Bomba de calor: por qué el COP supera 1

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Una bomba de calor puede entregar varios kilovatios de calor por cada kilovatio eléctrico que consume porque no convierte toda la electricidad en calor: la usa para trasladar energía que ya existe en el aire, el agua o el terreno. El COP expresa esa relación en condiciones concretas; no promete el mismo resultado en cualquier vivienda ni durante toda una temporada.

La idea parece contradecir la intuición: ¿cómo puede salir más calor del que entra en electricidad? La clave está en distinguir entre producir calor y moverlo. Una bomba de calor funciona como un transporte térmico. El compresor necesita electricidad, pero la mayor parte de la energía que llega a la estancia procede de una fuente exterior.

Crédito de la imagen destacada: Unidad exterior de una bomba de calor aire-agua. Fotografía de Mueller felix, tomada de Wikimedia Commons, licencia CC BY-SA 4.0; imagen redimensionada para web. Es un ejemplo ilustrativo, no una recomendación de marca.

Una máquina que transporta energía

En modo calefacción, la unidad exterior capta calor del aire —o, en otros diseños, del terreno o del agua— y el sistema lo entrega en el interior. El movimiento se produce mediante un refrigerante que recorre un circuito cerrado. La electricidad acciona principalmente el compresor y los componentes auxiliares; el equipo no obtiene toda la energía térmica de la red.

El IDAE resume el balance con un ejemplo de bomba aerotérmica: de 4 kW térmicos aportados a la vivienda, 1 kW procede de la red eléctrica y 3 kW del aire exterior. No es una constante ni una garantía de rendimiento para cualquier equipo: es un ejemplo para entender de dónde viene el calor. El propio IDAE advierte de que la temperatura exterior, la temperatura de impulsión y el salto térmico modifican la potencia y el rendimiento a lo largo del año.

El recorrido del refrigerante, paso a paso

El ciclo de compresión de vapor explica cómo se mueve ese calor. En una bomba de calor doméstica, el refrigerante cambia de presión y estado para absorber energía en un lado y liberarla en el otro:

1. Evaporación: en el intercambiador exterior, el refrigerante a baja presión absorbe calor de su entorno y se evapora. Puede captar energía incluso cuando el aire se siente frío, aunque la cantidad disponible y el rendimiento cambian con las condiciones.
2. Compresión: el compresor eleva la presión del vapor y, con ella, su temperatura. Aquí se emplea energía eléctrica; esa aportación permite que el refrigerante pueda ceder calor a un medio más caliente.
3. Condensación: el refrigerante caliente entrega energía al aire interior o al circuito de agua y vuelve al estado líquido. En un sistema aire-agua, el calor puede alimentar emisores y, si el diseño lo incluye, agua caliente sanitaria.
4. Expansión: una válvula reduce la presión del líquido y lo enfría antes de que vuelva al intercambiador exterior. El ciclo empieza de nuevo.

En equipos reversibles, una válvula cambia el sentido del intercambio y permite refrigerar en verano: el aparato extrae calor de la vivienda y lo expulsa fuera. Por eso algunos equipos comercializados como aire acondicionado también pueden funcionar como bombas de calor. La comparación entre ventilador, aire acondicionado y bomba de calor explica qué servicio ofrece cada opción; aquí nos centramos en la física del ciclo.

Qué significa COP

El COP o coeficiente de rendimiento en calefacción se calcula dividiendo la potencia calorífica aportada por la potencia eléctrica consumida, medidas en las condiciones del ensayo. El glosario del IDAE lo define como la relación entre el calor entregado y la potencia útil absorbida; su guía técnica precisa que se trata de un dato instantáneo y condicionado, entre otros factores, por las temperaturas de trabajo.

COP = potencia térmica entregada ÷ potencia eléctrica consumida

Si en un punto de funcionamiento el equipo consume 1 kW eléctrico y aporta 4 kW térmicos, su COP en ese punto es 4. En el balance del ejemplo, aproximadamente 3 kW adicionales llegan del entorno. Si las condiciones cambian, también puede cambiar el COP: no debe leerse como si fuera una promesa de que cada kilovatio-hora de la factura producirá siempre cuatro kilovatios-hora de calor.

Por qué un COP superior a 1 no viola la conservación de la energía

Una resistencia eléctrica transforma prácticamente en calor la electricidad que recibe en el punto de uso: con 1 kWh eléctrico entrega alrededor de 1 kWh térmico en el entorno inmediato del aparato. Una bomba de calor, en cambio, utiliza electricidad para mover también el calor ambiental. Si el balance arroja 4 kWh de calor útil por 1 kWh eléctrico, los otros 3 kWh no aparecen de la nada: se han captado de la fuente exterior.

Por eso llamar al COP «un 400 % de eficiencia» puede confundir. La cifra no describe una conversión eléctrica que cree energía, sino una relación entre calor trasladado y trabajo eléctrico bajo unas condiciones definidas. El calor ambiental captado y el trabajo del compresor suman el calor que sale hacia la vivienda.

COP y SCOP responden a preguntas distintas

El COP describe un instante o unas condiciones de ensayo concretas. Para valorar el comportamiento en un periodo de calefacción se emplea el SCOP, un indicador estacional calculado mediante condiciones y ponderaciones normalizadas. No es exactamente el rendimiento que cualquier hogar obtendrá: clima, temperaturas de uso, sistema emisor, ajustes y patrón de ocupación influyen en el resultado real.

La etiqueta energética europea muestra el SCOP para hasta tres temporadas climáticas, junto con datos como la carga de diseño y un consumo eléctrico anual estimado. La Comisión Europea explica qué significa el indicador y qué información aporta la etiqueta. Al comparar dos modelos conviene mirar la misma temporada y una capacidad apropiada para el servicio buscado, en vez de enfrentar cifras de laboratorio obtenidas en condiciones diferentes.

Qué cambia el rendimiento en una vivienda

El COP no es una propiedad fija que pueda separarse del contexto. En una máquina aerotérmica, la temperatura del aire exterior varía; también varían la temperatura a la que debe entregar calor y la diferencia entre ambos focos. La guía del IDAE describe precisamente cómo la temperatura exterior, la temperatura de impulsión y las horas de funcionamiento condicionan el rendimiento anual.

También importa el conjunto de la instalación. Una bomba de calor aire-aire calienta directamente el aire de las estancias. Un sistema aire-agua necesita ser compatible con los emisores y con la temperatura de agua que estos requieren. El aislamiento y la demanda de la vivienda condicionan la carga que debe cubrirse, mientras que el control y el dimensionado determinan cuánto tiempo trabaja el equipo y en qué condiciones.

Antes de interpretar una cifra alta como garantía de ahorro, hay que separar tres preguntas: cuánta energía térmica necesita el edificio, cuánta electricidad consumirá la instalación para cubrir esa demanda y cuánto costará esa electricidad frente a la alternativa. El COP o el SCOP ayudan a describir el equipo; no incluyen por sí solos el precio de compra, la obra, el mantenimiento ni el patrón de uso. Para valorar un piso existente, nuestra guía sobre aerotermia en un piso desarrolla los requisitos de instalación y las preguntas que conviene resolver con un profesional.

Cómo leer el dato sin convertirlo en una promesa

• Comprueba si el dato corresponde a calefacción o refrigeración: COP y EER no describen el mismo modo.
• Distingue el COP puntual del SCOP estacional y consulta las condiciones o la temporada climática indicada.
• Compara equipos con la misma función y una capacidad de diseño adecuada; no elijas solo por el número más alto.
• Revisa en la etiqueta el consumo anual estimado, la carga de diseño y el nivel sonoro, además de la clase energética.
• Pide un cálculo para el edificio y la instalación concretos. Ni una etiqueta ni una cifra aislada sustituyen un dimensionado.

La idea central es sencilla: una bomba de calor puede entregar más energía térmica que la electricidad que consume porque desplaza calor ambiental y utiliza electricidad para hacerlo. El COP pone número a esa relación en un punto determinado; el SCOP aproxima una temporada bajo un método normalizado. Entender qué mide cada uno permite leer una ficha técnica con criterio, sin confundir rendimiento del aparato con ahorro garantizado en una vivienda concreta.

Fuentes y agradecimientos

La explicación del balance energético, el ejemplo de 4 kW y las definiciones de COP y SCOP se apoyan en la guía del IDAE sobre bombas de calor en rehabilitación energética y en su glosario oficial de COP. La lectura de la etiqueta y del SCOP por temporadas se contrasta con la información de la Comisión Europea sobre acondicionadores de aire y ventiladores. Gracias al IDAE y a la Comisión Europea por publicar estas referencias técnicas y de consumo; a Mueller felix por la fotografía bajo CC BY-SA 4.0 y a Wikideas1 por la imagen dedicada a CC0. Las imágenes no implican aval de fabricantes ni de Gaia.