Bomba de calor reversible: concepto y funcionamiento

La bomba de calor reversible es una herramienta esencial para mantener el confort interno de una vivienda durante las estaciones de verano.

Estas máquinas son cada vez más comunes porque el uso de fuentes de energía renovable y su buen rendimiento las convierten en una excelente herramienta para mejorar la eficiencia energética del edificio.

¿Cómo funciona? ¿Por qué es conveniente? ¡Veámoslo en detalle!

¿Qué es una bomba de calor reversible?

Una bomba de calor se define como reversible cuando es capaz de satisfacer tanto la necesidad de calefacción en las estaciones de invierno como la necesidad de refrigeración en las estaciones de verano.

De hecho, estas operan generalmente a través de un circuito cerrado compuesto, de manera similar a las soluciones no reversibles, por:

• válvula de expansión;
• evaporador;
• compresor;
• condensador.

El circuito cerrado es recorrido por un fluido refrigerante, capaz de pasar del estado líquido al gaseoso y viceversa en función de la temperatura y la presión en la que se encuentra.

A diferencia de las soluciones clásicas, en las bombas de calor reversibles la gran diferencia radica en la presencia de una válvula de cuatro vías, que permite la inversión del ciclo de Carnot que gestiona el funcionamiento de la bomba de calor en sí.

El sentido de circulación del fluido refrigerante se invierte y una simple válvula hace posible que la bomba funcione como una máquina frigorífica en verano.

¿Cómo funciona una bomba de calor reversible?

Profundizando más en cómo opera esta máquina, veremos que, en el funcionamiento para calefacción:

1. el fluido refrigerante, a través de la válvula de expansión, se expande y se enfría, alcanzando una temperatura inferior a la de la fuente externa;
2. en la segunda fase, el líquido frío pasa a través de un intercambiador de calor, el evaporador. El fluido absorbe calor de la fuente externa y pasa al estado de vapor;
3. el gas pasa luego a la tercera fase donde el compresor aumenta la presión del mismo, lo que provoca un aumento de la temperatura del fluido. Así, el fluido alcanza una temperatura mayor que la presente en la fuente interna;
4. en la cuarta fase, el gas cede calor al ambiente interno a través del condensador. Al enfriarse, el fluido refrigerante pasa al estado líquido a alta temperatura. El fluido en este punto vuelve a las condiciones del punto 1 y llega a la válvula de expansión, donde pierde drásticamente presión, y por lo tanto temperatura, y el ciclo vuelve a comenzar.

Operación de bomba de calor – fase de calentamiento

Por otro lado, si se configura como una bomba de calor reversible, el funcionamiento es prácticamente inverso: la inserción de válvulas de desviación permite invertir el papel del condensador y del evaporador manteniendo inalterada la dirección de rotación del compresor.

En este caso, el refrigerante absorbe calor de la fuente interna (1), que se encuentra a una temperatura más alta que el propio fluido. A través de dos válvulas, pasa por el compresor (2), donde alcanza temperaturas más altas que las presentes en el exterior y luego cede calor a la fuente externa a través del intercambiador de calor (3), que ahora actúa como evaporador. A través de la válvula de expansión, el fluido se enfría nuevamente y el ciclo comienza de nuevo (4).

Operación de bomba de calor – fase de enfriamiento

Principales tipos de bombas de calor reversibles

Las bombas de calor reversibles de circuito cerrado más comúnmente utilizadas, son de dos tipos:

• bomba de calor aire-aire, en la que la energía se transfiere del aire interior al exterior o viceversa (según el tipo de funcionamiento). Es el caso de la mayoría de los acondicionadores de aire disponibles en el mercado, compuestos por una unidad interna y una externa. En invierno, la unidad externa actúa como evaporador, extrayendo calor del entorno exterior, y la unidad interna actúa como condensador, cediendo el calor al interior. En verano, el funcionamiento se invierte, la unidad interna, ahora evaporador, extrae calor de los ambientes interiores y lo cede al exterior, donde la unidad externa actúa como condensador;
• bomba de calor aire-agua, en la que el calor extraído o cedido al aire exterior, según el funcionamiento, se utiliza para calentar o enfriar el agua. Estas bombas de calor son muy utilizadas para alimentar sistemas de radiadores o suelo radiante.

¿Por qué es conveniente utilizar una bomba de calor reversible?

La principal ventaja proviene del hecho de que con una sola máquina se pueden satisfacer las demandas tanto de calor como de frío. Las soluciones estándar, en cambio, requerirían una caldera para calentar el ambiente en los períodos más fríos y acondicionadores de aire en verano.

Además, una bomba de calor reversible generalmente se caracteriza por un excelente rendimiento en todas las estaciones, garantizando un confort completo y permitiendo un notable ahorro de energía y costes en la factura.

Además, la solución técnica resulta ser sostenible con la reducción de emisiones contaminantes, ya que aprovecha una fuente de energía renovable.