La aerotermia es una de las fuentes de energía renovables y limpias que existen que, aplicada a la tecnología, nos permite climatizar una vivienda o local de forma muy eficiente. Esta tecnología, muy utilizada en Europa desde hace décadas, se está convirtiendo uno de los sistemas más instalados también en España. Si todavía no conoces qué es la aerotermia, en este artículo contestamos a algunas de las preguntas más comunes sobre esta tecnología.
¿Qué es la aerotermia?
Aerotermia es una fuente de energía renovable que aprovecha la energía almacenada en forma de calor en el aire que nos rodea y que nos permite cubrir la demanda de calefacción, agua caliente sanitaria y refrigeración en un local o vivienda.
Los aparatos que utiliza la aerotermia para funcionar son las bombas de calor aerotérmicas, que extraen hasta un 80% de la energía del aire para generar calor o frío, lo que las convierte en una de las tecnologías más eficientes que existen para climatizar.
¿Cómo funciona la aerotermia?
Para entender cómo funcionan las bombas de calor aerotérmicas, es necesario saber qué es la aerotermia, y los fundamentos del funcionamiento y las características de los citados equipos.
Las Bombas de Calor (BdC) son equipos que, utilizando un gas refrigerante en un ciclo termodinámico cerrado, transfieren calor entre dos focos a diferente nivel térmico, haciendo que el citado calor fluya de una temperatura más baja a una más alta.
Es decir, las bombas de calor aerotérmicas son capaces de captar energía del aire, disponible en la naturaleza e inagotable (renovable), permitiendo utilizarla para la climatización de los espacios ocupados por las personas.
Principales componentes de la bomba de calor
En el ciclo termodinámico de las bombas de calor, el estado físico del fluido contenido en el circuito frigorífico (refrigerante) se modifica para permitir la citada transferencia de calor del “foco frío” al “foco caliente” mediante la aportación de un trabajo mecánico.
Ello se realiza por medio de sus componentes principales: Compresor, Condensador, Dispositivo de Expansión y Evaporador, teniendo cada uno tiene una función destinada un proceso específico (Figura 2):
- Compresión: se eleva la presión y temperatura del refrigerante y se transfiere al mismo la energía necesaria para su movimiento a lo largo del circuito frigorífico.
- Condensación: se produce la condensación del refrigerante, cediendo calor al medio externo al condensador.
- Expansión: la válvula de expansión genera una pérdida de carga que reduce la alta presión del refrigerante procedente del condensador.
- Evaporación: el refrigerante se evapora absorbiendo calor del medio externo al evaporador.
En resumen, lo que se hace es absorber en el evaporador calor del medio frío (enfriamiento) y ceder este calor en el condensador, junto con la energía aportada al compresor para su funcionamiento, al medio caliente (calentamiento), originando la transferencia de calor antes mencionada.
En la Figura 3, correspondiente a la gráfica de presiones-entalpías representativa del ciclo frigorífico, puede observarse en el eje de abscisas cómo el tramo de entalpía correspondiente a la energía “convencional” aportada, necesaria para el proceso de compresión, es muy inferior a los tramos de entalpia correspondientes tanto al de la energía absorbida en el evaporador para la refrigeración, como al de la energía cedida en el condensador para la calefacción, mostrando gráficamente por qué los rendimientos de las bombas de calor, tanto en refrigeración como en calefacción, son muy superiores a 1.
Habitualmente está muy extendido el uso de las bombas de calor reversibles, que incorporan en su circuito un quinto elemento, la válvula de inversión o de 4-vías, que permiten invertir el sentido del flujo del refrigerante y, consecuentemente, el del calor.
De esta manera, el mismo equipo puede trabajar en modo calefacción y en modo refrigeración, ya que ambos intercambiadores pueden funcionar como evaporador o como condensador alternativamente. También es habitual utilizar la aerotermia para generar acs (agua caliente sanitaria) tal y como explicamos en nuestra infografía «aerotermia para acs».
Por esta razón en las Bombas de Calor se habla de “Unidad Exterior”, que contiene los elementos del circuito frigorífico que se sitúan en el exterior, y la “Unidad Interior”, que contiene los elementos que se ubican en el interior del local o dan servicio al mismo, incorporando ambos los respectivos intercambiadores de calor exterior e interior que funcionan como evaporador o como condensador según el modo de funcionamiento.
Como se ha mencionado anteriormente, en el caso de las Bombas de Calor Aerotérmicas, la fuente exterior es el aire ambiente, por lo que el intercambiador exterior suele ser una “batería” (intercambiador de calor aire-fluido refrigerante), en tanto que el intercambiador interior puede ser:
- También una batería, en el caso de unidades BdC Aire-Aire, que tratan directamente el aire de los espacios interiores.
- Un intercambiador de placas, multitubular o coaxial, en el caso de unidades BdC Aire-Agua que suministran agua caliente o fría para su distribución interior a los emisores (fan-coil, suelo radiante/refrescante, etc.).
Tipos de calefacción por aerotermia
La instalación de aerotermia para calefacción es aquella que extrae del aire la energía térmica que necesita para calentar un circuito de agua sanitaria que alimentará una instalación de suelo radiante o bien de radiadores a baja temperatura. Para lograr calefacción por aerotermia tenemos que tener una bomba de calor aire-agua, que obtenga el calor del aire y lo transfiera a un circuito de agua caliente sanitaria. Acompañándose con un depósito acumulador, podemos dar servicio de agua caliente para cocina y baños.
El ahorro de una calefacción por aerotermia frente a gas natural y gasóleo puede ser entre un 25% y 50% en zonas climáticas muy frías.
Conocida la máquina generadora del calor, existen varias opciones de diseñar una instalación de calefacción con esta tecnología, en función principalmente del método de intercambio de calor secundario:
- Calefacción por bomba de calor aire-agua
- Por suelo radiante
- Por radiadores de baja temperatura
- Por fancoils y conductos
- Calefacción por aire acondicionado aire-aire
Normalmente, en el argot actual de aerotermia se suele utilizar el término bombas de calor para el intercambio aire-agua y el de aire acondicionado para el intercambio aire-aire convencional.
Ventajas y desventajas de la energía aerotérmica
Ahora que hemos explicado cómo funciona la aerotermia, podemos mencionar algunas de sus ventajas de desventajas. Como en todo tipo de instalaciones, debemos valorar cuáles son nuestras necesidades en cuanto a confort y consumo antes de elegir el sistema idóneo para nuestro hogar o negocio.
Funciona con energía renovable
La aerotermia es una energía renovable, ya que utiliza la energía térmica presente de forma natural en el aire. Las normativas actuales vigentes (CTE, RITE) consideran a la aerotermia fuente de energía renovable, siempre y cuando su valor de rendimiento medio estacional (SCOP) sea superior a 2,5 cuando sean accionadas eléctricamente y superior a 1,15 cuando sean accionadas mediante energía térmica. A la clarísima ventaja medioambiental que conlleva utilizar energías renovables para climatizar nuestro hogar, se suma la posibilidad de obtener ayudas económicas desde las administraciones para sustituir un antiguo equipo basado en energía fósil por aerotermia.
Su alta eficiencia energética
Como ya hemos explicado, la tecnología aerotérmica es una de las más eficientes del mercado, ya que consigue producir más energía de la que consume. Sólo consumen 1kw de electricidad para producir unos 4 kw de calor. Al instalar aerotermia, obtenemos un ahorro energético (y económico) importante gracias a su alta eficiencia energética.
Su tamaño
El tamaño de los equipos aerotérmicos se considera una desventaja respecto a otros equipos como las calderas de gas. Sin embargo, los últimos avances tecnológicos han reducido el tamaño de estos sistemas aerotérmicos, permitiendo incluso su instalación en apartamentos sin problemas. Existen bombas de calor que se instalan en el exterior de la vivienda y lo único que tienes que colocar dentro es un pequeño depósito de ACS de unos 150 litros. Por eso, prácticamente se puede instalar en cualquier situación, incluidas pequeños pisos, como por ejemplo sustituyendo un termo eléctrico.
Lo que sí que hay que tener en cuenta es que son equipos que requieren de una unidad exterior, por lo que debemos tener permiso para instalarlo en la fachada o espacio en la terraza o en el jardín para ello.
¿No es compatible con radiadores?
Una bomba de calor trabaja con temperaturas más bajas que una caldera de gas, sobre 50 ºC – 60 ºC. Esto no quiere decir que la aerotermia no pueda instalarse en una vivienda con un sistema de radiadores convencionales. Sólo que habrá que plantear colocar más elementos en cada radiador o más radiadores. También podemos sustituirlos por radiadores de baja temperatura. en el caso de los radiadores de baja temperatura, la emisión de calor se produce por convección. Esto supone una mayor sensación de confort y una emisión más eficiente.
Por otra parte, ya existen algunos modelos de bombas de calor aerotérmicas que sí especifican temperaturas de operación a altas temperaturas (entre 65° y 80°C) que son perfectas para rehabilitaciones en las que solo se proponga la sustitución de la caldera sin modificar el resto de la instalación de radiadores.
Cero emisiones
A diferencia de calderas u otro tipo de estufas de combustión, la aerotermia no emite ningún tipo de emisión (humo ni vapor). Por lo tanto, la ubicación de estas máquinas no está condicionada por chimeneas o producción de gases de combustión.
Sistema polivalente
Con un mismo sistema aerotérmico, podemos generar tanto calefacción y agua caliente sanitaria como aire acondicionado, ya que las bombas de calor pueden ser reversibles. Además, esta tecnología permite combinarse en sistemas híbridos con energía solar fotovoltaica, lo que incrementa el rendimiento de estos sistemas al máximo, logrando incluso ahorros del 100% al obtener la energía eléctrica de una instalación de autoconsumo.
Precios de una instalación de aerotermia
El coste de la instalación de aerotermia dependerá de las dimensiones de la vivienda así como de la potencia de la bomba de calor. El tamaño de la casa o local es sin duda el factor más relevante, puesto que de ello dependerá la longitud de la instalación y los metros cuadrados de suelo radiante necesarios. A casas más grandes, mayor consumo y por tanto más rentable saldrá al aerotermia, por lo que se desaconseja para viviendas de menos de 90 m2.
Por poner un ejemplo del precio de una instalación de aerotermia en un piso de 100 m2 con depósito de ACS y con suelo radiante, teniendo en cuenta la mano de obra, los materiales, la instalación eléctrica, componentes, etc. podría oscilar entre 10.000 o 15.000 euros.
Recomendamos siempre consultar a los expertos en aerotermia así como instaladores acreditados de tu zona para obtener un estudio y presupuesto personalizado.
¿Cuánto se ahorra instalando aerotermia?
Según los cálculos que puedes leer al detalle en este artículo, para una aerotermia reversible en una vivienda de la zona climática D (Madrid) con etiqueta energética E (las más comunes sin buen aislamiento) el consumo anual de aerotermia sería de unos 295,70 € para un piso de 100 m2. Para sacar esta conclusión, se ha planteado una demanda de consumo eléctrico (en calefacción y refrigeración) de 2.190 kW/h anuales.
Según el Informe SPAHOUSEC II del IDAE (Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía), el consumo promedio de gas natural en una casa española es de 5.097 kWh al año, por lo que ya podemos apreciar un ahorro en el consumo en comparación con la aerotermia.
Preguntas frecuentes sobre sistemas de aerotermia
¿Puedo generar agua caliente sanitaria con aerotermia?
Sí. En el mercado existen las llamadas bombas de calor aire-agua que en lugar de calentar sólo el aire, calientan el agua que se dirige a un circuito de ACS, bien para generar calefacción para suelo radiante o radiadores a baja temperatura o bien para abastecer el circuito de agua de una vivienda para su uso en baños y cocina.
El propio Código Técnico de la Edificación (CTE) sección HE-4 obliga a realizar una contribución solar mínima a la hora de realizar una instalación de agua caliente sanitaria (ACS) tanto para edificios nuevos como rehabilitados. Esta sección del CTE indica que la energía solar térmica puede ser sustituida por otras fuentes de energía renovables siempre que las emisiones de CO2 y el consumo de energía primaria no renovable de la instalación alternativa sean iguales o inferiores a la instalación solar térmica.
¿La aerotermia es una energía renovable?
Sí. Las energías renovables son aquellas que se obtienen de fuentes naturales inagotables, como el viento, el sol y, en este caso, el calor del aire. La aerotermia es una fuente de energía renovable ya que está incluida dentro del grupo de las energías procedentes de fuentes renovables según la Directiva Europea 2009/28/CE, siempre que la bomba de calor supere un cierto rendimiento (COP mayor de 3).
Esta Directiva establece, en uno de sus puntos que, el control del consumo de energía en Europa y la mayor utilización de la energía procedente de fuentes renovables, junto con el ahorro energético y una mayor eficiencia energética, constituyen una parte importante del paquete de medidas necesarias para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero.
¿Es eficiente la aerotermia?
La aerotermia y concretamente las bombas de calor, son una de las tecnologías más eficientes que existen en climatización. Esto es así porque obtiene hasta un 80% de la energía del aire, una fuente renovable y gratuita. Esta cualidad hace que las bombas de calor aerotérmicas multipliquen la potencia eléctrica de accionamiento del compresor, transportando calor útil de forma altamente eficiente.
Las bombas de calor consumen electricidad y producen energía térmica. Sin embargo:
- Por cada Kw eléctrico que utiliza una bomba de calor en modo calefacción, obtiene 4,5 kW de calor (COP de 4,5).
- Por cada Kw eléctrico que utiliza una bomba de calor reversible en modo aire acondicionado, obtiene 3,5 kW de refrigeración (EER de 3.5).
Si quieres saber más sobre qué son los coeficientes de rendimiento (COP) y eficiencia energética en el ciclo de refrigeración (EER) de la bomba de calor, te recomendamos leer el éste artículo.
¿Funciona correctamente la aerotermia con temperaturas exteriores bajo cero?
Las bombas de calor ofrecen un menor rendimiento cuanto más baja sea la temperatura exterior. Sin embargo, esto no quiere decir que con temperaturas extremas funcionen peor, sólo que necesitarán mayor potencia y por lo tanto, consumirán más energía. Cuanto mayor sea la diferencia de temperatura entre el interior y el exterior, la bomba de calor aerotérmica necesitará mayor potencia para asegurar su correcto funcionamiento.
Por lo tanto, a la hora de escoger una bomba de calor, tendremos que tener en cuenta la zona climática en la que vivimos y la calidad del aislamiento de nuestra vivienda.
En zonas en las que se alcanzan los -20ºC (algo común en zonas del interior de España), conviene instalar una bomba más pontente (de 18 kW por ejemplo). Si en cambio vivimos en una zona donde las temperaturas extremas no bajan de -5ºC, nos bastaría con una bomba de calor de unos 9 kW.
En cuanto al aislamiento, si nuestra vivienda contara con un aislamiento de máxima calidad, no necesitaríamos una bomba de calor de tanta potencia, ya que la inercia térmica de la vivienda será mayor por lo que los picos de temperatura bajarán. A partir de 2019, todos los edificios de nueva construcción tendrán que ser obligatoriamente Edificios de Consumo casi Nulo, por lo que en el futuro no se requerirán bombas de calor de tanta potencia.
Otra solución muy empleada en casos de requerir una gran demanda de calefacción y ACS en una vivienda en condiciones climáticas extremas es optar por una instalación híbrida que combine bomba de calor de baja potencia con caldera de condensación a gas. De esta forma, la caldera servirá de apoyo en los días del año en los que la temperatura exterior sea demasiado baja.
¿Puedo instalar aerotermia con radiadores?
Sí, aunque al trabajar la aerotermia con agua a baja temperatura (en torno a 45-55ºC en vez de los 70-80ºC de los clásicos) conviene instalar radiadores de baja temperatura que suelen tener más elementos que los convencionales. Al trabajar a menor temperatura, los radiadores necesitan mayor superficie de radiación.
¿Es mejor aerotermia o gas natural?
La aerotermia es una fuente de energía renovable, mientras que el gas natural es una fuente de energía fósil y más contaminante. La aerotermia es un sistema mucho más eficiente y menos contaminante que el gas natural y, si podemos conectarlo a un sistema de paneles solares fotovoltaicos, podremos climatizar nuestra casa a coste cero.
