Vivir en un lugar con condiciones climáticas extremas puede ser desafiante, pero las bombas de calor pueden hacer que los hogares y lugares de trabajo sean cómodos. Extraen calor de la atmósfera y lo entregan a varios componentes del edificio, o pueden funcionar al revés. La última innovación en control de temperatura son las bombas de calor basadas en inversores. Pueden mejorar la comodidad manteniendo la temperatura con una precisión de ±0.5°C. En contraste, los diseños tradicionales de bombas de calor funcionan con el principio de encender/apagar, causando grandes fluctuaciones de temperatura que pueden ser incómodas para muchos.
Si planeas comprar equipos de calefacción o refrigeración para varias aplicaciones en tu edificio, elige bombas de calor con inversor. Ofrecen un ahorro energético considerable en comparación con todos los demás equipos de control de temperatura. Las bombas de calor eléctricas con inversor ofrecen un 20% adicional de capacidad de calefacción utilizando el último motor de ventilador DC sin escobillas. ¡Para aprender más sobre la tecnología, sigue leyendo el blog!
¿Qué es una bomba de calor?
Para entender completamente una bomba de calor eléctrica con inversor, necesitamos desarrollar un entendimiento de los conceptos básicos del funcionamiento de las bombas de calor. El principio de operación y el circuito son los mismos que los de las bombas de calor tradicionales. Sin embargo, la introducción de DC (corriente directa) al compresor de refrigerante ha mejorado drásticamente la eficiencia. Discutiremos la tecnología DC e inversora en secciones posteriores.
¿Cómo funciona una bomba de calor?
Una bomba de calor consiste en un circuito que contiene un compresor, una válvula de expansión, un secador y unidades interiores/exteriores. Tubos conectan todos estos componentes y consisten en un refrigerante, que puede ser R-32, R134a o R410a. Así es como estos componentes funcionan en modo calefacción:
- El compresor comprime el refrigerante, aumentando su temperatura. También empuja el refrigerante dentro de los tubos para comenzar a moverlo dentro del circuito.
- El refrigerante calentado se mueve a la unidad interior, liberando calor a la habitación, piscina, suelo o agua doméstica. Después de liberar calor, la temperatura del refrigerante disminuye.
- Ahora, el refrigerante ligeramente frío pasa a través de la válvula de expansión, lo que causa un efecto opuesto a la compresión. La temperatura del refrigerante cae drásticamente, volviéndose más baja que la temperatura exterior del edificio.
- La atmósfera está a una temperatura más alta que el refrigerante, lo que hace que la temperatura aumente.
- El refrigerante más cálido regresa al compresor para repetir el ciclo.
Las bombas de calor tienen múltiples válvulas de expansión y una válvula inversora que hace que el circuito funcione en la dirección opuesta durante la refrigeración. Las diversas aplicaciones de las bombas de calor las hacen ideales para áreas con condiciones climáticas extremas.
Aire acondicionado vs. bomba de calor
En esencia, una bomba de calor es similar a un dispositivo de aire acondicionado pero tiene algunas características y componentes adicionales. A diferencia de los aires acondicionados, una bomba de calor puede proporcionar calefacción y refrigeración añadiendo dos válvulas de retención, una válvula de expansión y una válvula inversora. Los elementos restantes son similares a un aire acondicionado.
¿Qué es la tecnología de bomba de calor eléctrica con inversor?
La bomba de calor eléctrica con inversor es un dispositivo que extrae calor de la atmósfera y lo entrega al interior para aplicaciones de calefacción. También puede funcionar al revés, tomando calor del interior y rechazándolo a la atmósfera exterior. Esto significa que puede cambiar entre refrigeración y calefacción según la demanda del usuario.
Bombas de calor de una sola etapa vs. inversor
En las bombas de calor tradicionales, el compresor que mueve el refrigerante dentro de la bomba de calor funciona a una velocidad fija. Cuando no hay demanda de calefacción, el compresor se detiene y espera a que la temperatura baje significativamente antes de comenzar de nuevo.
En comparación, el compresor de la tecnología de bomba de calor con inversor puede variar la velocidad según las condiciones de temperatura. El compresor opera usando un motor, y cambiar la velocidad del motor requiere tecnología de frecuencia variable. Las bombas de calor con inversor pueden variar las frecuencias de todos los ventiladores y compresores asociados en el sistema. Su capacidad para ajustar su velocidad en lugar de encenderse y apagarse mejora su eficiencia.
Regulación del compresor y tecnología de inversor DC
Debemos profundizar en los componentes para explorar más la regulación del compresor y la tecnología de inversor. Aquí hay un ejemplo de cómo funciona la tecnología de inversor DC:
- Conversión a corriente DC: El voltaje en nuestros enchufes es AC (corriente alterna). En AC, los electrones se mueven hacia adelante y hacia atrás casi 60 veces por segundo en los EE.UU. Sin embargo, este número puede variar dependiendo del país. La bomba de calor eléctrica con inversor tendrá un rectificador de puente para convertirla en DC para el compresor. Es como una carretera de un solo sentido que no permite que la corriente fluya en la otra dirección. Cuando los electrones se mueven en una dirección, entonces la electricidad es DC.
- Aumento de voltaje: Necesitamos aumentar el DC a un voltaje más alto. La electricidad debe tener una potencia decente para hacer que el compresor acelere y desacelere eficientemente. El aumento de voltaje ocurre utilizando condensadores.
- Transistores bipolares de puerta aislada (IGBT): Un interruptor se enciende y apaga rápidamente, controlando así la corriente que pasa a través. La velocidad de trabajo del compresor se regula utilizando los IGBT. Con un motor DC, el compresor puede operar más eficientemente que un motor AC.
Usar un compresor DC y un ventilador DC sin escobillas para pasar aire a través de la unidad exterior aumenta la eficiencia de toda la bomba de calor.
Regulación de temperatura ultra cómoda con bombas de calor eléctricas con inversor
Como usuario, establecerás la temperatura que deseas lograr en tu habitación, piscina, agua del grifo o suelo. La bomba de calor eléctrica con inversor comienza a su velocidad más baja. Toma retroalimentación, considera los requisitos del usuario y sigue aumentando la velocidad hasta alcanzar las temperaturas deseadas. El compresor mantendrá su velocidad si la temperatura de la unidad interior coincide con el punto establecido.
Operar de esta manera es altamente eficiente y cómodo. Las bombas de calor tradicionales tenían grandes variaciones de temperatura ya que el compresor trabajaba al 100% o al 0% de capacidad. En comparación, el compresor inversor varía la velocidad para mantener la temperatura cerca del punto establecido, reduciendo las fluctuaciones de temperatura.
Funcionalidad dual de la bomba de calor
Una de las ventajas más significativas de una bomba de calor es su capacidad para proporcionar refrigeración o calefacción. Su usabilidad durante todo el año la convierte en el sistema ideal para proporcionar un ambiente hogareño cómodo. La bomba de calor contiene una válvula inversora. Dependiendo del modo de calor o refrigeración, el refrigerante comprimido puede enviarse a la unidad interior o exterior. Proporciona la mejor eficiencia frente a cualquier otro método de calefacción eléctrica en ambos casos.
Ventajas y desventajas de las bombas de calor eléctricas con inversor
Las bombas de calor eléctricas con inversor tienen más ventajas que desventajas en comparación con las bombas de calor tradicionales sin inversor. Su capacidad para ajustar la temperatura de manera lenta y gradual conduce a muchos beneficios.
Ventajas de las bombas de calor con inversor
- Ahorros: Gracias al compresor DC y al motor del ventilador sin escobillas, la frecuencia variable lleva a un ahorro del 20-30% en las facturas de energía.
- Ruido: Los niveles de ruido de las unidades interiores y exteriores son significativamente menores gracias al arranque suave y la variación de velocidad.
- Amigable con el medio ambiente: Reducir el consumo de energía lleva a menores emisiones de carbono causadas por la creación de electricidad para alimentar las bombas de calor.
- Control de temperatura estable: Las bombas de calor eléctricas con inversor pueden variar la velocidad del ventilador y del compresor para proporcionar un control de temperatura estable que se desvía ligeramente del punto establecido por el usuario.
- Homogeneidad en la temperatura: Los tiempos de funcionamiento más largos permiten que las temperaturas en todo el espacio se vuelvan constantes. Por lo tanto, dependiendo de la ubicación de la bobina interior, no hay demasiado calor en un lugar y demasiado frío en otro.
Desventajas
- Costo inicial: Las bombas de calor con inversor tienen un costo inicial más alto debido a la mayor cantidad de instrumentos y componentes requeridos para su operación.
- Mantenimiento e instalación: Los costos de instalación y mantenimiento son altos ya que las piezas de repuesto son caras.
Cómo elegir y aplicar bombas de calor eléctricas con inversor
Si planeas comprar una bomba de calor eléctrica con inversor para tu hogar o lugar de trabajo, considera varios factores explicados en nuestras pautas.
Factores clave a considerar
Factor 1: Tipo de bomba de calor
Existen diferentes tipos de bombas de calor dependiendo de la aplicación. Las bombas de calor pueden mantener la temperatura del aire, el agua o el suelo. Algunas bombas de calor de alta capacidad pueden mantener simultáneamente la temperatura del agua doméstica, la piscina y el espacio. Sin embargo, su costo inicial es más alto y costoso de mantener.
Factor 2: Selección de fuente de calor o sumidero
El refrigerante en el circuito de la bomba de calor rechaza o absorbe calor del exterior. Puede ganar o liberar calor al aire exterior, a una fuente de agua o al suelo. Dependiendo de su entorno y regulaciones locales, los usuarios pueden decidir uno de los tres métodos para rechazar o ganar calor:
- Fuente de aire
- Bomba de calor de fuente de agua (abierta o cerrada)
- Fuente de suelo (vertical u horizontal)
Factor 3: Eficiencia energética
El aumento de las facturas de energía es una preocupación para todos. Se debe establecer un método estándar para verificar la eficiencia de una bomba de calor: SEER2, EER2 y HSPF2.
- EER2: La relación de eficiencia energética se calcula dividiendo la salida de refrigeración en BTU por hora por la entrada de energía eléctrica en vatios. Da una idea de la eficiencia de la bomba de calor en carga máxima de refrigeración, lo que significa cuando la temperatura exterior es alta.
- SEER2: La relación de eficiencia energética estacional proporciona la eficiencia general de la bomba de calor a lo largo de diferentes estaciones. Un SEER2 más alto significa que la bomba de calor será eficiente durante las diferentes temperaturas estacionales.
- HSPF2: El factor de rendimiento estacional de calefacción es la relación entre la salida total de calefacción en BTU y la energía total consumida en vatios-hora. Representa la eficiencia de una bomba de calor en términos de requisitos de calefacción. Un HSPF más alto significa un mejor rendimiento de calefacción.
Factor 4: Tipo de refrigerante
La calidad del refrigerante depende de su punto de congelación y GWP (Potencial de Calentamiento Global). Dos refrigerantes están disponibles principalmente en aplicaciones a gran escala: R32 y R410A. R32 es más eficiente que R410A debido a su mayor presión de operación y bajo GWP.
Factor 5: Capacidad del equipo
Una fórmula general que los usuarios pueden utilizar para averiguar sus requisitos de calefacción del espacio es:
Pies cuadrados multiplicados por la altura promedio del techo x temperatura deseada x 135 = BTU por hora
Sin embargo, este es solo un método simplificado para calcular los requisitos de capacidad del equipo. Es mejor contratar a un experto en HVAC para realizar los cálculos basados en tus condiciones climáticas extremas. También pueden incluir calefacción de espacio y agua en los cálculos para obtener un resultado mejor y más preciso.
Factor 6: Aplicación
¿Planeas calentar o enfriar el aire interior? ¿O necesitas calefacción de suelo, agua doméstica, una piscina u otros requisitos de calefacción o refrigeración? Necesitarás saber explícitamente cuánta acondicionamiento ambiental requieres en tu edificio. Puede que necesites contratar a un profesional de HVAC para calcular y dimensionar tu sistema con precisión para negocios.
El entorno de instalación afecta drásticamente la selección de una bomba de calor. La capacidad, los componentes y el consumo de energía son todos factores vitales al diseñar un sistema HVAC con una bomba de calor.
Consideraciones legales y regulatorias locales
El Departamento de Energía (DOE) en los EE.UU. y la Unión Europea (UE) supervisan las regulaciones que rodean la eficiencia del aire acondicionado. Según la Ley de Política y Conservación de Energía de 1975, el DOE asegura el cumplimiento de los estándares de preservación de energía y agua. Aquí hay algunos fragmentos de las últimas regulaciones del DOE de 2023:
- Aires acondicionados instalados en el norte: 13.4 SEER2 (14 SEER)
- Aires acondicionados instalados en el sur: 14.3 SEER2 (15 SEER)
- Aires acondicionados instalados en el suroeste: 14.3 SEER2 (15 SEER) & 11.7 EER2 (12.2 EER)
- Bombas de calor instaladas a nivel nacional: 14.3 SEER2 (15 SEER) & 7.5 HSPF2 (8.8 HSPF)
- El Protocolo de Montreal, un acuerdo internacional, decidió eliminar completamente los refrigerantes tipo R-22 para proteger la capa de ozono y reducir el calentamiento global.
- El DOE está alentando un cambio a refrigerantes alternativos como el R-410A, R-32 y refrigerantes naturales.
Mantenimiento y cuidado de las bombas de calor eléctricas con inversor
La longevidad de tu bomba de calor eléctrica con inversor depende del mantenimiento y cuidado. Requiere monitoreo constante para mantener su máximo rendimiento.
Limpieza e inspección regular
Aquí hay algunos pasos que puedes hacer en casa para asegurarte de que tus bombas de calor de unidad interior y exterior operen eficientemente:
- Filtro: Limpia regularmente el filtro de tu unidad interior. El polvo puede acumularse en el filtro y restringir el flujo de aire, haciendo que el ventilador o soplador dentro de la unidad funcione a alta velocidad sin poder mover el aire.
- Usa un soplador: Algunos sopladores soplan aire a altas velocidades que pueden limpiar instantáneamente todo el polvo dentro de las aletas de tu unidad exterior. Solo asegúrate de apagar la bomba de calor antes de limpiar.
- Drenaje de condensado: Un tubo corre desde tu unidad interior hacia el exterior. Limpia regularmente el drenaje de condensado, especialmente durante el verano, ya que puede obstruirse y causar que el agua se acumule dentro de la unidad, causando daños. Puedes usar un soplador para soplar aire a través del tubo de drenaje.
- Medidor de energía: Adjunta un medidor de energía para monitorear el rendimiento de tu bomba de calor eléctrica con inversor para asegurarte de que el consumo de energía no haya aumentado o disminuido drásticamente. En cualquier caso, significa una anomalía en el sistema.
Mantenimiento profesional y servicio de rutina
Opta por el mantenimiento profesional y el servicio de rutina una vez al año. Ellos verificarán la presión del refrigerante y el estado de las bobinas, limpiarán la electrónica, monitorearán la salud del compresor, lubricarán las partes móviles, lavarán a presión las bobinas y probarán el termostato. Hará maravillas para tu bomba de calor y asegurará su longevidad.
Conclusión: El futuro de las bombas de calor eléctricas con inversor
Hay mejoras constantes en la tecnología de bombas de calor. El viaje comenzó con refrigerantes eficientes, partes alimentadas por AC y tecnología no inversora. Ahora, refrigerantes altamente eficientes como el R-32 y R410A reducen el calentamiento global y aumentan la eficiencia. Los ventiladores y motores DC controlan con precisión su velocidad a través de la tecnología inversora para mantener una temperatura constante.
Las mejoras han contribuido a un mejor medio ambiente y soluciones sostenibles. Supongamos que estás buscando tu próxima máquina de calefacción o refrigeración de espacio. En ese caso, te recomendamos una bomba de calor eléctrica con inversor con el último refrigerante para alta eficiencia, amigable con el medio ambiente y bajo consumo de energía.
Preguntas frecuentes
1. ¿Cómo se compara una bomba de calor con inversor con una bomba de calor tradicional en términos de eficiencia energética?
Las bombas de calor con inversor utilizan motores DC de velocidad variable para controlar la temperatura con precisión. En comparación con las bombas de calor tradicionales, proporcionan una mejora del 20-30% en eficiencia, lo que lleva a facturas de energía más bajas y un mejor ambiente.
2. ¿Puede una bomba de calor eléctrica con inversor funcionar en climas extremadamente fríos?
Las modernas bombas de calor eléctricas con inversor que utilizan refrigerante R-32 y tecnología de inversor DC pueden proporcionar calefacción a -12 °C de temperatura atmosférica y tienen una alta eficiencia con un C.O.P de hasta 16.
3. ¿Cuál es la vida útil promedio de una bomba de calor eléctrica con inversor?
Una bomba de calor eléctrica con inversor correctamente instalada con autoinspección regular y mantenimiento, complementada con mantenimiento profesional anual, puede durar entre 15-20 años. Esto se debe a los ciclos térmicos más bajos en las partes y la mayor calidad de los componentes.
4. ¿Cuánto mantenimiento requiere una bomba de calor con inversor en comparación con una bomba de calor regular?
Una bomba de calor regular puede requerir más mantenimiento que una bomba de calor eléctrica con inversor, ya que experimenta fluctuaciones de corriente y temperatura más significativas. Los ciclos de encendido y apagado causan fatiga térmica en las partes de las bombas de calor regulares, mientras que el inversor cambia la temperatura gradualmente.
5. ¿Existen incentivos gubernamentales para instalar bombas de calor con inversor eficientes en energía?
Los gobiernos pueden reducir impuestos sobre las bombas de calor con inversor eficientes en energía para fomentar su uso. También pueden ofrecer reembolsos y subvenciones para asegurar que la tecnología sea adoptada. El Departamento de Energía (DOE) y la Unión Europea (UE) también regulan los sistemas ineficientes.