¿Sabes cómo funciona la aerotermia para la climatización?

• ¿Cómo funciona la aerotermia?
• Funcionamiento de la bomba de calor: invierno / verano
• ¿Cómo funciona la aerotermia en los radiadores y otros sistemas?
• Funcionamiento de la aerotermia: el ciclo termodinámico

El funcionamiento de la aerotermia o bomba de calor tiene varios conceptos que debemos diferenciar, de modo que la explicación de que es la aerotermia y cómo funciona una bomba de calor tiene en cuenta diferentes aspectos. Por un lado,  podemos hablar del funcionamiento interno, es decir, del ciclo termodinámico del gas frigorífico, y por otro, del funcionamiento de la aerotermia en base a los resultados que se esperan, es decir, teniendo en cuenta la época del año, variando así su funcionamiento  del invierno, al verano y por tanto se cómo genera el agua caliente sanitaria. 

Además, también se ha de tener en cuenta, el funcionamiento de la aerotermia en función del tipo de emisor de calor y frío que acompañe a la bomba de calor. Este aspecto, al igual que el tipo de servicios que nos puede ofrecer, son los más relevantes para todos aquellos que sopesan instalar un equipo de aerotermia en su casa. 

En resumen, los 3 tipos de aerotermia son: 

• Funcionamiento de la aerotermia para los servicios en la vivienda

Los servicios que nos ofrece un equipo de aerotermia son tres: calefacción, refrigeración y agua caliente sanitaria. De esta forma, con un único aparato tenemos cubiertas las necesidades de una vivienda, oficina o negocio durante todo el año.

• Funcionamiento con diferentes tipos de emisores

Un equipo de aerotermia necesita para funcionar y ofrecernos calefacción o refrigeración diferentes elementos dentro de la vivienda que difundan la temperatura generada. Así, la bomba de calor puede conectarse a una red de radiadores, de fancoils o un suelo radiante. Incluso, se pueden hacer instalaciones que combinen estos tres tipos de emisores.

• ¿Cómo funciona el ciclo termodinámico de la bomba de calor?

Los equipos de aerotermia son uno de los muchos tipos de máquinas que funcionan con un ciclo termodinámico. Al igual que los frigoríficos, los congeladores o los tradicionales equipos de aire acondicionado, aprovechan las características físico-químicas de un gas frigorífico. Gracias al cual, se puede absorber calor de un lugar para cederlo en otro.

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Una gran cualidad de la aerotermia es su funcionamiento y buen rendimiento, independientemente, de la época del año. Gracias a la posibilidad de invertir su funcionamiento para robar calor del exterior de la vivienda o del interior, hace que la podamos aprovechar para calefacción o para refrigeración. 

• ¿Cómo funciona la aerotermia en invierno?

Durante el invierno necesitamos aportar calor al interior de nuestra vivienda, con las calderas de gas, pellets o gasóleo tradicionales, esto se consigue quemando un combustible fósil. En cambio, la aerotermia, aprovecha la energía calorífica del aire exterior para llevarla al interior de nuestras viviendas.

En esta imagen vemos cómo funciona la aerotermia: robando calor al aire del exterior de la vivienda, para calentar el interior. Por lo general, se calienta el agua de un depósito, que luego se distribuye por los radiadores, fancoils o el suelo radiante. La instalación puede realizarse con dos depósitos; uno en el que se acumula agua para la calefacción y otro para el consumo sanitario.

• ¿Cómo funciona la aerotermia en verano?

Cuando llega el verano, tenemos que dar la orden a la bomba de calor para cambiar el sentido de circulación del gas frigorífico. De modo que el funcionamiento de la aerotermia es a la inversa, es decir, roba calor del interior de la vivienda, para expulsarlo al exterior.

No obstante, nos encontramos con un problema en el caso de tener dos depósitos, uno para ACS y otro para la refrigeración. La dificultad es que, si la bomba de calor funciona siempre enfriando el agua de los depósitos, no dispondríamos de agua caliente sanitaria. Por ello, la bomba de calor comprueba en todo momento lo que miden los sensores de temperatura que se colocan en ambos acumuladores.

Así, cuando el depósito de agua sanitaria está a una temperatura inferior a la demandada para su uso, el propio equipo de aerotermia invierte el sentido de funcionamiento, es decir, cambia el sentido de circulación del gas frigorífico. Con ello, la bomba de calor trabaja de forma temporal para calentar el agua sanitaria y al terminar vuelve a dar servicio a la climatización de verano.

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La aerotermia es un sistema completo en el que se integran el propio equipo y una red de emisores por toda la vivienda, para difundir el calor o frío que aquella genera. Así, podemos utilizar no solo los radiadores, sino tres grandes grupos de difusores de temperatura; los radiadores, los fancoils y el suelo radiante.

• Con radiadores

Los radiadores que se pueden conectar a un equipo de aerotermia son de diferentes tipos; ofreciendo mayor o menor rendimiento en función del modelo que se elija. Aunque por lo general se recomienda la instalación de radiadores de baja temperatura, también es posible mantener los radiadores tradicionales de aluminio al cambiar un sistema con caldera de gas por la aerotermia.

• Con suelo radiante

La utilización de un suelo radiante con los equipos de aerotermia asegura un gran confort y un consumo energético muy reducido. El motivo es sencillo, por las tuberías del suelo radiante circula agua a una temperatura relativamente baja, por lo que la bomba de calor no tiene que trabajar tanto como en el caso de radiadores. 

Es importante resaltar, que el suelo radiante trabaja con agua a una temperatura de entre 40 y 45 °C. En cambio, los radiadores tradicionales necesitan una temperatura de entre 80 y 85 °C. Esa diferencia de 40 °C es la que ahorramos en trabajo al equipo de aerotermia.

• Con fancoils

Los fancoils son otro tipo de equipo que funcionan muy bien con las máquinas de aerotermia. En apariencia son muy similares a los splits de un aire acondicionado, con una única diferencia: Un fancoil funciona con el agua calentada o enfriada por el equipo de aerotermia, en cambio, los equipos de climatización funcionan en todo su sistema con gas frigorífico.

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Ahora veamos el funcionamiento interno, aunque es una información más técnica, podemos ver realmente cómo funciona la aerotermia por dentro del propio equipo. Así, la bomba de calor aprovecha las propiedades de un gas o líquido frigorífico, con gran capacidad para absorber calor o cederlo en sus cambios de estado. Gracias a este gas frigorífico se coge calor de un sitio para transferirlo a otro lugar. Para conseguir los cambios de estado del gas, la bomba de calor hace servir diferentes partes de ella misma, como el compresor, la válvula de expansión, el evaporador y el condensador.

Fases de funcionamiento de la bomba de calor

① Fase de compresión: el gas frigorífico entra en el compresor a una temperatura media y este aumenta su presión y a su vez su temperatura.

② Fase de condensación: el gas está a una temperatura muy superior a la del ambiente, es conducido al condensador donde cede ese calor al ambiente exterior. Durante este proceso de intercambio de temperaturas, el gas frigorífico baja su temperatura y pasa a estado líquido.

③ Fase de expansión: el gas está a una temperatura media y pasa por la válvula de expansión. Allí disminuye su presión y por ello, su temperatura también baja. De este modo se consigue que el gas, ahora en estado líquido, esté más frío que el ambiente

④ Fase de evaporación: el gas llega al evaporador y al estar más frío que el ambiente recoge el calor de este (o absorbe temperatura del agua de un depósito, para enfriarla) y se vuelve a iniciar el proceso.

Esa agua enfriada es la que utilizará el suelo radiante refrescante, los fancoils o los radiadores para refrescar el ambiente de nuestra vivienda.

• ¿Cómo funciona la válvula de 4 vías?

Cuando llega el invierno y necesitamos calefacción, simplemente tenemos que dar la orden al equipo de aerotermia para que invierta su ciclo de trabajo. Todo ello es posible a la válvula de 4 vías.

Al cambiar el sentido de trabajo, los componentes cambian su función, es decir, el evaporador trabaja como condensador y el condensador trabaja como evaporador. De forma que ahora se calienta el agua del depósito, para dar calor a nuestra vivienda.