En las instalaciones de bomba de calor aire-agua (aerotermia) es habitual diseñar el circuito hidráulico con un salto térmico de 5 °C (diferencia entre la temperatura de impulsión y retorno del agua).
Es decir, por ejemplo, impulsión a 35 °C y retorno a 30 °C, o 55 °C y 50 °C, etc.
Esta diferencia relativamente pequeña contrasta con sistemas tradicionales de caldera, donde eran comunes saltos de 20 °C (por ejemplo 80/60 °C o 70/50 °C).
Voy a tratar de explicar por qué se adopta típicamente ΔT = 5 °C desde tres perspectivas:
Observaremos que un salto térmico reducido está ligado a mejor eficiencia energética, un intercambio de calor más estable y la adaptación a emisores de baja temperatura , todo ello respaldado por normativas y guías técnicas actuales.
Rendimiento (COP) de una bomba de calor en calefacción en función de la temperatura de impulsión del agua y la temperatura exterior.
Las curvas muestran que al elevar la temperatura de impulsión el COP cae drásticamente, especialmente con aire exterior frío. A 30–35 °C de impulsión se alcanzan COP altos (5–6), mientras que a 60 °C de impulsión el COP baja a valores en torno al 4 en ambiente frío.
En el ciclo frigorífico de la bomba de calor, la diferencia de temperatura entre los focos frío (aire exterior) y caliente (agua de calefacción) es un factor crítico para el rendimiento. Cuanto menor es esta diferencia, mayor es el COP teórico según el principio de Carnot.
Por tanto, al trabajar con un salto térmico de solo 5 °C en el agua, se puede mantener la temperatura de impulsión lo más baja posible, mejorando la eficiencia de la bomba de calor.
Un agua de calefacción a menor temperatura implica que el condensador del circuito frigorífico condensa el refrigerante a una temperatura más baja, reduciendo el trabajo del compresor y aumentando el COP. Por el contrario, un salto térmico amplio (por ejemplo 15–20 °C) suele conllevar temperaturas de impulsión más altas para entregar la misma potencia, lo cual penaliza el rendimiento y la capacidad de la bomba de calor (tal como se aprecia en la gráfica anterior).
Además, un salto térmico reducido favorece un intercambio de calor más estable en el condensador. La bomba de calor cede calor al agua elevando su temperatura solo 5 °C por pasada, lo que mantiene una diferencia de temperaturas moderada y casi constante a lo largo del condensador.
Esto es ideal para la transferencia de calor, ya que evita tramos con grandes diferencias iniciales seguidos de tramos casi sin gradiente. En otras palabras, con ΔT pequeño el condensador opera de forma más uniforme y la bomba de calor no necesita forzar tanto su temperatura de condensación al final del proceso para calentar el agua.
El resultado es una transferencia más eficiente y un menor riesgo de puntos calientes o de condensación incompleta del refrigerante.
Otro aspecto importante es el control y la modulación que tenga la bomba de calor. Un salto de 5 °C implica caudales altos (mucha masa de agua en movimiento), lo cual añade inercia térmica y estabilidad. Esto evita que el agua de impulsión se caliente demasiado rápido. Si la bomba de calor trabajase con poco caudal (ΔT grande), alcanzaría la temperatura de consigna enseguida y el compresor tendría que pararse y arrancar con frecuencia. En cambio, con un mayor caudal y ΔT pequeño, la máquina funciona de forma más continua, manteniendo condiciones más estables.
Esto reduce los ciclos de encendido/apagado, mejorando la eficiencia estacional y alargando la vida útil del compresor. Por ejemplo, Haier indica el volumen mínimo de agua que debe tener la instalación según el modelo y la potencia de la bomba de calor o aconsejan el uso de un depósito de inercia o buffer cuando el volumen de agua del circuito es bajo, justamente para asegurar un salto térmico reducido efectivo y evitar oscilaciones; el depósito actúa como pulmón térmico, estabilizando la temperatura y minimizando paradas del compresor.
Desde el punto de vista de dimensionamiento interno, diseñar la bomba de calor para ΔT = 5 °C requiere intercambiadores de calor más efectivos y bombas circuladoras de mayor caudal integrado.
Los fabricantes calibran sus equipos para este régimen: por eso, las condiciones estándar de ensayo (EN 14511) utilizan ΔT de 5 K entre impulsión y retorno. Por ejemplo, las bombas de calor se testan típicamente a A7/W35 °C, ΔT 5 K (aire 7 °C, agua impulsión 35 °C, retorno 30 °C), que es una condición representativa de suelo radiante o fan-coils de baja temperatura.
Esta elección de 5 K (cinco Kelvin) viene de optimizar la termodinámica del ciclo con refrigerantes sintéticos comunes (R410A, R32, etc.): tales refrigerantes funcionan mejor entregando calor con caídas de agua pequeñas (5–10 ºC). De hecho, es un estándar de la industria, reflejado en certificaciones Eurovent y catálogos de fabricantes, garantizando que la máquina opere en su rango óptimo.
Aquí quiero destacar: en nuevas tecnologías con refrigerantes naturales (ej. CO₂ (R744) o propano (R290) como nuestras ATW) se pueden lograr rendimientos elevados incluso con saltos térmicos mayores, de hecho, en nuestras ATW se puede modificar el salto térmico desde 5ºC a 15ºC; este último ideal para trabajar directamente con radiadores cumpliendo volumen mínimo de agua en la instalación.
Ciertas bombas de calor comerciales de CO₂ encuentran su máxima eficiencia con ΔT de 30–40 °C, contrariamente a las de refrigerantes sintéticos. Sin embargo, en aplicaciones residenciales convencionales se sigue adoptando ΔT ≈ 5 °C porque la mayoría de los equipos compactos con refrigerantes HFC/HFO están optimizados para ello.
En resumen, desde la termodinámica, un salto térmico de 5 °C permite a la bomba de calor trabajar con menor salto de temperaturas entre focos, mayor COP, transferencia de calor más uniforme y un control más estable, maximizando así su eficiencia de ciclo.
En el circuito hidráulico secundario (agua de calefacción circulando por emisores como suelo radiante, radiadores o fan-coils), el salto térmico está directamente relacionado con el caudal necesario, la potencia entregada y el régimen de funcionamiento de los emisores.
Por la ecuación fundamental Q = m·c·ΔT, para suministrar una misma potencia térmica P reduciendo ΔT se debe aumentar el caudal de agua m. En forma práctica:
V̇ = P / (ρ · cp · ΔT)
Donde:
esto equivale aproximadamente a:
V̇ (L/h) ≈ (P (kW) · 860) / ΔT (°C)
Así, para transportar 1 kW de calor se requieren unos:
Esto significa que un sistema de bomba de calor a ΔT = 5 °C necesita multiplicar varias veces el caudal respecto a un sistema tradicional a ΔT mayor.
Por ejemplo, en un cálculo comparativo de una de mis formaciones vimos que reducir el salto de 20 °C (típico de caldera) a 5 °C obliga a mover 3,7 veces más caudal (un +267% de flujo, pasando de unos 35,5 L/h a 130,6 L/h para la misma potencia).
Por este motivo, las bombas de calor incorporan bombas circuladoras de alta eficiencia capaces de dar mayores caudales, y es fundamental asegurar en diseño que la bomba hidráulica proporcione suficiente caudal y presión para ese ΔT pequeño (verificar diámetros de tuberías, válvulas, etc., para evitar pérdidas de carga excesivas).
¿Qué implicaciones tiene esto en los emisores?
Principalmente, un salto térmico menor significa que el emisor cede menos temperatura al agua, manteniéndola más caliente en el retorno, lo cual tiene efectos beneficiosos en la emisión de calor, pero a costa de recircular más agua.
Un salto térmico (ΔT) menor entre impulsión y retorno (por ejemplo, 35 °C / 30 °C en lugar de 55 °C / 45 °C) implica que el agua pierde menos temperatura al pasar por el emisor. Es decir, el emisor (radiador, suelo radiante, fan-coil) calienta el ambiente sin enfriar tanto el agua que lo atraviesa.
Veamos caso por caso:
De hecho, la norma UNE-EN 1264 de diseño de suelo radiante estipula que el salto térmico entre ida y retorno esté entre 0 y 5 °C (en la práctica se puede llegar a 7–8 °C, pero valores mayores ocasionan un suelo más caliente en la cabecera que en el final del circuito). Con ΔT pequeño, el agua distribuye el calor uniformemente a lo largo del serpentín, obteniendo superficies de suelo más uniformes en temperatura y más confort.
Además, se evita que el agua vuelva demasiado fría, lo que podría limitar la potencia; en cambio, retornando templada permite seguir cediendo calor sin enfriar en exceso el mortero.
En resumen, el suelo radiante está concebido para ΔT bajos: mejora la eficiencia (menor temperatura de impulsión requerida para entregar la misma potencia) y el confort térmico (superficie regular). Por eso las bombas de calor se integran idealmente con suelo radiante, adoptando directamente ΔT ≈ 5 °C en sus especificaciones.
¿Por qué? Primero, para obtener suficiente emisión térmica con agua más fría. Un radiador entrega calor en función de su temperatura media respecto al ambiente (ΔT_med = (T_imp + T_ret)/2 – T_amb).
Si reducimos la temperatura de impulsión para mejorar el COP de la bomba de calor, necesitamos maximizar la emisión del radiador con esa menor temperatura.
Esto se logra aumentando el caudal (ΔT agua más bajo), de forma que el radiador esté más uniforme y cercano a la temperatura de impulsión en toda su superficie.
Por ejemplo, un radiador funcionando con 60 °C de ida y 55 °C de retorno tiene una media de ~57,5 °C; si en cambio fuese 60/40 °C (ΔT=20 °C), su media sería 50 °C. Esa diferencia de 7,5 K en temperatura media supone una gran variación en potencia emitida.
En catálogos de radiadores, se puede comprobar que la potencia por elemento cae notablemente al bajar la temperatura media. Un modelo de aluminio que emite 89 W por elemento a ΔT_med 40 K (aprox. 70/50 °C) baja a ~48 W/elemento a ΔT_med 25 K.
Esto significa que un radiador existente podría perder casi la mitad de su potencia si se le alimenta con agua más templada (baja temperatura) sin cambiar el resto de las condiciones.
La estrategia entonces es compensar con más caudal (ΔT menor) para elevar la temperatura media del radiador sin elevar la impulsión. En la práctica, con aerotermia “lo correcto” es diseñar radiadores a ΔT=5 K, lo cual conlleva recalcular su emisión: muchas veces será necesario aumentar el número de elementos o el tamaño de los radiadores para cubrir la carga de calefacción con agua a 50–60 °C.
Si el radiador se deja con el mismo tamaño, al introducir aerotermia se corre el riesgo de no alcanzar la temperatura ambiente deseada en días fríos, dado que con ΔT pequeños la instalación entrega menos kW si los emisores no se adecuan.
En resumen, hidráulicamente, un salto de 5 °C en radiadores asegura un régimen de alto caudal que mantiene al radiador caliente de arriba abajo, aprovechando toda su superficie a la temperatura más alta posible, y de ese modo se puede climatizar con agua más baja (55 °C o menos) manteniendo el confort.
La contrapartida son bombas de circulación más potentes y posibles ajustes en los equipos emisores, pero el beneficio en eficiencia energética lo justifica.
En mi formación de aerotermia cuando planteo un sistema con radiadores, hacemos el cálculo de pérdidas de potencia por temperatura de impulsión y por salto térmico, dando como solución subir el salto térmico de la ATW a 15ºC donde sólo perderemos aproximadamente un 21% de su potencia de emisión.
Al usar ΔT bajo, se garantiza que el aire sale suficientemente caliente en todo el ventiloconvector y que no se estratifica (en saltos mayores una parte de la batería podría estar mucho más caliente que otra, reduciendo eficacia). Por tanto, para fan-coils de baja temperatura (usados con bomba de calor) también se suele priorizar ΔT en torno a 5 °C, alineado con las condiciones de prueba estándar.
Esto minimiza el caudal de aire requerido (ya que el agua está más “cargada” de calor al estar uniformemente caliente) y maximiza la sensación de confort, sin ráfagas de aire frío. De nuevo, la penalización es el mayor caudal de agua, pero los fan-coils se instalan típicamente en circuitos con bombas modulantes que se ajustan a ese caudal.
En cuanto a eficiencia energética global del circuito hidráulico, hay varios puntos a mencionar. Con ΔT más pequeño, aunque la bomba de calor mejora su COP, estamos impulsando mayor caudal de agua, lo que incrementa el consumo eléctrico de las bombas circuladoras.
Sin embargo, las bombas modernas son de muy alto rendimiento (tipo ECM), y trabajando a bajas temperaturas los sistemas suelen estar bien equilibrados, por lo que el consumo de bombeo representa una fracción pequeña comparado con la energía térmica movida.
Además, al reducir ΔT, las tuberías de retorno van a una temperatura más alta, lo que aumenta ligeramente las pérdidas térmicas de distribución (porque el agua retorna menos enfriada y cede algo más de calor en los recorridos).
No obstante, si las tuberías están aisladas según RITE, este efecto es mínimo. De hecho, hay un balance óptimo: no conviene tampoco un ΔT excesivamente bajo (ej. 1–2 K) ya que implicaría caudales muy altos, bombas sobredimensionadas y pérdidas por distribución mayores.
En la práctica, 5 K resulta un compromiso equilibrado: suficiente caudal para buena transferencia, pero sin disparar en exceso el bombeo ni las pérdidas. Según expertos, un ΔT muy alto no es deseable por desafíos prácticos, igual que uno muy bajo sería ineficiente.
El diseñador ha de buscar el punto óptimo considerando distribución y generación.
En instalaciones modernas, incluso se emplean configuraciones con doble circuito hidráulico: por ejemplo, un circuito primario de bomba de calor con
ΔT=5 °C hacia un depósito de inercia, y un circuito secundario a radiadores con ΔT mayor (10–15 °C). Con esto, la bomba de calor trabaja en su rango ideal (alto caudal, ΔT bajo, máxima eficiencia) y el circuito a radiadores extrae del depósito con ΔT más amplio para optimizar la entrega de calor a los emisores.
Este tipo de arreglo, recomendado por muchos fabricantes, incluido Haier, combina lo mejor de ambos mundos: eficiencia de la bomba de calor y adaptación a emisores existentes, manteniendo estabilidad térmica gracias al depósito.
En resumen, hidráulicamente el salto térmico de 5 °C se adopta para garantizar un caudal elevado que favorezca la potencia emitida por emisores de baja temperatura y la uniformidad térmica de los mismos, permitiendo usar agua más fría (impulsiones más bajas) sin perder confort.
Esto conlleva redimensionar bombas y a veces emisores, pero es esencial para hacer compatibles las bombas de calor con sistemas de calefacción tradicionales de agua. La eficiencia del conjunto mejora: la bomba de calor opera con mejor COP y los emisores entregan el calor de forma más eficiente al ambiente.
La tendencia hacia saltos térmicos reducidos en climatización viene respaldada por normativas de eficiencia energética y por estándares de la industria:
Esto obliga en la práctica a dimensionar radiadores con mayor superficie o más caudal (bajo ΔT) para satisfacer la demanda. El propio RITE indica que los emisores de calefacción deberán calcularse para dicha temperatura de entrada máxima, aprovechando así los generadores de alta eficiencia (condensación, bomba de calor).
En los términos del RITE modificado, un radiador de 60 °C de impulsión y ~50 °C de retorno (media ~55 °C) en ambiente de 20 °C supone un ΔT de 35 °C respecto al local.
Esta condición (aprox. 70/50 °C, ΔT 20 K de agua, ΔT 40 K al ambiente) ya es mucho más baja que los cálculos tradicionales de hace años (por ejemplo 80/60 °C, ΔT 20 K al ambiente de 20 °C eran 60 K). Es decir, la normativa española empuja a instalaciones de baja temperatura.
El Código Técnico de la Edificación (CTE), a través del Documento Básico HE de Ahorro de Energía, también promueve sistemas eficientes: gracias a las exigencias de aislamiento térmico del CTE, la carga de calefacción de las viviendas modernas es menor.
Un estudio (Fenercom) señala que con el CTE se reducen las demandas de calefacción en torno a un 38% respecto a estándares antiguos. Esto compensa en parte la menor emisión de los radiadores a baja temperatura, evitando tener que sobredimensionar excesivamente.
En la práctica, para una vivienda actual bien aislada se pueden usar radiadores a 60/50 °C (ΔT 5 K agua) y cubrir la demanda con un número de elementos similar o ligeramente mayor al tradicional, pero obteniendo a cambio altas eficiencias de generación.
Asimismo, el RITE obliga a instalar calderas de condensación en sustitución, las cuales rinden más con retornos fríos (<55 °C). Esto converge con las bombas de calor: ambos requieren retornos bajos para ser eficientes, por lo que las directrices normativas de fomentar baja temperatura van en favor del salto térmico pequeño.
La norma UNE-EN 14511 (y EN 14825 para rendimiento estacional) fija las condiciones A7/W35 °C con ΔT=5 K como referencia para catalogar la potencia y COP de calefacción.
Esto significa que todos los fabricantes diseñamos nuestros equipos para proporcionar la potencia nominal con ese salto térmico. Organismos como Eurovent Certita verifican que las máquinas cumplen dichas prestaciones.
Por tanto, desde el punto de vista técnico, 5 K es el “salto térmico estándar” de las bombas de calor domésticas. Algunos catálogos también dan datos a ΔT=10 K para comparativas, pero el valor de 5 K se considera óptimo para la mayoría de las instalaciones residenciales con radiadores de baja temperatura o suelo radiante.
En refrigeración (modo frío) ocurre algo similar: por ejemplo, se toma A35/W18 °C con ΔT 5 K en enfriadoras, lo que equivale a impulsión 18 °C, retorno ~23 °C en fan-coils, asegurando un buen deshumidificado sin excesivo subenfriamiento.
En suma, las normas técnicas y certificaciones han adoptado ΔT=5 K como referencia, lo que unifica criterios de diseño y garantiza que los equipos operen en su zona eficiente.
Por ejemplo, la Asociación de Instaladores (APIEM) señala que “en sistemas de aerotermia, el salto térmico estándar es de 5 °C” y que al usar radiadores con bomba de calor se debe recalcular la emisividad con ese salto menor, ya que con 5 °C “es lo correcto para la aerotermia”.
Otros organismos, como EuroACE, EHPA o institutos de energía, publican guías donde se aconseja diseñar los circuitos de calefacción para baja temperatura y alto caudal, por todas las razones expuestas: mayor eficiencia de bomba de calor, mejor intercambio en emisores y posibilidad de integrar energías renovables.
Cabe mencionar que la UNE-EN 12831 (cálculo de cargas térmicas de calefacción) no impone directamente un salto térmico, pero su aplicación junto con la reglamentación nacional deriva en escoger sistemas de baja temperatura.
La UNE-EN 12831 calcula la potencia necesaria en cada estancia; luego el proyectista, para cumplir RITE y minimizar consumos, optará por emisores dimensionados a 60 °C o menos.
En consecuencia, cada kilovatio térmico se entrega con menor ΔT y más caudal, tal como hemos analizado. Esto redunda en una mejor calificación energética de la instalación (en los certificados de eficiencia de edificios se premian las bombas de calor y la baja temperatura con mejores coeficientes de ajuste estacional, según el Reglamento Europeo 813/2013 ErP).
En síntesis, las normativas y guías modernas favorecen explícitamente el empleo de saltos térmicos reducidos en climatización, tanto por razones de eficiencia energética obligatoria como por la adaptación tecnológica de los equipos.
Diseñar con ΔT=5 °C en aerotermia no es solo una recomendación técnica aislada, sino que está alineado con el marco regulatorio y los estándares europeos, garantizando que la instalación alcanzará los ahorros y prestaciones previstas.
La adopción de un salto térmico de 5 °C en las bombas de calor aire-agua se explica por una conjunción de motivos termodinámicos, hidráulicos y normativos.
Desde el punto de vista termodinámico, un ΔT reducido permite a la bomba de calor operar con temperaturas de condensación más bajas, aumentando su COP y capacidad de forma significativa.
Asimismo, evita ciclos bruscos, logrando un funcionamiento más estable y prolongando la vida del compresor. En el plano hidráulico, implica trabajar con mayores caudales de agua, lo que maximiza la cesión de calor en los emisores de baja temperatura (radiadores sobredimensionados, suelos radiantes, fan-coils) y posibilita climatizar con agua más templada sin perder confort.
Esto requiere un correcto diseño de bombas, tuberías y emisores, pero resulta en sistemas más eficientes y equilibrados. Normativas y estándares como el RITE, el CTE y la EN 14511 avalan esta filosofía de diseño: las instalaciones modernas se proyectan para baja temperatura y alto caudal, aprovechando las ventajas de las bombas de calor y garantizando la eficiencia estacional.
En definitiva, el salto térmico de 5 °C se ha convertido en una “buena práctica” universal en aerotermia, ya que concilia las necesidades de la máquina y de la instalación: la bomba de calor alcanza su máximo rendimiento y los emisores entregan la potencia necesaria de forma óptima.
Siguiendo estas pautas –respaldadas por fabricantes y legislación–, los sistemas aire-agua logran altos ahorros energéticos y un funcionamiento fiable, cumpliendo con los objetivos de eficiencia y confort de la climatización actual.
