Los sistemas de bomba de calor geotérmica

Una bomba de calor es una máquina que transfiere el calor desde un foco frío a otro caliente utilizando una cantidad de trabajo relativamente pequeña. Así que la ventaja que poseen las bombas de calor frente a otros sistemas de climatización, reside en su capacidad para aprovechar la energía existente en el ambiente (que sería el foco frío), tanto en el aire como en el agua o la tierra, y que le permite calentar nuestra casa (foco caliente) con una aportación de energía eléctrica.

Cuando se realiza la transferencia de calor en sentido inverso, es decir, desde el recinto que requiere frío hacia el ambiente que se encuentra a temperatura superior, la bomba de calor trabaja en modo refrigeración.

Tanto la potencia calorífica o frigorífica de la bomba de calor como la eficiencia energética pueden variar según la temperatura de trabajo, independiente de las eficiencias mecánicas y térmicas de los distintos componentes de la máquina.

¿Cómo funciona una bomba de calor geotérmica?

En el caso de la bomba de calor geotérmica, la energía se extrae del suelo en invierno transfiriéndola al interior del hogar y en verano se saca el calor del interior y lo devuelve al subsuelo.

En la figura de abajo se puede ver de forma esquemática la base física de la relación temperatura- prestaciones para una bomba de calor trabajando en modo calor. Si se aumenta la temperatura de evaporación, y por lo tanto la presión, el compresor tiene que trabajar menos para llegar a la misma presión (y por lo tanto temperatura) en el condensador y el gasto de electricidad disminuye.

Cuando la bomba de calor opera en modo calefacción, una buena parte del calor que se utiliza en la aplicación es calor extraído indirectamente del sol que previamente ha sido almacenado por el subsuelo. La parte de calor que proviene del gradiente geotérmico del subsuelo, es decir, del interior de la tierra, es relativamente pequeña o incluso nula.

Y en esta otra figura se observa la bomba geotérmica trabajando en modo refrigeración. En ese caso se puede ahorrar energía del mismo modo bajando la temperatura del condensador.

El suelo, comparado con el aire, ofrece una fuente de calor a mayor temperatura en invierno, cuando esté conectado al evaporador; en verano, cuando intercambia calor con el condensador, forma un sumidero de calor a menor temperatura.

La capacidad de producción de calor de origen renovable de una bomba de calor es muy grande en comparación con otras tecnologías, aunque usualmente se requiera para posibilitar tal flujo, de la introducción de una cierta cantidad de energía, generalmente de tipo eléctrica.

La bomba de calor geotérmica es una de las mejores opciones para producir un ahorro sustancial en climatización. Por otro lado, y al menos en parte, el calor aportado en el suelo durante el proceso aumenta la temperatura del mismo y contribuye a mejorar la eficiencia del proceso inverso, el de calefacción.

Por tanto, una bomba de calor con intercambiador de calor enterrado en modo frío supone una opción real de mejora energética y ahorro y produce almacenamiento de calor de origen renovable.