Puede que tengas tu calefacción y aire acondicionado con sistemas de aerotermia. O quizá estás pensando en colocar uno y te interesa saber cómo funciona la aerotermia. En este artículo veremos cuáles son las bases del funcionamiento de la calefacción, el aire acondicionado y el agua caliente sanitaria por aerotermia.
La bomba de calor, base del funcionamiento de la aerotermia
¿Sabes lo que es una bomba de calor? No es más que una máquina que transporta calor de un punto a otro. Un ejemplo que todos conocemos de bomba de calor es el frigorífico que tenemos en casa. Lo que hace es quitar el calor de los alimentos y por tanto enfriarlos, expulsando ese calor por la parte trasera de la nevera.
Con este principio de funcionamiento trabaja el sistema de calefacción y aire acondicionado por aerotermia, ya que tenemos lo mismo: una máquina colocada en el exterior (la bomba de calor aerotérmica) que quita calor de dentro de la casa y lo saca al exterior. Esto en el caso de que queramos producir frio dentro de la casa en verano. En invierno, para tener calor dentro de la casa, la bomba extrae ese calor del aire exterior y lo introduce.
Principios físicos del funcionamiento de la bomba de calor
La bomba de calor es un aparato cuyo funcionamiento se basa en los principios de la termodinámica. La teoría que mejor explica su funcionamiento es el ciclo de Carnot, cuyo nombre viene del ingeniero francés Sadi Carnot. Sadi Carnot fue uno de los pioneros en el estudio de la termodinámica.
El ciclo de Carnot se lleva a cabo en un sistema compuesto por un gas ideal almacenado en un dispositivo llamado máquina de Carnot. Para que la dinámica del ciclo se lleve a cabo tiene que haber dos fuentes de calor, una con temperatura más alta y otra con temperatura más baja. El objetivo del ciclo es convertir el convertir el calor absorbido de la fuente caliente en trabajo útil y rechazar el calor residual a la fuente fría.
Las bombas de calor son aparatos que presentan un funcionamiento similar al explicado para la máquina de Carnot. Como mencionamos más arriba, transportan energía térmica de un ambiente a otro. Este proceso sucede a través del cambio de estado de gas a líquido de un fluido refrigerante gracias a un compresor. Las bombas de calor aerotérmicas se utilizan en equipos de climatización para aportar calor, calentar agua o enfriar los locales interiores cuando realizan el ciclo inverso.
El hecho de que en aerotermia trabajemos con radiadores de baja temperatura, suelo radiante, fancoils o aparatos de este estilo nos generará mayor confort, puesto que la diferencia de temperatura entre un lado de la habitación y el lado opuesto va a ser inapreciable.
Comparación de la aerotermia con la calefacción eléctrica tradicional
Si comparamos el sistema de aerotermia con un sistema de calefacción tradicional con radiadores eléctricos, podremos ahorrar hasta un 60% en el coste de nuestra factura. ¿Por qué ocurre esto?
Cuando tenemos un radiador eléctrico, lo conectamos a la red eléctrica y lo que ocurre es que la electricidad pasa por una resistencia, con lo que la energía se consume directamente por el efecto Joule.
El efecto Joule es un fenómeno físico descubierto por el físico británico James Prescott Joule en la década de los años 40 del siglo XIX. Dicho fenómeno sucede cuando la corriente eléctrica atraviesa un material conductos donde a su vez hay una resistencia. Este paso de la corriente eléctrica genera calor. El calor generado es directamente proporcional a la intensidad de la corriente eléctrica y a la resistencia.
Por tanto, cuanta mayores sean tanto la corriente eléctrica que atraviesa el conductor como la resistencia, mayor es la cantidad de calor que se produce.
La realidad de los aparatos que funcionan por efecto Joule es son poco eficientes desde el punto de vista energético. En ellos, cada vatio de potencia eléctrica consumida se transforma en el mismo número de vatios de calor. Dan bastante calor a las estancias, pero se necesita mucha energía para conseguirlo, por ello el gasto de electricidad que generan es alto.
En el caso de la aerotermia con radiadores, en cambio, por cada vatio consumido se aportan entre 4 y 5 vatios a la instalación, lo cual es mucho.
Cómo funciona un equipo completo de aerotermia: distintos tipos de aparatos que conforman la instalación
Si miramos la instalación de aerotermia por dentro, nos encontraremos con los siguientes elementos:
- Bomba de calor: es la máquina que genera el calor que se va a consumir, transportándolo de un sitio a otro.
- Sonda exterior: da información de la temperatura que tenemos en el exterior.
- Sonda interior: da información del interior del hogar. Aquí podemos programar qué temperatura queremos y desde qué hora a qué hora la queremos. Es la parte que nos ofrece el mayor nivel de control.
- Central de gestión de datos: es el cerebro de la instalación. Usa la información del resto de componentes para gestionar la bomba de calor.
El ahorro de estas máquinas no viene solo por el buen rendimiento de la bomba. Por cada kilowatio consumido aportamos entre 4 y 5 kilowatios a la instalación, como veíamos más arriba. Esto es gracias también a la central de gestión de datos, que está continuamente contrastando información de los diferentes componentes y gestionándola para dar el mejor rendimiento posible.
Cómo funciona la aerotermia en una instalación real: depósito de inercia, otras bombas y válvulas
La explicación del funcionamiento de un sistema completo de aerotermia comienza por la unidad exterior, en la que hay una máquina que calienta o enfría el agua. Ese agua llega al depósito de inercia. Aquí es donde el agua se almacena para ser transportada a otro punto de la instalación, que pueden ser radiadores, suelos radiantes o fancoils.
Cerca del depósito de inercia hay una válvula selectora que permite gestionar si queremos llevar el calor al depósito de inercia o al depósito de agua caliente sanitaria.
La máquina encargada de recoger toda la información es el cerebro, la central de gestión de datos. Recoge la información que aportan las dos sondas, la interior y la exterior. Además de recoger información, suma la información de la sonda exterior a la información de la sonda interior. Después hace el cálculo que corresponde para decidir cuándo y cómo tiene que arrancar o parar de trabajar la bomba de calor.
Otra parte de la instalación es la bomba de circulación, que es la encargada de llevar el agua caliente de nuestro depósito de inercia a los dispositivos de emisión, que son los radiadores, fancoils o suelo radiante.
Hay también otros dispositivos de seguridad, como el vaso de expansión y la válvula de seguridad del circuito de calefacción. Tenemos también otro vaso de expansión y la válvula de seguridad del circuito de agua caliente sanitaria. La central de gestión de datos indica en todo momento el consumo real que tenemos y si hay alguna avería en cualquier parte de la instalación.
Las instalaciones de aerotermia tienen muchas opciones disponibles. Incluso se puede colocar un dispositivo que informa en todo momento a través del wifi a un ordenador para poder hacer gráficas de consumo y tener un perfecto control sobre el sistema.
Esperamos que este artículo te haya servido para conocer mejor cómo funciona la aerotermia. Si deseas saber más, te dejamos este artículo donde explicamos todo lo que debes saber sobre aerotermia.