Shutterstock

Las bombas de calor se están poniendo de moda en un mundo que tiene que reducir las emisiones de carbono rápidamente y al mismo tiempo reducir los costos de energía. En los edificios, reemplazan la calefacción de espacios y el calentamiento de agua, y proporcionan refrigeración como bonificación.

Una bomba de calor extrae el calor del exterior, lo concentra (usando un compresor eléctrico) para elevar la temperatura y bombea el calor donde se necesita. De hecho, millones de hogares australianos ya tienen bombas de calor en forma de refrigeradores y acondicionadores de aire de ciclo inverso comprados para enfriar. ¡También pueden calentar y ahorrar mucho dinero en comparación con otras formas de calefacción!

Incluso antes de las restricciones al suministro de gas ruso, muchos países europeos estaban implementando bombas de calor, incluso en climas fríos. Ahora, Las políticas gubernamentales están acelerando el cambio.. Estados Unidos, que ha tenido una gasolina muy barata en los últimos años, se ha sumado a la carrera: el presidente Joe Biden ha declaró las bombas de calor son "esenciales para la defensa nacional" y se ordenó aumentar la producción.

El gobierno de ACT está alentando la electrificación de edificios con bombas de calor y está considerando la legislación obligar a esto en los nuevos desarrollos de vivienda. El gobierno de Victoria lanzó recientemente un Hoja de ruta de sustitución de gas y está replanteando sus programas de incentivos hacia las bombas de calor. Otros estados y territorios también están revisando políticas.

¿Qué tan grandes son los ahorros en costos de energía?

En relación con un calentador de ventilador eléctrico o un servicio de agua caliente eléctrico tradicional, calculo que una bomba de calor puede ahorrar entre un 60 y un 85 % en costos de energía, que es un rango similar a Estimaciones del gobierno de ACT.

Las comparaciones con el gas son complicadas, ya que las eficiencias y los precios de la energía varían mucho. Sin embargo, por lo general, una bomba de calor cuesta alrededor de la mitad para la calefacción que el gas. Si, en lugar de exportar el exceso de producción solar de la azotea, lo usa para hacer funcionar una bomba de calor, calculo que será hasta un 90% más barato que el gas.

Las bombas de calor también son buenas para el clima. Mis cálculos muestran que una bomba de calor típica que usa electricidad australiana promedio de la red reducirá las emisiones en aproximadamente una cuarta parte en relación con el gas y tres cuartas partes en relación con un ventilador eléctrico o un calentador de panel.

Si una bomba de calor de alta eficiencia reemplaza la calefacción de gas ineficiente o funciona principalmente con energía solar, las reducciones pueden ser mucho mayores. La brecha se está ampliando a medida que la electricidad renovable de cero emisiones reemplaza la generación de carbón y gas, y las bombas de calor se vuelven aún más eficientes. Datos: Hoja de ruta de sustitución de gas del estado de Victoria 2022, CC BY

¿Cómo funcionan las bombas de calor?

Las bombas de calor disponibles en la actualidad alcanzan una eficiencia del 300 al 600 %, es decir, por cada unidad de electricidad consumida, producen de tres a seis unidades de calor. Las bombas de calor también pueden funcionar en condiciones de congelación.

¿Cómo es esto posible, cuando la eficiencia máxima de los calentadores eléctricos y de gas tradicionales es del 100% y el aire frío es frío?

No es magia. Piensa en tu frigorífico, que es una pequeña bomba de calor. Dentro de la nevera hay un panel frío llamado evaporador. Absorbe el calor de los alimentos tibios y de otras fuentes, porque el calor fluye naturalmente de un objeto más caliente a un objeto más frío. El motor eléctrico debajo del refrigerador impulsa un compresor que concentra el calor a una temperatura más alta, que vierte en su cocina. Los lados y la parte posterior de un refrigerador típico se calientan cuando esto sucede. Entonces su refrigerador enfría la comida mientras calienta un poco la cocina.

Una bomba de calor obedece las leyes de la termodinámica, que le permiten operar con eficiencias del 200 % a más del 1,000 % en teoría. Pero cuanto mayor es la diferencia de temperatura, menos eficiente es la bomba de calor.

 Si una bomba de calor necesita extraer calor del ambiente, ¿cómo puede funcionar en climas fríos? Recuerde que su refrigerador mantiene frío el compartimiento del congelador mientras bombea calor a su cocina. Las leyes de la física están en juego. Lo que experimentamos como una temperatura fría es en realidad bastante caliente: todo es relativo.

El espacio exterior está cerca de una temperatura conocida como cero absoluto, cero grados Kelvin o –273°C. ¿Entonces una temperatura de 0? (a la que el agua se congela), o incluso la temperatura recomendada del congelador de -18°C, es en realidad bastante caliente en relación con el espacio exterior.

El principal problema de una bomba de calor en climas "fríos" es que se puede formar hielo en su intercambiador de calor, ya que el vapor de agua en el aire se enfría y se condensa, y luego se congela. Este hielo bloquea el flujo de aire que normalmente proporciona el aire "caliente" a la bomba de calor. Las bombas de calor se pueden diseñar para minimizar este problema.

¿Cómo elegir la bomba de calor adecuada para su hogar?

Seleccionar una bomba de calor adecuada (más comúnmente conocida como aire acondicionado de ciclo inverso) puede ser complicado, ya que la mayoría de los asesores están acostumbrados a discutir opciones de gas. Recursos tales como tucasa.gov.au, choice.com.au y la popular página de Facebook Mi hogar eléctrico eficiente va a ayudar.

Todas las unidades domésticas deben llevar etiquetas energéticas (ver Energyrating.gov.au): cuantas más estrellas, mejor. El independiente FairAir La calculadora web le permite estimar los requisitos de calefacción y refrigeración de una casa y el tamaño necesario para mantener la comodidad.

Las bombas de calor más grandes son más caras, por lo que un sobredimensionamiento innecesario puede costar mucho más. Además, el aislamiento, las corrientes de aire de sellado y otras medidas de eficiencia del edificio le permiten comprar una bomba de calor más pequeña y económica que usará aún menos energía y brindará una mayor comodidad.

Cuando se utiliza una bomba de calor, es muy importante limpiar su filtro cada pocos meses. Un filtro bloqueado reduce la eficiencia y la producción de calefacción y refrigeración. Si tiene una bomba de calor antigua que ya no proporciona tanto calor (o refrigeración), es posible que haya perdido algo de refrigerante y necesite una recarga.

Sobre el Autor

alan peras, Miembro sénior de la industria, Universidad RMIT

Este artículo se republica de La conversación bajo una licencia Creative Commons. Leer el articulo original.