Introducción
Como puede ver, las bombas de calor son una de las principales variantes de los sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado. Pueden proporcionar tanto refrigeración como calefacción durante los veranos y los inviernos, respectivamente.
Encontrará variaciones en las bombas de calor disponibles. No todos los tipos de bombas de calor pueden ser adecuados para usted en función de sus necesidades.
Aquí compararemos una bomba de calor aerotérmica con una bomba de calor geotérmica. Estos son los dos principales tipos de bomba de calor que encontrará hoy en día.
Aprenderá las diferencias notables entre estos dos tipos de bomba de calor. También conocerá los significados, funciones, ventajas y desventajas de ambas variantes de bombas de calor.
Por último, expondremos algunas consideraciones importantes que le ayudarán a decantarse por uno.
Bombas de calor
Las bombas de calor son dispositivos mecánicos que transportan calor de un lugar a otro. Funcionan con electricidad y utilizan un ciclo de refrigeración para transportar el calor.
A diferencia de los sistemas de calefacción convencionales que queman combustibles fósiles, las bombas de calor no generan energía calorífica. Proporcionan refrigeración y calefacción, lo que las convierte en una opción polivalente para los propietarios de viviendas.
Durante el verano, el dispositivo extrae energía térmica del aire interior y la expulsa al exterior. Eso mantiene tu casa cómoda y fresca incluso en los días más calurosos.
Cuando hace más frío, la bomba de calor funciona al revés. Bombea energía térmica del aire exterior o del suelo (según el tipo). A continuación, transfiere el calor al interior.
Este proceso es energéticamente eficiente porque el aparato desplaza la energía térmica en lugar de crearla. Además de refrigerar y calentar, también calienta agua, sobre todo para uso residencial, cuando está correctamente configurado.
Geotermia frente a aerotermia: ¿cuál es la diferencia?
Como ya se ha dicho, existen dos tipos principales de bombas de calor. Se trata de las bombas de calor geotérmicas (GSHP) y las bombas de calor aerotérmicas (ASHP).
Ambas variantes de bomba de calor son tecnologías limpias y que ahorran energía. Sin embargo, hay algunas diferencias imperativas entre ellas que debes conocer.
| Variante de bomba de calor | Bomba de calor geotérmica | Bomba de calor aerotérmica |
| Coste | Entre $10000 y $30000 | Entre $3500 y $20000 |
| Espacio necesario | Se necesita más espacio | Menos espacio necesario |
| Eficacia | Más eficaz | Generalmente, los menos eficientes |
| Vida útil | Hasta 25 años para las unidades interiores; más de 50 años para el bucle de tierra subterráneo | Entre 15 y 25 años |
| Incentivos | Disponible | Disponible |
Profundicemos en las diferencias entre las dos variantes de bomba de calor.
Coste
En general, los costes de instalación de una GSHP son superiores a los de una ASHP.
La causa son los componentes exteriores añadidos necesarios y la instalación en sí de las GSHP. Así, los contratistas excavan en su propiedad para instalar el bucle de tierra, lo que requiere maquinaria pesada. Las instalaciones de ASHP requieren menos mano de obra y menos tiempo.
Así, los costes previstos de instalación de una GSHP oscilan entre $10000 y $30000. A veces puede llegar a $50000, dependiendo de su propiedad.
Por el contrario, las ASHP cuestan entre $3500 y $6000 por cada cabezal interior para los sistemas sin conductos. El coste oscila entre $12000 y $20000 para los sistemas centrales por conductos.
Espacio necesario
Las necesidades de espacio son un factor fundamental a la hora de elegir una bomba de calor. Las GSHP necesitan más espacio que las ASHP.
En el caso de los ASHP, cada una de sus partes se encuentra por encima del suelo y se coloca junto a la vivienda o el edificio. Por eso ocupan menos espacio.
En cambio, las GSHP requieren excavar en su terreno para instalar los elementos del bucle de tierra. Además, tienen elementos exteriores añadidos. Además, la instalación de GSHP puede requerir algunos cambios en el paisaje de su propiedad.
Así pues, las bombas de calor aerotérmicas se adaptan a viviendas sin grandes patios.
Eficacia
Como ya se ha dicho, las bombas de calor se clasifican como tecnología limpia y eficiente. Al comparar la eficiencia de las GSHP y las ASHP, las GSHP salen ganando.
Las bombas de calor aerotérmicas pueden alcanzar rendimientos caloríficos de unos 400%. Así, por cada 100 kW (kilovatios) de electricidad consumida, proporcionan 400 kW de energía calorífica.
Las GSHP pueden proporcionar eficiencias de hasta 600%. Además, pueden reducir el consumo de energía entre 25 y 50% en comparación con las bombas de calor aerotérmicas.
Además, las GSHP ahorran hasta 70% en la factura de calefacción en comparación con los sistemas basados en combustibles fósiles. En el caso de las bombas de calor aerotérmicas, esta cifra es de hasta 60%. Sin embargo, la eficiencia de las ASHP puede disminuir en condiciones climáticas extremadamente frías.
Vida útil
Las bombas de calor geotérmicas suelen tener una vida útil más larga que las bombas de calor aerotérmicas. Las partes principales de una GSHP se encuentran en el interior de la vivienda o bajo tierra.
Las ASHP están más expuestas a las condiciones meteorológicas y exteriores y se degradan más rápidamente.
La vida útil habitual de la mayoría de las ASHP oscila entre 15 y 25 años. Por su parte, las GSHP pueden durar 25 años en las unidades interiores. Hay que tener en cuenta que el bucle de tierra (enterrado) de una GSHP puede durar más de 50 años.
Incentivos
Al instalar GSHP o ASHP, puede obtener créditos fiscales o descuentos. Esto puede ayudar a reducir los costes iniciales.
Pensemos en Estados Unidos. Usted puede obtener un crédito fiscal para 30% de sus costos de la bomba de calor elegibles aquí. Puede ser hasta $2000 anualmente desde 2023-2033 a través de "Energy Efficiency Home Improvement Credit". Es posible gracias a la Ley de Reducción de la Inflación (IRA). Esta ley también cubre los reembolsos administrados por el estado de hasta $8,000 para bombas de calor.
También puede obtener mayores incentivos si además instala un sistema geotérmico. Los hogares que lo instalen podrán acogerse al ITC (crédito fiscal a la inversión). Puede reclamar 30% de gastos de instalación de GSHP como crédito fiscal federal. Es para instalar un sistema de este tipo entre 2022 y 2032.
¿Qué es una bomba de calor aerotérmica?
Como ya hemos dicho, una ASHP es un dispositivo mecánico. Transporta energía térmica del aire exterior al interior de la vivienda o viceversa.
En invierno, extrae energía térmica del aire exterior y calienta la casa. Tenga en cuenta que el aire frío del exterior aún posee energía calorífica, que el aparato aprovecha. En verano, el funcionamiento es inverso, ya que extrae el calor de la vivienda. De este modo, se enfría la vivienda.
Las ASHP pueden ser sin conductos o con conductos. Además de refrigerar y calentar, pueden generar agua caliente.
Existen dos variantes principales de ASHP. Las bombas de calor aire-aire solo calientan o enfrían la casa y no proporcionan agua caliente.
Las bombas de calor aire-agua captan el calor del aire exterior y lo emplean con dos fines. Proporciona calefacción y agua caliente al interior de su hogar.
¿Cómo funciona una bomba de calor aerotérmica?
Antes hemos descrito los dos tipos de ASHP. Tanto la variante aire-aire como la aire-agua extraen la energía térmica del aire exterior. Esto es posible gracias a una unidad exterior que funciona como un frigorífico, pero a la inversa.
Ambos tipos de ASHP tienen modos de funcionamiento similares, salvo algunas diferencias.
Analicemos el funcionamiento de ambas variantes de ASHP:
Funcionamiento de la bomba de calor aire-aire
Los componentes vitales de estas bombas de calor son los refrigerantes y los compresores.
En modo calefacción, un refrigerante líquido frío extrae energía térmica de la unidad exterior. A continuación, el refrigerante se convierte en gas frío.
Después, un compresor exprime el gas frío. Eso eleva la presión y la temperatura del gas frío.
Posteriormente, el gas "caliente" pasa por un serpentín condensador. Esto libera la energía térmica en el sistema de calefacción de la vivienda.
Después, el refrigerante se enfría y vuelve a su estado líquido. Así, está listo para comenzar de nuevo el ciclo.
Este proceso transporta el calor del aire exterior al interior de su vivienda, incluso en los días fríos. El funcionamiento puede invertirse para enfriar el aire interior.
Funcionamiento de la bomba de calor aire/agua
Una bomba de calor aire-agua tiene un modo de funcionamiento similar. Pero calienta agua en lugar de aire.
De este modo, el aparato puede proporcionar calefacción mediante radiadores o suelo radiante. También suministra agua caliente al grifo. Así, puede satisfacer por completo las necesidades de calefacción de su hogar.
Una bomba de calor aire-agua no tiene una función de refrigeración inversa como una bomba de calor aire-aire.
Ventajas e inconvenientes de las bombas de calor aerotérmicas
Veamos algunos aspectos positivos y negativos de las bombas de calor aerotérmicas. Éstas son:
Ventajas
- Las bombas de calor aerotérmicas pueden instalarse prácticamente en cualquier lugar. Son ideales si tienes un patio pequeño o resides en una ciudad.
- Los ASHP son económicos y más fáciles de instalar que sus homólogos geotérmicos. Por eso muchos propietarios eligen las ASHP.
- Una ASHP es menos difícil de mantener que una GSHP. Esto se debe a que sus reparaciones y mantenimiento son más sencillos y menos costosos. Además, no tienen elementos subterráneos.
- Los ASHP no necesitan excavaciones en su jardín. Además, son mucho más flexibles y personalizables en el lugar de instalación.
Desventajas
- Las bombas de calor aerotérmicas son muy eficientes y fiables. Sin embargo, en este aspecto no están a la altura de sus homólogas geotérmicas.
- Las bombas de calor aerotérmicas pueden durar entre 15 y 25 años. Pero no tanto como sus homólogas geotérmicas.
- Las ASHP dependen de la energía térmica del aire exterior en invierno. Por lo tanto, pueden tener problemas en situaciones climáticas excesivamente frías.
- Los ASHP pueden no ser muy eficaces en viviendas que no estén completamente aisladas.
¿Qué es una bomba de calor geotérmica?
Una bomba de calor geotérmica suele denominarse bomba de calor geotérmica o bomba de calor geotérmica. Utiliza la temperatura casi uniforme de la tierra (alrededor de 55 °F), unos metros por debajo de la superficie. Esta temperatura es suficiente para que una GSHP refrigere y caliente su casa. También puede suministrar agua caliente a edificios.
Una bomba de calor de este tipo transporta el calor del suelo al interior de un edificio en invierno. Durante los veranos, este proceso se invierte.
Verá que, especialmente durante el invierno, la temperatura del suelo es persistentemente más cálida que la del aire circundante. Eso permite a una GSHP proporcionar calefacción fiable durante los meses fríos.
Las GSHP son una de las tecnologías de refrigeración, calefacción y calentamiento de agua más eficientes.
¿Cómo funciona una bomba de calor geotérmica?
Una bomba de calor geotérmica consta de tres partes principales:
- Intercambiador de calor o bucle de tierra: Un bucle horizontal o vertical de tuberías que se instala bajo tierra
- Unidad de bomba de calor: Una unidad interior de bomba de calor que está unida al bucle de tierra
- Sistema de distribución: Este sistema proporciona temperaturas interiores confortables
Operación
El bucle de tierra transporta el calor entre el suelo y la superficie. Esto es posible gracias a un fluido a base de agua que circula por las tuberías.
El calor se transporta al intercambiador en los meses más cálidos desde el aire caliente del edificio. A continuación, pasa al fluido. A medida que la energía térmica se desplaza por las tuberías, se dispersa por el suelo, las rocas y las aguas subterráneas.
En invierno, la energía térmica del suelo caliente aumenta la temperatura del fluido. A continuación, el fluido transporta esta energía térmica a la bomba de calor. En consecuencia, el aire del interior del edificio se calienta. Esto implica que el funcionamiento se invierte en invierno en comparación con el verano.
Ventajas e inconvenientes de las bombas de calor geotérmicas
Las bombas de calor geotérmicas tienen numerosas ventajas e inconvenientes. Éstas son algunas de las más destacadas:
Ventajas
- Las GSHP son más eficientes y constantes en su funcionamiento que las ASHP. Esto se debe a que la temperatura del subsuelo es más persistente que la del aire. La temperatura del aire puede variar mucho, sobre todo en invierno.
- Las GSHP son potencialmente más duraderas que las ASHP. Esto se debe a que las partes subterráneas de las GSHP sobreviven más tiempo.
- Las GSHP no dependen del aire exterior. Por lo tanto, aumenta su eficiencia en climas extremadamente fríos.
- Como se instalan bajo tierra, las GSHP hacen menos ruido que las ASHP.
Desventajas
- Las bombas de calor geotérmicas son muy caras. Pueden llegar a costar el doble que las bombas de calor aerotérmicas. La causa es la mano de obra y los materiales añadidos necesarios para la instalación. Un sistema geotérmico valioso podría tener un precio de hasta $45000 o más.
- Estas bombas de calor requieren excavar y perforar el césped. Puede ser perjudicial para el paisaje y el césped.
- Las GSHP necesitan más espacio exterior para su instalación que las ASHP.
- La eficiencia de una GSHP puede verse afectada por el tipo de suelo de la propiedad. Por ejemplo, un suelo arenoso puede reducir ligeramente su eficiencia.
¿Cuál debo elegir?
Puede consultar la siguiente tabla para ayudarle a seleccionar una GSHP o una ASHP:
| Debería elegir una bomba de calor geotérmica si: | Debería elegir una bomba de calor aerotérmica si: |
| Dispones de un amplio espacio exterior para instalar los componentes subterráneos necesarios. | No tiene suficiente espacio exterior para una GSHP. O no quieres romper tu jardín. |
| Necesita una bomba de calor de máxima eficiencia energética y está dispuesto a hacer la gran inversión. | Usted desea la eficiencia energética y el confort de una bomba de calor, pero a un precio inferior. |
| Resides en un clima muy frío y quieres un aparato muy eficiente. Debe funcionar a pleno rendimiento incluso a temperaturas muy bajas (por debajo de -13 °C). | Vives en un lugar en el que no se registran temperaturas extremadamente bajas con frecuencia (por debajo de -13 °C). |
| Usted quiere una bomba de calor con la vida útil más larga, independientemente del precio. | Usted quiere todas las ventajas que puede proporcionarle una bomba de calor sin muchos inconvenientes. |
Conclusión
A estas alturas ya debe haber adquirido suficiente conocimiento sobre la comparación entre GSHPs y ASHPs.
Detallamos el funcionamiento, los pros y los contras de ambas variantes de bomba de calor. También inspeccionamos las diferencias entre GSHP y ASHP y lo que debe seleccionar.
Si instala una GSHP o ASHP, podrá ahorrar en sus gastos de refrigeración y calefacción. No obstante, esto depende principalmente de su presupuesto, de las necesidades de su casa o edificio y de sus prioridades.