Dimensionar una bomba de calor: de la carga térmica a la potencia adecuada
Por qué la potencia correcta es determinante
Una bomba de calor de 6 kW cuesta menos que una de 12 kW – pero ¿es adecuada para el edificio? La respuesta está en la carga térmica: determina cuánta potencia de calefacción necesita una casa en los días más fríos del año.
Una bomba de calor subdimensionada no puede mantener las habitaciones calientes durante las heladas. El apoyo eléctrico se activa – y dispara los costes de electricidad. Una bomba de calor sobredimensionada, en cambio, cicla constantemente: se enciende, alcanza rápidamente la temperatura objetivo, se apaga, se enfría, vuelve a encenderse. Este encendido y apagado continuo desgasta el compresor y reduce la eficiencia en un 10-15%.
Este artículo muestra tres formas de determinar la potencia correcta: el cálculo profesional de la carga térmica, el método de regla empírica y la estimación a partir del consumo energético anterior.
Paso 1: Determinar la carga térmica
La carga térmica es la potencia de calefacción en kilovatios que un edificio necesita a la temperatura exterior más baja del año (temperatura exterior de diseño) para mantener la temperatura interior deseada. Constituye la base para cualquier dimensionamiento de bomba de calor.
El método de referencia: cálculo según EN 12831
El método más preciso es un cálculo de la carga térmica habitación por habitación según EN 12831. Se registran para cada estancia las pérdidas por transmisión (a través de paredes, ventanas, techo, suelo) y las pérdidas por ventilación. También se tienen en cuenta la temperatura exterior de diseño regional, la ubicación del edificio y las temperaturas interiores deseadas.
Consejo: Con nuestro calculador de carga térmica gratuito puede calcular usted mismo la carga térmica de su edificio – habitación por habitación y según las normas.
El método de regla empírica
Cuando no es posible un cálculo detallado, una estimación aproximada basada en la superficie habitable y el tipo de edificio puede ayudar:
Fórmula: Carga térmica (kW) = Superficie habitable (m²) × carga específica (W/m²) ÷ 1.000
La carga específica depende en gran medida del estándar de aislamiento:
| Tipo de edificio | Carga específica | Ejemplo 150 m² |
|---|---|---|
| Casa pasiva | 10–15 W/m² | 1,5–2,3 kW |
| Construcción nueva de bajo consumo | 25–35 W/m² | 3,8–5,3 kW |
| Construcción nueva estándar | 35–45 W/m² | 5,3–6,8 kW |
| Edificio antiguo bien rehabilitado | 50–70 W/m² | 7,5–10,5 kW |
| Edificio antiguo parcialmente rehabilitado | 70–100 W/m² | 10,5–15 kW |
| Edificio antiguo sin aislar | 100–150 W/m² | 15–22,5 kW |
Ejemplo de cálculo: Un edificio antiguo rehabilitado de 150 m² con 60 W/m² resulta en: 150 × 60 ÷ 1.000 = 9 kW de carga térmica.
Estimación a partir del consumo energético
Quienes conocen sus costes de calefacción anteriores también pueden derivar la carga térmica del consumo anual. La conversión se realiza mediante las llamadas horas de funcionamiento a plena carga – aproximadamente 2.000 horas al año durante las cuales un sistema de calefacción funciona teóricamente a plena potencia.
Para gas natural: Carga térmica (kW) = Consumo anual (kWh) ÷ 2.000
Para gasóleo: Carga térmica (kW) = Consumo anual (litros) × 10 ÷ 2.000
Ejemplo gas natural: Con 20.000 kWh de consumo de gas: 20.000 ÷ 2.000 = 10 kW de carga térmica.
Ejemplo gasóleo: Con 2.000 litros de gasóleo: 2.000 × 10 ÷ 2.000 = 10 kW de carga térmica.
Nota: Este método proporciona solo valores orientativos. El consumo real depende del comportamiento del usuario y de las condiciones meteorológicas. Un cálculo de la carga térmica según las normas es más fiable para el dimensionamiento de una bomba de calor.
Paso 2: Considerar los recargos
La carga térmica pura no es suficiente para dimensionar una bomba de calor. Deben incluirse dos factores adicionales: la producción de agua caliente sanitaria y los posibles períodos de bloqueo del suministrador de energía.
Producción de agua caliente sanitaria
Si la bomba de calor también debe calentar el agua sanitaria, debe preverse una potencia adicional. La VDI 4645 recomienda como regla empírica aproximadamente 0,25 kW por persona en el hogar.
| Tamaño del hogar | Recargo agua caliente |
|---|---|
| 2 personas | 0,5 kW |
| 3 personas | 0,75 kW |
| 4 personas | 1,0 kW |
| 5 personas | 1,25 kW |
Para hogares con alto consumo de agua caliente (baños diarios, varias duchas simultáneas), el recargo puede ser mayor.
Períodos de bloqueo del suministrador
Muchos suministradores de energía ofrecen tarifas eléctricas ventajosas para bombas de calor. A cambio, pueden desconectar la bomba de calor en determinados horarios – típicamente tres veces al día durante dos horas cada vez, es decir, seis horas en total por día.
Durante el período de bloqueo, el edificio debe consumir el calor almacenado. Para que la bomba de calor produzca suficiente calor en las 18 horas restantes, necesita más potencia.
Fórmula: Potencia adicional = Carga térmica × (Horas de bloqueo ÷ 24)
Ejemplo de cálculo: Con 9 kW de carga térmica y 6 horas de bloqueo: 9 × (6 ÷ 24) = 9 × 0,25 = 2,25 kW de potencia adicional.
Las bombas de calor modernas con un gran depósito de inercia pueden a menudo compensar los períodos de bloqueo sin potencia adicional. Con suelo radiante, la masa del edificio misma actúa como almacenamiento.
Paso 3: Calcular la potencia total
Combinando todos los factores se obtiene la potencia de bomba de calor requerida:
Potencia total = Carga térmica + Recargo agua caliente + Recargo bloqueo
Ejemplo práctico detallado
Una vivienda unifamiliar debe equiparse con una bomba de calor:
| Datos del edificio | Valor |
|---|---|
| Superficie habitable | 160 m² |
| Año de construcción, rehabilitación | 1985, aislamiento 2015 |
| Carga específica | 55 W/m² |
| Personas en el hogar | 4 |
| Bloqueo suministrador | 6 horas/día |
Cálculo:
| Concepto | Cálculo | Resultado |
|---|---|---|
| Carga térmica | 160 m² × 55 W/m² ÷ 1.000 | 8,8 kW |
| Agua caliente | 4 personas × 0,25 kW | 1,0 kW |
| Bloqueo | 8,8 kW × (6 ÷ 24) | 2,2 kW |
| Total | 12,0 kW |
Una bomba de calor con potencia nominal de 10-12 kW sería apropiada aquí. La mayoría de los fabricantes ofrecen equipos en escalones de potencia como 8, 10, 12 o 14 kW.
Valores de referencia por tipo de edificio
| Tipo de edificio | Superficie | Carga | Con recargos | BC recomendada |
|---|---|---|---|---|
| Casa pasiva | 140 m² | 2,0 kW | 3,5 kW | 4–5 kW |
| Construcción nueva estándar | 150 m² | 6,0 kW | 8,5 kW | 8–10 kW |
| Antiguo rehabilitado | 160 m² | 8,8 kW | 12,0 kW | 10–12 kW |
| Antiguo parcialmente rehabilitado | 180 m² | 14,4 kW | 18,5 kW | 16–18 kW |
| Antiguo sin aislar | 150 m² | 18,0 kW | 22,5 kW | 20–24 kW |
Errores comunes en el dimensionamiento
Problema: Sobredimensionamiento
El pensamiento común "Mejor más potencia, así estoy seguro" genera problemas con las bombas de calor. Una bomba de calor sobredimensionada alcanza la temperatura objetivo demasiado rápido y se apaga. Poco después, la temperatura baja, la bomba de calor arranca de nuevo. Este fenómeno llamado ciclado tiene varias desventajas: el compresor se desgasta más rápido debido a los arranques frecuentes, la eficiencia cae un 10-15%, y los costes de adquisición fueron innecesariamente altos.
Las bombas de calor modernas con inverter pueden reducir su potencia, pero también tienen una potencia mínima. Si la demanda real está permanentemente por debajo de este umbral, los equipos inverter también ciclan.
Problema: Subdimensionamiento
Una bomba de calor demasiado pequeña no puede calentar la casa en los días fríos. El apoyo eléctrico se activa – con un COP de 1,0 en lugar de 3-4. Con un uso frecuente del apoyo, los costes de electricidad aumentan notablemente y el confort se resiente.
La regla de oro
Los planificadores experimentados dimensionan las bombas de calor más bien ajustadas que generosas. En unos pocos días muy fríos al año, el apoyo puede proporcionar asistencia puntual – esto es más económico que una instalación permanentemente sobredimensionada. Para bombas de calor inverter con rango de modulación del 30-100%, un dimensionamiento al 90-100% de la carga térmica calculada tiene sentido.
Conclusión
Lo esencial: La potencia correcta de la bomba de calor resulta de la carga térmica del edificio más los recargos por agua caliente sanitaria y los posibles períodos de bloqueo. La carga térmica puede determinarse mediante un cálculo según las normas EN 12831, mediante reglas empíricas basadas en la superficie habitable, o a partir del consumo energético anterior. Lo fundamental es no dimensionar ni demasiado grande ni demasiado pequeño – una bomba de calor adaptada a la carga térmica funciona de manera más eficiente y dura más que un equipo sobredimensionado que cicla constantemente.
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Quienes deseen comprobar la eficiencia de su bomba de calor después de la instalación encontrarán consejos prácticos sobre la curva de calefacción y el equilibrado hidráulico en el artículo Optimización y ajustes. Los diferentes modos de funcionamiento – monovalente, bivalente, híbrido – se explican en un artículo separado.
Fuentes
- EN 12831-1: Cálculo de la carga térmica
- VDI 4645: Planificación y dimensionamiento de instalaciones de calefacción con bombas de calor
- VDI 4650: Cálculo del coeficiente de rendimiento estacional
- Asociación alemana de bombas de calor: Calculador carga térmica
- Asociación alemana de bombas de calor: Calculador SPF
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