¿ Como funciona un sistema de Aerotermia ?

Un sistema de aerotermia funciona utilizando el calor en el aire para enfriar o calentar tu vivienda (y calentar agua), lo que consigue ahorrar un 60-70% de energía en comparación con un sistema de calefacción tradicional, ¿cómo lo hace?

La aerotermia, básicamente, absorbe el calor de un lugar y luego lo mueven a otro: en verano, lo saca fuera de tu casa y en invierno lo introduce. Y esto lo hace de manera mucho más eficiente que un sistema convencional, pudiendo ahorrar un 60-70% de la energía que necesitas para hacer funcionar caldera de combustión tradicional.

¿Que hace que una bomba de calor sea tan eficiente en comparación con un sistema de calefacción típico? Y si funcionan absorbiendo el calor, ¿cómo pueden las bombas de calor mantener la casa caliente cuando hace frío afuera?

Un elemento importante para realizar la transición energética es la electrificación de nuestro sistema energético, incluido nuestro sistema de climatización. Y esto puedes lograrlo con una bomba de calor aire-agua o sistema de aerotermia, capaz de enfriar tu casa en verano o calentarla en invierno, además de proporcionarte agua caliente sanitaria (ACS) todo el año.

Conceptos básicos del funcionamiento de un sistema de aerotermia

Si decimos que una bomba de calor reversible puede proporcionarte refrigeración en verano y calor en invierno, puedes pensar que es una mezcla entre una caldera y un aire acondicionado. Pero en realidad, es un único sistema que permite realizar ambas funciones, además de proporcionarte ACS (agua caliente sanitaria).

En el modo de refrigeración, una bomba de calor funciona exactamente como un aire acondicionado tradicional. Utiliza todos los mismos componentes, incluidos serpentines y una línea de refrigerante. También se basa en los mismos principios para absorber el calor del interior de tu casa y moverlo al exterior, mientras también reduce la humedad.

Los aires acondicionados centrales y los sistemas de aerotermia a menudo se ven casi idénticos, y la mayoría de los fabricantes de aire acondicionado también fabrican bombas de calor. Si tomas una bomba de calor y un aire acondicionado tradicional con la misma calificación de eficiencia de enfriamiento (medida en SEER), el coste energético y monetario serían similares.

En el modo de calefacción, el proceso se ejecuta al revés. La bomba de calor absorbe el calor del exterior de tu casa y luego lo traslada al interior. El resultado es que un sistema de aerotermia reduce el uso de energía para calefacción entre un 60 y un 70% en comparación con un sistema de calefacción tradicional. Proporciona la misma cantidad de calor, mientras que utiliza mucha menos energía. Y esto es así, incluso teniendo en cuenta las ineficiencias de la red eléctrica.

¿Por qué los sistemas de aerotermia son tan eficientes?

Un sistema de aerotermia funciona de manera totalmente diferente a los sistemas de calefacción tradicionales. Una caldera convierte el combustible en calor; es decir, quema combustible, la misma tecnología básica que hemos usado desde la prehistoria.

El calor eléctrico “regular”, o calor de resistencia eléctrica, es otra variación de la misma idea: convierte una forma de energía (electricidad) en otra (calor). Un calefactor de resistencias eléctrico resiste el flujo de electricidad y aprovecha el calor resultante.

En el mejor de los casos, estos sistemas toman una unidad de combustible o electricidad y la convierten exactamente en una unidad de calor. Es decir, son 100% eficientes, como todos los radiadores eléctricos. Los sistemas que queman combustible siempre desperdician algo de energía, por lo que suelen tener una eficiencia cercana al 80% o al 90%, según el sistema.

Con la aerotermia, los principios son diferentes. No convierte la energía directamente en calor, como los calentadores tradicionales, sino que usa electricidad para alimentar un sistema que atrae el calor ambiental y lo mueve. Entonces, esencialmente, puedes usar un poco de electricidad para aprovechar una gran cantidad de calor libre que proviene del sol.

¿Recuerdas aquellos radiadores eléctricos 100% eficientes? Una bomba de calor bien instalada pulveriza este porcentaje, con más de un 400% de eficiencia en el transcurso de una temporada de calefacción. Es decir, por cada unidad de electricidad que utiliza el sistema de radiadores, puedes obtener cuatro unidades de calefacción.

¿Cómo funcionan las bombas de calor cuando hace frío fuera?

Este parece ser el concepto más difícil de comprender para la mayoría de las personas: si un sistema de aerotermia funciona absorbiendo calor, ¿cómo puede mantener caliente tu casa cuando hace mucho frío afuera y parece que no hay calor para absorber?

Por un lado, las bombas de calor funcionan en climas fríos porque pueden enfriarse más que el aire exterior. Incluso cuando el aire se siente dolorosamente frío que parece que te quema la piel, todavía condensa algo de energía térmica.

Por otro lado, el calor fluye hacia el frío. Esta es una ley fundamental de la física, y es por eso que abrir la ventana en un día de verano realmente caluroso, más que refrescar, hace que tu casa se caliente.

Entonces, siempre que el refrigerante dentro de la bomba de calor esté a menos temperatura que el aire, la energía térmica del aire fluirá hacia la aerotermia.

¿Hay sistemas de aerotermia que funcionan mejor que otros en climas fríos?

No todos los sistemas de aerotermia funcionan de manera igualmente eficiente cuando hay bajas temperaturas. Las bombas de calor básicas no funcionan bien en climas fríos porque no pueden enfriarse lo suficiente. A partir de temperaturas inferiores a 1,5ºC producen cada vez menos aire caliente, al tiempo que, irónicamente, tu hogar necesita más calor para tener la temperatura que deseas. La mayoría de estos sistemas de aerotermia vienen equipados con tiras de calefacción de respaldo, esencialmente radiadores eléctricos gigantes, que se activan cuando la temperatura desciende lo suficiente.

Pero las bombas de calor de alto rendimiento pueden enfriarse a sí mismas según sea necesario para funcionar bien en temperaturas más bajas. Muchos modelos funcionan perfectamente hasta -15ºC, y algunos incluso siguen funcionando a su máximo potencial hasta -20ºC.

Eso sí, a medida que desciende la temperatura, incluso estas bombas de calor para climas fríos se vuelven menos eficientes. Es decir, necesitan usar más electricidad para absorber suficiente calor. Aún así, las bombas de calor usan mucha menos energía que los calentadores tradicionales, especialmente cuando se promedia el uso de energía durante toda una temporada de calefacción, desde el otoño hasta la primavera.

La capacidad de calefacción de cada bomba de calor eventualmente disminuye por debajo de cierta temperatura, aunque tiene que hacer mucho frío para que dejen de funcionar por completo. Las condiciones varían de un modelo a otro.

La Física para explicar por qué funcionan los sistemas de aerotermia

Hay tres reglas de la Física que entran en juego para que un sistema de aerotermia funcione:

El calor siempre se mueve hacia el frío. Por tanto, las bombas de calor absorben el calor haciéndose más frías que su entorno, incluso cuando ese entorno es muy, muy frío.
Cuando aumentas la presión de una sustancia, también aumentas la temperatura. Lo contrario también es cierto: despresurizar una sustancia, la enfría. Un sistema de aerotermia usa un montón de válvulas de presión para manipular la temperatura de su refrigerante, en los lugares correctos en los momentos idóneos.
La presión también afecta al estado de una sustancia, pudiendo pasar de líquido a gas y viceversa. A su vez, el sobrecalentamiento y subenfriamiento que se da en los cambios de estado, también es aprovechado por las bombas de calor.

¿Cuáles son las partes de un sistema de aerotermia y cómo funcionan?

Un sistema de aerotermia puede tener formato monobloc, incluyendo todos los elementos en un solo dispositivo. También cuentas con bombas de calor que se componen de una unidad exterior y una o más unidades interiores o módulo hidráulico.

Pero más allá del formato, los sistemas de aerotermia están compuestos por los siguientes elementos principales:

Cada unidad exterior e interior está conectada por una línea de refrigerante o agua, básicamente un tubo de metal largo instalado en bucle. La línea de refrigerante, por supuesto, está llena de refrigerante o agua. Un refrigerante es una sustancia que es excelente para almacenar calor y que cambiará de estado líquido a gaseoso a una temperatura y presión concretas.
Cada unidad interior y exterior contiene un serpentín o intercambiador de calor que puede absorber y liberar calor de manera eficiente. Los serpentines también se pueden llamar evaporadores o condensadores.
Cada unidad interior y exterior también tiene un ventilador para soplar aire a través de los serpentines.
Varias válvulas se ubican a lo largo del circuito de refrigerante. Algunas juegan con la presión del refrigerante (válvulas de expansión); otras sirven para regular en qué dirección fluye el refrigerante, según el modo de calefacción o refrigeración (válvulas de inversión y válvulas de retención).
El compresor es el corazón de toda la máquina, el componente que realmente bombea el refrigerante a través del sistema. También funciona como una válvula de presurización. Las bombas de calor básicas utilizan compresores de una sola fase que mueven el refrigerante a una velocidad y presión constantes. Las bombas de calor de mayor rendimiento utilizan compresores de velocidad variable que pueden ajustar el caudal y el nivel de presión del refrigerante.
Y, además, tiene filtros, componentes de descongelación y electrónica.

¿Cómo funciona la aerotermia paso a paso?

Un sistema de aerotermia reversible puede refrescar tu vivienda en verano y calentarla en invierno. Pero ¿qué pasos sigue para lograrlo? Veámoslo con más detalle.

¿Qué pasos realiza la aerotermia para refrescar tu casa en verano?

El ciclo de refrigeración es un proceso que manipula la presión, la temperatura y el estado de un refrigerante para ayudar a mover el calor de manera rápida y eficiente. Más concretamente:

La bomba de calor se enciende y comienza a consumir electricidad. El compresor comienza a bombear refrigerante, que pasa al compresor en forma de gas, a baja temperatura y baja presión.
El compresor exprime el refrigerante y sale como un gas a alta presión y ahora a alta temperatura, fluyendo por una válvula inversora, donde puede cambiar la dirección del flujo de refrigerante según el modo de funcionamiento. En modo de enfriamiento, la válvula de inversión dirige el refrigerante, todavía gaseoso y muy caliente, hacia el serpentín exterior.
El calor del refrigerante comienza a fluir hacia el aire menos caliente, con la ayuda del ventilador y las aletas de metal del serpentín. El refrigerante se enfría tanto que pasa a líquido cuando sale del serpentín exterior, todavía muy presurizado.
Luego el refrigerante pasa por la válvula de expansión, que despresuriza el refrigerante, para enfriarlo y convertirlo en gas.
El refrigerante frío y despresurizado pasa a través del serpentín interior, mientras un ventilador sopla aire a través de ese serpentín. La bobina estará notablemente más fría que la temperatura del aire dentro de tu casa. Entonces, el calor del aire interior pasa al serpentín frío y el refrigerante comienza a calentarse nuevamente.
La humedad del aire también se condensa en la superficie fría del serpentín interior y gotea en una bandeja.
El refrigerante sale del serpentín interior y se mueve hacia el compresor, donde el ciclo comienza de nuevo. Se repite hasta que la temperatura interior desciende lo suficiente como para coincidir con el punto de ajuste del termostato.

Y ¿Qué pasa cuando se alcanza la temperatura deseada?

Una vez que se alcanza la temperatura confortable en tu casa, tienes diferentes formas de funcionamiento, en función de la tecnología por la que apuestes.

Una bomba de calor básica de una sola fase se apagará cuando llegue a la temperatura indicada, hasta que la temperatura interior vuelva a subir y se vuelva a poner en funcionamiento. Sin embargo, un sistema de aerotermia con tecnología inverter, con velocidad variable y de mayor rendimiento, ajustará su nivel de potencia (y consumo de electricidad) a la baja, de modo que se enfriará más lentamente, intentando mantener una temperatura constante funcionando con una configuración de baja potencia constante. Lo que energéticamente es más eficiente.

¿Cómo funciona la aerotermia para calentar tu casa en invierno?

En el modo de calefacción, el proceso es básicamente el mismo. Los serpentines interior y exterior tienen propósitos opuestos, y el refrigerante se mueve a través de un conjunto de válvulas ligeramente diferente.

Tampoco deshumidifica realmente tu hogar en modo calefacción. Pero la esencia del proceso es la misma.

Combina tu sistema de aerotermia con placas solares

La aerotermia es un sistema de energía limpio y renovable. Sin embargo, como ya hemos señalado en otras ocasiones, cuánto de limpia y renovable depende también de la fuente con la que alimentas tu equipo. Si buscas un sistema energético 100% renovable, tu mejor opción es combinar tu aerotermia con una instalación de placas solares. Así, además de ganar en seguridad e independencia energética, ahorrarás en la factura de la luz y en emisiones de CO2 a la atmósfera.

Alimentar un sistema de aerotermia con placas solares también supone aumentar el autoconsumo fotovoltaico que realizas, lo que contribuye a reducir el tiempo de amortización de tu instalación.