Las válvulas termostáticas de radiador no reducen la eficiencia de las bombas de calor aerotérmicas y pueden ahorrar hasta un 8 % de energía

Durante años, el sector de las bombas de calor aerotérmicas (ASHP, por sus siglas en inglés) ha evitado la instalación de válvulas termostáticas de radiador (TRV) por temor a que reduzcan la eficiencia del sistema. Esta práctica, heredada de los primeros sistemas mal diseñados, ha limitado la capacidad de los usuarios para controlar la temperatura por estancias y ha provocado sobrecalentamientos en viviendas bien aisladas o con altas ganancias solares. 

Sin embargo, un riguroso estudio experimental realizado en las instalaciones de Energy House Labs de la Universidad de Salford (Reino Unido) acaba de demostrar que las TRV no solo no perjudican el rendimiento de la bomba de calor, sino que pueden reducir el consumo energético para calefacción entre un 6 % y un 8 %, siempre que se respeten ciertas condiciones de diseño. 

En el estudio se ensayó una vivienda unifamiliar de tipo victoriano dentro de una cámara climática, equipada con una ASHP de 5 kW y radiadores dimensionados para una temperatura de impulsión de 45 °C. Se recortó la temperatura entre 2 y 3 °C en las habitaciones que representaban el 47 % de la pérdida de calor total, utilizando tanto TRV tradicionales como inteligentes. Los resultados muestran que el coeficiente de rendimiento (COP) no sufre cambios significativos y que el ahorro energético es directamente proporcional a la reducción de la diferencia de temperatura interiorexterior. El artículo presenta los detalles metodológicos, los resultados más relevantes y las recomendaciones prácticas para instaladores y diseñadores.

En los sistemas de calefacción central por gas, el uso de válvulas termostáticas de radiador (TRV) es una práctica común y bien aceptada. Las TRV permiten ajustar la temperatura de cada habitación de forma independiente (microzonificación), mejorando el confort y ahorrando energía al reducir el calentamiento de estancias no utilizadas o con exceso de ganancias solares. Sin embargo, en el diseño de instalaciones con bomba de calor aerotérmica (ASHP) se ha extendido la denominada filosofía de “circuito abierto” (open loop), en la que se omiten las TRV. La razón argumentada es que las TRV podrían reducir el caudal por debajo del mínimo que requiere la bomba de calor, aumentar los ciclos de encendido y apagado, y, en última instancia, empeorar el COP. 

Como alternativa, el circuito abierto confía en un equilibrado hidráulico preciso, en el correcto dimensionado de los radiadores y en una curva de compensación meteorológica bien ajustada. En la práctica, estos requisitos no siempre se cumplen, y el usuario pierde la capacidad de ajustar la temperatura por habitaciones, lo que puede provocar sobrecalentamientos en zonas con alta radiación solar o cargas internas elevadas.

El estudio que se resume aquí fue encargado por BEAMA y ejecutado por Energy House Labs en la Universidad de Salford con el objetivo de medir de manera controlada el impacto de las TRV sobre el rendimiento de una ASHP. La hipótesis de partida era que, lejos de perjudicar la eficiencia, las TRV podrían reducir el consumo energético sin afectar al COP, siempre que la instalación incluyera los elementos auxiliares adecuados (principalmente un deposito de inercia y una válvula de bypass automática). Para comprobarlo, se realizaron ensayos con diferentes tipos de TRV, con distintos patrones de temperatura exterior (constante y diurna) y con dos estrategias de calefacción (continua y con retroceso nocturno). El presente artículo expone la metodología empleada, los resultados obtenidos y las conclusiones prácticas que de ellos se derivan.

1. El banco de pruebas: Energy House 1

Los ensayos se llevaron a cabo en la Energy House 1, una réplica a escala real de una vivienda victoriana de pared maciza construida dentro de una cámara ambiental en el campus de la Universidad de Salford. La casa se levantó con materiales recuperados y técnicas de construcción tradicionales. Sus paredes exteriores son de 225 mm de ladrillo macizo sin aislamiento, las ventanas son de doble acristalamiento con marco de PVC (clase E), el suelo de madera suspendida sin aislar y el ático tiene 270 mm de aislamiento de lana mineral en el techo. La permeabilidad al aire medida fue de 12,7 m³·h⁻¹·m⁻² a 50 Pa, un valor comparable a la media del parque residencial del Reino Unido. De este modo, la vivienda representa razonablemente bien las características térmicas de una vivienda existente típica, anterior a las exigencias actuales de eficiencia energética.

La cámara ambiental puede reproducir temperaturas exteriores entre –10 °C y +30 °C, así como simular lluvia, viento y radiación solar. Para el estudio se utilizaron dos perfiles de temperatura exterior: un perfil constante de 4,5 °C (temperatura media invernal en el Reino Unido según SAP10) y un perfil diurno basado en los datos del año climático de referencia (TRY) de Leeds, también con una media de 24 horas de 4,5 °C. La humedad relativa en el interior de la cámara se mantuvo entre el 80 % y el 85 % durante todas las pruebas.

2. Sistema de calefacción y dimensionado

Se instaló una bomba de calor aerotérmica Vaillant aroTHERM plus de 5 kW, refrigerante R290, en configuración monobloque. La elección de la potencia se basó en un cálculo de carga térmica informado (informed heat load), es decir, utilizando valores reales medidos de transmitancia (U) y tasas de ventilación, en lugar de los valores asumidos por los métodos de cálculo convencionales. La carga térmica total a la temperatura exterior de diseño de –3 °C y con temperatura interior de diseño de 21 °C en todas las habitaciones resultó de 3.353 W, un valor significativamente inferior al que se habría obtenido con los valores asumidos. A partir de esta carga se fijó una temperatura de impulsión de 45 °C, que permitía reutilizar el radiador existente del salón. Los radiadores se dimensionaron para cubrir exactamente la carga de cada habitación, salvo algunas excepciones por disponibilidad comercial (cocina y escalera resultaron ligeramente sobredimensionadas). El caudal objetivo de la bomba de calor fue de 0,86 m³/h, valor que la unidad trata de mantener durante el funcionamiento normal.

Cada radiador se equipó con una TRV en el lado de ida y con una válvula reguladora de caudal (Flow Regulating Valve, FRV) en el retorno, en lugar de la llave de equilibrado convencional. Se ensayaron dos tipos de TRV seleccionados por BEAMA: una válvula tradicional Danfoss RASC2, y una válvula inteligente Schneider Electric Drayton Wiser, que incluía termostatos de ambiente y un hub conectado al controlador de la ASHP. En la instalación también se incorporó un depósito de inercia de 25 litros, que podía aislarse mediante válvulas para evaluar su impacto, y una válvula de bypass automática situada bajo el radiador del dormitorio 1 para garantizar un caudal mínimo cuando las TRV estuvieran cerradas. El sistema se equilibró cuidadosamente para que, con todas las TRV completamente abiertas y una temperatura exterior constante de 4,5 °C, las temperaturas del aire en todas las habitaciones no difirieran en más de 0,5 °C. Los caudales medidos tras el equilibrado se desviaron ligeramente de los calculados teóricamente, lo que refleja las dificultades reales de lograr un equilibrio perfecto en una instalación real.

3. Zonas de recorte de temperatura y estrategias de calefacción

El estudio se centró en “recortar” (trimming) la temperatura de tres habitaciones situadas en la fachada sur de la vivienda: la cocina, el dormitorio 2 y el baño. Estas estancias representan el 43 % del volumen interior y el 47 % de la pérdida de calor total. El objetivo era reducir su temperatura entre 2 y 3 °C por debajo de los 21 °C de diseño, alcanzando valores de unos 1819 °C, que siguen estando por encima del mínimo recomendado por Salud Pública de Inglaterra (18 °C). Se compararon tres métodos de recorte: mediante el cierre parcial de las FRV (actuando como llaves de equilibrado), mediante TRV tradicionales ajustadas manualmente, y mediante TRV inteligentes programadas con una consigna de temperatura en el termostato de ambiente. En los dos primeros métodos se aumentó deliberadamente el caudal hacia el radiador de la escalera (zona adyacente a las habitaciones recortadas) para compensar la mayor transferencia de calor desde esa zona. En el ensayo con TRV inteligentes se mantuvo el caudal de la escalera similar al del caso base, para evaluar el impacto de no compensar.

La mayoría de los ensayos se realizaron con un patrón de calefacción continuo (24 horas al día). Adicionalmente, se ensayaron patrones con retroceso de temperatura (setback), utilizando los horarios SAP (de 7:00 a 9:00 y de 16:00 a 23:00). En estos casos se probaron dos formas de implementar el retroceso: programándolo directamente en el controlador de la ASHP (reduciendo la consigna de temperatura ambiente 2 °C) o utilizando las TRV inteligentes en todos los radiadores para reducir la temperatura en horarios de inactividad, manteniendo la bomba de calor funcionando con su curva de compensación normal.

4. Duración de los ensayos e instrumentación

Cada ensayo tuvo una duración mínima de 72 horas, de las cuales las últimas 24 horas se utilizaron como periodo de análisis (reporting period). Las horas previas permitieron que la vivienda alcanzase un estado de equilibrio dinámico, minimizando los efectos de la inercia térmica de los materiales de construcción. La instrumentación incluyó un medidor de potencia SPC SDM120 para el consumo eléctrico de la ASHP (incertidumbre ±1 %), caudalímetros y sensores de temperatura Zener Zelsius C5 (incertidumbre del 2 % para potencia térmica y ±0,3 °C para temperaturas de ida y retorno), y sondas de temperatura ambiente Campbell Scientific HygroVUE10 con una incertidumbre de ±0,1 °C. El COP calculado corresponde al COP H4, es decir, la relación entre la potencia térmica entregada por la ASHP y la potencia eléctrica total consumida por todo el sistema.

1. Temperaturas interiores y ahorro energético

En el caso base sin recorte y con perfil de temperatura exterior diurno, todas las habitaciones se mantuvieron dentro de ±0,4 °C respecto a los 21 °C de consigna. La aplicación del recorte con TRV tradicionales redujo la temperatura media de la cocina de 20,7 °C a 18,5 °C (una disminución de 2,2 °C), la del dormitorio 2 de 20,9 °C a 18,5 °C (2,4 °C) y la del baño de 20,7 °C a 19,3 °C (1,4 °C). Las TRV inteligentes lograron reducciones muy similares, aunque con un comportamiento de tipo on/off que provocó pequeñas oscilaciones de temperatura de aproximadamente ±0,5 °C alrededor de la consigna. Las habitaciones no recortadas (salón y dormitorio 1) apenas vieron alterada su temperatura (variaciones inferiores a 0,3 °C). 

La escalera, al ser adyacente a las zonas recortadas, sufrió un descenso de 0,2 °C en los ensayos en los que se compensó el caudal y de 0,6 °C en el ensayo con TRV inteligentes sin compensación.

El consumo eléctrico de la ASHP en el caso base (sin recorte) fue de 19,1 kWh diarios, con una potencia térmica entregada de 67,6 kWh y un COP de 3,54. Al recortar temperaturas con TRV tradicionales, el consumo descendió a 17,8 kWh diarios (un ahorro del 6,7 %), mientras que con TRV inteligentes el consumo fue de 17,6 kWh (ahorro del 7,8 %). En todos los casos, el COP se mantuvo prácticamente inalterado, con valores de 3,503,52, dentro de las incertidumbres de medida. La figura del informe original muestra claramente que el porcentaje de ahorro energético es directamente proporcional al porcentaje de reducción de la diferencia de temperatura media interiorexterior de toda la vivienda. Es decir, al reducir la temperatura de las habitaciones recortadas, se reduce la temperatura media global de la casa, y el ahorro energético es el esperable por esa menor diferencia térmica.

2. Comportamiento de la bomba de calor y caudales

Un hallazgo importante es que, en todos los ensayos de recorte con patrón continuo, la ASHP permaneció en funcionamiento continuo (100 % del tiempo), excepto en el caso de las TRV inteligentes, donde se produjo una breve parada de unos 20 minutos atribuida a un ciclo de desescarche. No se observó un aumento significativo de los ciclos de encendido y apagado que pudiera perjudicar la eficiencia o la vida útil del compresor. Esto se debe a que el sistema contaba con el depósito de inercia y la válvula de bypass automática, que mantuvieron un caudal suficiente incluso cuando algunas TRV se cerraron por completo.

El análisis de caudales mostró diferencias notables entre los dos tipos de TRV. Con las TRV tradicionales, los caudales se mantuvieron prácticamente constantes a lo largo del día, con una ligera disminución en los radiadores recortados (por ejemplo, el caudal de la cocina pasó de 0,045 m³/h a 0,019 m³/h) y un aumento compensatorio en el radiador de la escalera (de 0,003 m³/h a 0,122 m³/h). El caudal total a través de la ASHP apenas varió (de 0,822 m³/h a 0,811 m³/h). En cambio, las TRV inteligentes mostraron un comportamiento digital: cuando la temperatura ambiente superaba la consigna, la TRV se cerraba por completo, interrumpiendo el flujo. 

Durante esos periodos de cierre, el caudal se redirigía hacia los radiadores no recortados, que veían aumentar su caudal aproximadamente un 10 % mientras las TRV inteligentes permanecían cerradas. Cuando las TRV volvían a abrirse, se producía un pico de caudal y de ΔT (diferencia de temperatura entre ida y retorno) debido al enfriamiento del agua en el radiador durante el periodo de inactividad. A pesar de estas variaciones, el COP no resultó afectado.

3. Impacto del depósito de inercia y del patrón de temperatura exterior

Los ensayos diseñados específicamente para evaluar el efecto del depósito de inercia (comparando la misma configuración con y sin depósito de inercia, tanto con temperatura exterior constante como diurna) no mostraron diferencias significativas en el COP ni en el consumo energético. El depósito de inercia de 25 litros no mejoró ni empeoró la eficiencia en las condiciones de ensayo, probablemente porque la propia bomba de calor Vaillant ya permitía un funcionamiento estable con caudales moderadamente bajos. No obstante, los autores del estudio original recomiendan mantener el depósito de inercia y la válvula de bypass en instalaciones reales, especialmente cuando se utilicen TRV, ya que otras marcas de bombas de calor (por ejemplo, Samsung) pueden llegar a bloquearse y requerir un reinicio manual si el caudal desciende por debajo de un umbral.

En cuanto al perfil de temperatura exterior, la comparación entre el perfil constante de 4,5 °C y el perfil diurno (con una media de 4,5 °C pero variando a lo largo del día) mostró que el COP y el consumo energético no cambiaron de manera estadísticamente significativa. La única diferencia apreciable fue una mayor estabilidad de las temperaturas interiores en el caso constante (variaciones inferiores a ±0,2 °C) frente a ligeras oscilaciones en el caso diurno, debidas a la inercia térmica de la vivienda y a la respuesta de la curva de compensación meteorológica. Este resultado es relevante porque sugiere que, para futuros trabajos de modelado, puede ser aceptable utilizar perfiles constantes simplificados sin distorsionar los resultados principales.

4. Ensayos con retroceso de temperatura (setback)

Cuando se programó un retroceso de temperatura en el propio controlador de la ASHP (reduciendo la consigna 2 °C en horarios de inactividad), se observó una reducción del consumo energético del 9,5 % (de 19,1 kWh a 17,3 kWh) sin afectar al COP (3,58 frente a 3,54, dentro de la incertidumbre). Sin embargo, al analizar las temperaturas alcanzadas durante los periodos de calefacción activa, se comprobó que no se llegaba a recuperar completamente la consigna de 21 °C, sino que las habitaciones se mantenían alrededor de 19,520,0 °C. Esto se debió a que la curva de compensación meteorológica estaba ajustada con precisión para mantener 21 °C con calefacción continua; al introducir un retroceso, la bomba de calor no disponía de suficiente margen para elevar de nuevo la temperatura. Por tanto, para que el retroceso sea efectivo sin perjudicar el confort, sería necesario incorporar una cierta influencia de la sonda de ambiente (room influence) o ajustar la curva de compensación.

En el extremo opuesto, cuando se programó el retroceso utilizando exclusivamente las TRV inteligentes en todos los radiadores (dejando la ASHP con su curva de compensación continua), se produjo un resultado muy negativo. La bomba de calor continuó generando una temperatura de impulsión adecuada para alcanzar 21 °C, pero las TRV cerraban el paso al agua al detectar que la temperatura ambiente superaba la consigna de retroceso (por ejemplo, 19 °C). Esto provocó un aumento drástico del número de ciclos de encendido y apagado (hasta 16 ciclos en 24 horas) y, lo que es más importante, una reducción del COP del 5 % (de 3,58 a 3,42). Como consecuencia, el consumo energético apenas se redujo (de 17,3 kWh a 17,1 kWh), lo que anula cualquier beneficio del retroceso. Este hallazgo es fundamental: los retrocesos de temperatura deben programarse siempre en el controlador de la bomba de calor, no mediante el cierre generalizado de las TRV inteligentes.

Los resultados obtenidos en este estudio experimental, realizado en condiciones rigurosamente controladas y con una instrumentación de alta precisión, contradicen la creencia extendida de que las válvulas termostáticas de radiador son perjudiciales para el rendimiento de las bombas de calor aerotérmicas. Por el contrario, las TRV permiten reducir la temperatura de las habitaciones que no necesitan calentarse tanto, ya sea por exceso de ganancias solares, por baja ocupación o por preferencias del usuario, y ello se traduce en un ahorro energético directamente proporcional a la reducción de la demanda térmica, sin merma de la eficiencia. Este comportamiento es análogo al que se observa en los sistemas de calefacción central por gas, donde las TRV se consideran un elemento estándar de ahorro y confort.

Una de las claves para que las TRV funcionen correctamente con una ASHP es disponer de un volumen hidráulico suficiente (depósito de inercia) y de una válvula de bypass automática que garantice un caudal mínimo a través de la bomba, incluso cuando varias TRV estén cerradas. En el estudio, la bomba Vaillant demostró ser tolerante a caudales reducidos, pero los autores advierten que no todas las bombas del mercado tienen esa capacidad. Por tanto, en una instalación real es imprescindible verificar las especificaciones del fabricante y, en caso de duda, incorporar los elementos de protección mencionados.

El estudio también pone de manifiesto la importancia del orden de las actuaciones para maximizar la eficiencia. La primera medida para reducir el consumo energético debe ser disminuir la temperatura de impulsión de la bomba de calor hasta que la habitación más desfavorable alcance una temperatura confortable. Esta medida actúa sobre la causa fundamental de la demanda térmica y mejora el COP al reducir el salto térmico que debe vencer la bomba. Solo después de este ajuste, las TRV deben utilizarse como una medida secundaria para afinar la temperatura en el resto de las habitaciones. Si se utilizan las TRV antes de haber optimizado la curva de compensación, se corre el riesgo de que las válvulas trabajen en contra de una temperatura de impulsión excesiva, lo que podría aumentar la ciclicidad y reducir ligeramente la eficiencia.

Un aspecto interesante que abre futuras líneas de investigación es la redistribución de caudales que provocan las TRV. En los ensayos se observó que al cerrar parcialmente una TRV, el caudal se redirige hacia otros radiadores del sistema, lo que puede aumentar ligeramente la potencia entregada en zonas no recortadas. En ciertos casos, este efecto puede compensar de forma natural el aumento de transferencia de calor desde las zonas recortadas hacia las adyacentes. Sin embargo, cuando la compensación natural no es suficiente, puede ser necesario aumentar manualmente el caudal en el radiador de la zona adyacente (como se hizo en los ensayos con TRV tradicionales). En casos límite, podría ser preciso elevar la temperatura de impulsión, lo que sí penalizaría el COP. El modelado numérico de estos fenómenos ayudaría a predecir cuándo es necesaria una compensación activa y cuándo no.

De los resultados obtenidos en el proyecto BEAMA Energy House se extraen las siguientes conclusiones principales.

Primera

Las válvulas termostáticas de radiador pueden instalarse en sistemas de bomba de calor aerotérmica sin miedo a perder eficiencia. Los ensayos demostraron que el recorte de temperatura en habitaciones seleccionadas (23 °C por debajo de la consigna general) reduce el consumo energético para calefacción entre un 6 % y un 8 %, mientras que el coeficiente de rendimiento (COP) no sufre cambios significativos.

Segunda

El ahorro energético es directamente proporcional a la reducción de la diferencia de temperatura media interiorexterior de la vivienda. Por tanto, el comportamiento es similar al de los sistemas de calefacción por gas, donde las TRV son una herramienta eficaz de ahorro y control.

Tercera

Para garantizar un funcionamiento correcto, la instalación debe incluir un depósito de inercia y una válvula de bypass automática que mantenga un caudal mínimo a través de la bomba de calor cuando las TRV se cierran. Aunque en el estudio el depósito de inercia no mostró un impacto medible en el COP, se considera una buena práctica de diseño, especialmente con marcas de bombas de calor sensibles a caudales bajos.

Cuarta

Existen diferencias de comportamiento entre las TRV tradicionales (analógicas, caudal continuo) y las TRV inteligentes (digitales, on/off). Ambas son igualmente válidas para el recorte de temperatura, pero las TRV inteligentes no deben utilizarse para programar retrocesos generales de temperatura en toda la vivienda. Cuando se desea un retroceso nocturno o en horas de baja ocupación, debe programarse directamente en el controlador de la bomba de calor, no mediante el cierre de todas las TRV inteligentes, ya que esta última práctica aumenta la ciclicidad y puede reducir el COP hasta en un 5 %, anulando cualquier ahorro.

Quinta

El orden de actuación recomendado para maximizar la eficiencia es el siguiente: en primer lugar, reducir la temperatura de impulsión de la bomba de calor hasta que la habitación más fría alcance una temperatura confortable. En segundo lugar, utilizar las TRV para recortar la temperatura en aquellas habitaciones donde no sea necesario mantener el mismo nivel de confort (dormitorios poco usados, estancias con altas ganancias solares, etc.). Las TRV no deben ser un sustituto de un buen ajuste de la curva de compensación, sino un complemento.

Sexta

Los resultados son aplicables a viviendas con un nivel de aislamiento similar al promedio del parque edificatorio del Reino Unido (paredes macizas sin aislar, doble acristalamiento, cierto grado de aislamiento en el ático). No se han ensayado escenarios más agresivos, como habitaciones completamente cerradas (con la TRV al mínimo), ni viviendas de muy alta eficiencia (tipo Passivhaus). Se recomienda extender la investigación a esos casos, así como a diferentes modelos de bombas de calor con distintas tolerancias a caudales reducidos.

En definitiva, el mito de que las válvulas termostáticas son incompatibles con las bombas de calor aerotérmicas ha quedado desmentido por la evidencia experimental. Los instaladores y diseñadores pueden ofrecer a sus clientes sistemas más flexibles y eficientes, integrando TRV de forma segura siempre que se respeten las buenas prácticas hidráulicas aquí señaladas.

Referencia: University of Salford (2026). BEAMA Air Source Heat Pump TRV Salford Energy House Test. Energy House Labs Technical Report, enero de 2026. Disponible a través de BEAMA y Energy House Labs. Autores: David Farmer, Ben Roberts, Bill George (University of Salford – Energy House Labs), en colaboración con Damon HartDavis y Phil Clarke (PCL Net Zero). Fuente original: BEAMA Air Source Heat Pump TRV Salford Energy House Test.

Autor: Marcos Carbonell ALemany