En climas con inviernos muy fríos, el punto de ebullición del refrigerante suele estar entre -44 y -51ºC. Por tanto, aunque el aire exterior esté bajo cero, “el refrigerante seguirá hirviendo”, dice Davis, “y transferirá calor muy, muy bien”.
Los fabricantes producen bombas de calor específicamente diseñadas para climas fríos, que pueden funcionar continuamente aunque las temperaturas caigan en negativo. Trane está desarrollando su propia bomba de calor para climas fríos que espera lanzar en 2025 y que utiliza tecnología de inyección de vapor. Funciona como la inyección de combustible en los motores de los coches, pero inyectando refrigerante en un ciclo cerrado en el compresor. “Con la incorporación de este compresor de inyección de vapor”, afirma Davis, “ahora tenemos la capacidad añadida que necesitamos para que nuestros sistemas funcionen a estas temperaturas realmente bajas”. En las pruebas, el prototipo de Trane funcionó a -5 ºC.
Cuando los científicos calculan la eficiencia de las distintas técnicas de calefacción, tienen en cuenta el “coeficiente de rendimiento” o COP por sus siglas en inglés, que es la relación entre la energía consumida y el calor producido. Si una técnica es 100% eficiente, tiene un COP de 1, es decir, por cada unidad de energía que entra, una unidad de calor sale. Una caldera de gas, por ejemplo, produce calor que entra en una vivienda, pero parte de ese calor también se pierde durante la combustión, por lo que incluso los modelos más eficientes tienen un COP inferior a 1.
En general, es mucho más eficiente que una bomba de calor mueva el calor a que lo genere, como hace una caldera de gas. Al funcionar con electricidad en lugar de combustibles fósiles, una bomba de calor puede alcanzar un COP de 3, es decir, tres unidades de calor por cada unidad de energía, pero en casos extremos pueden llegar a un COP de 6, dependiendo de las condiciones y del modelo.
En un estudio publicado el año pasado, Rosenow y sus colegas analizaron los datos para ver cómo podía disminuir la eficiencia de una bomba de calor a medida que bajaban las temperaturas. Comprobaron que, incluso a -10 °C, o (14 grados Fahrenheit), los aparatos siguen alcanzando un COP de 2, es decir, una eficiencia del 200%. El estudio también analizó las bombas de calor para climas fríos en entornos más extremos: a una temperatura de -30 °C (-22 grados Fahrenheit), un modelo de Mitsubishi produjo un COP de entre 1.5 y 2; un modelo de Toshiba, de entre 1 y 1.5.
“Se trataba de edificios reales que funcionaban en el mundo real, con gente real viviendo en ellos”, afirma Rosenow. “Sí, hay un descenso del rendimiento, como era de esperar. Pero el argumento de que se cae en picada una vez que el clima baja del punto de congelación, realmente no está respaldado por los datos que hemos analizado.”
Dicho de otro modo: las bombas de calor pueden ser menos eficientes a medida que descienden las temperaturas, pero aún pueden extraer energía térmica de ese aire frío. Si un técnico cualificado ha instalado correctamente la bomba de calor, la habrá dimensionado tanto para el volumen de la vivienda como teniendo en cuenta las temperaturas más bajas que soportará esa zona. “Tiene una capacidad máxima que necesita para ese día realmente frío”, dice Rosenow. “La temperatura bajará y la bomba de calor necesitará más electricidad, pero sigue proporcionando exactamente la cantidad de calor adecuada para mantenerle cómodo.”
La fibra artificial no es tan perjudicial para el medio ambiente como otros tejidos similares, pero sigue sin ser la solución perfecta.
Para compensar esos costes para el consumidor, los gobiernos podrían aplicar impuestos más altos a los combustibles fósiles y utilizar los ingresos para reducir las facturas de los servicios públicos. También pueden ofrecer descuentos fiscales o subvenciones para la instalación de bombas de calor. La Ley de Reducción de la Inflación de EE UU, por ejemplo, ofrece miles de dólares para que la gente se cambie a una bomba de calor y realice los trabajos eléctricos adicionales que pueda requerir su funcionamiento. El proyecto de ley también cubre la climatización –medios de impermeabilización de un edificio, como el aislamiento y las ventanas–, que ayudaría a una casa a retener el calor, aumentando así la eficiencia de una bomba de calor: Cuanto menos tenga que hacerla funcionar, menos electricidad consumirá y menores serán sus costes de funcionamiento.
En inviernos excepcionalmente fríos, como los de los países nórdicos, algunas bombas de calor incorporan resistencias eléctricas de apoyo para descongelar el aparato y seguir calentando el espacio interior. Esto suele ocurrir cuando las temperaturas descienden por debajo de -10 grados C (14 grados F). Pero con un COP de 1, esa calefacción sigue siendo más eficiente que quemar gas en un calentador.
Incluso así, con el tipo adecuado de bomba de calor moderna para el clima ideal, y con un aislamiento apropiado de la casa para atrapar el calor, las caídas a temperaturas que requieran calefacción de apoyo deberían ser escasas y breves: “El 95% de la gente no recurrirá nunca al sistema de apoyo, ni siquiera en el día más frío de su vida”, dice Lambert, de Quilt. (Quilt afirma que su sistema no incluye calefacción de apoyo porque es lo bastante eficiente como para mantener la capacidad a temperaturas muy bajas). “Sólo el 5% lo utilizará, pero incluso entonces es una fracción muy pequeña de su carga de calefacción”.
La casa del mañana es totalmente eléctrica, con una bomba de calor que proporciona tanto refrigeración como calefacción, incluso en las gélidas noches de invierno. Como el abominable hombre de las nieves, que las bombas de calor no funcionen cuando hace frío es un mito.
Artículo originalmente publicado en WIRED US.