Indicadores clave y dimensionamiento de bombas de calor
Introducción: Encontrar la bomba de calor adecuada
Ha llegado el momento – se va a instalar una bomba de calor. Solo queda una pregunta: ¿Cuál?
Para comparar bombas de calor y elegir el tamaño correcto, existen indicadores importantes. En este artículo explicamos todos los valores relevantes y proporcionamos fórmulas prácticas para el dimensionamiento.
Los indicadores más importantes
COP – Coeficiente de Rendimiento
Definición: La relación entre la potencia térmica generada y la potencia eléctrica consumida – medida bajo condiciones estándar (condiciones de laboratorio).
Fórmula: COP = Potencia térmica (kW) / Potencia eléctrica (kW)
El significado de diferentes valores de COP se puede ilustrar claramente:
| COP | Significado |
|---|---|
| 3,0 | Por 1 kW de electricidad se obtienen 3 kW de calor |
| 4,0 | Por 1 kW de electricidad se obtienen 4 kW de calor |
| 5,0 | Por 1 kW de electricidad se obtienen 5 kW de calor |
Valor de referencia: Un COP superior a 4 se considera bueno, superior a 5 muy bueno.
Importante: El COP se mide en condiciones de laboratorio y es solo un valor instantáneo. La eficiencia real en el día a día puede diferir.
SCOP – Coeficiente de Rendimiento Estacional
Definición: El COP estacional – un valor promedio ponderado a lo largo de una temporada de calefacción típica.
El SCOP tiene en cuenta:
- Diferentes temperaturas exteriores
- Distintos estados de funcionamiento
- Condiciones de uso más realistas
Ventaja: Más realista que el COP, ya que considera diferentes condiciones.
SPF – Factor de Rendimiento Estacional (JAZ)
Definición: La eficiencia real de una bomba de calor durante un año completo – medida en funcionamiento real.
Fórmula: SPF = Calor generado (kWh/año) / Electricidad consumida (kWh/año)
Según el SPF alcanzado, se puede evaluar la eficiencia de la instalación:
| SPF | Valoración |
|---|---|
| < 3,0 | Necesita mejora |
| 3,0–3,5 | Aceptable |
| 3,5–4,0 | Bueno |
| > 4,0 | Muy bueno |
La diferencia con COP/SCOP:
- COP/SCOP son datos del fabricante bajo condiciones definidas
- SPF es el valor real de su instalación concreta
Otros indicadores importantes
Además del COP y el SPF, existen otros indicadores importantes para la selección de una bomba de calor:
| Indicador | Significado |
|---|---|
| Potencia calorífica (kW) | Potencia térmica máxima |
| Temperatura de impulsión | Temperatura del agua de calefacción (óptima: 35–50°C) |
| Temperatura de retorno | Temperatura del agua que regresa |
| PCA | Potencial de Calentamiento Atmosférico del refrigerante |
| Nivel de potencia acústica (dB) | Sonoridad de la unidad exterior |
Temperatura de impulsión y retorno
Temperatura de impulsión: La temperatura del agua de calefacción que fluye hacia el sistema de calefacción.
La temperatura de impulsión requerida depende del sistema de calefacción:
| Sistema de calefacción | Temperatura de impulsión típica |
|---|---|
| Suelo radiante | 30–40°C |
| Radiadores de baja temperatura | 45–55°C |
| Radiadores antiguos | 60–70°C |
Importante: Cuanto más baja la temperatura de impulsión, más eficiente trabaja la bomba de calor.
¿Por qué? Con temperaturas de impulsión altas, el compresor debe trabajar más, lo que reduce el rendimiento.
PCA – Potencial de Calentamiento Atmosférico
El potencial de efecto invernadero del refrigerante utilizado:
Según el refrigerante, los impactos ambientales difieren considerablemente:
| Refrigerante | PCA | Valoración |
|---|---|---|
| R290 (Propano) | 3 | Muy bueno |
| R32 | 675 | Medio |
| R410A | 2088 | Malo |
Cuanto menor sea el valor PCA, más respetuoso con el medio ambiente.
Nivel de potencia acústica
La sonoridad de la unidad exterior – importante para el vecindario y el descanso nocturno:
Para clasificar los valores en decibelios, ayuda una comparación con ruidos cotidianos:
| Nivel sonoro | Comparación |
|---|---|
| 40 dB | Zonas residenciales tranquilas |
| 50 dB | Conversación normal |
| 60 dB | Nivel de ruido de oficina |
| 70 dB | Tráfico rodado |
Recomendación: Elegir unidad exterior con máximo 50 dB.
Fórmulas para el dimensionamiento
Para elegir la bomba de calor correcta, primero hay que determinar la demanda de calor.
Paso 1: Calcular la demanda total de calor
Fórmula: Demanda de calor (kW) = Superficie habitable (m²) × Demanda específica de calor (W/m²) / 1000
Demanda específica de calor según tipo de edificio
La demanda específica de calor varía considerablemente según el nivel de aislamiento del edificio:
| Tipo de edificio | Demanda específica de calor |
|---|---|
| Casa pasiva | 10–20 W/m² |
| Construcción nueva KfW-40 | 25–35 W/m² |
| Construcción nueva KfW-55 | 35–45 W/m² |
| Edificio antiguo bien rehabilitado | 50–70 W/m² |
| Edificio antiguo parcialmente rehabilitado | 70–100 W/m² |
| Edificio antiguo sin rehabilitar | 100–150 W/m² |
Ejemplo: 150 m² de edificio antiguo bien rehabilitado
- 150 m² × 60 W/m² = 9.000 W = 9 kW
Paso 2: Considerar el tiempo de bloqueo
Los proveedores de energía suelen ofrecer tarifas económicas para bombas de calor – pero con tiempos de bloqueo (p. ej., 3 × 2 horas al día).
Fórmula para potencia adicional:
Potencia adicional = Carga base × (Horas de bloqueo / 24)
Ejemplo: 9 kW de carga base, 6 horas de bloqueo
- 9 kW × (6/24) = 9 kW × 0,25 = 2,25 kW
- Potencia total: 9 + 2,25 = 11,25 kW
Paso 3: Considerar el agua caliente sanitaria
Si la bomba de calor también debe preparar agua caliente sanitaria:
Fórmula orientativa: ~0,25 kW por persona
Según el tamaño del hogar, hay que prever un suplemento correspondiente:
| Tamaño del hogar | Demanda adicional |
|---|---|
| 2 personas | 0,5 kW |
| 4 personas | 1,0 kW |
| 6 personas | 1,5 kW |
Ejemplo de cálculo completo
Un ejemplo concreto muestra cómo interactúan todos los factores:
| Concepto | Cálculo | Resultado |
|---|---|---|
| Carga base | 150 m² × 60 W/m² | 9,0 kW |
| Tiempo de bloqueo | 9 kW × 0,25 | 2,25 kW |
| Agua caliente | 4 personas × 0,25 kW | 1,0 kW |
| Total | 12,25 kW |
→ Una bomba de calor de 12–14 kW sería adecuada.
Evitar el sobredimensionamiento
Atención: Una bomba de calor demasiado grande no es mejor.
Problemas del sobredimensionamiento
Una bomba de calor demasiado grande puede causar diversos problemas:
| Problema | Explicación |
|---|---|
| Ciclos cortos | Encendido/apagado constante |
| Desgaste | Mayor carga del compresor |
| Ineficiencia | La bomba de calor raramente funciona en el punto óptimo |
| Mayores costes | Costes de adquisición innecesariamente altos |
La regla de oro
Es preferible dimensionar algo más pequeño y conectar una resistencia eléctrica para las cargas punta, que sobredimensionar.
Comparación de indicadores
Al seleccionar una bomba de calor debe comparar:
Al comprar una bomba de calor, algunos valores pueden compararse, mientras que otros solo se determinan durante el funcionamiento:
| Comparables antes de la compra | Determinables tras el funcionamiento |
|---|---|
| COP (dato del fabricante) | SPF (su eficiencia real) |
| SCOP | |
| Nivel de potencia acústica | |
| PCA del refrigerante | |
| Potencia calorífica (kW) |
¿En qué fijarse especialmente?
- SCOP es más realista que COP
- Temperatura de impulsión baja posible (suelo radiante)
- Valor PCA bajo para protección medioambiental
- Sonoridad adecuada para su entorno residencial
- Dimensionamiento correcto – no demasiado grande
Cálculo de rentabilidad
Calcular los costes anuales de electricidad
Fórmula: Costes de electricidad = Demanda de calor (kWh) / SPF × Precio electricidad (€/kWh)
Ejemplo:
- Demanda de calor: 15.000 kWh/año
- SPF: 4,0
- Precio electricidad: 0,30 €/kWh
→ 15.000 / 4 × 0,30 = 1.125 €/año
Comparación con otros sistemas de calefacción
Una comparación de costes muestra las ventajas de la bomba de calor frente a otros sistemas de calefacción:
| Sistema | Coste para 15.000 kWh de calor |
|---|---|
| Bomba de calor (SPF 4) | ~1.125 €/año |
| Calefacción de gas | ~1.800 €/año |
| Calefacción de gasóleo | ~2.100 €/año |
| Calefacción eléctrica directa | ~4.500 €/año |
La bomba de calor es a largo plazo la opción más económica.
Conclusión
Resumen: Los indicadores mas importantes para la seleccion de una bomba de calor son SCOP/COP (eficiencia - cuanto mayor, mejor), potencia calorifica (adecuada a la demanda calculada), temperatura de impulsion (cuanto menor, mas eficiente), nivel sonoro (para buenas relaciones vecinales) y PCA (para la proteccion del medio ambiente). Con las formulas orientativas puede estimar aproximadamente su demanda de calor. Para una planificacion precisa se recomienda un calculo profesional de carga termica segun DIN EN 12831.
Si su bomba de calor debe calentar sola o trabajar junto con un segundo generador de calor, lo aclara el articulo Modos de funcionamiento: Monovalente, bivalente e hibrido.
La serie completa de artículos sobre bombas de calor
- El anti-frigorífico: ¿Cómo funciona una bomba de calor? – Fundamentos
- Los componentes: Intercambiador de calor, compresor y válvula de expansión – Componentes
- Indicadores clave y dimensionamiento de bombas de calor – Está aquí
- Modos de funcionamiento: Monovalente, bivalente e híbrido – Modos de funcionamiento
- Tipos de bombas de calor y el tándem perfecto con instalaciones solares – Aire-agua, tierra-agua y solar