La Aerotermia como energía renovable: Calefacción, refrigeración y/o ACS

Desde hace unos años esta tecnología está en boca de todos. Sus impulsores prometen grandes beneficios a bajo coste. Pero, ¿qué es la Aerotermia y qué ventajas ofrece respecto a los sistemas convencionales de climatización?

La Aerotermia como energía renovable

A grandes rasgos, esta tecnología nos ofrece la posibilidad de climatizar el ambiente y calentar el agua sanitaria de una vivienda mediante el aprovechamiento del calor contenido en el aire. Para ello se emplea una bomba de calor aire-agua. Antes que nada y para poder valorar objetivamente este sistema, puede ser interesante repasar algunos conceptos. Tal y como indica el primer principio de la termodinámica, la energía ni se crea ni se destruye; solo se transforma. Por otro lado, el segundo principio nos indica la direccionalidad de esta transformación y por ende la imposibilidad de deshacer el camino andado. Con las reglas de juego marcadas, científicos e ingenieros han desarrollado los medios para aprovechar al máximo esta transferencia de energía. En nuestro caso, la utilizamos para climatizar el hogar. Uno de los primeros métodos de climatización usado fue la hoguera. Este arcaico sistema permitía, y permite, aprovechar la energía química almacenada en el combustible, normalmente madera, para generar calor. Con este ejemplo se observa que mediante la combustión de un material, la energía contenida en sus enlaces químicos se transforma en calor (y luz). Agotado el combustible es imposible recuperarlo, el proceso es unidireccional. A partir de este punto, los avances tecnológicos se han centrado en dos aspectos: el máximo aprovechamiento del combustible, con calderas cada vez más eficientes como las de condensación, y los métodos de distribución del calor como el suelo radiante. Con la Aerotermia y las bombas de calor reversibles se abre un tercer frente. En vez de realizar una combustión para transformar un combustible (gas natural, propano, GLP, Pellets, madera, etc.) se traslada el calor contenido en el aire de un medio a otro. En cambio, debemos pagar un peaje energético, pues el calor solo fluye espontáneamente de un foco caliente a otro más frío. Las bombas de calor son un tipo de maquina térmica que permiten “mover” el calor entre dos reservorios térmicos de distinta temperatura en sentido contrario al natural a cambio de la aportación de trabajo. Ello es posible si creamos artificialmente un medio más frío que el reservorio frío, conectado a un medio más caliente que  el reservorio caliente.

Diagrama de flujo de calor externo de una bomba de calor

Reservorio: entorno capaz de ceder o absorber calor: medioambiente, vivienda, habitación. Evaporador: es el intercambiador de calor, más frio que el lugar de donde queremos extraer el calor (reservorio frio). Condensador: es el intercambiador de calor, más caliente que el lugar donde queremos ceder el calor (reservorio caliente) En el interior de una bomba de calor el fluido criogénico sufre un proceso cíclico de transformación. El fluido de trabajo que entra al evaporador es obligado a expandirse en su paso por la válvula de expansión. Debido a eso, el fluido pasa de líquido a gas y absorbe el calor latente de evaporación directamente del reservorio frio. A continuación un compresor fuerza la condensación del fluido expandido en el condensador. En consecuencia al cambio de estado, de gas a líquido, el fluido cede el calor latente de evaporación al reservorio caliente.

Diagrama de flujo de calor interno de una bomba de calor reversible.

A su vez, las necesidades térmicas de confort varían  con el cambio de estación,  es por esto que resulta interesante poder utilizar el mismo sistema tanto en invierno como en verano. Para lograr esta doble funcionalidad muchas de las bombas de calor modernas son reversibles. La adición de una válvula de cuatro vías junto con válvulas anti-retorno en paralelo con la válvula de expansión (ver esquema anterior) permite que los intercambiadores de calor puedan trabajar de evaporadores o condensadores. Resultado de ello, si lo que queremos es enfriar el hogar (reservorio frio) configuraremos la unidad interior como evaporador y la unidad exterior como condensador, si por lo contrario queremos calentarlo (reservorio caliente), la unidad interior funcionará de condensador y la exterior de evaporador. Con este nuevo método, la energía consumida para obtener el calor solo se usa para “mover” el calor según las necesidades de climatización, y por consiguiente la cantidad de energía externa demandada por el sistema disminuye considerablemente. Hasta hace relativamente poco los intercambiadores térmicos de las bombas de calor funcionaban con un sistema aire-aire. Es decir, el calor o frío absorbido del aire exterior por el líquido refrigerante, era cedido otra vez al aire interior. Con la aerotermia, el sistema de transferencia de calor se realiza mediante el intercambio aire-agua, en otras palabras, parte o todo el calor o frío es cedido a un acumulador de agua. De ahí que esta pueda ser usada tanto para la climatización como para A.C.S. Por lo general, las bomba de calor aerotérmicas ofrecen un COP (Coeficient Of Performance) elevadísimo. De todos modos cabe recalcar que la eficiencia de este sistema también dependerá de la temperatura exterior, siendo inversamente proporcional a la diferencia de temperatura de los reservorios. Debido a eso, cuanta más diferencia de temperatura queramos entre la zona a climatizar y el exterior, mayor será el consumo y peor el transporte de calor por kWh. Si finalmente optamos por cambiar nuestro sistema de climatización convencional por el de una bomba de calor aerotérmica, es fácil aprovechar el resto de la instalación existente. Pero si queremos sacarle el máximo partido a esta tecnología, es muy recomendable combinarlo con un sistema de distribución de calor de suelo radiante. Estas instalaciones ofrecen un excelente rendimiento con sistemas de climatización a baja temperatura como las bombas de calor. Cabe añadir que, debido al bajo consumo energético de esta tecnología respecto a los sistemas convencionales de calefacción con caldera, la aerotermia está catalogado como un sistema renovable según el CTE. Objetivamente aunque el aire pueda ser considerado como una fuente inagotable de calor, su COP sea elevado y el consumo del equipo muy bajo, este consumo existe y procederá de una central eléctrica que según su sistema de generación podrá o no ser respetuosa con el medio ambiente. Ahora bien, la disminución del consumo energético eléctrico (kWh) debido al nuevo equipo de climatización aerotermico, puede resultar poco rentable para el usuario. Esto se debe al coste desigual de la energía en función de su procedencia. Y es que no cuesta lo mismo un kWh de gas, que un kWh de electricidad. En consecuencia, antes de invertir en un sistema aerotermico también deberíamos tener en cuenta el impacto económico final en la factura del consumidor. En definitiva, se trata de una opción muy interesante que permite disminuir considerablemente la demanda energética de climatización, repercutiendo todo ello en el ahorro energético y económico, lo cual repercutirá también en la reducción de las emisiones de C0₂ y la mejora de la sostenibilidad.

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