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Un sistema de climatización aerotérmico actúa como solución integral para calefaccionar, refrigerar y suministrar agua caliente doméstica con un gasto energético notablemente bajo. A continuación, detallamos su coste, su definición, su mecanismo de operación y las valoraciones de quienes lo utilizan.

¿Qué es una bomba de calor de aerotermia?

La tecnología de aerotermia ha visto un incremento notable en tiempos recientes; informes de la Asociación de Creadores de Sistemas de Climatización revelan que, durante el 2022, la instalación de sistemas de calefacción aerotérmicos se elevó en un notable 62% en comparación con el año previo. Si estás considerando la transición a energías más limpias en tu vivienda, la bomba de calor aerotérmica podría convertirse en tu mejor opción sustentable.

Entonces, ¿en qué consiste la aerotermia y de qué manera opera una bomba de calor diseñada para este sistema?
Un equipo de calor aerotérmico es una máquina diseñada para captar la energía presente en el ambiente y convertirla en calor, facilitando la calefacción, la climatización y el suministro de agua caliente doméstico (ACS). A diferencia de las calderas, no fabrica calor por sí misma, sino que desplaza la energía térmica de un entorno a otro: durante los meses fríos captura el calor del exterior incrementando su presión para caldear el interior del hogar; en la temporada estival, lleva a cabo el proceso inverso, extrayendo el calor del interior de la casa y liberándolo al exterior.

Aunque su funcionamiento requiere de electricidad para propiciar el desplazamiento del aire, la fuente principal de su energía es atmosférica. Consideramos a la aerotermia como energía renovable siempre que el coeficiente de eficiencia operativa (COP) de la bomba de calor sea mayor a 3, esto es, si produce al menos 3 kW por cada kilovatio que consume de energía eléctrica.

Cabe señalar que la aerotermia no es el exclusivo sistema que se vale de una bomba de calor: la mayoría de los sistemas de aire acondicionado se benefician de una bomba de calor aire-aire que toma el calor del entorno y lo libera al exterior; por otro lado, la geotermia se apoya en una bomba de calor suelo-agua que extrae el calor del subsuelo y lo conduce al sistema de calefacción.

Los sistemas basados en aerotermia se distinguen por emplear una bomba de calor aire-agua, que transfiere la energía calórica del aire al sistema de calefacción y ACS del inmueble. En esta categoría encontramos tres variantes de equipos:

• Bomba de calor específica para calefacción.
• Bomba de calor orientada al calentamiento de agua para uso sanitario.
• Bomba de calor híbrida para calefacción y agua caliente sanitaria.

¿Cómo funciona una bomba de calor de aerotermia?

El principio en el que se basan todas las bombas de calor es uniforme: tienen la facultad de trasferir energía calórica de un ambiente a otro y, cuando se trata de sistemas aire-agua, de un entorno a distinto medio.
Esta tecnología aporta mayor bienestar en comparación con otros dispositivos por dos razones principales:

• En lugar de producir calor, capturan la energía del entorno, proporcionando frío o calor a las habitaciones de una forma limpia, sin emanaciones ni contaminantes de ninguna índole.
• Operan siguiendo un ciclo termal que es reversible, lo que permite que un único equipo ofrezca refrigeración y calefacción indistintamente.

El modo en que opera la bomba de calor aerotérmica varía según las necesidades del usuario: calefacción, enfriamiento o producción de agua caliente doméstica:

• Calefacción
• Enfriamiento
• ACS

Proceso operativo de la bomba de calor aerotérmica en función de la calefacción

1. Un ventilador integrado en la unidad exterior de la bomba de calor (aparentado a los climatizadores externos que se instalan en las fachadas), sustrae la energía térmica del aire.
2. Dentro de la bomba circula un líquido refrigerante a temperaturas muy bajas. Este se entibia al contacto con el aire y es llevado al compresor, donde su grado térmico se intensifica al comprimir el refrigerante, acelerando el movimiento de sus moléculas, lo que incrementa las colisiones y, por ende, genera más calor.
3. La bomba de calor impulsa el gas refrigerante hasta la unidad interna, transfiriendo su energía calórica al agua que fluye en el sistema de calefacción.
4. El agua, ya caliente, se dirige hacia los elementos emisores de calor, que pueden ser radiadores convencionales o sistemas de piso térmico.
5. Al concluir, el refrigerante retorna a la bomba de calor, específicamente a la válvula de expansión, la cual tiene la tarea de disminuir su presión y, con ello, la temperatura, preparando así el refrigerante para reiniciar el ciclo.

Mecanismo de funcionamiento de la bomba de calor aerotérmica al refrescar

1. El refrigerante, ya calentado al absorber la temperatura del interior de la vivienda, es conducido por la bomba de calor mientras el ventilador lo expulsa al exterior.
2. Este refrigerante alcanza la válvula de expansión, la cual desacelera el movimiento de sus moléculas, lo que disminuye su temperatura.
3. Seguidamente, el refrigerante fluye desde la bomba a la unidad interna, donde sustrae el calor del agua que circula por el sistema, provocando su enfriamiento.
4. Esta agua fría es transportada hacia el sistema de suelo térmico o hacia radiadores de baja temperatura, descargando frescura en el ambiente.
5. Paralelamente, el refrigerante regresa a la bomba de calor, que expulsa la energía térmica al exterior para que pueda comenzar una nueva fase del ciclo.

Operativa de la bomba de calor aerotérmica ante la solicitud de ACS

El método por el cual la bomba de calor aerotérmica emite agua caliente para uso doméstico es muy parecido al utilizado para la calefacción.
La alteración principal ocurre después de que el refrigerante haya elevado la temperatura del agua en el circuito: al efectuarse una petición de consumo de agua caliente, se activa un pequeño mecanismo, la válvula de tres vías, la cual bloquea la dirección hacia el sistema de calefacción y conduce el agua hasta el tanque de ACS, surtiendo así los grifos y duchas del hogar.

Consumo de una bomba de calor aerotérmica

Las ventajas de los sistemas de aerotermia son múltiples, destacando entre ellas por su eficiencia en el consumo energético.

La eficacia de las bombas de calor aerotérmicas se define mediante el COP, que varía entre 2 y 6 e indica la capacidad de calefacción; así como por el SER, que oscila entre 3 y 8,5 reflejando la eficiencia en modo de refrigeración.

Un modelo con un COP de 4,5 y un SEER de 4,5 es capaz de ofrecer 4,5 kW de calefacción o refrigeración por cada kilovatio de electricidad que necesita.

De acuerdo con Saunier Duval, un hogar de 200 m2 con sistema de suelo radiante y aislamiento estándar demanda 26.864 kWh de energía eléctrica; utilizando un sistema aerotérmico con un COP de 4,5, el consumo energético se reduce a solo 6.443 kWh.

Adicionalmente, el consumo medio anual de agua caliente en una residencia española es de 3.667 kWh, de acuerdo con el Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía; utilizando la aerotermia mencionada, el consumo se reduce a 814 kWh.

Ejemplo: comparación del gasto anual entre una casa de 200 m2 con calefacción eléctrica y otra con bomba de calor aerotérmica, considerando un costo de la electricidad de 0,2 €.

Diferencia entre una bomba de calor y la aerotermia

Un dispositivo de climatización denominado bomba de calor aprovecha la fuerza energética del entorno: del aire (aerotermia), del agua (hidrotermia) o de la tierra (geotermia). La aerotermia representa una clase de bomba de calor en la que la energía renovable se captura por medio de un intercambio en el que participan un intercambiador y un ventilador situado en el exterior.

El mecanismo operativo de las bombas de calor se basa en componentes como un evaporador, un compresor, un condensador y una válvula de expansión. La unidad exterior de la bomba de calor recoge la energía del entorno, la cual atraviesa un circuito conteniendo un gas refrigerante que se encarga de absorberla, independientemente de que proceda del aire, el agua o el suelo, transformándose en vapor. Seguidamente, el compresor ejerce presión sobre el vapor refrigerante, y al liberar esta presión, dicha energía se transfiere al sistema que proporciona calefacción y al depósito de agua caliente para uso doméstico. Frío de nuevo, el refrigerante se condensa retornando a su estado líquido y es difuminado mediante la válvula de expansión, intensificando la refrigeración del mismo y permitiendo una nueva absorción de energía del exterior. Así se reinicia el proceso.

Pese a la variedad de bombas de calor en el mercado, el principio operativo permanece inalterable: recolectar energía de un foco externo para trasladarla al interior del hogar. Dependiendo de la fuente de la cual extraigamos dicha energía, como se ha señalado previamente, distinguimos entre aerotermia, geotermia e hidrotermia.

La distinción entre una bomba de calor convencional y un sistema de aerotermia radica en que la aerotermia especialmente obtiene energía del aire externo. Por lo tanto, la aerotermia resulta ser notablemente eficaz dado que una considerable proporción de la energía usada en el hogar proviene de un recurso renovable.

Dicho esto, la eficiencia de la aerotermia se incrementa aún más si logra capturar una mayor cantidad de energía del aire. Esto se fundamenta en que el rendimiento aumenta conforme más energía seamos capaces de recolectar y transportar al interior del hogar.

Específicamente, a las bombas de calor que sustraen energía del aire y después la transfieren al interior mediante un sistema acuático para la calefacción de radiadores o el suelo radiante, se les denomina aerotermia.

En naciones con climas más rigurosos, como los países nórdicos, la bomba de calor constituye uno de los sistemas más extendidos en contraposición a España, donde el clima es más templado.

Es evidente que la bomba de calor y la aerotermia difieren ligeramente. Aunque ambas son capaces de generar tanto frío como calor, la principal distinción yace en el modo en que cada una gestiona la energía. Por tanto, es fundamental comprender las demandas específicas de tu vivienda antes de decidir invertir en uno u otro sistema.

Precio de una bomba de calor de aerotermia

De la multitud de personas que consideran implementar la aerotermia para aclimatar sus hogares, un segmento importante se retracta por el aspecto económico. No obstante, el coste de la aerotermia está disminuyendo progresivamente, esto debido a la expansión del mercado y la dinámica de competencia que reduce precios, además de las subvenciones disponibles en España.

Estos incentivos económicos para la aerotermia financian la instalación de sistemas aerotérmicos de bombas de calor, enfocados en fomentar el uso de energías limpias y disminuir la polución ambiental.
Disponibles hasta el 31 de diciembre de 2023, los montos de las ayudas se desglosan así:

• Para domicilios residenciales: 500 €/kW (monto máximo otorgado: 3.000 €)
• Para inmuebles de dominio público y sector terciario: 650 €/kW (monto máximo otorgado: 3.900 €)

La gama de precios de las bombas de calor destinadas a la aerotermia varía entre 1.800 € y 12.000 €, fluctuación que se debe a si generan solamente agua caliente, calefacción o ambos sistemas.

Costos de las bombas de calor de aerotermia de acuerdo a su función

Un dispositivo aerotérmico de 9 kW tiene capacidad para caldear un espacio de hasta 150 m², mientras que uno de 16 kW satisface las exigencias térmicas de inmuebles de hasta 300 m².

Preguntas frecuentes sobre las bombas de calor de aerotermia

Distinción entre bomba de calor y tecnología aerotérmica

La tecnología aerotérmica representa un método de climatización que se vale de una bomba de calor específica para generar acondicionamiento del aire, calor y provisión de agua caliente sanitaria; en tanto, la bomba de calor es un mecanismo que se encarga de transferir la energía térmica de una ubicación a otra y puede operar a través de distintos sistemas, tales como refrigeración por aire y la propia aerotermia.

Ubicación óptima para el montaje de una bomba de calor aerotérmica

Se recomienda posicionar la unidad externa de un sistema aerotérmico en un área al aire libre del hogar a fin de facilitar el intercambio térmico de manera óptima. Los emplazamientos más comunes incluyen patios interiores, terrazas, muros exteriores y azoteas de las estructuras edilicias.

Comparación de consumo entre un calefactor eléctrico y una bomba de calor

Las instalaciones de calefacción que utilizan electricidad logran una eficacia energética del 100%, no obstante, los sistemas que operan con aerotermia pueden alcanzar eficiencias de hasta el 400%, lo que se traduce en un consumo hasta cuatro veces inferior al de los calefactores eléctricos.

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Ernesto Correa Díaz

CEO en Energia y Calor Extremadura, S.L

Ingeniero Técnico de Obras Públicas y apasionado de las energías renovables hasta el punto de crear mi propia empresa. Especializado en el estudio y dimensionamiento de obras, autoconsumo fotovoltaico, sistemas de calefacción con energías renovables.

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