¿Qué superficie de serpentín necesita un acumulador para bomba de calor?

¿Cuánta superficie de serpentín necesita un acumulador para bomba de calor?

Entre 2,5 y 3,0 m² para un acumulador doméstico típico, y 3,0 m² es la cifra en la que coinciden la mayoría de los ingenieros consultores y fabricantes de bombas de calor. Como regla de planificación, cuente con aproximadamente 1 m² de serpentín por cada 100 litros de agua acumulada. Un interacumulador indirecto estándar para caldera lleva 0,5–0,8 m², de tres a cuatro veces menos.

Esta especificación, por sí sola, influye más en el rendimiento real de una bomba de calor que la marca de la unidad exterior, y es la cifra que falta en la mayoría de los presupuestos.

¿Por qué el serpentín de una bomba de calor es de tres a cuatro veces mayor?

Porque la transferencia de calor es proporcional a la superficie multiplicada por la diferencia de temperatura, y la bomba de calor ha renunciado a propósito a la mayor parte de esa diferencia de temperatura. La relación que lo gobierna es Q = U × A × ΔT: el calor transferido es igual al coeficiente de transferencia de calor por la superficie del serpentín por la diferencia de temperatura media que impulsa la transferencia.

Hagamos el cálculo para una carga de 10 kW:

• Caldera. El primario sale a 80 °C y retorna a 60 °C mientras el depósito está de media a 40 °C durante la carga. ΔT motriz media ≈ 30 K. Con un coeficiente realista del serpentín de 300–500 W/m²K, la superficie necesaria es de 0,7–1,1 m².
• Bomba de calor. El primario sale a 50 °C y retorna a 45 °C mientras el depósito está de media a 35 °C. ΔT motriz media ≈ 12 K. Los mismos 10 kW necesitan ahora 1,7–2,8 m².

Y el margen se estrecha aún más al final de la carga. Cuando el depósito pasa de 45 °C, la caldera aún dispone de 25 K de diferencia motriz; la bomba de calor tiene 3–5 K. Ese tramo final es el que fija el tiempo de recuperación, y por eso la regla del sector se sitúa en tres veces la superficie y no en las 2,5 veces que sugiere el cálculo con valores medios.

¿Cuánto cuesta realmente un serpentín infradimensionado?

Tres penalizaciones, y las tres recaen sobre la factura eléctrica:

1. Una temperatura de impulsión más alta. La regulación compensa el serpentín pequeño subiendo la temperatura del primario. Por encima de 45 °C, cada grado cuesta aproximadamente un 2–2,5 % de COP, de modo que cargar a 55 °C en lugar de a 48 °C gasta aproximadamente un 15 % más de electricidad para la misma agua caliente.
2. Resistencia de apoyo. Cuando el depósito no puede alcanzar su temperatura objetivo dentro de la franja programada, la resistencia eléctrica termina el trabajo con un COP de 1,0, aproximadamente tres veces el coste por kilovatio-hora.
3. Peor estratificación. Un serpentín pequeño concentrado en la parte baja del depósito deja una banda intermedia fría, por lo que el volumen utilizable es menor que los litros que indica la etiqueta.

¿Cómo compruebo el serpentín en una ficha técnica?

Pida cuatro cifras y trate la ausencia de cualquiera como una señal de alarma:

• Superficie del serpentín en m². No «serpentín grande», no «compatible con bomba de calor»: la cifra.
• Potencia del serpentín en kW a una temperatura del primario indicada. Una potencia indicada con el primario a 80 °C no significa nada para una bomba de calor; exija 50 o 55 °C.
• Tiempo de recalentamiento de 15 °C a 50 °C a la potencia nominal de la bomba de calor.
• La base del ensayo. La norma EN 12977-3 fija los métodos de ensayo de rendimiento para depósitos solares y de baja temperatura, y la EN 12897 cubre la construcción de acumuladores presurizados. Las cifras indicadas deben decir qué norma siguen y cómo se determinó la potencia del intercambiador de serpentín.

La geometría del serpentín importa tanto como la superficie bruta. Un serpentín alto que recorre toda la altura del depósito carga todo el volumen; uno corto, apretado en la base, deja la mitad superior a cargo de la resistencia eléctrica. Los serpentines con aletas y con hoyuelos aumentan el coeficiente de transferencia efectivo, de modo que un serpentín bien diseñado de 2,5 m² puede superar a uno liso de 3 m²: es exactamente la ingeniería que Solimpeks aplica a sus depósitos vitrificados y a sus depósitos higiénicos combinados.

¿Se aplica la misma regla a los sistemas solares y combinados?

La dirección es la misma y las cifras son todavía más generosas. Los captadores solares entregan a 25–60 °C, una diferencia motriz aún menor, de modo que el serpentín solar se sitúa abajo en el depósito con una superficie generosa, y un segundo serpentín más pequeño, más arriba, atiende a la caldera o a la bomba de calor. En un depósito de doble serpentín, la posición de cada serpentín decide qué parte del volumen calienta, un detalle que se trata en la guía de depósitos de acumulación térmica.