Bombas de calor

La temperatura puede entenderse como la concentración de energía térmica en cualquier sustancia o espacio. Si hay mucha energía acumulada en un espacio u objeto concreto, está caliente. Si la energía está relativamente dispersa, está frío.

Una temperatura más alta significa que las moléculas de una sustancia tienen más energía cinética - es decir, vibran más rápido en un sólido, o se mueven más y chocan con más frecuencia en un líquido o gas. Cuando vibran o chocan, sentimos esta energía cinética como energía térmica (es decir, calor). Así que la temperatura puede subir añadiendo activamente más energía desde una fuente externa o concentrando esa energía al apretar (más) moléculas en un espacio más pequeño.

Siguiendo las leyes universales fundamentales de la termodinámica, la energía siempre tiende a dispersarse o a moverse desde zonas con alta concentración de energía hacia zonas con baja concentración de energía, hasta que todo queda equilibrado e igualado (esto se llama entropía - consulta Más vídeos). Por eso, en días fríos, la energía térmica se disipa de una casa caliente hacia el exterior frío. Este traspaso de calor puede ralentizarse con aislamiento, pero las bombas de calor invierten por completo el traspaso usando hábilmente los mismos principios y un fluido especial a presión llamado refrigerante.

Lo que hace que los refrigerantes sean especialmente útiles aquí es que podemos cambiar fácilmente su punto de ebullición.

Puntos de ebullición

Veamos la ciencia de los puntos de ebullición. La ebullición es la evaporación de un líquido a gas, cuando las moléculas ganan suficiente energía cinética para liberarse de las fuerzas intermoleculares que mantienen unido el líquido. En un líquido, estas fuerzas se rompen y se vuelven a formar continuamente, permitiendo que las moléculas pasen unas junto a otras. Convertir el líquido en gas requiere suficiente energía para que sus moléculas se separen por completo. Esto no tiene por qué ocurrir exactamente a 100 °C (212 °F), como suele pasar con el agua, ni siquiera tiene que ocurrir cuando hace calor…

Por ejemplo, si calientas una tetera en una montaña, verás que en realidad hierve a una temperatura más baja. Esto se debe a que la presión atmosférica a gran altitud es menor que al nivel del mar, lo que permite que las moléculas se dispersen y escapen más fácilmente, así que hace falta menos energía para que el agua hierva. En cambio, con mayor presión, las moléculas de agua quedan más apretadas y necesitan más energía - y por tanto temperaturas más altas - para hervir y liberarse. Por eso, la presión puede cambiar el punto de ebullición del agua.

Calor sensible frente a calor latente

Normalmente, cuando calientas (o enfrías) algo como el agua, añadir (o quitar) energía primero cambia su temperatura, aumentando (o reduciendo) la energía cinética de sus moléculas y haciendo que se muevan o vibren más rápido (o más despacio). Esta energía se llama calor sensible y es lo que sentimos cuando algo está caliente o frío al tocarlo.

Pero hay otro truco - cuando el agua alcanza su punto de ebullición, su temperatura deja de subir. En lugar de eso, toda esa energía térmica se usa de repente para romper los enlaces que mantienen unidas a las moléculas y separarlas, convirtiendo el agua en vapor. La temperatura del agua (o mejor dicho, del vapor de agua producido) no volverá a subir hasta que toda el agua se haya evaporado. Lo mismo ocurre al derretir hielo de sólido a líquido. Esto se llama calor latente y es una enorme cantidad de energía. De hecho, evaporar agua requiere 7 veces más energía que elevar primero la temperatura del agua hasta su punto de ebullición.

Por eso el aire se siente más cálido en días húmedos incluso cuando fuera hace la misma temperatura (o por qué los partes meteorológicos dicen una temperatura, pero se ‘siente como’ otra) - el vapor de agua adicional del aire contiene más energía térmica que el aire seco (es decir, contiene todo este calor latente adicional).

Así es también como el sudor te refresca: Cuando el sudor se evapora, absorbe una enorme cantidad de calor corporal como energía latente y se lleva ese calor de tu piel. En condiciones húmedas, donde ya hay mucha agua evaporada en el aire, este proceso se ralentiza, haciendo que las condiciones se sientan mucho más calurosas.

Lo contrario ocurre cuando el agua se condensa y pasa de vapor a líquido. Igual que cuando añadiste calor para hervir agua, devuelve una enorme cantidad de energía al condensarse. De este modo, cuando algo cambia de fase - es decir, hierve, se derrite, se condensa o se congela - necesita absorber o liberar energía térmica ‘latente’ mientras ocurre, al romperse o formarse esos enlaces.

Temperatura frente a presión

Así que añadir o quitar calor cambia la temperatura, pero algo parecido ocurre cuando cambias la presión.

Se puede aplicar presión a sólidos, líquidos y gases, pero los gases pueden comprimirse fácilmente porque hay espacio entre sus moléculas, que están relativamente dispersas. Los líquidos y los sólidos, en cambio, no pueden comprimirse de la misma forma, porque no puedes apretar sus moléculas más de lo que ya están. En un líquido, aplicar presión hace más difícil que las moléculas se separen y pasen a gas. Un vapor es un tipo de gas que, por debajo de una temperatura crítica, puede comprimirse directamente en un líquido sin enfriarlo activamente. Esto no es posible con todos los gases, es decir, todos los vapores son gases, pero no todos los gases son vapores.

Sabemos que el vapor de agua se condensa más fácilmente cuando está bajo presión, lo que ayuda a apretar las moléculas para que estén más juntas. Pero con suficiente presión, puedes comprimir vapor de agua directamente hasta convertirlo de nuevo en líquido sin tener que enfriarlo. Entonces, cuando el vapor se condensa en líquido, libera toda su energía latente. En cambio, con una presión lo bastante baja, las moléculas líquidas se dispersarán sin necesitar calor. Entonces, cuando se separan y evaporan, absorben energía latente de su entorno.

Sin embargo, esto crea una especie de tira y afloja. Al comprimir gases y vapores, aplicar presión también elevará su temperatura. Apretar las moléculas en un espacio más pequeño (o meter más moléculas en el mismo espacio) aumentará la concentración de moléculas - las moléculas están más juntas, los choques ocurren con más frecuencia y se concentra más energía cinética en ese espacio.

Aquí es donde se complica - al elevar la presión, acabas con efectos opuestos: las moléculas de vapor quedan apretadas y tienen más probabilidades de condensarse, pero esto también eleva la temperatura, haciendo que tengan menos probabilidades de condensarse.

El punto de ebullición (o condensación) del vapor ha aumentado ahora por la presión, es decir, necesitaría más energía aportada y una temperatura más alta para mantener el vapor como gas en estas nuevas condiciones de alta presión.

Así que, si su propia temperatura no cambiara, con la presión añadida estaría mucho más cerca de caer por debajo del nuevo punto de ebullición y condensarse.

Pero, por supuesto, su propia temperatura sí ha cambiado, aumentando también como resultado de la presión. Así que, aunque la presión aumenta el punto de ebullición, también aumenta la temperatura del vapor, y esta subida simultánea de temperatura se opone al proceso de condensación y mantiene el vapor en estado gaseoso por encima del punto de ebullición, cada vez más alto.

Para que el vapor llegue a condensarse, necesitas elevar aún más la presión - hasta que el aumento del punto de ebullición supere la subida simultánea de temperatura - o enfriarlo, extrayendo activamente calor, permitiendo que toda esa energía cinética adicional se disipe y que la temperatura caiga por debajo de su nuevo punto de ebullición.

Esto muestra cómo la temperatura, los puntos de ebullición y la presión están estrechamente relacionados. Puedes forzar que algo cambie de temperatura (o de fase) 1) añadiendo o quitando activamente energía térmica sensible (o latente) o 2) cambiando la presión, lo que a su vez puede forzar que el calor latente se absorba o se libere. Y presurizar un líquido o gas eleva su punto de ebullición (es decir, la temperatura a la que se evapora o se condensa).

Por supuesto, todo esto también se aplica a otros compuestos además del agua: por eso, al pulverizar desodorante de un bote a presión, notas frío en la piel - la rápida despresurización al liberarse permite que las moléculas líquidas del aerosol (y su energía) se dispersen como gas y hace que su temperatura se desplome.

Una bomba de calor no genera calor como las calderas, generadores de aire caliente o calefactores eléctricos tradicionales. En cambio, usa estos principios termodinámicos para mover calor que ya existe en contra de su flujo natural, es decir, captando energía térmica de baja calidad (es decir, dispersa) del exterior y concentrándola dentro. Esto se consigue con un refrigerante en un sistema de circuito cerrado, impulsado por cuatro piezas clave: un compresor, una válvula de expansión y dos intercambiadores de calor, llamados evaporador y condensador. De hecho, es exactamente el mismo sistema que usan los frigoríficos y los aires acondicionados, solo que funciona al revés (es decir, concentra el calor dentro de una casa en vez de expulsarlo). Empezaremos viendo una bomba de calor aire-aire, que es básicamente un aire acondicionado al revés:

• Paso 1: Con presión atmosférica normal, el refrigerante tiene un punto de ebullición extremadamente bajo, de unos -50 °C (-58 °F). El ciclo empieza con una mezcla muy fría de líquido y vapor a muy baja presión, cerca de su punto de ebullición.
  Pasa por un serpentín de tubería llamado evaporador y empieza a absorber calor del aire exterior (que un ventilador hace pasar por el serpentín). Como el refrigerante está tan frío, absorbe calor incluso cuando fuera hace relativamente frío - incluso con temperaturas del aire bajo cero (°C)^† - siempre que el aire siga estando más caliente que el propio refrigerante. Al absorber calor, se calienta y, al superar pronto su bajo punto de ebullición, se evapora y se convierte en gas. Al hacerlo, absorbe aún más energía, es decir, su calor latente.
• Paso 2: Ahora el refrigerante es vapor totalmente gaseoso a baja presión. Sigue estando relativamente frío (como máximo, a la temperatura del aire exterior), pero gracias al calor latente adicional que ha absorbido, contiene una cantidad considerable de energía.
  El gas refrigerante pasa entonces por un compresor. Esto presuriza y comprime el gas, juntando más sus moléculas y toda su energía en un espacio menor (es decir, las moléculas chocan más a menudo, así que aumenta su energía cinética), y la temperatura sube.
  Es este acto de compresión el que calienta el vapor. Ahora el refrigerante está bastante caliente, normalmente a unos 50-70 °C (120-160 °F) - lo bastante para seguir siendo gas, aunque ahora también tiene un punto de ebullición más alto.
• Paso 3: El refrigerante pasa entonces a la unidad interior y por otro serpentín llamado condensador. Ahora el refrigerante está bastante más caliente (su energía está más concentrada) que el aire interior, así que el calor se libera de forma natural y fluye hacia la habitación. Al hacerlo, se enfría. No necesita enfriarse mucho para bajar de su nuevo punto de ebullición, elevado por la mayor presión del serpentín del condensador. Entonces se condensa fácilmente de nuevo en líquido y libera esa enorme cantidad de energía latente - suficiente para calentar una habitación o una casa entera.
• Paso 4: El refrigerante es ahora un líquido frío (casi a temperatura ambiente) a alta presión, ya sin gran parte de su energía térmica, y pasa por una válvula de expansión que reduce la presión. Esto reduce la presión en la tubería y permite que el refrigerante se expanda - así sus moléculas pueden separarse y la energía restante disiparse hacia fuera. Esto devuelve al refrigerante a una mezcla de líquido y vapor y de repente lo deja muy frío, listo para empezar el ciclo otra vez y volver a pasar por el evaporador para recoger más calor.

Esto muestra cómo manipular la presión, los cambios de fase y el calor latente puede mover grandes cantidades de energía, mucha más de la que podría moverse mediante gradientes básicos de temperatura usando solo calor sensible. En cambio, el agua caliente de tu radiador disipa rápidamente el calor sensible que puedes sentir (que, comparado con el calor latente, sabemos que es relativamente poco), así que para calentar una habitación entera hay que reponerla constantemente con más agua caliente que pase por los radiadores. El caudal de refrigerante de una bomba de calor puede ser mucho menor para aportar la misma cantidad de calor. Por suerte, las bombas de calor también pueden combinarse con calderas y sistemas de calefacción por agua para transferir calor al agua que circula por tus radiadores, calefacción por suelo radiante y suministro de agua doméstica (ver Tipos de bombas de calor).

^† Nota: El calor o la energía térmica sigue presente incluso cuando la temperatura está por debajo de 0 °C - solo está muy disperso. El propio 0 °C es un punto arbitrario en una escala continua de temperatura (la escala Celsius), basada en torno al punto de fusión/congelación del agua con presión atmosférica normal. Por eso, la escala Celsius puede bajar de cero hasta números negativos.

El verdadero ‘cero absoluto’ se basa en una escala absoluta de energía (la escala Kelvin), que indica la temperatura más baja teóricamente posible para cualquier compuesto, donde la energía está en un mínimo absoluto. La escala Kelvin no baja de 0 K, que equivale a -273 °C, porque no puede haber energía negativa. Por encima de esta temperatura, una bomba de calor puede funcionar en teoría. En la práctica, las bombas de calor modernas pueden extraer energía de aire tan frío como -20 °C (es decir, 253 K). Si el rendimiento es malo por encima de estas condiciones, normalmente se debe al diseño o la instalación, no a la tecnología en sí.

Las bombas de calor usan electricidad para mover calor de un sitio a otro, en vez de generarlo. En cambio, los sistemas de calefacción tradicionales generan calor, ya sea mediante resistencia eléctrica («calefacción resistiva», usada en calefactores eléctricos) o quemando combustibles fósiles como carbón o gas en un generador de aire caliente o caldera.

Esto hace que las bombas de calor sean mucho más eficientes. Como mucho, los generadores de aire caliente o las calderas de gas habituales pueden alcanzar alrededor de un 90 % de eficiencia - parte de la energía de la combustión se escapa inevitablemente con el humo caliente al liberarse vapor de agua (en forma de energía latente no capturada). En los calefactores eléctricos, alimentarlos con electricidad de la red - generada quemando combustibles fósiles y transportada mediante transformadores y kilómetros de líneas de transmisión desde las centrales eléctricas - solo permite aprovechar alrededor del 40 % de la energía química original contenida en esos combustibles fósiles quemados fuera de casa.

Las bombas de calor, por su parte, consumen una cantidad relativamente pequeña de electricidad para hacer funcionar los ventiladores de las unidades interior y exterior y alimentar el compresor. El refrigerante dentro del circuito cambia de fase en un proceso natural y espontáneo - la bomba de calor solo crea las condiciones adecuadas para que ocurra. Por tanto, una bomba de calor bien diseñada e instalada puede mover más de 3 veces la energía que consume en electricidad (es decir, un 300 %). En condiciones ideales (ver Sistemas de calefacción), puede llegar a ser más de 5 o incluso 8 veces más eficiente (500-800 %).

Eficiencia = La energía de salida (el calor que recibes) ÷ La energía o el combustible de entrada (por lo que pagas)

Según dónde vivas, los precios de la electricidad suelen ser bastante más altos que los del gas. Por ejemplo, en Reino Unido, la electricidad cuesta alrededor de 3 veces más que el gas. Pero como las bombas de calor pueden funcionar con eficiencias superiores al 300 %, pueden ser más baratas de usar que las calderas de gas - sobre todo a medida que la diferencia de precio entre electricidad y gas se reduce con redes y políticas más verdes, y baja el precio de la electricidad.

La opción más barata y eficiente es hacer funcionar las bombas de calor con electricidad renovable. Pero incluso si una bomba de calor funciona con electricidad generada con combustibles fósiles, puede seguir siendo más eficiente y barata que los sistemas de calefacción tradicionales. Una bomba de calor con una eficiencia de solo 2,5 quizá solo pueda aprovechar el 40 % de la energía original del gas natural quemado en la central eléctrica, pero al usar esa electricidad para mover 2,5 veces la energía que consume, eleva ese 40 % hasta el 100 % - y así supera incluso el 90 % de eficiencia logrado al quemar el gas allí mismo.

La forma en que la eficiencia de una bomba de calor se traduce en eficacia real y costes de uso depende de:

• Tamaño de la casa: las casas más grandes necesitan más energía para calentarse.
• Aislamiento: las casas bien aisladas retienen el calor y permiten que las bombas funcionen a temperaturas más bajas y de forma más eficiente.
• Diseño e instalación del sistema: una mala instalación o unidades antiguas pueden funcionar mal y costar más que una caldera, pero las unidades modernas bien instaladas pueden ahorrar mucho dinero.

Hay varios tipos de bombas de calor, pero todas usan los mismos principios básicos. Los tipos más comunes extraen calor del aire:

• Las bombas de calor aire-aire son básicamente sistemas de aire acondicionado al revés. Ambos usan dos intercambiadores de calor con ventilador, donde un ventilador hace pasar aire por cada serpentín con refrigerante para absorber o liberar calor. Hay muy poca diferencia con los aires acondicionados, salvo que el refrigerante mueve el calor en dirección contraria - en los aires acondicionados, el evaporador está dentro para absorber calor y el condensador está fuera para liberarlo.
  Las bombas de calor aire-aire pueden calentar habitaciones más rápido y a veces pueden invertirse para refrigerar. Aquí, el evaporador y el condensador son intercambiables, y una válvula adicional invierte el flujo del refrigerante sin necesidad de invertir el compresor. Esto también puede aportar aire acondicionado y deshumidificación: el serpentín del evaporador absorbe calor de su entorno y, por tanto, enfría mucho todo lo que lo rodea - el vapor de agua del aire se condensa al entrar en contacto con el serpentín, reduciendo así la humedad de la habitación.
  Son más baratas y se pueden colocar con flexibilidad alrededor de los muebles; sin embargo, suelen ser menos cómodas para espacios habitables (pueden hacer ruido, soplar demasiado y crear movimientos de aire turbulentos, además de pasarse y quedarse cortas de temperatura una y otra vez), y resulta más difícil equilibrar el calor por toda la casa, por lo que a menudo hace falta un sistema de varias unidades interiores en distintas habitaciones, o conductos para llevar aire caliente por todo el edificio. Además, seguirías necesitando algún tipo de calefacción adicional para el agua caliente sanitaria.
• Las bombas de calor aire-agua usan un serpentín o un intercambiador de calor de placas metálicas para transferir calor del refrigerante al agua que circula por tus radiadores y suelo radiante, o al agua dentro del depósito de agua caliente sanitaria (son sistemas separados; ¡no querrás bañarte en agua de radiador!). Estos sistemas tardan más en calentarse, pero también en enfriarse. Por eso, encajan mejor en un ambiente más cómodo y estable. Esto también permite usar el depósito de agua caliente como una forma de almacenamiento de energía. Sin embargo, son bastante más caras y pueden requerir mejoras importantes en tuberías y radiadores (que ocupan espacio en la pared y pueden quedar bloqueados por muebles). Además, en algunos lugares, como Estados Unidos, puede que no tengan ya sistemas de agua instalados.
• Los sistemas combinados pueden usar tanto radiadores como ventiloconvectores, según la habitación, por ejemplo, radiadores en los baños y unidades con ventilador en otras habitaciones. Mientras tanto, los sistemas de recuperación de calor pueden aprovechar el calor extraído por los sistemas de aire acondicionado que normalmente se expulsaría fuera en verano y usarlo para calentar agua caliente sanitaria.

Las unidades de bomba de calor de aire también tienen distintas configuraciones:

• Las unidades split han sido históricamente las más comunes, con una unidad de intercambio de calor dentro y otra fuera. El compresor y la válvula de expansión suelen estar en la unidad exterior para reducir las molestias por ruido y ocupar menos espacio dentro. Después, las tuberías de refrigerante van del exterior al interior, y las unidades pueden instalarse separadas entre sí para aprovechar mejor el espacio.
• Las unidades monobloque son ahora cada vez más populares. Normalmente son bombas de calor aire-agua, y ambos intercambiadores de calor y todo el circuito de refrigerante están en una sola unidad exterior, con tuberías que llevan agua caliente a los radiadores interiores. Esto evita tener que instalar tuberías de refrigerante hechas a medida que entren y salgan de la casa, ahorrando tiempo, coste y riesgo.

Las bombas de calor de aire funcionan bien en la mayoría de condiciones, aunque por debajo de -20 °C pueden tener dificultades. Igual que los aires acondicionados pueden deshumidificar el aire, en invierno el agua puede condensarse y congelarse en el serpentín o la unidad exterior, causando una acumulación de escarcha. Esto puede ser fácil de arreglar (por ejemplo, los sistemas invierten de forma automática y temporal el ciclo de refrigeración para que la escarcha se derrita), pero puede reducir la eficiencia media con el tiempo (aunque existen nuevas tecnologías activas de desescarche o prevención de escarcha).

Las bombas de calor geotérmicas suelen ser más eficientes y efectivas a temperaturas bajas, ya que la temperatura del suelo es más estable y constante que la del aire, especialmente en invierno, cuando más se necesita calefacción. Usan otro circuito cerrado de un fluido circulante (normalmente una mezcla de agua y anticongelante) llamado colector, que absorbe calor del suelo (o deposita calor si funciona al revés para refrigerar) y transfiere calor al refrigerante mediante el evaporador. Hay dos tipos principales de colectores:

• Las redes horizontales usan tuberías colocadas en zanjas poco profundas. Cuanto más separadas estén las tuberías (menos agrupadas), más calor pueden extraer y, por tanto, más eficientes son. Esto también reduce el riesgo de extraer tanto calor que se congele el suelo (lo que puede ser muy dañino). Los colectores más eficientes cubren la mayor cantidad de terreno posible en un único circuito continuo.
• Las redes verticales necesitan mucho menos espacio y penetran profundamente en el suelo (hasta donde permita cualquier infraestructura subterránea existente - ¡hacen falta estudios del terreno!). Vienen en dos configuraciones distintas:
• • Circuito cerrado - un sondeo profundo perforado con un único y largo circuito de tubería que después se rellena. Una casa típica puede necesitar varios sondeos, según la profundidad de cada uno.
  • Los circuitos abiertos aprovechan los acuíferos, es decir, usan directamente agua subterránea como fluido de transferencia de calor que circula por el circuito del colector. Son más eficientes (tienen un punto o barrera menos de transferencia de calor), pero requieren más especialización y mantenimiento (el agua sucia exige limpiar regularmente los filtros del sistema).

Las bombas de calor geotérmicas suelen depender del agua presente en el suelo para conducir y reponer calor, lo que depende de la porosidad y permeabilidad del suelo. Una opción más sencilla es extraer calor directamente de una masa de agua.

Las bombas de calor de agua pueden ser incluso más eficientes y estables que las geotérmicas y usan circuitos cerrados o abiertos de la misma forma: un circuito cerrado separado con fluido colector que pasa por el agua, o agua directamente de la fuente (lo que vuelve a mejorar la eficiencia, pero requiere limpieza regular). La velocidad a la que se repone el agua (y, por tanto, el calor disponible) es importante - el agua corriente puede ser más efectiva que el agua estancada sin corrientes activas que repongan el agua cercana. También es mejor extraer calor aguas arriba y devolver el agua usada y con menos calor aguas abajo, para maximizar la eficiencia y evitar recircular agua más fría que ya se ha usado.

Las bombas de calor geotérmicas y de agua implican costes de instalación inicial mucho mayores y requieren acceso a suficiente espacio o agua, pero, gracias a su mayor eficiencia, pueden generar mayores ahorros en costes de funcionamiento con el tiempo. Sin embargo, las bombas de calor de aire han mejorado muchísimo y han igualado las condiciones - ahora se da menos importancia a la temperatura y estabilidad de la fuente de calor, y más a optimizar el diseño hidráulico y el propio sistema de calefacción.

Sensores y control del sistema:

• Termostatos inteligentes - pueden ayudar a mantener una calefacción estable modulando con cuidado la temperatura mediante pequeños ajustes, en vez de apagar y encender la calefacción una y otra vez.
• Compensación meteorológica - la calefacción se modera de forma proactiva usando sensores que detectan la temperatura exterior, antes de que afecte a la temperatura dentro de tu casa.

Temperaturas del agua del sistema hidráulico:

• Radiadores más grandes y depósitos de agua más grandes pueden contener más agua y, por tanto, más energía térmica a una temperatura dada. Esto significa que pueden mantener el agua a temperaturas más bajas para almacenar la misma cantidad de calor que depósitos o radiadores más pequeños (es decir, con una densidad térmica menor). Esto reduce las diferencias de temperatura entre el agua y su entorno, lo que ralentiza la transferencia de calor. Aunque esto ralentiza el ritmo al que el sistema calienta tu casa, los radiadores más grandes también ofrecen más superficie por la que liberan calor, lo que compensa la menor velocidad de transferencia. Esto también aumenta la estabilidad al aportar calor de forma más constante y ralentizar las pérdidas de calor no deseadas que desperdician energía de los depósitos y las tuberías de conexión.
  Además, esto permite que el sistema de calefacción funcione con temperaturas de impulsión más bajas en general. Como el refrigerante debe estar más caliente que el agua para que el calor pase a ella, el agua más fría permite mantener más baja la temperatura objetivo del refrigerante. La fuente de calor siempre tiene que estar más caliente para impulsar la transferencia de calor, así que una temperatura de impulsión o del depósito más alta obliga a una bomba de calor a funcionar más caliente, mientras que temperaturas de impulsión o del depósito más bajas permiten que la temperatura del refrigerante también sea menor.
  Una temperatura objetivo del refrigerante más baja también implica una menor diferencia de temperatura con la fuente de calor exterior que la bomba de calor tiene que superar. Por tanto, el compresor tiene menos trabajo al elevar la presión y la temperatura del refrigerante, reduciendo el consumo de electricidad y mejorando la eficiencia.
• La estratificación (es decir, la formación natural de un gradiente de temperatura - o «termoclina» - dentro de tu depósito de agua) puede ayudar a bajar la temperatura del agua que recibe calor del refrigerante, aumentando así la velocidad de transferencia de calor o reduciendo la necesidad de un refrigerante más caliente. Por tanto, es mejor colocar el serpentín del intercambiador de calor en el fondo del depósito, donde el agua más fría y densa queda debajo del agua más caliente.
  Por esta razón, es mejor tener cilindros más altos y estrechos que acentúen esta termoclina, y dirigir al fondo del depósito el agua fría que vuelve de los radiadores de la casa junto con el resto del agua fría (a baja presión y velocidad para evitar remover el agua que ya está en el depósito).

Tuberías e intercambiadores de calor:

• Intercambiadores de calor más potentes pueden calentar el agua más rápido o con menores diferencias de temperatura en todo el sistema. Por ejemplo, los serpentines más largos o con aletas tienen más superficie y pueden mejorar la transferencia de calor. Sin embargo:
• • Haz el recorrido del flujo demasiado largo o estrecho y restringirá el caudal de refrigerante y, por tanto, el suministro de calor. Entonces la bomba tendrá que trabajar más, elevando la temperatura de entrada necesaria del refrigerante en la bomba de calor.
  • Si el diámetro interior del serpentín es demasiado ancho, la presión bajará y el fluido circulará demasiado despacio, lo que permitirá que se forme una capa aislante alrededor de la pared de la tubería que limitará la transferencia de calor.
  
  Esto también se aplica a las tuberías de agua y serpentines que llegan a tus radiadores y los recorren. Las tuberías deben ajustarse y equilibrarse bien para maximizar la transferencia de calor en el radiador, pero minimizar la pérdida de calor en las tuberías de conexión.

(Material extra basado en información de Technology Connections & Heat Geek)