Tecnologías Co., Ltd de SCOTTFRIO

EUROPA: Un nuevo informe confirma que las bombas de calor pueden proporcionar la calefacción más eficiente en muchos climas fríos del mundo.

El análisis sugiere que, dado que la mayoría de los países europeos experimentan inviernos más suaves con temperaturas mínimas superiores a -10 °C, las bombas de calor se pueden instalar con éxito en estas condiciones sin preocuparse por el rendimiento o la necesidad de capacidad de calefacción de respaldo.

El trabajo realizado por científicos del Reino Unido, Bélgica e Irlanda analiza estudios de campo con datos de rendimiento del mundo real de bombas de calor de fuente de aire. Los estudios revelan que las bombas de calor de fuente de aire estándar pueden mantener COP promedio entre 2 y 3 en climas fríos templados y las bombas de calor de fuente de aire para climas fríos pueden tener COP superiores a 1,5 en temperaturas extremadamente bajas, incluso a -30 °C. 

Los climas fríos suaves se definen como aquellos donde las temperaturas promedio de enero son superiores a -10°C, mientras que los climas fríos extremos son aquellos con temperaturas promedio inferiores a -10°C en el mes más frío.

La investigación se basó en datos brutos de rendimiento de una variedad de zonas climáticas, modelos de bombas de calor y configuraciones de bombas de calor de Suiza, Alemania, Reino Unido, EE. UU., Canadá y China. 

Pruebas

Las pruebas mostraron que cuando la temperatura exterior estaba entre 5°C y -10°C, el COP medio en todos los sistemas era 2,74 y la mediana era 2,62.

En climas extremadamente fríos, definidos como temperaturas promedio inferiores a -10°C y cercanas a -30°C, se implementaron bombas de calor para climas fríos especialmente diseñadas por empresas líderes del mercado. 

Las pruebas realizadas en Finlandia en modelos de Mitsubishi y Toshiba proporcionaron COP superiores a 2 incluso a temperaturas tan bajas como -20°C. A -30°C, los COP todavía estaban entre 1,5 y 2 para el modelo Mitsubishi y entre 1 y 1,5 para el modelo Toshiba.

En pruebas de campo realizadas en Minnesota, se midió el rendimiento de bombas de calor de fuente de aire para clima frío con conductos centrales en cuatro sitios diferentes. Tres de los sitios arrojaron COP entre 1 y 2 durante el funcionamiento solo de la bomba de calor por debajo de -12 °C.

El Laboratorio Nacional Oak Ridge también realizó pruebas de campo en Alaska utilizando una bomba de calor de fuente de aire para clima frío. Estas pruebas encontraron que el COP se mantuvo relativamente alto, logrando un COP de 2 a -25°C y 1,8 a -35°C.

Mejorando la eficiencia

Los investigadores sugieren que existen estrategias para mejorar el rendimiento de las bombas de calor en los edificios, en particular reduciendo la temperatura de suministro de calor. Muchos sistemas de calefacción heredados e ineficientes, argumentan, tienen temperaturas de suministro de agua relativamente altas, en el rango de 60 °C a 70 °C. Reducirlos puede mejorar el rendimiento de la bomba de calor. En los sistemas hidrónicos, reemplazar solo una pequeña cantidad de radiadores para reducir la temperatura requerida del suministro de agua puede mejorar en gran medida la eficiencia de la bomba de calor.

Varios de los estudios utilizaron calefacción resistiva o combustiva de respaldo, o al menos la tenían disponible en caso de que fuera necesaria. Sin embargo, la calefacción de respaldo normalmente solo se activaba cuando la temperatura exterior bajaba de -10 °C o menos. Por encima de -10°C, las bombas de calor podían proporcionar el calor necesario con una eficiencia relativamente alta.

El informe concluye que las preocupaciones sobre la necesidad de calefacción de respaldo en climas fríos y templados pueden ser infundadas y que el papel de los sistemas híbridos puede ser limitado. Plantea una pregunta sobre el papel de los sistemas híbridos en los climas más fríos, no necesariamente por su eficiencia sino por la alta capacidad de producción de las bombas de calor necesarias a temperaturas muy bajas. 

Los investigadores sugieren que una vía valiosa para futuras investigaciones sería explorar el valor específico de los sistemas de calefacción de tipo híbrido.

Aunque la instalación de bombas de calor de fuente de aire específicas para climas fríos puede reducir el riesgo de rendimiento en el clima más frío, los investigadores reconocen que el rendimiento de estas unidades puede verse afectado durante temperaturas más suaves. 

Como están diseñados más específicamente para temperaturas gélidas y mayores demandas de calefacción, es posible que componentes como la válvula de expansión y el compresor tengan dificultades para funcionar a potencias más bajas. 

El informe fue elaborado por Duncan Gibb, asesor principal del Proyecto de Asistencia Regulatoria (RAP) en Bruselas, el Dr. Jan Rosenow, director de programas europeos de RAP e investigador asociado honorario del Instituto de Cambio Ambiental de la Universidad de Oxford; el Dr. Richard Lowes, asociado senior de RAP; Profesor Neil Hewitt, director de la Escuela de Arquitectura y Entorno Construido de Belfast de la Universidad de Ulster.