El gas natural va ser durant dècades la solució de referència per a la calefacció industrial i la producció d’aigua calenta en empreses. Eficient, barat i d’infraestructura coneguda. Però l’escenari energètic ha canviat de forma substancial: els preus del gas han demostrat una volatilitat que els directors financers ja no poden ignorar, i la normativa europea empenta progressivament cap a l’electrificació de la calor.
En eixe context, la bomba de calor industrial ha passat de ser una opció alternativa a convertir-se en la solució preferida per a moltes empreses que busquen eficiència, autonomia i control sobre el seu cost energètic a llarg termini.
Com funciona una bomba de calor
El principi de funcionament d’una bomba de calor és el mateix que el d’un frigorífic, però en sentit invers. En lloc d’extraure calor d’un espai tancat per a refredar-lo, extrau calor d’un focus fred extern —l’aire, l’aigua o el terreny— i l’eleva a una temperatura útil per a calefacció o aigua calenta sanitària.
El procés físic es basa en el cicle de compressió de vapor:
- Un refrigerant líquid absorbeix calor del focus fred i s’evapora.
- El compressor augmenta la pressió i temperatura del vapor.
- En el condensador, el refrigerant cedeix eixa calor al circuit de calefacció i es torna a liquar.
- La vàlvula d’expansió redueix la pressió i el cicle es repeteix.
La clau està en que la calor aportada a l’edifici és major que l’energia elèctrica consumida pel compressor. La diferència l’aporta l’energia tèrmica extreta del medi ambient, que és gratuïta.
El COP: entenent l’eficiència real
El COP (Coeficient de Rendiment, de l’anglés Coefficient of Performance) és l’indicador clau per a avaluar una bomba de calor. Es defineix com la relació entre la calor produïda i l’energia elèctrica consumida:
COP = Calor produïda (kWh) / Energia elèctrica consumida (kWh)
Una bomba de calor amb COP 3 produeix 3 kWh de calor per cada kWh elèctric consumit. Una caldera de gas convencional té un rendiment màxim del 95-98%, és a dir, mai supera 1 kWh de calor per kWh de combustible.
Per a la comparació econòmica entre gas i bomba de calor, el càlcul rellevant és el cost per kWh útil de calor, que combina el preu del kWh elèctric o del m³ de gas amb el rendiment de cada sistema.
Amb preus actuals (electricitat en tarifa industrial a 0,12-0,15 €/kWh i gas a 0,06-0,09 €/kWh de gas natural), una bomba de calor amb COP 3-4 competeix directament amb la caldera de gas en cost operatiu, i la supera quan el COP és major o quan es combina amb autoconsum fotovoltaic.
COP estacional (SCOP)
El COP varia segons la temperatura exterior: quan fa més fred, el focus fred del qual extrau calor la bomba està més fred, i el COP disminueix. Per això s’utilitza l’SCOP (Seasonal COP), que fa la mitjana del rendiment al llarg de tota la temporada de calefacció.
Per a bombes de calor aire-aigua en climes mediterranis com el de València i la Comunitat Valenciana, l’SCOP típic se situa entre 3,0 i 4,5, depenent del model i de la temperatura d’impulsió del sistema de distribució.
Tipus de bombes de calor industrials
Bomba de calor aire-aigua
És el tipus més estés. Extrau calor de l’aire exterior i el transfereix al circuit d’aigua que alimenta els terminals de calefacció (fan-coils, sòl radiant, radiadors d’alta temperatura).
- Avantatges: instal·lació més simple, sense necessitat de perforar terreny ni d’accés a aigua subterrània. Cost d’instal·lació més baix.
- Limitacions: el COP disminueix en dies molt freds. En climes continentals extrems pot requerir suport elèctric addicional. En el clima mediterrani esta limitació és molt menor.
- Usos típics: naus industrials, edificis d’oficines, hotels, centres comercials.
Bomba de calor aigua-aigua
Extrau calor d’una font d’aigua: aigua del subsòl (geotèrmia d’aigua), aigua de llac o riu, o la calor residual de processos industrials.
- Avantatges: la temperatura de la font és més estable durant tot l’any, la qual cosa permet mantindre un COP elevat fins i tot a l’hivern. Alta eficiència en funcionament continu.
- Limitacions: requereix disponibilitat de font d’aigua i, en el cas d’aigua subterrània, permisos administratius i sondejos previs.
- Usos típics: indústries amb accés a aigua de procés, edificis pròxims a aqüífers, instal·lacions amb gestió de calor residual.
Bomba de calor geotèrmica (sòl-aigua)
Extrau calor del terreny mitjançant sondejos verticals o col·lectors horitzontals soterrats a profunditats on la temperatura del sòl és estable (8-14 °C en la majoria del territori espanyol).
- Avantatges: rendiment molt estable al llarg de l’any, independent de la temperatura exterior. Llarga vida útil de l’intercanviador geotèrmic (50 anys o més).
- Limitacions: major inversió inicial pels treballs de perforació. Requereix espai suficient per als col·lectors o terreny adequat per als sondejos.
- Usos típics: edificis de nova construcció, instal·lacions amb alta demanda de calefacció i altes exigències d’eficiència.
Bombes de calor per a alta temperatura
Les bombes de calor convencionals impulsen aigua a temperatures de 45-55 °C, adequades per a sistemes de baixa temperatura (sòl radiant, fan-coils). Per a processos industrials que requereixen temperatures més altes, existeixen bombes de calor d’alta temperatura capaços d’impulsar aigua a 65-90 °C, compatibles amb instal·lacions de radiadors convencionals o processos industrials de baixa i mitjana temperatura.
Dimensionament: el factor crític
Un error freqüent en projectes de bomba de calor industrial és el sobredimensionament. Instal·lar una potència molt superior a la demanda real provoca que la bomba treballe en cicles curts, la qual cosa augmenta les arrancades i parades, redueix l’eficiència real i escurça la vida del compressor.
El dimensionament correcte parteix sempre d’un càlcul de càrregues tèrmiques de l’edifici o procés: pèrdues de calor per envolvent, renovació d’aire, ventilació, càrregues internes i perfil d’ocupació. A partir d’eixe càlcul es determina la potència nominal necessària i es selecciona l’equip més adequat.
Per a instal·lacions industrials, cal tindre en compte també la possibilitat de treballar en mode reversible: si la mateixa bomba de calor ha de proporcionar refrigeració a l’estiu, el dimensionament ha de considerar també les càrregues de refrigeració.
Integració amb els sistemes existents
Una de les preguntes més freqüents quan es planteja el canvi de caldera de gas a bomba de calor és: és compatible amb la meua instal·lació actual?
La resposta depén del tipus de distribució existent:
- Sòl radiant: ideal per a bomba de calor, ja que treballa a temperatures d’impulsió de 35-45 °C on el COP és màxim.
- Fan-coils: compatibles amb la majoria de bombes de calor modernes, especialment si els fan-coils són d’alta superfície.
- Radiadors convencionals: requereixen o bé radiadors sobredimensionats (més superfície per a treballar a menor temperatura) o bé bombes de calor d’alta temperatura.
En molts projectes de reforma, la substitució de la caldera per una bomba de calor es combina amb l’actualització parcial del sistema de distribució per a optimitzar el rendiment.
Ajudes i incentius disponibles
Les bombes de calor es beneficien de diversos programes de suport:
- Programa MOVES III (i les seues successores): cobreix part de la inversió en equips de calefacció eficients, incloent-hi bombes de calor.
- Fons Next Generation EU (Pla de Recuperació): canalitzats a través de comunitats autònomes per a rehabilitació energètica i electrificació de la calor en empreses.
- Deduccions en l’Impost de Societats per inversions en eficiència energètica.
- Certificats d’estalvi energètic: en alguns casos, les instal·lacions d’alta eficiència poden generar certificats negociables.
La combinació d’una bomba de calor amb una instal·lació fotovoltaica d’autoconsum és especialment potent: part de la calor produïda s’alimenta amb electricitat solar pròpia, reduint encara més el cost operatiu i el termini d’amortització.
La bomba de calor com a alternativa real al gas
En Acoval dissenyem i instal·lem sistemes de calefacció i ACS industrials basats en bomba de calor per a empreses a València i la Comunitat Valenciana. El nostre equip tècnic analitza el perfil de consum real de cada instal·lació, proposa la solució més eficient i gestiona el projecte des del disseny fins a la posada en marxa i legalització.
Si tens una caldera de gas que està arribant al final de la seua vida útil, o si simplement vols analitzar quant podries estalviar amb una bomba de calor industrial, contacta amb nosaltres. Et preparem un estudi tècnic-econòmic amb els números reals de la teua instal·lació.
