Bomba de calor para piscinas: funcionamiento, instalación y cálculo

Existen en el mercado bombas de calor aerotérmicas dedicadas para el calentamiento del agua de las piscinas, que comentaremos más adelante por ser una solución muy adecuada en términos de prestaciones e inversión requerida.

• Principio de funcionamiento de una bomba de calor
• Características de una bomba de calor para calentamiento de piscinas
• Instalación de una bomba de calor para piscinas
• Ejemplo de cálculo 

Principio de funcionamiento de una bomba de calor

El principio de funcionamiento de cualquier bomba de calor por aerotermia se basa en el aprovechamiento gratuito e inagotable de la energía contenida en el aire, mediante el cambio de características de un fluido refrigerante dentro de un ciclo termodinámico. Así, una bomba de calor funciona bajo el siguiente principio de funcionamiento:

El fluido refrigerante en fase líquido aumenta su temperatura cambiando a fase gas en el evaporador, gracias al aprovechamiento de la energía contenida en el aire. Después se hace pasar por el compresor para aumentar su presión y su temperatura, cediendo esta energía en el condensador al cambiar de nuevo el gas a fase líquida (la energía se cede de forma indirecta a un caudal de agua cuando hablamos de aerotermia aire-agua). Finalmente bajamos la presión del fluido en la válvula de expansión, para iniciar nuevamente el ciclo.

El calentamiento obtenido en el condensador hacia el lado agua, se aprovecha generalmente para cubrir las demandas de calefacción (con emisores como los radiadores o el suelo radiante) y de agua caliente sanitaria (calentando el agua de consumo mediante el serpentín de un interacumulador por ejemplo).

Esta energía obtenida en la bomba de calor también puede utilizarse para calentador el volumen del vaso de una piscina exterior, para de esta manera, poder utilizar durante un período más largo del año esta instalación. Esto puede hacerse con una bomba de calor multiservicio (para clima y ACS), añadiendo en la instalación una válvula de 3 vías y un intercambiador para el calentamiento del vaso, o bien, con bombas de calor dedicadas para este uso que exponemos a continuación. 

Características de una bomba de calor para calentamiento de piscinas

Las bombas de calor para calentamiento del agua de las piscinas básicamente funcionan según el principio antes comentado. La principal diferencia es que el calentamiento del agua de la piscina se realiza a través de un intercambiador de titanio (para soportar sin problemas las características del agua clorada o tratada con sales habitual en las piscinas), hablando siempre de unidades monoblock para instalación exterior que instalan todos los elementos en un mismo equipo. En la imagen siguiente se presenta un ejemplo del funcionamiento de estas máquinas:

Instalación de una bomba de calor para piscinas

A nivel de instalación, este tipo de bombas de calor se instalarán siempre en el exterior, con espacio libre alrededor y en las proximidades de la sala técnica donde se ubican los elementos tradicionales de una piscina (sistema de filtración, tratamiento del agua, bomba de circulación, etc…). Además de estos requisitos de proximidad al resto de elementos de la instalación de la piscina, también habrá que instalar la bomba de calor a una distancia suficiente del vaso para evitar salpicaduras, así como no orientar la impulsión de aire hacia la piscina para evitar corrientes molestas hacia las personas.

Al ser bombas de tipo monoblock, las conexiones a realizar en la instalación serán solo para agua. Esto permite una fácil instalación mediante tubos y conexiones de PVC. El orden de montaje a respetar en la instalación será: bomba de circulación, filtro, bomba de calor y tratamiento de agua (según se muestra en la imagen siguiente).

Ejemplo de cálculo

Para dimensionar la potencia de una bomba de calor para el calentamiento de una piscina, hay que tener en cuenta una serie de datos mínimos de partida:

• Dimensiones de la piscina, tanto superficie de la lámina como volumen total de la misma.
• Condiciones ambientales: Temperatura ambiental mínima considerada, exposición al aire de la piscina, etc.… En este punto hay que tener en cuenta para que meses del año queremos extender la temporada de uso de la piscina, para utilizar esas condiciones más desfavorables en el cálculo de la bomba de calor.
• Temperaturas del agua: Temperatura de red, temperatura de uso deseada para la piscina, temperatura mínima del agua en el mes de uso más desfavorable.

Con lo anterior, podremos calcular una potencia de calentamiento para poner a régimen la piscina (el tiempo para las condiciones de uso dependerá de la potencia de la bomba de calor seleccionada) y una potencia de mantenimiento (para cubrir las pérdidas por radiación, convección y evaporación del vaso de la piscina).

Consideremos, por ejemplo, una piscina de unos 50 m3 (32 m2 de superficie y una profundidad media de 1,55 metros), ubicada en una localidad como Madrid.
En condiciones normales, la piscina sin calefactar la utilizaremos de forma confortable durante los meses de junio a septiembre (ver temperaturas medias por meses en la tabla siguiente).

Podemos plantearnos extender la temporada de uso a 6 meses en total, añadiendo la posibilidad de instalar una bomba de calor para un uso los meses de mayo y octubre. En ese caso, la temperatura media más baja será la de octubre (15,1 ⁰C). Para ese mes, según la tabla de temperaturas media de agua de red que aparece en el Anejo G del CTE, tenemos que el agua fría estará a 13 ⁰C. La temperatura de uso de confort en la piscina, podemos considerarla en 27 ⁰C.

Con todo lo anterior y para las dimensiones del vaso considerado tenemos que, para esas condiciones ambientales exteriores en el mes de octubre, las pérdidas durante el día serán del orden de 110,8 kW (hay programas y hojas de cálculo en el mercado que permiten calcular rápidamente estas pérdidas en función de las condiciones exteriores y las características de la piscina). Estas pérdidas será las que tendrá que compensar la bomba de calor instalada, teniendo en cuenta también para su definición las horas de funcionamiento del sistema de filtración (que es el que nos marca las horas por las que circulará agua por la bomba de calor según el esquema antes presentado). Considerando que el sistema de filtrado trabaja 16 horas diarias, por ejemplo, resulta que para compensar la energía perdida durante el día se requerirá una bomba de calor de unos 7 kW.

Si escogemos un producto estándar de mercado de 8,5 kW tendremos asegurada la potencia necesaria para aumentar la temporada de uso para los meses de mayo a octubre según el ejemplo planteado. Hay que tener presente que la bomba de calor para el calentamiento de piscina se instala para recuperar las pérdidas de energía en esos meses en los que queremos extender la temporada de uso. No se instala propiamente para poner a régimen la piscina desde las condiciones iniciales (siguiendo con el ejemplo planteado, se necesitarían del orden de 10 días para subir la temperatura a las condiciones de uso).