Un único sistema para refrigerar y calentar el hogar: así funciona la aerotermia

Las necesidades térmicas de nuestros hogares tienen lugar durante todo el año, con mayor o menor intensidad. En invierno, los calefactores nos permiten estar resguardados del frío en casa. En verano, los aires acondicionados y ventiladores nos mantienen frescos para hacer más llevaderos esos meses de sofoco y bochorno. Y, por supuesto, durante todo el año necesitamos tener acceso a agua caliente para las necesidades de nuestros hogares.

¿Y si te dijera que podemos tener sistemas combinados que permiten dar una solución conjunta a estas tres necesidades? Es entonces cuando entra en juego el concepto de aerotermia. A continuación veremos cómo funciona, cuáles son sus ventajas y desventajas, y cómo nos permite ahorrar hasta un 25% de nuestro consumo energético en calefacción y aire acondicionado.

Los fundamentos de la calefacción y la refrigeración

Hay muchos sistemas para calentar nuestra vivienda. Las estufas o radiadores o las calefacciones centrales han estado presentes en la gran mayoría de los hogares, aunque si hablamos en términos de eficiencia tal vez la solución más adecuada es la aerotermia. Ahora bien, ¿en qué consiste?

Se trata de un sistema que permite emplear la energía térmica del aire para ser capaces de producir tanto aire acondicionado como calefacción o agua caliente. Un mismo mecanismo con el que poder cubrir estas tres necesidades de manera eficiente y económica.

Todo su funcionamiento se basa en el intercambio de calor entre dos sistemas: nuestro hogar y el exterior. Cuando queramos refrigerar nuestra vivienda tendremos que expulsar calor hacia el exterior y, de igual manera, cuando queramos calentar nuestra casa tendremos que absorber calor desde el exterior expulsando aire frío como consecuencia. Estos intercambios de calor se realizarán mediante un fluido capaz de pasar a estados líquidos y gaseosos liberando o absorbiendo calor latente en el cambio de fase.

El calor latente es la energía empleada para el cambio de estado de un fluido. Cuando enfriamos agua, por ejemplo, disminuye la temperatura en el agua hasta llegar a los 0ºC, y en ese punto aunque continuemos enfriándola va a permanecer a 0ºC hasta que se haya congelado completamente. El calor latente no produce cambios de temperatura en el fluido, sino que es una energía que se emplea para su cambio de estado y que puede ser devuelta si posteriormente revertimos de nuevo el estado. Almacenamos el calor en el fluido para transportarlo a otro lugar. Todos estos procesos se hacen en el interior de un sistema llamado "bomba de calor".

Para aplicar esto al caso del control de temperatura de una vivienda, empleamos un fluido refrigerante que circula por el interior de la bomba de calor. Y esta bomba de calor es el dispositivo que nos permitirá calentar o enfriar en función de la dirección en la que trabaje con el fluido.

En este sentido, si queremos enfriar la casa buscaremos que el fluido absorba calor del exterior para pasar de estado líquido a estado gaseoso. Una vez el fluido se encuentre en la zona exterior del hogar, se hará que pase de nuevo a estado líquido emitiendo calor al aire exterior. En el caso de querer calentar nuestra vivienda el proceso será el contrario. Condensaremos en el interior y vaporizaremos en el exterior.

Así funciona la aerotermia

Para conseguir esto, contamos con distintos dispositivos que se encargan de controlar el estado del fluido en todos los puntos del proceso, controlando la presión y la temperatura.

Cuando necesitamos condensar el fluido para que pase de estado vapor a líquido, el compresor se encarga de elevar la presión y la temperatura. Por el contrario, cuando queremos evaporar de nuevo el fluido en estado líquido pasamos por la válvula de expansión, que es la encargada de reducir fuertemente la presión y la temperatura. Teniendo estos dos elementos intermedios, habrá una unidad dentro de nuestro hogar y otra en el exterior encargada de expulsar aire frío o caliente según el modo de operación. Desde la unidad interior el sistema distribuirá la energía a los distintos sistemas que se empleen.

Además de lo que hemos comentado, el concepto de aerotermia añade un sistema adicional que permitirá no solamente controlar la temperatura del aire sino también la del agua. En este sentido, la unidad interior será un intercambiador de calor que se encargará de conectar el sistema previamente descrito y todas las unidades de radiadores o suelo radiante, así como el circuito de agua caliente sanitaria del hogar.

Con un único sistema coordinado, aplicando exactamente el mismo concepto, conseguimos maximizar la eficiencia del conjunto y extraer la energía térmica del aire para cubrir todas nuestras necesidades en materia de calefacción, calentamiento de agua y refrigeración.

¿Qué tipos de bomba de calor tienes a tu disposición?

Es importante tener en cuenta que la aerotermia hace referencia a una configuración concreta de la bomba de calor, que permite extraer la energía del aire exterior de la casa. Sin embargo, a la hora de aprovechar la energía térmica para la climatización de nuestra vivienda, tenemos a nuestra disposición distintos tipos de bombas de calor en función de su funcionamiento y los sistemas utilizados para el intercambio de calor.

El más común es el sistema aire-aire, por el cual el calor se obtiene del aire exterior para calentar el aire interior de la vivienda, o viceversa. Este es el sistema que hace uso de splits o multisplits como los que suele haber normalmente en las viviendas.

Por otra parte encontramos el circuito agua-aire, en el que el calor se obtendrá a partir del agua de la tierra, de ríos o incluso de la capa freática. Este calor se transmite posteriormente al aire del interior de la vivienda. Este sistema tiene una variante, que es la bomba de calor agua-agua, en la que el calor obtenido se transmite a un circuito de agua interior en el hogar.

Existe también otro sistema que puede ser empleado en aquellos casos en los que no se dispone de recursos hídricos cerca de la vivienda: la bomba de calor aire-agua. En estos casos es posible obtener el calor del aire exterior para calentar el circuito de agua interior del hogar. En último lugar encontramos el caso de las bombas geotérmicas, que son capaces de emplear directamente la energía térmica almacenada en el terreno para transmitirla al circuito interior del hogar.

Hemos visto los distintos recursos que podemos considerar como fuente del calor y a qué medios se puede transmitir dicha energía. Pero para que esa energía llegue a nosotros es necesaria la instalación de una serie de dispositivos muy variada. Precisamente esa versatilidad es una de las ventajas que proporciona la implementación de estos sistemas.

Para los sistemas aire-aire, como hemos mencionado, se hace uso de los splits. Sin embargo, en el caso de todas las otras opciones de bomba de agua podemos integrar la instalación de suelos radiantes y refrigerantes, radiadores de baja temperatura, ventiloconvectores (o fan coils), aerotermos o sistemas para el calentamiento del Agua Caliente Sanitaria (ACS).

Ventajas y desventajas de la aerotermia

A la luz de la categorización que hemos visto, podemos observar que la llamada aerotermia engloba la funcionalidad de las bombas aire-aire y aire-agua, en una configuración que permite el aprovechamiento de la energía para calentar y refrigerar el aire y el agua de nuestras casas. Y, por supuesto, tiene una serie de ventajas e inconvenientes con respecto a otros sistemas.

Las ventajas se engloban fundamentalmente en tres puntos principales. El primero de ellos sería la eficiencia, que permite un margen de ahorro a largo plazo de hasta un 25% en algunos casos. Contamos también como ventaja la comodidad de necesitar únicamente suministro eléctrico y no depender de distintos proveedores que nos proporcionen gas o pellets, por ejemplo. Y, en último lugar, este sistema no involucra ningún tipo de necesidad de evacuación de gas, cenizas o humo, así que aporta una mayor limpieza y disminuye las necesidades de mantenimiento.

Del lado de las desventajas encontramos la necesidad de instalar una unidad exterior, que ocupará espacio y puede afectar a la estética de nuestras fachadas o cubiertas. Además, otra desventaja está en que su nivel óptimo de eficiencia estará en los sistemas de radiación a baja temperatura o suelos radiantes, así como en la calefacción por aire. Igualmente proporciona capacidad de ahorro de cara al calentamiento de agua, aunque no es aquí donde están sus mayores márgenes de eficiencia.

También es adecuado tener en cuenta como desventaja que probablemente tengas que contratar una potencia mayor a tu comercializadora eléctrica, lo cual implica un aumento en el coste de la cuota fija. Esto es así porque estarías incorporando a tu hogar un nuevo foco de consumo eléctrico, aunque en balance acabarás gastando menos dinero que en la suma por separado de aire acondicionado, calefactores y termos eléctricos.

En último lugar, como ocurre con todo este tipo de sistemas de ahorro energético, es preciso hacer una importante inversión inicial para la adquisición de los dispositivos y su instalación, aunque a lo largo de los primeros años el ahorro que suponen permite amortizarlos.

En una búsqueda hacia sistemas energéticos cada vez más eficientes, la aerotermia se presenta como una solución óptima para conseguir cada vez mayores porcentajes de ahorro. Y, por supuesto, este ahorro tendrá un impacto positivo no solamente en tus bolsillos sino también en la reducción de nuestro impacto sobre el medio ambiente.

Imágenes | Climer Technology, Toshiba, Wikimedia Commons, Wikimedia Commons