Una bomba de calor asistida por energía solar (SAHP) combina captadores solares con una bomba de calor, de modo que la energía solar eleva la temperatura de la fuente de la bomba de calor o alimenta su compresor. En el diseño indirecto más habitual, captadores PVT o solares térmicos precalientan el circuito de la fuente; cada 1 °C adicional de temperatura de la fuente mejora el rendimiento en torno a un 2–3 %, lo que da un COP estacional más alto que la misma bomba de calor funcionando solo con aire exterior frío.
¿Qué significa realmente «asistida por energía solar»?
Una bomba de calor asistida por energía solar es cualquier sistema en el que los captadores solares y una bomba de calor están diseñados para funcionar como una sola máquina y no como dos aparatos independientes. La aportación del sol puede entrar por tres lados: como calor en el evaporador (lado de la fuente), como calor en el acumulador (lado de la carga) o como electricidad en el compresor. Los programas nacionales de eficiencia tratan las SAHP como una categoría propia (el Energy Saving Trust del Reino Unido, por ejemplo, incluye las bombas de calor asistidas por energía solar como una tecnología de calentamiento de agua diferenciada), porque el rendimiento estacional combinado difiere de forma apreciable del de un equipo independiente.
La ventaja determinante es termodinámica: el COP de una bomba de calor aumenta a medida que se reduce la diferencia entre la temperatura de la fuente y la de suministro. Alimentar el evaporador con un fluido calentado por el sol a 15–30 °C en lugar de con aire invernal a 0 °C reduce esa diferencia de forma drástica.
¿Cuáles son las principales arquitecturas de SAHP?
| Arquitectura | Cómo ayuda la energía solar | Uso habitual |
|---|---|---|
| SAHP de expansión directa (DX) | El refrigerante se evapora dentro del propio captador solar | Equipos compactos para ACS; nicho |
| Fuente PVT indirecta | Los paneles PVT calientan un circuito de salmuera que alimenta el evaporador de la bomba de calor | Viviendas que quieren electricidad y calor de un mismo campo en la cubierta |
| Doble fuente | La centralita conmuta entre la fuente de aire y la solar, la que esté más caliente | Climas fríos; máximo COP estacional |
| Alimentada por fotovoltaica | La electricidad fotovoltaica acciona el compresor; térmicamente el equipo es una bomba de calor aerotérmica normal | Combinación sencilla, ampliamente subvencionada |
| Solar térmica y bomba de calor en un mismo acumulador | Los captadores calientan directamente la parte superior del acumulador; la bomba de calor cubre el resto | Reformas con una instalación solar térmica ya existente |
La configuración con fuente PVT indirecta es la que más crece en Europa, porque los paneles PVT que alimentan una bomba de calor resuelven dos problemas a la vez: el panel se enfría (lo que aumenta en un pequeño porcentaje la producción eléctrica anual) mientras la bomba de calor recibe una temperatura de fuente elevada.
¿Cuánto rendimiento añade la asistencia solar?
La ganancia crece con la temperatura de la fuente. Como regla de trabajo, cada 1 °C que se añade a la fuente mejora el COP en torno a un 2–3 %, de modo que pasar de una fuente invernal de aire a 0 °C a un circuito calentado por el sol a 15 °C puede elevar el COP instantáneo en un tercio o más. Los informes de campo de la Tarea 60 del IEA SHC sobre sistemas de bomba de calor con PVT documentan factores de rendimiento estacional muy superiores a los de las referencias aerotérmicas equivalentes, con los mayores márgenes en las estaciones intermedias soleadas, cuando los captadores trabajan calientes pero la demanda de calefacción continúa.
Los campos de captadores bien dimensionados pueden incluso actuar como única fuente: los paneles PVT pueden ser la única fuente de calor de una bomba de calor en climas moderados, lo que elimina por completo la unidad exterior con ventilador, con su ruido y sus ciclos de desescarche. Solimpeks fabrica paneles híbridos PV-T desde 2008, y su solución de bomba de calor asistida por energía solar con MPPT inyecta la energía fotovoltaica directamente en el circuito del compresor.
¿Cuándo compensa una SAHP frente a una bomba de calor aerotérmica convencional?
Una SAHP justifica su complejidad adicional en cuatro situaciones. Primera: cuando hay superficie de cubierta pero resulta difícil ubicar el equipo en el exterior, como en parcelas urbanas densas, con límites estrictos de ruido o en fachadas protegidas donde una unidad con ventilador no es bienvenida. Segunda: en climas fríos pero soleados, donde el aire invernal es una mala fuente mientras la irradiación sigue siendo intensa. Tercera: cuando se quieren electricidad y calor a partir de una superficie de cubierta limitada, lo que apunta al PVT en lugar de campos separados. Cuarta: cuando ya hay una instalación solar térmica en la cubierta y puede combinarse con una bomba de calor en un mismo acumulador en lugar de desecharse.
Para una vivienda suburbana sencilla, con fácil ubicación exterior y sin limitaciones en la cubierta, una unidad aire-agua convencional sigue siendo la instalación más simple y barata: el caso de la SAHP debe defenderse con números, no con modas.
¿Cómo se regula y se acumula una SAHP?
La centralita decide, intervalo a intervalo, dónde es más valiosa la energía solar: directamente al acumulador cuando los captadores trabajan calientes, a la fuente de la bomba de calor cuando trabajan tibios, o a un depósito de inercia para más tarde. La acumulación importa más que en un sistema sencillo porque la oferta solar y la demanda de calefacción rara vez coinciden; una buena estratificación en el acumulador conserva las capas de temperatura que necesita cada fuente. Cuente con un interacumulador de doble serpentín o un depósito combinado y con una centralita con esquemas hidráulicos específicos de SAHP, en lugar de una lógica de relés improvisada.
Preguntas frecuentes
¿Es lo mismo una bomba de calor asistida por energía solar que una bomba de calor con paneles solares?
No. Tener simplemente fotovoltaica y una bomba de calor en el mismo contador es un funcionamiento en paralelo. Una SAHP las integra hidráulica o eléctricamente bajo una única estrategia de regulación: el calor solar eleva la temperatura de la fuente o carga el acumulador, lo que cambia el punto de funcionamiento de la bomba de calor y su rendimiento estacional.
¿Funciona una SAHP de noche y en invierno?
Sí. Los diseños de doble fuente y de fuente PVT recurren al aire ambiente (o hacen funcionar los captadores como absorbedores de aire: un PVT sin cubierta sigue captando calor del viento y del cielo) siempre que no hay aporte solar. La bomba de calor garantiza siempre la potencia completa; la asistencia solar mejora el rendimiento, no la disponibilidad.
¿Qué captadores convienen a una SAHP: PVT, planos o de tubos de vacío?
Para la asistencia en el lado de la fuente, los PVT y los captadores sin cubierta son ideales, porque la bomba de calor solo necesita un fluido a 10–30 °C y la producción fotovoltaica aporta valor. Para la asistencia en el lado de la carga, directamente al acumulador, los captadores planos con cubierta ofrecen temperaturas más altas. Los tubos de vacío de alta temperatura suelen estar sobredimensionados para servir de fuente a una bomba de calor.
¿Pueden acogerse a ayudas las bombas de calor asistidas por energía solar?
En la mayoría de los países, la bomba de calor y la instalación solar cumplen los requisitos cada una por su programa, y algunos programas pagan primas explícitas por la combinación. Las normas cambian cada año, así que consulte las condiciones nacionales vigentes antes de hacer el pedido.