Las bombas de calor de fuente de aire han tenido durante mucho tiempo la reputación de ser una excelente alternativa a las costosas opciones de calefacción como el aceite o los zócalos eléctricos, pero muchas marcas se quedan cortas cuando se trata de funcionar bien en temperaturas más frías. Eso ha cambiado con la introducción de las bombas de calor para climas fríos, que son bombas de calor diseñadas específicamente para el clima frío, como nuestra bomba de calor aire-agua.
¿Pero qué hace que una bomba de calor sea adecuada para el clima frío? Y, de todos modos, ¿qué significa ese término? Por desgracia, aunque muchas bombas de calor se anuncian como bombas de calor para climas fríos, pocas están equipadas con características que las hagan funcionar mejor que las bombas de calor convencionales cuando las temperaturas bajan, y pocos fabricantes enumeran el rango de temperatura efectivo de la bomba de calor.
Hoy vamos a cambiar eso guiándole a través de las características únicas que hacen que nuestras bombas de calor de fuente de aire funcionen mejor en climas fríos, y le mostraremos las eficiencias reales que nuestras bombas de calor alcanzan a diferentes temperaturas exteriores.
Diseño inspirado
Cuando se trata de la disposición general de la máquina, nos basamos en nuestra experiencia y conocimiento en el campo de la bomba de calor geotérmica para informar el diseño de las bombas de calor de fuente de aire. Las bombas de calor geotérmicas son lo último en bombas de calor para climas fríos (que explicaremos más adelante), en parte porque la bomba de calor se encuentra dentro de la casa en un espacio seco y acondicionado. Poner la bomba de calor en el interior reduce el desgaste de los principales componentes de la bomba de calor y aumenta la longevidad de la máquina.
Es por eso que las bombas de calor nórdicas de fuente de aire tienen la mayoría de sus componentes ubicados en el interior, donde están fuera del clima y a salvo de la madre naturaleza. Las únicas partes de la bomba de calor que se encuentran en el exterior son:
- el intercambiador de calor
- el ventilador para mover el aire a través del intercambiador de calor
- la válvula de expansión electrónica
Lógica de desescarche inteligente
Cuando una bomba de calor está funcionando en modo calefacción, se acumula escarcha en el intercambiador de calor exterior. Se trata de un fenómeno natural, pero la escarcha actúa como aislante y reduce la eficiencia de la bomba de calor al disminuir la transferencia de calor del aire exterior a la bobina. Para eliminar la escarcha, la bomba de calor pasará por un ciclo de descongelación en el que cambiará al modo de refrigeración. En el modo de refrigeración, traslada el calor de la vivienda al aire exterior. La bomba de calor derrite la escarcha, vuelve a cambiar al modo de calefacción y continúa calentando la vivienda. La mayoría de las bombas de calor de fuente de aire descongelan con un temporizador, lo que puede dar lugar a descongelaciones parciales (en las que parte de la bobina no se descongela por completo) o a demasiadas descongelaciones innecesarias, lo que resulta ineficiente.
Todas las bombas de calor de fuente de aire Nordic están equipadas con una lógica de descongelación inteligente. La lógica de desescarche inteligente es un programa ejecutado por la placa de control de la bomba de calor que utiliza varias entradas para determinar exactamente cuándo la bomba de calor necesita ejecutar un ciclo de desescarche en la bobina de aire exterior. Debido a que la lógica de descongelación inteligente asegura que la bomba de calor sólo se descongela cuando es necesario, este programa maximiza automáticamente la eficiencia de la bomba de calor y minimiza los costos de operación.
Funcionamiento inteligente del ventilador
Un problema mencionado con frecuencia por los propietarios de viviendas con bombas de calor que no están diseñadas para el clima frío es que la nieve a menudo obstruye la unidad exterior, impidiendo su funcionamiento. Con una bomba de calor con fuente de aire Nordic, cuando la temperatura exterior desciende hasta el punto en que es posible que haya nieve, un sensor de temperatura exterior envía una señal a la placa de control para que encienda el ventilador exterior a baja velocidad, aunque la bomba de calor no esté funcionando. Este funcionamiento del ventilador a baja velocidad evita que la nieve se acumule en el interior de la unidad.
Añadimos un kit de patas y eliminamos una bandeja de drenaje
La parte exterior de la bomba de calor tiene otras dos características que la hacen única para el funcionamiento en climas fríos. En primer lugar, no hay bandeja de drenaje en la parte inferior de la bomba de calor, de hecho, no hay fondo en absoluto. Esto es para que la condensación no gotee del intercambiador de calor y se congele, posiblemente acumulándose en la bandeja y/o rompiendo la bobina. En su lugar, la humedad goteará directamente sobre el suelo. La parte exterior de la bomba de calor también viene con un kit de patas opcional para levantarla y alejarla de la nieve para que no quede enterrada en un montón de nieve si la madre naturaleza decide llamar.
Fuente de aire & Rango de temperatura efectiva de la bomba de calor geotérmica
Aunque nuestras bombas de calor de fuente de aire funcionarán hasta -4°F (-20°C), cuanto más frío sea el aire exterior, más tendrá que trabajar la bomba de calor para producir calor para su hogar. Se puede medir la eficacia de una bomba de calor en la producción de calor mediante una fórmula llamada coeficiente de rendimiento.
El coeficiente de rendimiento mide esencialmente la cantidad de energía producida para una entrada de energía específica y lo expresa como un número. Por ejemplo, si una bomba de calor requiere 1 vatio de energía de entrada para producir 4 vatios de energía de salida, tendría un COP o 4/1 o 4,0. Los tres vatios adicionales de energía proceden del aire (en el caso de las bombas de calor de aire) o de la tierra (en el caso de las bombas de calor geotérmicas). Puede encontrar una explicación más detallada del COP de las bombas de calor en el enlace.
Las bombas de calor geotérmicas tienen un COP estable porque su fuente de calor (el suelo) nunca fluctúa en temperatura. El suelo siempre mantiene una temperatura constante, sin importar el frío o el calor que haga en el exterior. Esta fuente de calor estable hace que las bombas de calor geotérmicas sean lo último en bombas de calor para climas fríos, pero las bombas de calor de fuente de aire también pueden hacer el trabajo. Las bombas de calor de fuente de aire tienen un COP fluctuante porque su fuente de calor (el aire) fluctúa a medida que cambia la estación.
Para ayudar a eliminar parte del misterio de estos COP fluctuantes y darle una idea del rango de temperatura efectiva de la bomba de calor y las eficiencias a temperaturas exteriores de congelación, hemos mapeado el rendimiento de nuestras bombas de calor a diferentes temperaturas.
Los datos anteriores fueron tomados de una ATW-65 y de la bomba de calor geotérmica equivalente (W-65) en un bucle geotérmico abierto y cerrado.
Como puede ver, cuanto más caliente es el aire exterior, mejor funciona la bomba de calor de fuente de aire. A medida que la temperatura del aire exterior desciende, la bomba de calor tiene que trabajar más, por lo que se vuelve menos eficiente. El COP sigue bajando hasta que se alcanza una temperatura exterior de -4°F (-20°C). -4°F es el límite inferior del rango de temperatura efectiva de nuestra bomba de calor con fuente de aire. A temperaturas más bajas, la bomba de calor se apaga y la calefacción eléctrica de apoyo toma el relevo. El calor de reserva protege el compresor y preserva la longevidad de la máquina. El calor de reserva también puede encenderse periódicamente a temperaturas más cálidas si la bomba de calor por sí sola no puede satisfacer la carga de calor de su hogar. El calor de respaldo eléctrico tiene un COP de 1,0.
También notará que las líneas de la bomba de calor geotérmica son más altas y se mantienen constantes. Esto se debe a que el suelo no fluctúa en temperatura como lo hace el aire exterior, por lo que una bomba de calor geotérmica nunca perderá eficiencia (excepto en casos extremos), y nunca necesita calor de respaldo. Las bombas de calor de fuente de aire pueden ser optimizadas para realizar la calefacción de clima frío, pero las bombas de calor geotérmicas siempre serán la bomba de calor de clima frío por excelencia.