¿Por qué se promocionan las bombas de calor como una opción principal para el control climático del hogar?

Las bombas de calor son una opción atractiva para calentar y enfriar viviendas, con potencial para ahorrar energía, costes y emisiones. También funcionan bajo cero: algunos modelos para climas fríos proporcionan calefacción hasta −25 °C (−13 °F). La capacidad y la eficiencia dependen del modelo y la instalación.

¿Qué es una bomba de calor?

Una bomba de calor es un dispositivo que transfiere calor de un lugar a otro. En vez de producirlo principalmente mediante combustión o resistencia eléctrica, aprovecha la energía del entorno. En invierno extrae calor del aire exterior, el suelo o el agua. Un sistema reversible puede invertir el ciclo en verano para enfriar la vivienda.

El atractivo de las bombas de calor

Las ventajas van más allá del medio ambiente. La alta eficiencia puede reducir las facturas, mientras que combinar calefacción y refrigeración proporciona confort durante todo el año. El ahorro real depende del edificio, el clima y las tarifas energéticas.

Eficiencia

El coeficiente de rendimiento COP indica la relación entre el calor entregado y la electricidad utilizada. Con COP 2–4, una unidad de electricidad permite suministrar entre dos y cuatro unidades de calor, porque también se transfiere energía del entorno. El COP puede ser mayor y varía según las condiciones.
La resistencia eléctrica tiene un COP cercano a 1. En cambio, la eficiencia anual de utilización de combustible AFUE de un calefactor de gas queda por debajo del 100 %. Los valores habituales rondan el 80–95 %, y algunos modelos muy eficientes alcanzan aproximadamente el 98,5 %.

Costo de las fuentes de energía

El ahorro de costos también depende del precio de la electricidad, el gas natural u otros combustibles en su zona.  En regiones donde la electricidad es relativamente barata y el gas natural es más costoso, las bombas de calor pueden ofrecer ahorros significativos.  Sin embargo, en áreas donde el gas natural es barato, la ventaja de costo de las bombas de calor puede ser menos pronunciada.  Es importante comparar el costo por unidad de calor producida (p. ej., por BTU o kWh).

Clima

Los primeros modelos de fuente de aire funcionaban mejor en climas moderados. Los equipos para zonas frías, por ejemplo con compresores de velocidad variable, también operan a bajas temperaturas. La necesidad de calefacción auxiliar depende de las pérdidas térmicas de la casa, el dimensionamiento y la capacidad del modelo a las temperaturas mínimas locales.

Calefacción y refrigeración en un sistema

Las bombas de calor reversibles también enfrían. Pueden sustituir equipos separados de calefacción y refrigeración por una instalación única. El ahorro depende de los sistemas comparados.

Ahorros a largo plazo

Las bombas de calor suelen tener costos iniciales más altos que los sistemas tradicionales de calefacción o refrigeración.  Sin embargo, su mayor eficiencia puede generar ahorros significativos en las facturas de servicios públicos con el tiempo, convirtiéndolas en una opción rentable a largo plazo.

Ahorro de costos

El menor consumo puede reducir las facturas, especialmente al sustituir resistencia eléctrica o combustibles caros. Las ayudas y ventajas fiscales pueden mejorar la rentabilidad cuando se cumplen los requisitos.

Impacto ambiental

Las bombas de calor eléctricas pueden reducir el uso de combustible en la vivienda. Las emisiones totales dependen de la generación eléctrica, la eficiencia, la fabricación y las posibles fugas de refrigerante. Por tanto, no proceden únicamente del consumo energético.
En 2022, la Agencia Internacional de la Energía IEA estimó que una mayor implantación, dentro del escenario de políticas analizado, podría reducir las emisiones mundiales anuales de 2030 en al menos 500 millones de toneladas de CO₂. Era un potencial del escenario, no una reducción ya conseguida.

Desarrollo tecnológico continuo

Los investigadores también emplean inteligencia artificial para diseñar y controlar bombas de calor. Un ejemplo es el proyecto de Fraunhofer ISE llamado AI4HP, cuyo objetivo incluía:

Desarrollar bombas de calor inteligentes que adapten su funcionamiento a condiciones cambiantes, mejoren la eficiencia y el confort y faciliten el mantenimiento mediante detección y diagnóstico de fallos.

La meta de investigación era ahorrar hasta un 20 % de energía y reducir las emisiones sin perjudicar el confort. No era un resultado garantizado para cada instalación.

¿Cómo funcionan las bombas de calor?

Las bombas de calor utilizan transferencia térmica y un ciclo de refrigeración. El refrigerante cambia de presión, temperatura y fase dentro de un circuito cerrado que transporta calor entre dos entornos.
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En calefacción, el compresor comprime el refrigerante gaseoso y eleva su presión y temperatura. El gas caliente pasa por el condensador, un intercambiador que entrega calor al aire interior o al agua de calefacción. El refrigerante se condensa en líquido.

El líquido a alta presión atraviesa la válvula de expansión. La presión y la temperatura caen y parte del líquido se evapora. El resultado es una mezcla fría de líquido y vapor.

La mezcla atraviesa el evaporador y absorbe calor del aire exterior o de otra fuente. El líquido restante se evapora. El gas regresa al compresor y el ciclo se repite.

La alta eficiencia se debe a la transferencia de calor: toda la energía térmica entregada no se produce únicamente a partir de la electricidad consumida. La electricidad acciona el compresor, los ventiladores, las bombas de circulación que correspondan y los auxiliares. El calor también incluye energía del entorno, por lo que el COP puede superar 1.

En refrigeración, un sistema reversible invierte el ciclo. Absorbe calor del interior y lo libera fuera. Así, la misma instalación puede calentar y enfriar.

Tipos diferentes de bombas de calor

Una de las mayores fortalezas de una bomba de calor es su versatilidad.  Aunque la ciencia detrás de cada una es la misma, existen diversas subclases de bombas de calor que utilizan diferentes fuentes de energía y se adaptan tanto al clima como a las restricciones de instalación.

Fuentes de calor

• Suelo: También conocidas como bombas de calor geotérmicas, aprovechan el calor del suelo y son reconocidas por su alta eficiencia.
• Aire exterior:El tipo más común aprovecha el calor del aire exterior y suele instalarse más fácilmente que un sistema con circuito enterrado.
• Agua: Utilizan fuentes de agua cercanas como lagos o pozos para el intercambio de calor.

Instalación

• Con conductos: Integradas en el sistema de conductos de una vivienda, proporcionan calefacción y refrigeración centralizadas.
• Sin conductos (mini-split):Adecuadas para viviendas sin conductos, permiten regular por separado habitaciones o zonas.

Clima

• Clima frío:Los modelos para zonas frías incorporan tecnologías como compresores de velocidad variable. La capacidad y la eficiencia deben comprobarse para las temperaturas locales.
• Clima moderado:Los modelos convencionales son apropiados para las necesidades habituales de calefacción y refrigeración en regiones de temperaturas más suaves.

Iniciativas gubernamentales

En 2023, Canadá y Estados Unidos apoyaban mejoras de eficiencia energética en viviendas. Canadá ofrecía Canada Greener Homes Grant junto con programas provinciales. En EE. UU., el crédito fiscal federal correspondiente cubría desde 2023 el 30 % del coste elegible de una bomba de calor, hasta 2.000 dólares, según sus requisitos. ENERGY STAR ayudaba a evaluar el rendimiento energético y la elegibilidad de los modelos.

Actores de la industria

Con la creciente popularidad de las bombas de calor, no es de extrañar que la lista de fabricantes siga creciendo.  A continuación, se presentan algunas de las empresas cotizadas más conocidas que construyen estas soluciones.  Otros fabricantes populares incluyen gigantes internacionales como LG Electronics, Panasonic, Mitsubishi y más.

*Los datos de mercado siguientes son una instantánea de la publicación original de 2023, no cotizaciones actuales. La capitalización y el beneficio por acción se expresan en dólares estadounidenses.*

1.  Carrier Global Corporation

CARR Gráfico de precios

Carrier es un nombre reconocido en la industria HVAC, especializado en el desarrollo y fabricación de sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado, incluidas las bombas de calor.  Conocida por su innovación y sostenibilidad, Carrier ofrece una amplia gama de productos tanto para aplicaciones residenciales como comerciales.  El compromiso de la empresa con la eficiencia energética y la tecnología avanzada la ha establecido como líder en el mercado HVAC.

2.  Lennox International, Inc.

LII Gráfico de precios

Lennox International (LII ) es otro fabricante destacado de sistemas HVAC, incluidas bombas de calor de alta eficiencia.  La empresa es conocida por su tecnología de vanguardia, fiabilidad y productos energéticamente eficientes.  La línea de productos de Lennox atiende tanto a mercados residenciales como comerciales, enfocándose en ofrecer soluciones de calefacción y refrigeración de alta calidad y respetuosas con el medio ambiente.

3. Trane Technologies plc

TT Gráfico de precios

Trane Technologies (TT ) es un líder global en la industria HVAC, ofreciendo una amplia gama de sistemas de calefacción, refrigeración y ventilación, incluidas bombas de calor avanzadas.  Al igual que los demás listados, Trane es reconocida por sus productos duraderos y eficientes, diseñados para proporcionar un control climático eficaz tanto en entornos residenciales como comerciales.  La empresa enfatiza la sostenibilidad y la innovación en el diseño de sus productos, esforzándose por reducir el impacto ambiental mientras mejora el confort del usuario.

Reflexiones finales

Las bombas de calor pueden ser una opción eficiente para calefacción y refrigeración, especialmente cuando el coste por unidad de calor útil es inferior al de las alternativas. Los resultados económicos y ambientales dependen de la instalación, el edificio, el clima y los precios energéticos. Las mejoras para zonas frías y los programas de apoyo adecuados pueden aumentar su atractivo.

A medida que el mundo avanza hacia una vida más sostenible, las bombas de calor pueden contribuir a esta transición.