Diseño de un laboratorio para evaluar el rendimiento de las bombas de calor
Las bombas de calor transfieren calor desde zonas de baja temperatura a zonas de alta temperatura. En invierno pueden aportar energía, por lo general electricidad, para convertir el aire frío exterior en calefacción interior. En verano, capturan el calor interno y lo liberan al exterior. Las bombas de calor son eficientes: una unidad de energía impulsa aproximadamente cuatro unidades de calefacción o refrigeración; las otras unidades provienen de fuentes ambientales, como el suelo. Esta energía motriz puede proceder de fuentes renovables, como la fotovoltaica y, de esa manera, reducir las emisiones de CO2. Además, las bombas de calor se pueden integrar en las redes eléctricas y, al almacenar energía, pueden proporcionar flexibilidad a la red. «Con todo, todavía hay que convencer a los consumidores de su valor», comenta Mustafa Araz, investigador del proyecto LAB2SHAPE. Se tiene la idea errónea de que no pueden funcionar en climas fríos, a pesar de que son más frecuentes en Escandinavia. Bastantes personas creen que son caras, a pesar de las subvenciones que ofrecen muchos países europeos. Quizá lo más llamativo es que existe una escasez de instaladores competentes. «Es inevitable que, en unos pocos decenios, se sustituyan todas las calderas de gas por bombas de calor. Pero para impulsar la demanda, hay que cuantificar y explicar mejor sus prestaciones», comenta Araz. El equipo del proyecto LAB2SHAPE, organizado por Peutz Netherlands, ha diseñado un laboratorio para evaluar el rendimiento de las bombas de calor, que proporcionará a los clientes pruebas, certificación y asesoramiento por parte de terceros.
El diseño del laboratorio
Se creó un modelo informático para pruebas de laboratorio basado en conjuntos de datos de bombas de calor disponibles públicamente y aplicable a diferentes tipos, capacidades, eficiencias y modos de descongelación de las bombas de calor. El laboratorio se centró en las bombas de calor residenciales accionadas eléctricamente, con una capacidad máxima de calefacción o refrigeración térmica de 20 kW. En la actualidad, el rendimiento anual se determina con pruebas de conformidad con las directivas europeas relativas al Diseño Ecológico y Etiquetado Energético y las normas europeas (EN 14511, EN 14825 y EN 16147), y se calcula al combinar los resultados de cuatro a seis puntos de prueba en tres condiciones climáticas. «El fabricante también establece la capacidad en un punto fijo, por lo que, cuando se prueba, no funciona con un termostato, como en la vida real —agrega Araz—. Esto plantea dudas sobre su eficiencia real». El diseño del laboratorio del proyecto se hizo para probar el rendimiento de las bombas de calor aire-aire y los aparatos de aire acondicionado; las bombas de calor aire-agua; las bombas de calor de agua (salmuera) a agua (salmuera); las bombas de calor de agua (salmuera) a aire; y las bombas de calor de agua caliente sanitaria. Las pruebas se llevaron a cabo de acuerdo no solo con las normas de la Unión Europea (UE), sino también con las etiquetas de garantía de calidad de EHPA y KEYMARK. «Hasta donde sabemos, no hay ningún centro de pruebas en los Países Bajos, y muy pocos en Europa, que permitan realizar pruebas con las bombas de calor aire-aire y los aparatos de aire acondicionado; pocos ofrecen pruebas comerciales. Teniendo en cuenta el crecimiento del mercado, es probable que la demanda aumente», explica Araz.
Ayudar a establecer normas
En la UE, los edificios son responsables de cerca del 40 % del consumo energético y del 36 % de las emisiones de CO2, y los sistemas de calefacción residencial actuales funcionan sobre todo con combustibles fósiles. Sin embargo, gracias a las iniciativas de la UE como la Directiva relativa a la eficiencia energética de los edificios, la Directiva de eficiencia energética y el Pacto Verde Europeo, las bombas de calor se convertirán en piezas fundamentales para lograr la transición ecológica. Además, hace poco, la Comisión Europea manifestó su objetivo de lograr la independencia energética, que incluye la duplicación de las instalaciones de bombas de calor en los próximos cinco años. En la actualidad, el equipo del proyecto examina posibles asociaciones para poner en marcha su laboratorio de evaluación y certificación. «Nuestro laboratorio también podría combinar datos de rendimiento con simulaciones dinámicas a fin de evaluar bombas de calor específicas para diferentes edificios, climas e, incluso, otros sistemas energéticos, como la energía fotovoltaica», concluye Araz.
Palabras clave
LAB2SHAPE, bomba de calor, combustible fósil, energía, residencial, edificios de viviendas, calefacción, refrigeración, laboratorio
