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Equipos de bomba de calor aire-agua destinados a la producción de agua caliente sanitaria de forma sencilla, económica y respetuosa con el medio ambiente.

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Aerotermia con bomba de calor aire-agua diseñados para aportar calefacción en invierno, refrigeración en verano, y ACS durante todo el año con un consumo energético mínimo.

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¿Qué es la aerotermia?

La aerotermia es una tecnología de elevada eficiencia energética que mediante la bomba de calor extrae la energía del aire exterior para producir calor, frío y agua caliente sanitaria de forma sostenible y respetuosa con el medio ambiente.

¿Cómo funciona la aerotermia

Para su funcionamiento, la aerotermia utiliza la bomba de calor aire-agua. Estos equipos extraen el calor del aire exterior y lo transfieren a un circuito de agua. A través de un intercambiador, la energía generada se transmite al agua para la generación de calefacción y refrigeración además de para producir agua caliente sanitaria.

En modo calefacción, las bombas de calor aire-agua toman el calor del aire exterior y lo transfieren a un circuito de agua, que puede ser distribuido a otros sistemas como suelo radiante, radiadores de baja temperatura o fan coils que a su vez cede el calor del agua al ambiente.

En modo refrigeración se produce el efecto a la inversa. El intercambiador interior es el que absorbe el calor del ambiente calentando el agua y a través de la unidad exterior se cede el calor del agua al aire, siendo el intercambiador interior el que absorbe el calor y el intercambiador exterior el que lo cede al aire. 

Por esta razón en las bombas de calor se habla de “unidad exterior”, que contiene los elementos del circuito frigorí­fico que se sitúan en el exterior, y la “unidad Interior”, que contiene los elementos que se ubican en el interior del local o dan servicio al mismo, incorporando ambos los respectivos intercambiadores de calor exterior e interior que funcionan como evaporador o como condensador según el modo de funcionamiento.

Como se ha mencionado anteriormente, en el caso de las bombas de calor aire-agua o bombas de calor aerotérmicas, la fuente exterior es el aire ambiente, por lo que el intercambiador exterior suele ser una “baterí­a” (intercambiador de calor aire-fluido refrigerante), en tanto que el intercambiador interior puede ser:

También una baterí­a, en el caso de unidades de bomba de calor aire-are, que tratan directamente el aire de los espacios interiores.

  • Un intercambiador de placas, multitubular o coaxial, en el caso de unidades bomba de calor aire-agua que suministran agua caliente o frí­a para su distribución interior a los emisores (fan-coils, suelo radiante/refrescante, radiadores baja temperatura, etc.).

 Bombas de calor reversibles

Habitualmente está muy extendido el uso de las bombas de calor reversibles, que incorporan en su circuito un quinto elemento, la válvula de inversión o de 4-ví­as, que permiten invertir el sentido del flujo del refrigerante y, consecuentemente, el del calor.

De esta manera, el mismo equipo puede trabajar en modo calefacción y en modo refrigeración, ya que ambos intercambiadores pueden funcionar como evaporador o como condensador alternativamente.

Tipos de equipos de aerotermia

Como ya hemos comentado, los equipos de aerotermia constan de una unidad exterior y una unidad interior, pero ambas unidades pueden formar una sola estructura o por el contrario, podemos optar por equipos partidos, y cada configuración ofrece distintas posibilidades de acuerdo a las necesidades de cada vivienda.

En el caso de equipos compactos o monobloc, donde la unidad exterior e interior forman una sola estructura, se suele ubicar el equipo en el exterior de la vivienda y se acomete al interior de la vivienda directamente con tuberías hidráulicas.

Por otra parte, los equipos  partidos, formados por una unidad exterior en ubicada en el exterior y una unidad interior instalada dentro de la vivienda pueden disponer además de un depósito de acumulación o producción de ACS en dicha unidad interior.

Otro tipo de equipos son los de alta temperatura, que pueden llegar a producir agua hasta 80ºC, gracias al control inteligente en cascada que permiten hacer funcionar los compresores según la temperatura de producción. Con una producción a baja-media temperatura solo se hace funcionar el compresor de la unidad exterior y en el caso de solicitar alta temperatura entra en funcionamiento un segundo compresor ubicado en la unidad interior. El control inteligente de los compresores permite ahorrar energía y minimizar el consumo. Todos estos equipos son capaces de producir agua caliente para climatizar espacios y agua caliente sanitaria o ACS.

Además, existen en el mercado equipos de aerotermia dedicados específicamente a la producción de agua caliente sanitaria o ACS, existiendo equipos partidos para producir solo ACS y conjuntos partidos múltiples con producción de ACS. Estos equipos están concebidos para sustituir a los tradicionales termos eléctricos.

Aerotermia híbrida

Los tradicionales sistemas híbridos de calefacción combinan sistemas de combustibles fósiles con sistemas de energías renovables. En el caso de un sistema de calefacción que funciona con aerotermia como energía renovable en combinación con una caldera de condensación, basará su funcionamiento en una conmutación o conexión entre la caldera y la bomba de calor en función de una temperatura exterior prefijada, o en sistemas más evolucionados dependiendo de la temperatura de impulsión demandada en cada momento, y de la curva de funcionamiento prefijada para el sistema.

Es decir, en este tipo de sistemas híbridos cuando la temperatura exterior no es muy baja, la bomba de calor funciona como generador único, consiguiendo la temperatura adecuada con un coste mínimo. Cuando la temperatura baja del valor prefijado, la caldera empieza a funcionar como apoyo a la bomba de calor y es entonces cuando podemos hablar de un sistema híbrido de calefacción ya que ambos sistemas funcionan de forma simultánea, dependiendo eso sí, de los valores parametrizados. Cuando las condiciones climatológicas son más extremas, la caldera actúa como único generador de calor, impulsando a los emisores térmicos.

En la actualidad, sin embargo, se ha producido una evolución en esta tecnología y los actuales equipos de aerotermia híbrida son capaces de dar servicio de aire acondicionado mediante expansión directa (gas refrigerante) y producción de calor/frío por agua para dar servicio a sistemas de suelo radiante o radiadores de baja temperatura y al mismo tiempo producir agua caliente sanitaria (ACS).

En este tipo de equipos de aerotermia híbrida con recuperación de calor se aprovecha al máximo el calor que sobra para producir agua caliente.

Aerotermia con fotovoltaica

Una de las soluciones de climatización actuales que mayor ahorro energético proporciona es la de combinar aerotermia con fotovoltaica. La combinación de bomba de calor aerotérmica con placas solares para calefacción, refrigeración y producción de agua caliente sanitaria es una de las soluciones de mayor eficiencia energética.

La clave para rentabilizar una instalación de placas fotovoltaicas para aerotermia consiste en utilizar, al menos, el 80% de la energía eléctrica producida por la instalación fotovoltaica.

En este tipo de sistemas se añade a la instalación eléctrica de la vivienda un sistema de producción de energía solar fotovoltaica de autoconsumo.

De esa forma siempre que tengamos producción del sistema fotovoltaico cualquier consumo eléctrico dentro de la vivienda, como el de la bomba de calor aerotérmica, se aprovechará.

El inconveniente puede surgir porque los consumos de energía en las viviendas dependen de los hábitos y costumbres de los usuarios y con frecuencia, la curva de la demanda energética del hogar no coincide con las horas de máxima producción solar por lo que las soluciones pasan por la acumulación de energía eléctrica en baterías o por la acumulación del excedente de producción eléctrica térmicamente en el acumulador de agua caliente sanitaria o en la instalación de calefacción y refrigeración.

Ventajas y desventajas de la aerotermia

Tanto por su eficiencia energética como por su origen renovable, la aerotermia como sistema de climatización nos proporciona múltiples ventajas:

Ventajas

Tiene consideración de energía renovable (siempre y cuando cumpla ciertos parámetros de rendimiento) y sus emisiones de CO2 son muy inferiores a las de los sistemas convencionales.

Proporciona un elevado ahorro energético ya que más del 75% de la energía que utiliza se extrae del aire exterior.

Es un sistema muy eficiente y que ofrece además un elevado rendimiento. Son equipos que por cada kWh consumido pueden producir entre 4 y 5 kWh térmicos.

Es un sistema de climatización que nos proporciona calefacción, refrigeración y ACS (agua caliente sanitaria) con un mismo equipo.

Puede complementarse con otros sistemas ya implementados en una vivienda y funcionar con radiadores convencionales.

Es una tecnología que funciona dentro de un amplio rango de temperaturas. La aerotermia puede ofrecer calor incluso a temperaturas exteriores extremas de -20º C y proporcionar frío con temperaturas de hasta 48ºC.

Gracias a la tecnología inverter, estos equipos se adaptan a la perfección a la potencia requerida, asegurando el confort térmico, ahorrando energía y alargando su vida útil.

En comparación con otros sistemas de climatización convencionales como las calderas de condensación a gas o las calderas de gasoil. La aerotermia ofrece unos consumos llegando a superar el 40% de ahorro energético en calefacción.

En combinación con placas solares fotovoltaicas para alimentar la bomba de calor ofrece rendimientos aún mucho más elevados pudiendo llegar a cubrir el 90% de nuestras necesidades térmicas de forma gratuita y renovable.

Con respecto a las desventajas de la aerotermia se puede observar que:

Desventajas

La inversión inicial puede ser más elevada que la necesaria para un sistema convencional por lo que es aconsejable estudiar su periodo de amortización.

Necesita la electricidad para su funcionamiento y en algunos casos esto puede suponer un aumento del término de potencia de la vivienda o local.

Su rendimiento es inferior en zonas climáticas muy frías.

El espacio necesario para su instalación puede convertirse también en un problema. La unidad exterior necesita un emplazamiento y puede afectar a la estética y algunas unidades interiores incorporan un acumulador de agua caliente sanitaria lo que también requiere de un espacio adecuado.

La aerotermia como sistema eficiente
y renovable

Como ya hemos explicado, la aerotermia al utilizar la energía contenida en el aire, se considera una fuente de energía renovable. Ahora bien, para su funcionamiento utiliza la electricidad por lo que la normativa vigente dicta que esta tecnología tendrá consideración de energía renovable siempre y cuando, cumpla con ciertos parámetros referidos a su rendimiento.

Por esta razón, a efectos del cálculo de la energí­a renovable, debe deducirse del total utilizable la energí­a empleada en el funcionamiento de las bombas de calor. Para ello se estableció una metodología recogida en el Anexo VII de Directiva 2009/28 relativa al fomento del uso de energía procedente de fuentes renovables, titulado “Balance energético de las bombas de calor”.

De acuerdo con este anexo y con la Decisión 2013/114, de la Comisión Europea, publicada el 1 de marzo de 2013, la cantidad de energí­a renovable suministrada mediante tecnologí­as de bomba de calor (ERES), se calcula con la fórmula:

ERES = Qusable x (1-1/SPF)
Qusable
Calor útil total estimado proporcionado por la bomba de calor, expresado en GWh, obtenido mediante la fórmula Qusable = HHP x Prated
HHP
Número anual de horas durante las que se supone que una bomba de calor debe suministrar calor a la potencia nominal, expresado en horas.
Prated
Potencia nominal o capacidad de refrigeración o de calefacción del ciclo de compresión o del ciclo de adsorción del vapor de la unidad en condiciones estándar, expresado en GW.
SPF
Factor de rendimiento medio estacional estimativo, que se refiere al coeficiente de rendimiento estacional neto en modo activo (SCOPnet), en el caso de las bombas de calor accionadas eléctricamente.
El citado anexo de la Directiva establece un límite mí­nimo de rendimiento energético estacional, relacionado con la eficiencia media del sistema eléctrico europeo (η):
SPF >1,15 x 1/η
La Decisión establece el valor de la eficiencia del sistema de energí­a (η) en un 45,5%, de lo que se deduce que el SPF mínimo, de corte, es 2,5. Por debajo de este valor se considera que la bomba de calor no aporta energía renovable.

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