¿Qué potencia de bomba de calor necesito?

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Qué potencia de bomba de calor necesito

La pregunta "qué potencia de bomba de calor debo comprar" es probablemente la pregunta más frecuente que se hace cualquier persona que esté considerando el cambio a una bomba de calor. La respuesta parece simple a primera vista - basta con mirar el área de la casa y multiplicarla por un número. En la práctica, no es tan sencillo y precisamente el cálculo incorrecto de la potencia es una de las causas más frecuentes de insatisfacción de los propietarios con una nueva bomba de calor instalada. Un dispositivo subdimensionado no podrá mantener la temperatura en los días fríos, mientras que uno sobredimensionado se encenderá y apagará constantemente, lo que reduce su vida útil y aumenta el consumo de electricidad. En este artículo veremos paso a paso cómo se calcula correctamente la potencia de una bomba de calor, qué factores la influyen y también mostraremos un ejemplo concreto de cálculo en una casa real.

Por qué no basta con "superficie de la casa por un número"

Muchas personas, al estimar la potencia, se basan en una regla simple como "1 kW por 10 m²". Esta regla puede funcionar aproximadamente en algunos casos, pero es engañosa, ya que ignora por completo el factor más importante: la pérdida térmica del edificio. Dos casas con la misma superficie de 120 m² pueden tener necesidades completamente diferentes de potencia si una fue construida en los años ochenta sin aislamiento adicional y la otra es una casa moderna con una gruesa capa de aislamiento, vidrios triples y recuperación de calor. La diferencia en potencia entre ellas puede ser seis veces mayor.

El procedimiento técnico correcto para elegir la potencia de una bomba de calor parte del cálculo de la pérdida térmica del edificio (en terminología técnica se habla de cálculo de pérdidas térmicas según la norma STN EN 12831), al que se le suma posteriormente la preparación del agua caliente sanitaria (ACS) y una reserva adecuada. Vamos a analizar este procedimiento paso a paso.

Qué es la pérdida térmica de la casa y por qué es la base del cálculo

La pérdida térmica es la cantidad de calor que una casa pierde al entorno por unidad de tiempo en función de la diferencia entre la temperatura interior y exterior. Se expresa en kilovatios (kW) y es precisamente esta potencia la que debe suministrar continuamente el sistema de calefacción de la casa para mantener la temperatura deseada en el interior (habitualmente 20-21 °C) incluso en el día más frío del año.

La pérdida térmica depende de varios factores clave:

Superficie y volumen del edificio - una casa más grande tiene lógicamente una mayor pérdida, pero no es un relación lineal, ya que también depende de la forma del edificio (una casa compacta pierde menos calor que una casa con muchos recovecos y esquinas).
Calidad del aislamiento del cerramiento, techo y suelo - este es por mucho el factor más importante. La diferencia entre una casa sin aislamiento y una casa bien aislada con la misma superficie puede representar una diferencia de 3 a 6 veces en la pérdida térmica.
Tipo y estado de las ventanas - las ventanas antiguas de madera con vidrio simple o doble tienen propiedades de aislamiento térmico mucho peores que las modernas ventanas de plástico o madera con vidrio triple de calidad.
Ventilación - la infiltración de aire por fugas y la ventilación controlada (especialmente sin recuperación de calor) representan una componente importante, a menudo subestimada, de la pérdida térmica.
Temperatura exterior de diseño de la localidad - Eslovaquia no es climáticamente homogénea. Mientras que en Bratislava y en el sur de Eslovaquia se calcula con una temperatura exterior de diseño de alrededor de -11 a -12 °C, en el centro de Eslovaquia es habitual -15 °C y en las zonas montañosas de la Orava, los Cíes o el Liptov se calcula incluso con -18 °C. Cuanto más baja sea la temperatura de diseño, mayor será la pérdida térmica necesaria y, por tanto, también la potencia del equipo.

El cálculo preciso de la pérdida térmica es un proceso bastante complejo que tiene en cuenta los coeficientes de transmisión térmica de las diferentes construcciones (paredes, techo, suelo, ventanas, puertas), sus superficies y orientación, y lo realiza normalmente el proyectista o un instalador experimentado con ayuda de software especializado. Para una estimación orientativa, sin embargo, también podemos ayudarnos con valores simplificados de pérdida térmica específica por metro cuadrado de superficie útil, que se utilizan comúnmente en la práctica profesional.

Tabla orientativa - cuántos kW necesita la casa según el aislamiento y la superficie

La siguiente tabla muestra una pérdida térmica orientativa (y, por tanto, también la potencia necesaria de la fuente de calor) para diferentes categorías de aislamiento y diferentes superficies de la casa. Se trata de una estimación simplificada útil para una orientación inicial - para una decisión final siempre es adecuado encargar un cálculo preciso.

Tipo de casa / aislamiento	Pérdida específica (W/m²)	80 m²	120 m²	150 m²	200 m²
Casa antigua sin aislamiento (antes del año 1980)	120 W/m²	9,6 kW	14,4 kW	18,0 kW	24,0 kW
Casa parcialmente aislada (construcción aprox. 1980-2000)	85 W/m²	6,8 kW	10,2 kW	12,75 kW	17,0 kW
Casa aislada según normas actuales (nueva construcción después del año 2015)	50 W/m²	4,0 kW	6,0 kW	7,5 kW	10,0 kW
Casa de baja energía hasta pasiva	20 W/m²	1,6 kW	2,4 kW	3,0 kW	4,0 kW

De la tabla se ve por qué el tema de la potencia de la bomba de calor es tan sensible - una casa del mismo tamaño puede necesitar 2,4 kW o 14,4 kW según su estado. Por tanto, cualquier recomendación general como "para 120 m² basta con una bomba de 8 kW" es prácticamente inútil sin conocer el estado de la casa.

Para una mejor idea, representaremos gráficamente estos cuatro valores para una casa de 120 m²:

Preparación del agua caliente sanitaria (ACS) - no olvidar sumarla

La pérdida térmica del edificio resuelve solo la calefacción, pero la mayoría de las familias necesita que la bomba de calor caliente también el agua para ducharse, bañarse y cocinar. La preparación del ACS se resuelve normalmente mediante un termo (termo eléctrico), que funciona como un acumulador - la bomba de calor lo calienta progresivamente y fuera de las horas punta de consumo, por lo que no es necesario dimensionar la potencia para un consumo puntual de agua caliente (por ejemplo, duchas simultáneas de varias personas), sino más bien para el consumo medio diario.

Para una familia de 4 personas se calcula normalmente con una potencia adicional media de aproximadamente 1 a 1,5 kW (distribuida en un depósito suficientemente grande, típicamente 200-300 litros), para que durante el día se pueda calentar la cantidad necesaria de agua. En familias más grandes, o si se planea también una bañera de hidromasaje o baños frecuentes, este valor puede aumentar.

Reserva y factor de seguridad

Incluso tras un cálculo preciso de la pérdida térmica y tras añadir la DAI, en la práctica se recomienda añadir al resultado final una reserva del aproximadamente 10 al 15 %. Esta reserva cubre:

imprecisiones en el cálculo (el cálculo de los coeficientes de transferencia de calor en edificios antiguos sin documentación precisa siempre es solo aproximado),
posibles cambios futuros - por ejemplo, una ampliación, un cerramiento de terraza, un cambio de uso de una habitación de no calefactada a calefactada,
situaciones meteorológicas extremas que superen la temperatura de diseño estadística,
un arranque más rápido tras una interrupción del calefacción (por ejemplo, tras una ausencia prolongada en invierno).

La reserva, sin embargo, no debería ser excesivamente alta - una sobredimensión trae consigo sus propios problemas, de los cuales hablaremos en una sección separada más abajo.

Procedimiento de cálculo paso a paso

Resumamos ahora todo el procedimiento en un esquema claro, que puede utilizar cualquiera que esté preparándose para elegir una bomba de calor con su proveedor o proyectista:

Por qué la potencia nominal "a +7 °C" no es suficiente

Este es uno de los errores más frecuentes al elegir una bomba de calor. Los fabricantes en sus catálogos suelen indicar la potencia nominal del dispositivo medida a una temperatura exterior de +7 °C y con agua de calefacción a 35 °C (condiciones A7/W35). Este número parece muy alto, pero no dice nada sobre la potencia real que el dispositivo aportará precisamente cuando más lo necesites - es decir, durante heladas alrededor de -10 a -15 °C.

Una propiedad física de las bombas de calor aire-agua es que su potencia y eficiencia (COP) disminuyen con la disminución de la temperatura exterior, ya que el dispositivo debe extraer calor del aire cada vez más frío y "pobre". Mientras que a +7 °C una bomba puede tener una potencia de, por ejemplo, 9 kW, a -12 °C puede ser solo de 6 kW - es decir, una caída del tercio. Por eso es fundamental, al elegir, mirar la curva de potencia (gráfico de dependencia de la potencia de la temperatura exterior) a la temperatura de diseño de la localidad, no un solo número publicitario del catálogo.

Punto bivalente - concepto clave que hay que entender

Debido precisamente a la disminución de potencia a bajas temperaturas, al diseñar el sistema se trabaja con el concepto de punto bivalente. Es la temperatura exterior por debajo de la cual la bomba de calor por sí sola ya no puede cubrir toda la pérdida térmica actual de la casa, y es necesario conectar una fuente complementaria (bivalente) de calor - con frecuencia una resistencia eléctrica integrada directamente en la bomba de calor, o una caldera existente en la solución híbrida.

Veámoslo con un ejemplo concreto con los números que hemos mencionado anteriormente. Imaginemos una casa con una pérdida térmica de 7,5 kW a la temperatura de diseño de -12 °C (correspondiente a la categoría "casa aislada según las normas actuales" con una superficie de 150 m² de nuestra tabla). Hemos elegido una bomba de calor cuya potencia es de 9 kW a +7 °C, pero disminuye a 6 kW a -12 °C.

Cómo se desarrollan estas dos curvas - la necesidad de calor de la casa y la potencia de la bomba - con la disminución de la temperatura, y dónde se cruzan, lo muestra el siguiente gráfico:

En el gráfico se ve que a temperaturas exteriores más altas (a la derecha) la potencia de la bomba de calor es claramente mayor que la necesidad actual de la casa - la bomba trabaja solo con una parte de su potencia y la mayor parte del tiempo funciona en modo de ahorro. A medida que la temperatura disminuye, la necesidad de calor aumenta y la potencia de la bomba disminuye, hasta que alrededor de -6 a -8 °C ambas curvas se cruzan - este es el punto bivalente. Por debajo de esta temperatura, la bomba ya no alcanza y se conecta temporalmente una fuente complementaria (con frecuencia una resistencia eléctrica de calefacción), que cubre la diferencia faltante - en nuestro ejemplo a -12 °C se trata de una diferencia de aproximadamente 1,5 kW (7,5 kW de necesidad menos 6 kW de potencia de la bomba).

Esto no es un error de diseño, sino una práctica normal y económicamente razonable - llamada operación bivalente (no monovalente). La razón es simple: las temperaturas por debajo del punto bivalente ocurren pocas horas al año durante la temporada de calefacción (en Eslovaquia normalmente alrededor de algunas decenas a cien horas al año), por lo que sería económicamente y de inversión desfavorable comprar una bomba de calor mucho más grande y cara solo para cubrir estas cumbres cortas. La fuente complementaria cubrirá la potencia faltante solo durante una parte pequeña del año, mientras que la bomba de calor cubrirá la mayor parte de la temporada de calefacción (típicamente el 90-98 % del consumo anual de calor) en un modo altamente eficiente.

Operación monovalente - cuándo tiene sentido

En la operación monovalente, la bomba de calor se diseña para cubrir el 100 % de la pérdida térmica incluso a la temperatura de diseño más baja sin ninguna fuente complementaria. Esto requiere una potencia del dispositivo significativamente mayor (y más cara), que permanece sin utilizar la mayor parte del año. La operación monovalente tiene sentido especialmente en casas bien aisladas con una baja pérdida térmica, donde incluso una bomba más pequeña puede cubrir la cumbre, o donde el inversor por cualquier motivo no quiere tener ninguna fuente complementaria en el sistema (por ejemplo, por la completa electrificación del hogar sin conexión a gas u otra).

Qué ocurre si se elige una potencia incorrecta

Una estimación incorrecta de la potencia se manifiesta de dos formas distintas, dependiendo de si el proveedor se equivoca hacia arriba o hacia abajo.

Bomba de calor subdimensionada

Si la potencia del equipo es demasiado baja en comparación con la pérdida térmica real de la casa, se notará especialmente durante los días más fríos del año: no será posible mantener la temperatura deseada en el interior, y la fuente de calor auxiliar (bivalente) funcionará con mucha mayor frecuencia y durante más tiempo del previsto, lo que aumentará considerablemente el consumo de electricidad (la resistencia eléctrica tiene un COP igual a 1, es decir, es varias veces menos eficiente que la bomba de calor en sí). En el peor de los casos, la casa no podrá calentarse suficientemente en días de frío extremo.

Bomba de calor sobredimensionada

Un problema menos evidente, pero igualmente real, es el extremo opuesto: la potencia del equipo es innecesariamente alta en comparación con la necesidad de la casa. La bomba de calor, en este caso, funciona durante la mayor parte de la temporada de calefacción solo a una fracción de su potencia, lo que lleva al llamado ciclaje: encendidos y apagados frecuentes del compresor en intervalos cortos en lugar de un funcionamiento prolongado y continuo. El ciclaje tiene varios efectos negativos: aumenta el desgaste mecánico del compresor y reduce su vida útil, disminuye el rendimiento real (no el del catálogo) del equipo, provoca mayores fluctuaciones de temperatura en la habitación y, en último lugar, significa una inversión inicial innecesariamente más alta en un equipo más grande y más caro de lo necesario.

El siguiente resumen muestra los efectos de ambos extremos en comparación con un sistema diseñado correctamente:

Ejemplo concreto de cálculo en una casa real

Para que todo el proceso sea comprensible, vamos a recorrerlo paso a paso en un ejemplo concreto y simplificado.

Enunciado: Una casa unifamiliar con una superficie de 150 m², construida en 2018 según las normas actuales de aislamiento (equivale a la categoría "casa aislada según las normas actuales" de la tabla superior), ubicada en una zona con temperatura exterior de diseño de -12 °C, en la que vive una familia de 4 personas.

Paso 1 - Pérdida térmica: Según la tabla, con una pérdida específica de 50 W/m² y una superficie de 150 m², la pérdida térmica es de 7,5 kW.

Paso 2 - Preparación de ACS: Para una familia de 4 personas, sumamos una potencia promedio de 1,2 kW (en combinación con un acumulador de ACS suficientemente grande, por ejemplo, de 250 litros). Total: 7,5 + 1,2 = 8,7 kW.

Paso 3 - Reserva: Añadimos un 12 % de reserva: 8,7 × 1,12 = 9,74 kW, por lo tanto, buscamos un equipo con una potencia de alrededor de 9,5 a 10 kW a la temperatura de diseño de -12 °C.

Paso 4 - Comparación con la curva de potencia: Es importante, al elegir un modelo concreto, mirar la potencia declarada a -12 °C (o a un valor próximo y más bajo en la tabla del fabricante), no la potencia nominal a +7 °C, que puede ser incluso un tercio más alta.

Paso 5 - Tipo de funcionamiento: Con esta potencia diseñada, el sistema funcionará en modo bivalente ligero, con un punto bivalente situado alrededor de -6 a -9 °C, lo cual es normal y una solución económicamente ventajosa para esta ubicación: la fuente de calor auxiliar (resistencia eléctrica integrada) se activará solo durante una parte relativamente corta del año.

Este mismo procedimiento se puede aplicar a cualquier casa: basta conocer o hacer calcular la pérdida térmica real, añadirle la ACS y una reserva adecuada, y comparar el resultado con la curva de potencia del equipo concreto a la temperatura de diseño de la ubicación.

Especificidades según el tipo de sistema de calefacción

Además del propio rendimiento, es importante tener en cuenta también a qué sistema de calefacción se conectará la bomba de calor. Las bombas de calor alcanzan su mayor rendimiento en sistemas de baja temperatura (suelo radiante, calefacción por paredes) con una temperatura del agua de calefacción de alrededor de 30-40 °C. Al conectarlas a sistemas de radiadores más antiguos diseñados para temperaturas más altas (60-70 °C), puede ser necesario ampliar la superficie de los radiadores (cambiándolos por radiadores más grandes o de baja temperatura), o bien tener en cuenta que la bomba deberá funcionar a una temperatura de salida más alta, lo cual reduce su COP y normalmente requiere una potencia instalada ligeramente mayor para compensar la menor eficiencia en ese salto térmico. A este tema se le dedica un artículo más detallado sobre la combinación de una bomba de calor con suelo radiante o radiadores.

Por qué es recomendable encargar el cálculo a un especialista

Los valores y el procedimiento mencionados en este artículo sirven para entender el principio y para orientarse inicialmente antes de tomar una decisión. Un cálculo real y vinculante de la pérdida térmica (también llamado cálculo de pérdidas térmicas o informe energético) debería realizarlo siempre un proyectista experimentado o una empresa instaladora que conozca las dimensiones exactas, la orientación, la composición de las estructuras y el estado de su casa concreta. Las tablas simplificadas de pérdida específica por m² son solo valores promedio para cada categoría: una casa concreta puede desviarse del promedio en ambas direcciones, por ejemplo, debido a grandes superficies acristaladas orientadas al norte, ventanas antiguas poco herméticas, o por el contrario, a una reconstrucción de alta calidad.

Un proveedor serio de bombas de calor debería siempre solicitar, antes de ofrecer una potencia concreta, al menos los datos básicos de la casa (año de construcción, grosor y tipo de aislamiento, tipo de ventanas, superficie, altura de los techos, ubicación) y, idealmente, también realizar o solicitar un cálculo de pérdidas térmicas. Si alguien le ofrece un modelo y una potencia concreta de bomba de calor sin hacer estas preguntas, solo basándose en la superficie de la casa por teléfono, es recomendable ser prudente.

Resumen

La potencia correcta de una bomba de calor no se puede estimar solo por la superficie de la casa: es fundamental conocer la pérdida térmica real del edificio, que depende principalmente de la calidad del aislamiento y de la temperatura exterior de diseño de la ubicación. A la pérdida térmica se le suma la potencia necesaria para la preparación de agua caliente y una reserva adecuada del 10-15 %, el resultado se compara con la curva de potencia del equipo concreto a la temperatura exterior más baja de diseño (no con la potencia nominal a +7 °C), y finalmente se decide si el sistema funcionará monovalentemente o bivalentemente con una fuente auxiliar por debajo del punto bivalente. Tanto el subdimensionamiento como el sobredimensionamiento traen problemas reales en la operación, por lo tanto, merece la pena invertir tiempo (y, en el mejor de los casos, también dinero en un informe energético) en un cálculo correcto antes de comprar el equipo.

Preguntas frecuentes

¿Basta con una tabla orientativa según la superficie de la casa, o debo encargar un cálculo exacto?

La tabla orientativa es un buen punto de partida para una primera idea y comparación de ofertas, pero antes de la compra vinculante de un dispositivo concreto siempre se recomienda encargar un cálculo exacto de pérdidas térmicas adaptado a su casa. Las diferencias entre una casa media de la categoría correspondiente y su casa concreta pueden ser incluso del veinte por ciento, especialmente en el caso de formas atípicas de edificio, grandes superficies acristaladas o aislamiento incompleto.

¿Es mejor elegir una potencia mayor "por si acaso"?

No, la sobredimensión conlleva sus propios problemas: ciclos frecuentes (encendido y apagado) del compresor, lo que reduce la rendimiento real y la vida útil del dispositivo, y al mismo tiempo una inversión inicial innecesariamente mayor. Un sistema correctamente dimensionado funciona con marchas largas y fluidas, y es más eficiente y más silencioso.

¿Qué significa que una bomba de calor cubre el "90-98 % de la necesidad de calor", aunque por debajo del punto bivalente sea menor de lo que teóricamente sería necesario?

Se trata de la diferencia entre la potencia pico y la necesidad energética anual. Las temperaturas extremadamente bajas por debajo del punto bivalente ocurren pocas horas al año durante la temporada de calefacción, por lo que aunque en esos momentos una fuente complementaria cubra la potencia faltante, desde el punto de vista del consumo energético anual representa una proporción pequeña. Así, la bomba de calor trabaja la mayor parte de la temporada de calefacción de forma independiente en un modo muy eficiente.

¿Cómo puedo saber cuál es la temperatura exterior de diseño para mi localidad?

Eslovaquia se divide en varias zonas climáticas según las temperaturas de diseño: aproximadamente de -11 a -12 °C en el sur y en zonas de menor altitud (por ejemplo, alrededor de Bratislava), pasando por -15 °C en el centro de Eslovaquia hasta -18 °C en las zonas montañosas de Orava, Kysuck y Liptov. El valor exacto para su municipio puede confirmárselo el proyectista o la empresa de ejecución.

¿Influye el tipo de sistema de calefacción (radiadores frente a suelo radiante) en la potencia necesaria de la bomba de calor?

No influye directamente en la pérdida térmica de la casa, pero sí en la rendimiento con la que la bomba de calor cubrirá dicha pérdida. La suelo radiante y la calefacción por las paredes trabajan con una temperatura más baja del agua de calefacción (aproximadamente 30-40 °C), en la que las bombas de calor tienen un COP más elevado. Los sistemas más antiguos de radiadores diseñados para temperaturas más altas (60-70 °C) pueden requerir una modificación (radiadores más grandes) o una operación de la bomba a una menor rendimiento, lo cual en la práctica se resuelve con una potencia instalada ligeramente mayor.

¿Qué hacer si tras la instalación resulta que la potencia elegida no es correcta?

En el caso de una desviación leve, se puede ayudar parcialmente ajustando los parámetros (por ejemplo, la curva ecotérmica, la temperatura de arranque de la fuente complementaria), pero en el caso de una subdimensión o sobredimensión más significativa, la corrección es más compleja y a menudo implica la necesidad de instalar o sustituir un dispositivo adicional – por eso merece la pena dedicar suficiente tiempo al cálculo detallado antes de la compra.

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