La bomba de calor geotérmica

La bomba de calor es el equipo que extrae el calor del subsuelo para poder utilizarlo en la calefacción, climatización y el agua caliente sanitaria (ACS).

Las bombas de calor funcionan bajo el principio termodinámico del ciclo de Carnot, permitiendo la transmisión de calor desde un medio con baja temperatura (foco frio) a otro con temperatura más alta (foco caliente) mediante el aporte de cierta cantidad de trabajo.

Por lo tanto, las bombas de calor son maquinas que transfieren calor de un medio a otro en sentido inverso al movimiento natural del calor, del foco más caliente al foco más frio.

En las bombas de calor geotérmicas, el foco frio es el terreno y el foco caliente el sistema de calefacción y/o ACS del edificio. El trabajo lo proporciona un compresor, generalmente eléctrico.

La bomba de calor consta de 4 elementos principales: el evaporador, el condensador, el compresor y la válvula de expansión.

Todo ello está unido mediante un circuito estanco por el que circula un fluido refrigerante, que evapora a bajas temperaturas.

El funcionamiento se puede explicar de forma sencilla en cuatro pasos:

1. El fluido refrigerante se encuentra inicialmente en fase liquida a baja temperatura y presión. Al pasar por el evaporador roba calor al terreno y se evapora.
2. El fluido refrigerante en fase de vapor, a baja temperatura y presión pasa por el compresor, donde se elevan tanto la presión como la temperatura.
3. El fluido refrigerante en fase vapor a alta presión y temperatura pasa por el condensador donde cede el calor al sistema de calefacción y/o al ACS y cambia a estado liquido.
4. El fluido refrigerante en estado liquido pasa por la válvula de expansión, recuperando las condiciones iniciales de temperatura y presión para volver a iniciar el proceso.

Este proceso es reversible, por lo que puede utilizarse la misma máquina para refrigerar, con solo invertir el foco frio y el caliente.

Por lo tanto, durante el ciclo de calefacción el sistema roba calor al terreno, enfriándolo y transfiriéndolo al edificio. Durante el ciclo de refrigeración este mismo sistema roba calor al edificio y lo transfiere al terreno.

Las bombas de calor tienen un rendimiento, denominado COP (Coefficient of Performance), mayor que la unidad, debido a que estamos moviendo calor de un lugar a otro usando energía, en lugar de generarlo directamente como ocurre en las calderas. La cantidad de calor que se puede bombear depende de la diferencia de temperatura entre los focos frío y caliente. Cuanto menor sea esta diferencia, mayor será el rendimiento de la máquina y menor el consumo energético del compresor.

Las bombas de calor geotérmicas de circuito cerrado tienen COP típicos de entre 3,5 y 4,5, manteniéndose su valor estacional (valor anual) entorno a 4. En cambio, las de circuito abierto este valor puede llegar a 6.

Esto quiere decir que una bomba que consuma 1 kWh eléctrico será capaz de producir 4 kWh térmicos, con el consiguiente ahorro energético y económico.