Calculadora de punto de equilibrio de bomba de calor y calefacción de respaldo
Encuentra la temperatura a la que tu bomba de calor ya no cubre la pérdida de calor de la casa, el respaldo necesario y el equilibrio económico con el gas.
Cómo funciona
UA = carga de diseño ÷ (T_interior − T_diseño) · carga(T) = UA × (T_interior − T) · capacidad(T) lineal entre los valores a 47 °F y 17 °F · punto de equilibrio donde ambas son iguales · auxiliar = carga − capacidad a la temperatura de diseño · equilibrio económico donde COP × costo del gas por BTU = costo de la electricidad por BTU
La capacidad de una bomba de calor baja conforme hace más frío afuera, mientras la pérdida de calor de la casa sube, así que las dos líneas se cruzan en el punto de equilibrio térmico, normalmente entre 25 y 35 °F (−4 a 2 °C) en un equipo convencional dimensionado por enfriamiento. Por debajo de ese punto la calefacción de respaldo debe cubrir la diferencia. Trazar las dos líneas con la pérdida de calor de diseño y las capacidades certificadas por AHRI a 47 °F (8 °C) y 17 °F (−8 °C) muestra cuánta calefacción auxiliar se necesita a la temperatura de diseño y de cuántos kilowatts deben ser las resistencias o qué calefactor especificar. Un punto de equilibrio económico aparte compara el costo por BTU de la bomba de calor, que empeora al bajar su COP con el frío, contra el gas u otro respaldo: en los sistemas duales el termostato cambia al calefactor de gas por debajo de esa temperatura aunque la bomba todavía pudiera funcionar. La calculadora usa °F y BTU/h, como las fichas técnicas de los equipos (1 kW = 3,412 BTU/h).
Ejemplo resuelto
Una casa que pierde 48,000 BTU/h a 5 °F (−15 °C), con UA = 48,000 ÷ (70 − 5) = 738 BTU/h·°F, tiene una bomba de calor de 3 toneladas que da 36,000 BTU/h a 47 °F y 24,000 a 17 °F: el equilibrio queda cerca de 30 °F (−1 °C). A los 5 °F de diseño entrega 19,200 BTU/h contra una carga de 48,000, así que necesita 28,800 BTU/h (8.4 kW) de respaldo: resistencias de 10 kW. Con la luz a $0.16 por kWh y el gas a $1.40 por therm en un calefactor de 92%, el gas sale más barato por debajo de unos 35 °F (2 °C).
Preguntas frecuentes
¿Siempre conviene un punto de equilibrio más bajo?
Para calefacción sí, porque se usa menos respaldo. Pero una bomba dimensionada para llegar a un equilibrio muy bajo puede quedar sobrada para enfriar y trabajar en ciclos cortos, salvo que sea de capacidad variable. Los modelos para clima frío lo resuelven manteniendo su capacidad hasta −5 °F (−21 °C) o menos.
¿Por qué el punto de equilibrio de mi termostato es distinto?
Muchos termostatos usan una temperatura fija de bloqueo del auxiliar o del compresor que define el instalador, no un punto de equilibrio calculado. La estrategia habitual en sistemas duales es poner el bloqueo del auxiliar cerca del equilibrio térmico y el del compresor cerca del económico.
¿Qué es el punto de equilibrio de una bomba de calor?
Es la temperatura exterior a la que la capacidad de la bomba de calor iguala la pérdida de calor de la casa. Por encima sobra capacidad; por debajo hace falta calefacción de respaldo.
Calculadoras relacionadas
Fórmulas estándar de campo para climatización con densidad del aire a nivel del mar, salvo que se indique otra cosa. Para decisiones de diseño y puesta en marcha, usa los datos del fabricante, un cálculo de cargas completo y un técnico en climatización certificado.