Bombas de calor monobloc en viviendas
El contenido al que tratas de acceder es exclusivo para suscriptores.
Al suscribirte tendrás acceso a formación, plantillas de documento, herramientas de cálculo y pasarás a formar parte de nuestra comunidad.
Inicia sesión o haz clic en este enlace para acceder al formulario de registro.
Bombas de calor monobloc en viviendas
En este vídeo exploramos el funcionamiento y las características de las bombas de calor compactas, también conocidas como monobloc, y su aplicación en entornos domésticos. Estas máquinas han ganado popularidad debido a su diseño todo en uno, que simplifica la instalación y el mantenimiento al mantener el circuito frigorífico cerrado de fábrica, y evita los problemas derivados del uso de refrigerantes inflamables en el interior de los edificios.
Analizaremos su estructura, componentes, ventajas y posibles configuraciones hidráulicas para calefacción, refrigeración y producción de agua caliente sanitaria (ACS).
¿Qué es una bomba de calor compacta?
Las bombas de calor compactas son equipos que integran todo el circuito frigorífico dentro de un mismo módulo, eliminando la necesidad de manipular refrigerante durante la instalación. Esto facilita el montaje y reduce los riesgos asociados a la manipulación de gases refrigerantes. En los catálogos de los fabricantes, estas unidades suelen denominarse monobloc.
Las bombas de calor compactas incluyen los siguientes componentes principales:
- Compresor: suele ser de tipo scroll o rotativo.
- Intercambiador exterior: de aire, encargado de intercambiar calor con el medio ambiente según el ciclo de trabajo.
- Dispositivo de expansión: que puede ser reversible o contar con dos unidades en paralelo.
- Intercambiador interior: intercambiador de calor de placas donde el refrigerante transfiere energía al agua del sistema.
- Módulo hidráulico: con bomba de agua integrada, en ocasiones vaso de expansión, protección contra heladas y válvula de seguridad.
Este diseño hace que el instalador solo tenga que realizar conexiones hidráulicas, simplificando considerablemente el proceso en comparación con sistemas partidos (split), donde hay que conectar tuberías de refrigerante y realizar su carga, y que implican que debamos tener en consideración los limites a la carga de refrigerante por toxicidad e inflamabilidad en el interior de los locales.
Funcionamiento de una bomba de calor compacta
Las bombas de calor compactas pueden operar en modo calefacción, refrigeración y producción de ACS. Su funcionamiento se basa en la inversión del ciclo de refrigeración mediante una válvula de cuatro vías que altera el flujo del refrigerante según la estación del año:
- Modo calefacción (invierno)
- El refrigerante caliente circula hacia el intercambiador de placas, cediendo su calor al agua del sistema de calefacción.
- El refrigerante frío pasa por el intercambiador exterior, absorbiendo energía del ambiente. Un ventilador fuerza el aire exterior para maximizar el intercambio térmico.
- Modo refrigeración (verano)
- Se invierte el ciclo: ahora el refrigerante absorbe calor del agua del circuito y lo disipa al exterior.
- Los fancoils o el suelo refrescante distribuyen el frío en el interior de la vivienda.
- Modo desescarche
- En climas húmedos y fríos, la unidad exterior puede acumular hielo en el ciclo de invierno.
- Para evitarlo, se invierte momentáneamente el ciclo, calentando la batería exterior con refrigerante caliente.
Ventajas de las bombas de calor compactas
Las bombas de calor compactas ofrecen múltiples beneficios para la climatización y el ACS en viviendas, entre ellos:
- Instalación simplificada: al venir precargadas con refrigerante, no requieren manipulación de gases en obra.
- Menos riesgos ambientales: al estar el refrigerante confinado en la unidad, se minimizan fugas y limitaciones normativas.
- Mayor seguridad: en modelos con refrigerantes inflamables, como el propano (A3) o R32 (A2L), la carga se encuentra en el exterior del edificio, reduciendo los riesgos en interiores.
- Comodidad: su capacidad reversible permite utilizar una misma unidad para calefacción y refrigeración.
Diseño del circuito hidráulico y configuraciones posibles
Dependiendo de los requerimientos de la instalación, las bombas de calor compactas pueden configurarse de diversas formas. Algunas de las más comunes son:
- Solo calefacción (radiadores o suelo radiante)
- Se instala un depósito de inercia para estabilizar el sistema y evitar ciclos cortos de encendido y apagado. Se puede prescindir del depósito si el volumen de agua de la instalación es suficiente y la pérdida de carga del circuito hidráulico puede ser vencida por la bomba de agua incluida en la máquina.
- Calefacción + ACS
- Se utiliza un depósito de inercia en combinación con un interacumulador de ACS.
- Una válvula de tres vías regula el flujo hacia el interacumulador o los emisores térmicos según la demanda.
- Calefacción + refrigeración
- Se emplean fancoils o suelo refrescante.
- Se recomienda un sistema de control avanzado para evitar problemas de funcionamiento.
- Calefacción + refrigeración + ACS
- La máquina debe invertir el ciclo lo que supone un gran cambio de temperatura en la parte común del circuito primario.
- Se deben minimizar los volúmenes de tubería compartida entre los circuitos para evitar inercia térmica indeseada.
Cada esquema tiene ventajas e inconvenientes, y su elección dependerá del tipo de emisores, el control de la instalación y el equilibrio entre coste y funcionalidad.
Consideraciones clave en instalaciones con bombas de calor compactas
- Volumen de agua en el circuito
- Si es insuficiente, el sistema puede entrar en ciclos de encendido y apagado frecuentes, reduciendo la vida útil y aumentando el consumo energético. Se recomienda consultar al fabricante el volumen mínimo de agua mínimo por cada kW de potencia de la máquina. Si quieres seguir aprendiendo sobre depósitos de inercia, aquí te explicamos como calcularlos.
- Pérdida de carga en las tuberías
- Si la tubería tiene poco diámetro o el recorrido es largo, la bomba de calor no podrá mover el agua adecuadamente, y deberemos tener depósito de inercia o aguja hidráulica.
- Se recomienda que la pérdida de carga total no supere los 4 metros de columna de agua.
- Compatibilidad con emisores existentes
- Si se sustituyen calderas por bombas de calor, hay que verificar que los radiadores tienen suficiente superficie de emisión.
- En algunos casos, será necesario sustituirlos por modelos de baja temperatura o complementarlos con otro sistema.
- Control y regulación del sistema
- Cuanto más sencillo sea el diseño, más fácil será de controlar.
- Debemos implicar al fabricante de los equipos en el diseño de la instalación, y trabajar con aquellos fabricantes que nos garanticen un buen soporte.
Conclusión
Las bombas de calor compactas ofrecen una solución eficiente y segura para la climatización doméstica, especialmente en instalaciones donde se busca minimizar la manipulación de refrigerantes. Su configuración debe adaptarse a las necesidades de cada vivienda, garantizando un diseño hidráulico adecuado para optimizar el rendimiento y la durabilidad del sistema. En el vídeo exploramos diferentes esquemas de instalación y consideraciones clave para su implementación.
Si te interesa profundizar en este tema, puedes a los siguientes recursos relacionados.
Hola Bruno, hay muchas casas que tienen una caldera de gasoleo con solar termica.
Lo interesante siempre es intentar aprovechar lo que hay si funciona como puede ser la solar termica.
El sistema funciona para ACS y suelo radiante.
Si se quiere sustituir la caldera de gasoleo por una bomba de calor aerotermica es necesario poner un deposito de inercia para el suelo radiante 100-200 l.
¿tiene sentido para este deposito de inercia hacerle llegar tambien la solar termica? de esta manera hay una energia extra que puede precalentar el agua de este deposito de inercia de suelo radiante
La solar termica sigue funcionando tambien para el ACS con depositos asi se aprovecha la energia generada.
Muchas gracias
Hola José Antonio.
Va a depender de los m2 de paneles que tengas, te va a condicionar el volumen de ese depósito de inercia, y te va a obligar a complicar el control.
Lo normal en invierno, que es cuando se usa la calefacción, tengas temperaturas bajas y pocas horas de sol, por lo que puede ser matar moscas a cañonazos. Personalmente, no lo complicaría en exceso.
Un abrazo.
Buenas tardes Bruno, revisando el video me surje la siguiente duda..
En una instalacion de aerotermica monobloc que se instala en el exterior a unos 40 m del deposito de inercia por el interior de un corrugado
¿Que material de tubo para llevar el agua caliente (hasta 60-65ºC para ACS) es el mas adecuado? en este tubo tambien ira el agua para el suelo radiante cuando corresponda
¿Que aislante de tuberia es el mas adecuado?
Todo desde una perspectiva tecnico economica…
Muchas gracias
Buenos días.
Es una opción bastante personal. Si nos ceñimos a criterios técnicos, pero también a criterios económicos, los materiales más adecuados serían el tubo multicapa polietileno / aluminio / polietileno. Si usamos polietileno tipo PERT tendremos algo menos de resistencia a la presión pero un mejor comportamiento medioambiental y algo más de flexibilidad, y si el polietileno el PEX, tendremos mayor resistencia, pero el plástico dejará de ser reciclable. Como alternativa podremos usar PPR, que es económico y gusta a los instaladores, pero siempre alguna versión mejorada (RP o con fibras) y en en el caso del ACS alguna versión especialmente mejorada. Tienes más detalles en el siguiente vídeo:
https://www.ingenierosindustriales.com/videotutorial/eleccion-de-tuberias-plasticas/
En cuanto al aislamiento, me decantaría por coquillas de eslastómero sintético de espesor RITE. Es crítico que el aislamiento vaya protegido con pintura especial o laminado resistente a la radiación UV, porque de lo contrario de destruirá en muy poco tiempo. Además, la protección UV ayudará a que la luz no afecte al plástico de la tubería.
Un abrazo.
Hola Bruno, muy completo el video con las tuberias para exterior y para interior.
Viendo el video no tengo muy claro lo que me indicas.
Mi duda incial se refiere a una tuberia exterior enterrada por dentro de un corrugado de 200 mm por ejemplo, que conecte el equipo monobloc situado a unos 40 m del deposito de inercia.
Esta tuberia es de diametro 40-50 mm y tiene que ir con aislante termico de acuerdo al rite. La tuberia llevará agua caliente hasta 60ºC aprox
He visto opciones de tuberias que ya lleva las 2 tuberais y el aislante pero entiendo que seran mas caras.
No tengo claro que sea la tuberia del material que sea, es mejor que lleve el aislante ya incorporado o se vaya poniendo sobre la marcha mientras se pasa la tuberia por el corrugado..
Como siempre los ingenieros tenemos que buscar un correcto equilibrio calidad-precio y en este caso no veo cual es la solucion mas adecuada.
Y es en esta fase y viendo tu video que no termino de aclararme.
Espero haberme explicado correctamente.
Muchas gracias
Hola José Antonio.
Si la tubería va a ir enterrada, creo que la mejor opción es una tubería preaislada específica para este propósito; aunque sea más caro el material, será mucho más productivo el montaje y evitarás el riesgo a que ejecuten mal el aislamiento. En este caso yo iría a tubo en rollo tipo PEXa.
En cuanto al cumplimiento del RITE, la mejor opción es que te vayas al procedimiento alternativo y que justifiques en proyecto que las pérdidas térmicas globales no superan el 4%. De este modo no tienes que cumplir espesor. Muchas veces los fabricantes te ofrecen datos de ensayo o estudios que te apoyan. Por ejemplo, según catálogo la tubería RAUVITHERM DUO SDR 11 40+40/150 pierde 16,1 W/m a 60ºC. En 40 m serían 640 W, considerando que esas pérdidas no sean más del 2 por ciento (para dejar margen al resto de la instalación) estarías cubierto hasta 32 kW.
Otra cuestión es la pérdida de carga, si el equipo monobloc trae bomba, es posible que te interese tener un primario y secundario, pues solo la tubería enterrada pueden ser 3 mca de pérdida de carga.
Espero haberte ayudado.
Un cordial saludo.
Hola Bruno, tu respuesta coincide con lo que me ha comentado primero un distribuidor y luego el tecnico de RAUVITHERM.
Este tecnico me ha indicado que ellos certifican que esta tuberia DUO con aislamiento incroporado cumple RITE.
Incluso me ha dicho si no recuerdo mal que baja un grado en 1 km de tuberia.
Por cierto ¿a que te refieres primario y secundario?
Tenia en mente utilizar la propia bomba del equipo monobloc hasta deposito inercia y luego mediante bomba impulsar agua al suelo radiante
Muchas gracias por tu aporte
Hola José Antonio.
Me refería a que utilices dos bombas y una aguja hidráulica, que es como prevés hacer por lo que leo. La bomba de la bomba de calor contra la aguja hidráulica (primario) y la bomba del suelo radiante desde la aguja hidráulica hasta el suelo radiante (secundario).
Un cordial saludo.