Una bomba de calor asistida por energía solar (SAHP) es cualquier sistema en el que la energía solar mejora el rendimiento de una bomba de calor: alimentando su evaporador como fuente de calor (captadores PVT o sin cubierta), trabajando junto a ella como generador en paralelo o accionando su compresor con electricidad fotovoltaica. Como el rendimiento del compresor aumenta aproximadamente un 2–3 % por cada kelvin de temperatura de fuente más cálida, las fuentes reforzadas con energía solar se traducen directamente en un mayor rendimiento estacional.
¿Cómo funciona una bomba de calor asistida por energía solar?
La eficiencia de una bomba de calor depende en gran medida del salto de temperatura que debe salvar entre la fuente y el sumidero. Una bomba de calor asistida por energía solar actúa sobre el lado de la fuente de ese salto: los captadores solares —con más frecuencia paneles híbridos PVT sin cubierta u otros captadores WISC— entregan un fluido más caliente de lo que estaría el aire ambiente, de modo que el evaporador parte de una temperatura mejor y el compresor trabaja menos por unidad de calor. La regla práctica es que el COP mejora aproximadamente un 2–3 % por cada kelvin de fuente más cálida, de modo que una fuente que funciona 10 K por encima de una corriente de aire fría de invierno aporta del orden de una cuarta parte más de eficiencia. La Task 44 del Programa de Calefacción y Refrigeración Solar de la IEA (IEA SHC) estableció la clasificación estándar de estos sistemas en conceptos en paralelo, en serie y regenerativos.
¿Cuáles son las configuraciones principales de una SAHP?
| Configuración | Papel de la energía solar | Equipamiento típico |
|---|---|---|
| En paralelo | La energía solar calienta directamente el acumulador; la bomba de calor cubre el resto | Captadores con cubierta + bomba de calor aire/agua |
| En serie (fuente solar) | Los captadores alimentan el evaporador de la bomba de calor | PVT sin cubierta o WISC + bomba de calor salmuera-agua |
| De doble fuente | La unidad conmuta o combina entre fuente de aire y fuente solar | PVT + batería de aire con válvulas de conmutación |
| Regenerativa | La energía solar recarga una fuente geotérmica | Captadores + sonda geotérmica / circuito enterrado |
| Asistida por fotovoltaica | La electricidad fotovoltaica acciona el compresor | Campo fotovoltaico + cualquier bomba de calor, a menudo SG Ready |
Los sistemas en paralelo son los más sencillos y siguen siendo habituales para ACS. Los sistemas en serie son la familia técnicamente distintiva: con PVT como única fuente, la unidad exterior con ventilador desaparece por completo: el campo es silencioso, no tiene ventilador de desescarche y la parte fotovoltaica genera electricidad al mismo tiempo, refrigerada por el circuito del evaporador. La explicación completa de la arquitectura figura en ¿Qué es una bomba de calor asistida por energía solar?
¿Por qué utilizar paneles PVT como fuente de la bomba de calor?
Por tres razones. Primera, el rendimiento: la parte térmica de un panel PVT capta la radiación solar, el calor del aire ambiente y las ganancias por condensación, elevando la temperatura de la fuente por encima del aire exterior sin más durante la mayor parte del año, el mecanismo que se detalla en ¿Cómo alimenta un panel PVT a una bomba de calor? Segunda, el emplazamiento: sin unidad exterior no hay ruido de ventilador ni una caja visible en la fachada, lo que resuelve restricciones urbanísticas y de vecindad reales en zonas de vivienda densa. Tercera, la ventaja eléctrica: la refrigeración del evaporador mantiene las células fotovoltaicas por debajo de la temperatura que alcanzarían sin esa refrigeración, y las células más frías convierten mejor la luz solar. Solimpeks produce captadores PV-T desde 2008 y ofrece también una bomba de calor asistida por energía solar con MPPT que funciona directamente con energía fotovoltaica.
¿Qué rendimiento cabe esperar de una SAHP?
Depende de la configuración y del clima, por lo que los resultados de campo publicados abarcan una banda amplia y no una única cifra. Los estudios de campo y de simulación de la Task 44 de IEA SHC mostraron que los sistemas con fuente solar y los sistemas en paralelo superaban a sus casos de referencia con fuente de aire en los climas de Europa central, con la mayor ventaja allí donde los inviernos son soleados y fríos. Las cuestiones prácticas de diseño deciden el resultado: la superficie de captadores por kW de demanda del evaporador, si existe una fuente de apoyo para los largos periodos fríos y oscuros y la estrategia de regulación que decide cuándo el calor solar va directamente al acumulador y cuándo pasa por la bomba de calor. Si un campo puede por sí solo sostener una vivienda durante el invierno se examina en ¿Pueden los paneles PVT ser la única fuente de calor de una bomba de calor?
¿Compensa una SAHP frente a sistemas solar y de bomba de calor independientes?
Cuando la integración resuelve una restricción real —no se permite unidad exterior, la superficie de cubierta limitada exige electricidad y calor, o un circuito enterrado necesita regeneración—, el sistema combinado se gana la complejidad de diseño adicional. Donde no se da ninguna de esas restricciones, una bomba de calor convencional bien dimensionada más una instalación solar independiente puede ser la inversión más sencilla. La comparación objetiva, con costes incluidos, se desarrolla en ¿Compensa la inversión un sistema híbrido solar + bomba de calor?
Preguntas frecuentes
¿Qué diferencia hay entre las bombas de calor asistidas por energía solar en serie y en paralelo?
En un sistema en paralelo, los captadores solares y la bomba de calor calientan el depósito de acumulación de forma independiente. En un sistema en serie, los captadores alimentan el evaporador de la bomba de calor como fuente de calor, lo que eleva la temperatura de la fuente y, por tanto, el COP. Los sistemas en serie suelen utilizar captadores PVT o WISC sin cubierta.
¿Puede funcionar una bomba de calor asistida por energía solar de noche y en invierno?
Sí. Los captadores sin cubierta siguen absorbiendo calor del aire ambiente y de la condensación incluso sin sol, de modo que el evaporador sigue abastecido por la noche. En invierno la fuente está más fría y la potencia disminuye, razón por la cual importan el dimensionamiento y, en climas duros, una estrategia de apoyo.
¿Necesita una bomba de calor con fuente PVT una unidad exterior con ventilador?
No: es uno de sus principales atractivos. El campo de captadores sustituye a la unidad exterior con batería y ventilador, por lo que el sistema es prácticamente silencioso en el exterior y no tiene ventilador de desescarche. La propia bomba de calor es una unidad salmuera-agua instalada en el interior.
¿Es una bomba de calor que funciona con electricidad fotovoltaica una bomba de calor asistida por energía solar?
En sentido amplio, sí: el funcionamiento asistido por fotovoltaica es una categoría reconocida de SAHP. Mejora el coste de funcionamiento y el autoconsumo, no el ciclo termodinámico en sí; la regulación SG Ready permite que el sistema fotovoltaico indique a la bomba de calor cuándo funcionar.