también puede ser necesario en casos de edificios antiguos protegidos como monumentos históricos, en los que no es posible ni el aislamiento ni la sustitución de los radiadores.

En general, un aparato de alta temperatura es técnicamente más complejo y su construcción es más laboriosa. Por ello, el coste de una bomba de calor de alta temperatura es mayor que el de un aparato estándar. En el caso de potencias más elevadas, los costes y el esfuerzo se relativizan, por lo que muchos aparatos se encuentran en clases de potencia más altas. Los requisitos de higiene del agua potable y las temperaturas necesarias para ello también son más estrictos. Por lo tanto, la variante de alta temperatura es más una alternativa en edificios plurifamiliares sin rehabilitar que en viviendas unifamiliares.

Los procesos industriales y comerciales, como la pasteurización en la industria alimentaria, también requieren grandes potencias y altas temperaturas. Para ello, un aparato de alta temperatura es la solución ideal. Además, en la industria y el comercio a menudo se genera calor residual a una temperatura de entre 30 y 50 °C. Una bomba de calor convencional no puede aprovechar estas temperaturas, pero una bomba de calor de alta temperatura sí.

Las bombas de calor de alta temperatura pueden alcanzar temperaturas de impulsión elevadas, necesarias para ciertas aplicaciones industriales y comerciales. En viviendas unifamiliares, incluso en edificios antiguos sin rehabilitar, ofrecen en teoría una forma sencilla de sustituir los combustibles fósiles por energías renovables, sin necesidad de realizar reformas adicionales, aunque es más económico rehabilitar el edificio y utilizar una bomba de calor convencional.

Otra ventaja es que pueden generar temperaturas de agua caliente de 60 a 65 °C con una eficiencia aceptable, necesarias para la protección contra la legionela en la producción centralizada de agua caliente en edificios multifamiliares. También se pueden alcanzar fácilmente los 70 °C para la desinfección térmica. En el caso de la bomba de calor de CO₂, hay que añadir que el CO₂ como refrigerante es menos perjudicial para el clima que los refrigerantes sintéticos.

Sin embargo, como ya se ha mencionado, por razones técnicas solo se utiliza en el contexto industrial. Por lo tanto, desde el punto de vista de la eficiencia y el impacto medioambiental, siempre es más aconsejable optar, si es posible, por una bomba de calor que utilice como refrigerante natural el propano.

Las bombas de calor de alta temperatura son más caras que las bombas de calor de calefacción convencionales. Por lo general, están diseñadas para rangos de potencia más mayores y menos para viviendas normales. Para alcanzar las altas temperaturas, los propietarios de viviendas también deben renunciar a parte de la eficiencia. Asimismo, las pérdidas de calor son mucho mayores debido a las elevadas temperaturas del sistema en comparación con sistemas de calefacción optimizados a bajas temperaturas. Todo ello aumenta el consumo de electricidad y, en última instancia, resulta económicamente poco rentable en la mayoría de los casos.

La bomba de calor de alta temperatura es una forma especial de bomba de calor que puede ser adecuada para casos especiales en los que la temperatura de impulsión de una bomba de calor clásica no es suficiente. En la mayoría de los edificios, se puede ahorrar más energía y gastos de calefacción optimizando la construcción de la vivienda y reduciendo las temperaturas del sistema.