¿Qué es la aerotermia y cómo funciona?

En un mundo donde la eficiencia energética y la sostenibilidad son prioridades clave, las soluciones de calefacción y refrigeración están evolucionando rápidamente. En este contexto, la aerotermia emerge como una alternativa prometedora que combina tecnología innovadora con un enfoque amigable con el medio ambiente.

¿Qué es la aerotermia?

La aerotermia o energía aerotérmica, es la energía almacenada en forma de calor en el aire ambiente. Dicho calor proviene fundamentalmente del Sol, por lo que podemos afirmar que la aerotermia es un tipo de energía renovable que no depende de recursos agotables y se renueva de forma continua gracias a la radiación solar que penetra en la atmósfera. Esta atmósfera actúa acumulando parte del calor procedente del Sol.

Para aprovechar el calor del ambiente es necesario disponer de un equipo ya conocido, la bomba de calor. En el caso de la aerotermia las bombas de calor son del tipo Aire-Agua.

¿Cómo funciona la aerotermia?

La bomba de calor consta de una unidad exterior y una unidad interior, interconectadas frigoríficamente a través de un par de tuberías y un par de cables para su comunicación. Adicionalmente se necesita un fluido refrigerante con bajo punto de ebullición y un ciclo frigorífico de compresión.

En la unidad exterior disponemos de un intercambiador de calor que, al capturar el calor del ambiente, el refrigerante se evapora y pasa a estado gaseoso. Esto ocurre a temperaturas muy bajas (incluso a -20ºC), lo que permite utilizar la bomba de calor en invierno y en verano. Una vez el refrigerante se encuentra en estado gaseoso, éste pasa al compresor donde se incrementa su presión y temperatura para transportarlo al intercambiador de calor de la unidad interior. Allí el refrigerante a alta presión y temperatura cede calor a una corriente de agua, calentándola a medida que circula por el intercambiador de la unidad interior.

En algunos casos el refrigerante a alta presión pasa por una parte del intercambiador de calor de la unidad exterior y posteriormente se expansiona reduciendo su presión y temperatura, dejando el ciclo para comenzar de nuevo.

¿Cómo funciona la aerotermia con radiadores?

La bomba de calor toma el aire del entorno exterior. A través de un proceso de compresión, un refrigerante en el sistema se calienta y se vuelve vapor. Este vapor caliente pasa a través de una bobina ubicada en el interior del edificio.

Dentro del edificio, la bobina conectada a la bomba de calor está en contacto con un circuito de agua que alimenta los radiadores. El calor del vapor caliente se transfiere al agua en la bobina. Luego, el agua caliente fluye a través de los radiadores.

Los radiadores, calentados por el agua caliente, irradian calor hacia el aire circundante en las habitaciones del edificio. Esto aumenta la temperatura interna y crea un ambiente más cómodo.

Después de liberar su calor, el agua enfriada regresa al sistema de la bomba de calor. Aquí, el proceso de compresión del refrigerante nuevamente calienta el agua antes de que vuelva a circular por los radiadores. Este ciclo se repite para mantener una temperatura constante en el interior.

Componentes principales de un sistema de aerotermia

Un sistema de aerotermia consta de varios componentes clave que trabajan juntos para captar, transferir y utilizar la energía térmica del aire exterior. Estos componentes son:

• Bomba de calor aerotérmica: este es el elemento central del sistema. La bomba de calor extrae el calor del aire exterior mediante un refrigerante. Luego, comprime y calienta este refrigerante, permitiendo que el calor se transfiera al agua o al aire interior. La bomba de calor también regula la temperatura y la distribución del calor.
• Unidad exterior: es la parte visible del sistema que se encuentra en el exterior de la vivienda. Contiene el ventilador, el intercambiador de calor y el compresor, que son esenciales para captar y transferir el calor del aire exterior al refrigerante.
• Unidad interior: es la parte que se encuentra en el interior de la vivienda. Puede ser una bobina de calor que se conecta a un sistema de distribución de aire o agua caliente. La bobina recibe el calor del refrigerante y lo transfiere al fluido que circula a través del sistema de calefacción o agua caliente.
• Equipos emisores: son los que reparten el frío o el calor generado por la vivienda. Algunos de ellos son radiadores, suelo radiantes, splits o fancoils.
• Termostato: permite al usuario ajustar y controlar la temperatura deseada en el interior. También regula el funcionamiento de la bomba de calor y otros componentes del sistema.
• Refrigerante: es un fluido que circula dentro del sistema y cambia de estado (gaseoso y líquido) a diferentes temperaturas y presiones, permitiendo la transferencia de calor.
• Circuito hidráulico: en sistemas que utilizan agua caliente para la calefacción, el circuito hidráulico incluye las tuberías, las bombas de circulación y los dispositivos de regulación de flujo que transportan el agua caliente desde la bomba de calor hasta los radiadores o el suelo radiante.
• Intercambiador de calor: permite la transferencia de calor entre el refrigerante y el fluido que circula en el sistema de calefacción, agua caliente sanitaria o aire acondicionado.

Tipos de sistemas de aerotermia

La aerotermia es un sistema de climatización que aprovecha la energía contenida en el aire para proporcionar calefacción, refrigeración y agua caliente en diferentes contextos. Este innovador enfoque utiliza intercambiadores de calor y bombas de calor para transferir la energía térmica entre el aire y el sistema de calefacción o refrigeración. Hay tres variantes principales de sistemas de aerotermia: la aerotermia aire-aire, la aerotermia aire-agua y la aerotermia agua-agua.

• Aerotermia Aire-Aire (Calefacción y Refrigeración): en el caso de la aerotermia aire-aire, el sistema extrae calor del aire exterior en el modo de calefacción y lo transfiere al interior del edificio. Durante el verano o en el modo de refrigeración, el proceso se invierte, extrayendo el calor del interior y liberándolo al aire exterior. Este método resulta eficiente tanto en climas fríos como cálidos, ya que utiliza la temperatura del aire ambiente para ajustar la temperatura interna del edificio.
• Aerotermia Aire-Agua (Calefacción, Refrigeración y Agua Caliente): la aerotermia aire-agua va un paso más allá, incorporando la capacidad de generar agua caliente además de calefacción y refrigeración. Este sistema utiliza el calor extraído o liberado en el intercambio con el aire para calentar agua, que luego puede ser utilizada para los sistemas de calefacción por suelo radiante, radiadores y para suministrar agua caliente sanitaria. Esto convierte a la aerotermia aire-agua en una solución integral para las necesidades de confort en un hogar o edificio.
• Aerotermia Agua-Agua (Calefacción, Refrigeración y Agua Caliente): la aerotermia agua-agua se centra en el intercambio de calor con un circuito de agua, ya sea a través de una fuente de agua subterránea (como un pozo o un lago) o mediante la instalación de un sistema de captación de calor en el suelo. Este método es eficaz tanto para calefacción como para refrigeración, y también puede ser utilizado para la producción de agua caliente. Al aprovechar la estabilidad térmica del agua, este sistema ofrece una mayor eficiencia en comparación con otros métodos.

¿Qué ventajas tiene la aerotermia?

La aerotermia ofrece varias ventajas significativas. En primer lugar, es una fuente de energía renovable y sostenible, ya que aprovecha el calor natural contenido en el aire exterior, lo que reduce la dependencia de los combustibles fósiles y disminuye las emisiones de carbono y otros contaminantes.

Además, la aerotermia es altamente eficiente en términos energéticos. Aunque requiere electricidad para funcionar, la cantidad de calor producida es mucho mayor que la energía eléctrica consumida, lo que se traduce en un coeficiente de rendimiento (COP) elevado. Esto significa que por cada unidad de electricidad utilizada, se pueden obtener varias unidades de calor, lo que resulta en un menor consumo energético y costos operativos más bajos en comparación con sistemas de calefacción tradicionales.

La versatilidad es otra ventaja clave de la aerotermia. Puede utilizarse tanto para calefacción como para refrigeración, lo que elimina la necesidad de tener sistemas separados para diferentes estaciones del año. Además, la aerotermia puede ser integrada con sistemas de calefacción existentes, como radiadores, suelo radiante o fancoil.

Este sistema también es compatible con la tecnología de suelo radiante, que distribuye el calor de manera uniforme y confortable en toda la habitación. Además, es menos invasivo en términos de instalación y mantenimiento en comparación con otros sistemas, como calderas de gas, que requieren almacenamiento y suministro de combustibles.

La aerotermia es amigable con el medio ambiente, reduce las emisiones de gases de efecto invernadero y promueve la transición hacia una energía más limpia y sostenible. En general, estas ventajas hacen que la aerotermia sea una opción atractiva y moderna para la calefacción y refrigeración de edificios residenciales y comerciales.

Problemas de la aerotermia

Aunque la aerotermia es una tecnología de climatización eficiente y respetuosa con el medio ambiente, como cualquier sistema, también presenta algunos desafíos y problemas potenciales que deben tenerse en cuenta. Algunos de los problemas comunes asociados con la aerotermia son los siguientes:

• Rendimiento en bajas temperaturas: los sistemas de aerotermia pueden experimentar una disminución de su eficiencia en climas extremadamente fríos. A medida que la temperatura del aire disminuye, la capacidad de extracción de calor del aire también puede reducirse, afectando el rendimiento del sistema. En estas situaciones, algunos sistemas pueden necesitar sistemas de respaldo o complementarios para garantizar un rendimiento constante.
• Necesidad de energía eléctrica: aunque la aerotermia utiliza el aire como fuente de energía, la mayoría de los sistemas aún dependen de la electricidad para alimentar las bombas de calor y otros componentes. Esto significa que, en última instancia, la eficiencia del sistema de aerotermia está vinculada a la forma en que se produce la electricidad en una determinada región. Si la electricidad proviene principalmente de fuentes no renovables, la huella ambiental total del sistema podría ser mayor.
• Necesidad de espacio exterior: la instalación de sistemas de aerotermia puede requerir espacio exterior para la colocación de unidades exteriores y, en algunos casos, para la perforación de pozos geotérmicos. Esto puede ser un desafío en áreas urbanas densamente pobladas o en propiedades con espacio limitado.
• Requiere un diseño y dimensionamiento precisos: para garantizar un rendimiento óptimo, los sistemas de aerotermia deben diseñarse y dimensionarse cuidadosamente según las necesidades específicas del edificio. Un diseño incorrecto o un tamaño inadecuado del sistema pueden afectar negativamente la eficiencia y el confort interior.
• Nivel de ruido: Algunos modelos de bombas de calor pueden generar niveles de ruido perceptibles durante su funcionamiento. Esto puede ser una consideración importante, especialmente en entornos residenciales donde el ruido puede afectar la calidad de vida.

Desventajas de la aerotermia

• Eficiencia en climas fríos: en lugares con temperaturas extremadamente bajas, la eficiencia de la aerotermia puede disminuir. A medida que la temperatura exterior baja, la cantidad de calor que se puede extraer del aire también disminuye, lo que podría afectar el rendimiento del sistema en invierno.
• Coste inicial: la instalación de un sistema de aerotermia puede tener un coste inicial más alto en comparación con algunos sistemas de calefacción tradicionales. Esto puede ser una barrera para algunas personas, a pesar de los ahorros a largo plazo en costos de operación.
• Requiere electricidad: aunque es más eficiente que los sistemas basados en combustibles fósiles, la aerotermia sigue dependiendo de la electricidad para funcionar. En zonas donde la electricidad es cara o proviene en gran parte de fuentes no renovables, esto podría afectar los beneficios económicos y ambientales del sistema.
• Necesidad de espacio exterior: las unidades exteriores de la bomba de calor necesitan espacio al aire libre para ser instaladas. Esto podría ser un problema en viviendas con espacio limitado o en áreas urbanas densamente pobladas.
• Ruido: algunas unidades exteriores de aerotermia pueden generar ruido durante su funcionamiento, lo que podría ser molesto para los residentes o vecinos, especialmente en espacios cercanos al equipo.
• Necesita un sistema de distribución compatible: para obtener los mejores resultados, la aerotermia necesita un sistema de distribución de calor compatible, como radiadores, suelo radiante o fancoil. La adaptación de sistemas existentes o la instalación de nuevos sistemas podría aumentar el costo total.
• Necesita mantenimiento regular: aunque generalmente requiere menos mantenimiento que sistemas tradicionales como calderas de gas, la aerotermia aún necesita inspecciones y mantenimiento periódico para garantizar su eficiencia y funcionamiento adecuado.

¿Qué es más barato la aerotermia o el gas natural?

La aerotermia suele ser más eficiente desde el punto de vista energético, lo que significa que produce más calor con una cantidad menor de electricidad en comparación con lo que se necesita para quemar gas natural, lo que se traduce en una posible reducción en la factura energética de hasta un 25%. Sin embargo, la electricidad tiende a ser más costosa que el gas en muchas regiones, lo que puede afectar la relación de costos.

En lugares donde la electricidad es relativamente económica en comparación con el gas natural, la aerotermia podría ser una opción más atractiva en términos de costos operativos a largo plazo. Además, la aerotermia ofrece ventajas en términos de sostenibilidad y reducción de emisiones, lo que puede ser importante para aquellos que buscan opciones más respetuosas con el medio ambiente.

Por otro lado, en áreas donde el gas natural es más asequible en comparación con la electricidad, una caldera de gas puede ser más rentable en términos de costos operativos. Sin embargo, es importante considerar que los precios del gas natural pueden fluctuar a lo largo del tiempo, lo que podría afectar la relación de costos en el futuro.

¿Cuánto se paga de luz con la aerotermia?

El costo de electricidad asociado con un sistema de aerotermia puede variar significativamente según varios factores, como la eficiencia del sistema, el tamaño de la vivienda, el clima de la región, las tarifas eléctricas locales, el precio de la luz y los hábitos de uso de energía.

Sin embargo, sabemos que las bombas de calor pueden consumir 1 kWh de electricidad mientras aportan a la vivienda 4 kWh de energía térmica. El 75% de la energía que obtienes con la aerotermia es gratuita (se obtiene del aire). Es decir, solo pagas el 25% de lo que consumes.

Aerotermia opinión

La aerotermia ha generado opiniones mixtas. Sus defensores destacan su eficiencia energética al aprovechar la energía térmica del aire, reduciendo así las emisiones y la dependencia de combustibles fósiles. Además, su versatilidad para calefacción y refrigeración la hace atractiva. Sin embargo, críticos señalan desafíos como el costo inicial, la eficiencia en climas fríos y la dependencia de electricidad, lo que plantea preguntas sobre su sostenibilidad real y su idoneidad en todos los entornos.