¿Cómo funciona la aerotermia? ¿Qué es? | Tipos de sistemas
La aerotermia es un sistema que produce calefacción, refrigeración y agua caliente de forma barata y renovable al extraer la energía térmica del aire.
Aerotermia: ¿Cómo funciona?
La aerotermia utiliza una bomba de calor para obtener la energía del aire y desplazarla de un lugar a otro. En invierno es capaz de extraer la energía térmica del aire incluso a temperaturas por debajo de los cero grados, para calentarla y transmitir su calor al interior de los hogares; en invierno, extrae el calor de las casas y lo expulsa a la calle.
Funciona gracias al ciclo frigorífico, un proceso en el que el calor se mueve de un punto a otro a través de un refrigerante:
La bomba de calor capta la energía calorífica del aire de la calle y lo transporta al evaporador.
El evaporador funciona como un intercambiador de calor que sustrae el calor del aire para aumentar la temperatura del gas refrigerante.
Para generar calor, el refrigerante pasa por la válvula de 4 vías, que invierte el ciclo frigorífico, y llega hasta el compresor, un dispositivo propulsado por un motor eléctrico que reduce la presión del gas refrigerante, cuyas partículas se mueven a mayor velocidad y chocan entre sí, produciendo calor.
El refrigerante, a alta temperatura, pasa al condensador, que actúa como un intercambiador de calor que cede su calor tanto al agua del circuito de agua caliente sanitaria (ACS), como al agua de las tuberías del circuito de calefacción, irradiando calor a través de los emisores de calor: radiadores, suelo radiante, aire acondicionado o fancoils.
Por último, el refrigerante caliente pasa por la válvula de expansión, que reduce su temperatura para que el ciclo pueda volver a comenzar.
¿Cómo funciona la aerotermia en verano? En verano, la aerotermia utiliza un ciclo termodinámico para disipar el calor del ambiente. Funciona igual que el aire acondicionado, absorbiendo el calor del interior de la estancia y expulsándolo a la calle. La única diferencia es que, al tratarse de una bomba de calor aire-agua, la refrigeración puede llevarse a cabo a través de splits de aire acondicionado, fancoils, suelo radiante o radiadores de baja temperatura.
¿Qué es la aerotermia?
La aerotermia es un sistema de climatización que aprovecha la energía térmica del aire para generar calefacción, refrigeración y agua caliente sanitaria. En función de tus necesidades y del tipo de vivienda puedes elegir entre:
- Aerotermia para calefacción y ACS
- Aerotermia solo para calefacción
- Aerotermia solo para ACS
¿Cuántos metros mide tu vivienda y qué tipo de equipo buscas?
Las bombas de calor de aerotermia son la mejor opción ante la inminente prohibición de las calderas de gas, que no podrán instalarse en los países de la Unión Europea a partir de 2026.
Es un sistema de alta eficiencia, que genera 4 kW de energía térmica por cada kilovatio de electricidad que utiliza para poner en marcha el compresor. Es decir, su rendimiento medio es del 400%, pero puede ser mayor en equipos de alta gama.
¿Por qué es tan eficiente la aerotermia? La eficiencia de la aerotermia viene de su capacidad de extraer la energía del aire, que es completamente gratuita y produce calor incluso a temperaturas bajo cero. De hecho, el aire irradia energía siempre que esté por encima de los 0º Kelvin (-273.15ºC) y, siempre que la temperatura exterior supere los -20 ºC, la aerotermia puede aprovechar el calor, aunque en los climas más fríos su rendimiento baja hasta el 130%.
Como hemos visto, uno de los mayores beneficios de la aerotermia es su versatilidad. Se trata de un sistema apto para todo tipo de climas y viviendas. En función del espacio que tengas disponible, puedes elegir entre dos tipos de equipo:
Aerotermia monobloc
Combina en el mismo aparato la bomba de calor, que se encarga de transmitir el calor de un espacio a otro, y el hidrokit, que cede el calor a las tuberías de la calefacción y el agua caliente sanitaria.
Se trata de un equipo perfecto para viviendas que disponen de suficiente espacio en la fachada o el jardín, pues libera espacio del interior de la vivienda. Se trata de equipos más compactos, pero menos eficientes.
Aerotermia bibloc
Está compuesta por dos máquinas: la unidad exterior y la unidad interior.
- En el exterior encontramos la bomba de calor, que se encarga de captar o expulsar el calor y transmitirlo al refrigerante.
- En el interior están el intercambiador de calor, que recibe el refrigerante caliente a través de la línea frigorífica, y el hidrokit, que lo utiliza para calentar el circuito de calefacción y ACS.
| Aerotermia monobloc | Aerotermia bibloc |
|---|---|
| Instalación sencilla, sin conexiones frigoríficas | La instalación es compleja y requiere la manipulación de gases fluorados |
| Como no tiene unidad interior, no ocupa espacio dentro de la vivienda | Es necesario tener espacio en el interior |
| Necesita menos mantenimiento, porque no hay riesgo de fugas de refrigerante | Necesita mantenimiento frecuente para evitar fugas de refrigerante |
| Es necesario tener suficiente espacio en el exterior o en la fachada. | Es del tamaño de un aire acondicionado, por lo que ocupa poco espacio en el exterior |
| Es necesario que estén cerca de los depósitos de inercia y ACS | Puede haber incluso 30 metros entre la unidad interior y la exterior |
| Su rendimiento es menor | Son más potentes |
¿En qué se diferencia la calefacción aerotérmica de otros sistemas de climatización?
Genera más energía de la que consume. Es decir, produce más calor con un gasto menor que otros sistemas menos eficientes como la electricidad o el gas natural.
En condiciones climáticas normales tiene un rendimiento del 400% frente a las calderas de gas de condensación (109%) y la calefacción eléctrica (100%).
Es preferible dejar la máquina encendida constantemente y controlar su consumo mediante termostatos individuales. Así, evitamos los picos de consumo que se producen durante el encendido y evitamos gastar energía en estancias que no se utilizan.
Junto con la geotermia, es el único sistema que produce calefacción, refrigeración y agua caliente. Las calderas de gas solo pueden producir calefacción y ACS; el aire acondicionado con bomba de calor, calefacción y refrigeración. Por lo tanto, la aerotermia es mucho más completa.
Tarda más en calentar el agua, por lo que es necesario instalar un depósito donde almacenar agua caliente, aunque algunos aparatos lo llevan incorporado.
Diferencias entre un equipo de aire acondicionado y la aerotermia
A nivel estético, un aire acondicionado y una bomba de calor aerotérmica son sistemas muy similares.
Además, ambos funcionan en base al mismo principio: un ciclo frigorífico que transporta el calor desde un foco más caliente a otro más frío. Tal es su parecido que los aires acondicionados más modernos incorporan una bomba de calor que les permite generar calefacción en invierno.
Entonces, ¿qué diferencias hay entre la aerotermia y el aire acondicionado?
- La unidad exterior del aire acondicionado es una bomba de calor aire-aire, que toma la energía calorífica del interior o el exterior de la vivienda y la transmite directamente al ambiente.
- La unidad exterior de un sistema aerotérmico es una bomba de calor aire-agua que funciona captando la energía térmica del aire y cediendo el calor a las tuberías de agua del sistema de calefacción y ACS.
- Las bombas de calor aire-aire solo pueden producir calefacción y refrigeración, mientras que los sistemas aire-agua producen calor, frío y agua caliente.
- Los sistemas de aerotermia tienen una pieza extra, llamada válvula de tres vías, que se acciona cuando hay una demanda de agua caliente, abriendo el paso hasta el depósito de agua caliente y cerrándolo al sistema de calefacción.
¿Cuáles son los componentes de la aerotermia?
Bomba de calor
La bomba de calor, o unidad exterior, es la parte que se encarga de absorber el calor del exterior y aumentar la temperatura del refrigerante. En su interior encontramos:
- Evaporador, o intercambiador de calor: es una pieza situada en la unidad exterior que extrae el calor del aire ambiente y lo transmite al refrigerante.
- Compresor: gracias a la energía eléctrica que consume la aerotermia, esta parte comprime las partículas del gas refrigerante, que chocan entre sí generando calor.
- Condensador: también funciona como un intercambiador de calor, que cede la energía térmica del refrigerante al agua que alimenta el circuito de calefacción y ACS de la vivienda.
- Válvula de expansión: funciona a la inversa que el compresor, reduciendo la presión del refrigerante para que su temperatura descienda y pueda absorber el calor del exterior.
Existen varios tipos de bomba de calor, siendo los más comunes:
Bomba de calor aire-agua: la bomba de calor aerotérmica, que extrae el calor del aire del interior o el exterior de la vivienda y lo transmite al agua que circula por las tuberías del sistema de climatización y agua caliente sanitaria.
Bomba de calor aire-aire: propia de los sistemas de aire acondicionado, extrae el calor del aire exterior y lo transmite al aire del interior de la vivienda.
Bomba de calor tierra-agua o tierra-aire: es la pieza fundamental de los sistemas geotérmicos, que extraen el calor del subsuelo y lo transmiten, bien al aire de la vivienda, bien al agua del sistema de climatización y ACS de la vivienda.
Depósito de inercia
El depósito de inercia es un dispositivo que recibe el agua caliente o fría que procede del hidrokit, la almacena a una temperatura constante y la suministra cuando el usuario realiza una demanda de calefacción.
En los equipos de aerotermia monobloc se encuentra situado en la misma unidad que la bomba de calor; en la aerotermia bibloc, se encuentra en el interior de la vivienda.
Funciona de la siguiente manera:
- Cuando el equipo funciona a máxima potencia, el depósito de inercia recibe el agua caliente (a 45ºC) o fría (a 26ºC).
- Si el usuario no exige calefacción ni refrigeración, el depósito mantiene el agua a una temperatura constante. De esta manera, el sistema de aerotermia puede trabajar a baja potencia, reduciendo así su consumo.
- Cuando se hace una demanda de calefacción, el depósito envía el agua a los emisores de calor: radiadores, radiadores de baja temperatura, suelo radiante o fancoils.
Interacumulador de ACS
Mientras que el depósito de inercia almacena el agua que alimenta los emisores de calefacción, el interacumulador de ACS es un depósito que guarda el agua caliente que sale a través de los grifos cuando hay una demanda de ACS.
Cuando esto sucede, la válvula de tres vías impide que el agua caliente llegue al depósito de inercia, y hace que vaya en su lugar al depósito de ACS.
Este equipo cuenta con una resistencia eléctrica que mantiene el agua a 60ºC y con un aislante térmico que evita que se escape el calor.
Eficiencia energética de la aerotermia
La aerotermia es uno de los sistemas de climatización más eficientes en la actualidad: por cada kilovatio de energía eléctrica que consume, produce entre 3,5 y 6 kW de energía térmica, logrando un rendimiento de entre 350% y 600%.
Pero, ¿cómo es posible?
Pues bien, el secreto de su eficiencia es que las bombas de calor de aerotermia no generan energía, sino que la transportan: obtienen la energía térmica del aire y transmiten el calor de un foco más caliente a otro más frío.
Para llevar a cabo este proceso necesitan la electricidad que pone en marcha el compresor, la pieza encargada de generar calor. Pero, como la energía del aire es gratuita, el usuario en realidad tan solo paga una pequeña parte de la energía que consume: la electricidad utilizada para poner en marcha el sistema.
No todos los equipos de aerotermia tienen la misma eficiencia, esta se mide en función de dos coeficientes: el COP (coeficiente de operatividad) y el EER (ratio de eficiencia energética):
- COP: cifra que determina la eficiencia del equipo en modo calor. Suele oscilar entre 2 y 6 e indica los kW de energía que puede generar por cada kW de electricidad que consume.
- SEER: valor que marca la eficiencia del equipo en modo frío. Varía entre 3 y 8,5 y marca la energía calorífica que es capaz de generar en función de la electricidad que consume.
Consumo anual de una bomba de calor con COP 5,1:
- Consumo eléctrico: 2.212 kWh
- COP: 5,1
- Energía calorífica generada: 2.212 kWh x 5,1 = 11.281,2 kWh
- Gasto anual: 11.281,2 x 0,2 = 2.256,24 €
Como ves, el rendimiento de una bomba de calor de aerotermia con COP 5,1 es 5 veces mayor que el de un sistema de calefacción eléctrico.
¿Es una energía renovable?
La aerotermia es un sistema de energía renovable, pues así lo recoge el Parlamento Europeo en la Directiva 2009/28/CE:
Se entenderá por "energía procedente de fuentes renovables": la energía procedente de fuentes renovables no fósiles, es decir, energía eólica, solar, aerotérmica, geotérmica, hidrotérmica y oceánica, hidráulica, biomasa, gases de vertedero, gases de plantas de depuración y biogás.
Sin embargo, en el mismo documento aclaran:
Las bombas de calor que permiten la utilización del calor aerotérmico [...] necesitan electricidad u otra energía auxiliar para funcionar. [...] Solo deben tenerse en cuenta las bombas de calor cuya producción supere de forma significativa la energía primaria necesaria para impulsarlas.
Es decir, lo que determina si un equipo de aerotermia es o no renovables es el coeficiente entre la energía producida y la consumida: el COP. Por ese motivo, solo se consideran renovables los equipos de aerotermia con un COP superior a 3.