¿Cómo funciona la aerotermia?

Introducción a la aerotermia

La aerotermia se ha convertido en uno de los sistemas de climatización más populares en el ámbito de las energías renovables. Este auge se debe a su eficiencia, a su bajo consumo eléctrico y a su capacidad de aprovechar el aire exterior —una fuente de energía inagotable— para calentar, refrigerar o incluso generar agua caliente sanitaria (ACS)en nuestro hogar. Pero ¿cómo logra extraer calor del aire cuando las temperaturas son bajas? ¿Qué la hace tan diferente de un simple aire acondicionado?

Lo cierto es que la aerotermia es, en esencia, una bomba de calor aire-agua que sigue los mismos principios básicos de la termodinámica que cualquier otro equipo de climatización, como los conocidos sistemas Split (aire-aire). Sin embargo, su gran diferencia radica en la forma en que transfiere la energía térmica al interior de la vivienda, mediante un circuito de agua en lugar de un circuito de aire impulsado por ventiladores. Esto se traduce en una sensación de confort superior y en la posibilidad de alimentar sistemas como suelo radiante, fan coils o incluso radiadores de baja temperatura.

A lo largo de este artículo, descubrirás cómo funciona la aerotermia y por qué se considera una de las opciones más interesantes para disfrutar de calefacción en invierno, refrigeración en verano y agua caliente durante todo el año, con un gasto eléctrico muy reducido en comparación con sistemas tradicionales.

Principios básicos de las bombas de calor

Para comprender bien cómo funciona la aerotermia, conviene revisar de forma general en qué consiste una bomba de calor. Este tipo de dispositivo utiliza un fluido refrigerante que circula a lo largo de un circuito cerrado, cambiando de estado (de líquido a gas y viceversa) en función de la presión y la temperatura. Con ayuda de un compresor, la bomba de calor absorbe energía en el foco frío (en este caso, el aire exterior) y la transfiere al interior, que actúa como foco caliente.

La termodinámica que rige este proceso es la misma que la de un sistema de aire acondicionado convencional. Sin embargo, en lugar de intercambiar calor directamente con el aire de la estancia (como hace un Split de aire-aire), la aerotermia transfiere esa energía a un circuito de agua. Esto es lo que define a la bomba de calor aire-agua. El coeficiente de rendimiento (COP), que relaciona la potencia calorífica entregada con la potencia eléctrica consumida, suele ser muy favorable (en torno a 3, 4 o 5), de modo que por cada kW eléctrico invertido se pueden suministrar varios kW térmicos a la vivienda.

Elementos principales de un sistema de aerotermia

Para entender con detalle cómo funciona la aerotermia, veamos sus componentes clave:

1. Unidad exterior
   1. Suele ubicarse en fachadas, azoteas, patios o jardines.
   2. Contiene el compresor y el ventilador, que forzan el paso del aire ambiental por un intercambiador donde circula el refrigerante.
   3. Estéticamente, se asemeja mucho a la “conden­sadora” de un aire acondicionado convencional.
2. Unidad interior (Hidrokit o módulo hidráulico)
   1. A veces se describe como una “caldera eléctrica”, pero en realidad es donde se produce el intercambio de calor entre el fluido refrigerante y el circuito de agua.
   2. Aloja el intercambiador secundario, las bombas de circulación y los controles electrónicos.
   3. Suele instalarse en un lugar accesible del interior de la vivienda (cuarto de máquinas, garaje, trastero, etc.).
3. Depósito de agua caliente sanitaria (ACS)
   1. Cuando la aerotermia está destinada también a producir agua caliente para duchas y grifos, se requiere un acumuladoro depósito donde almacenarla.
   2. El tamaño se dimensiona en función del número de personas y el consumo esperado.
4. Circuito de emisión de calor/frío
   1. Pueden ser radiadores de baja temperatura, fan coils o suelo radiante/refrescante.
   2. En verano, si se desea refrigeración, el suelo radiante trabaja como “suelo refrescante” o se utilizan fan coils para enfriar el aire.

Estos elementos trabajan de forma conjunta para extraer calor del aire exterior y transferirlo al agua que circula por la instalación de calefacción, refrigeración o ACS.

Ciclo termodinámico: del aire al agua

El ciclo de la bomba de calor en la aerotermia se compone de los siguientes pasos:

1. Evaporación
   1. El fluido refrigerante se encuentra inicialmente a baja presión y baja temperatura.
   2. Al pasar por el intercambiador exterior, absorbe el calor del aire ambiente (sí, incluso en invierno el aire contiene energía).
   3. El refrigerante se evapora y se dirige al compresor.
2. Compresión
   1. En la unidad exterior, el compresor aumenta la presión (y, por ende, la temperatura) del vapor refrigerante.
   2. Esto requiere un consumo eléctrico, pero el resultado es un fluido a alta presión y alta temperatura.
3. Condensación
   1. El vapor caliente se conduce hasta la unidad interior (Hidrokit), donde cede calor al circuito de agua de la vivienda a través de un intercambiador.
   2. Al perder calor, el refrigerante se condensa, volviéndose líquido.
4. Expansión
   1. Por último, el refrigerante pasa por una válvula de expansión, reduciendo su presión y temperatura para reiniciar el ciclo.

Gracias a este proceso, por cada kW eléctrico invertido en accionar el compresor, la aerotermia puede transferir varios kW de calor al interior de la vivienda. Este factor se conoce como COP (Coefficient of Performance), y puede rondar valores de 3 a 5 en sistemas residenciales bien dimensionados. Dicho de otra forma: un 75% (aprox.) de la energía que se obtiene para calentar la casa proviene del aire de forma gratuita.

Aerotermia vs. aire acondicionado (Split): ¿en qué se diferencian?

El principio de funcionamiento de un Split de aire acondicionado (bomba de calor aire-aire) y el de la aerotermia (bomba de calor aire-agua) es esencialmente el mismo: se extrae energía del aire exterior para calentar o enfriar el interior. Sin embargo, existen diferencias sustanciales:

Medio de intercambio en el interior

• Split: la unidad interior expulsa aire frío o caliente directamente a la estancia.
• Aerotermia: transfiere la energía a un circuito de agua, que calienta o enfría la vivienda a través de radiadores, suelo radiante o fan coils.

Confort térmico

• Los Splits generan corrientes de aire, y la sensación de calor/frío puede ser más rápida pero menos envolvente.
• La aerotermia, al calentar superficies (radiadores, suelo radiante), aporta una sensación de confort integral. Es decir, los muebles, paredes y el ambiente general adquieren una temperatura uniforme.

Agua caliente sanitaria (ACS)

• Con un Split convencional, no se produce ACS.
• La aerotermia puede integrarse con un depósito para generar agua caliente, cubriendo así necesidades de duchas y grifos.

Rendimiento estacional

• Los Splits funcionan de manera muy eficiente en modo aire acondicionado y como bomba de calor en climas templados, pero pierden efectividad en temperaturas exteriores muy bajas.
• La aerotermia está diseñada para responder con mayor potencia en climas fríos, siempre que la máquina esté bien dimensionada, y suele mantener COPs más estables.

En resumen, la aerotermia aporta una solución global (calefacción, refrigeración y agua caliente), con una sensación de confort difícil de conseguir con un simple Split y su ventilador de aire.

Aplicaciones de la aerotermia: calefacción, refrigeración y ACS

Un sistema de aerotermia se puede emplear para calefacción, refrigeración y, si se integra el depósito adecuado, para producir ACS de manera simultánea. Esta versatilidad la convierte en una solución integral para hogares o locales que requieren mantener una temperatura estable y, a la vez, quieren cubrir la demanda de agua caliente sin recurrir a sistemas de apoyo adicionales.

En invierno, la aerotermia calienta el agua a temperaturas que suelen oscilar entre 35 °C y 50 °C, idóneas para radiadores de baja temperatura o suelo radiante. En verano, el ciclo se invierte de modo que la unidad interior recibe refrigerante frío, y así se enfría el agua que circula por un suelo refrescante o un fan coil. Esta capacidad de funcionar como un sistema de aire acondicionado silencioso y sin corrientes directas de aire resulta muy atractiva. Con la misma bomba de calor se logra un rendimiento notable en ambas estaciones y se cubren prácticamente todas las necesidades térmicas del edificio.

Ventajas y posibles desventajas

Ventajas de la aerotermia

1. Alto rendimiento: Por cada kW eléctrico consumido, se pueden entregar entre 3 y 5 kW térmicos, dependiendo del COP.
2. Confort superior: La calefacción por suelo radiante o radiadores de baja temperatura genera una sensación térmica más agradable y uniforme.
3. Reducción de emisiones: Al aprovechar la energía del aire, la aerotermia reduce la huella de carbono y la dependencia de combustibles fósiles.
4. Todo en uno: Calefacción, refrigeración y agua caliente en un único sistema, lo que simplifica las instalaciones y el mantenimiento.
5. Menor consumo eléctrico: En comparación con radiadores puramente eléctricos o sistemas de aire acondicionado, la aerotermia resulta más eficiente energéticamente.

Posibles desventajas

1. Inversión inicial: La instalación de aerotermia puede costar entre 8.000 y más de 15.000 euros, dependiendo del tamaño de la vivienda, el tipo de emisor (suelo radiante o radiadores) y el fabricante.
2. Necesidad de un sistema de emisión adecuado: Para aprovechar al máximo el COP, se recomiendan bajas temperaturas de impulsión, lo que puede requerir cambiar o adaptar radiadores antiguos.
3. Dimensionamiento correcto: Para climas muy fríos o viviendas mal aisladas, es imprescindible un buen estudio térmico. De lo contrario, el consumo eléctrico puede dispararse.
4. Espacio para la unidad exterior: Se necesita un lugar adecuado para la unidad exterior, donde no moleste el ruido y reciba un buen flujo de aire.

Coste, amortización y sostenibilidad

El coste inicial de la aerotermia es generalmente superior al de una caldera de gas o a un aire acondicionado Split. Sin embargo, la amortización llega en forma de ahorros en la factura eléctrica y en la reducción o eliminación de facturas de gas o combustibles fósiles. Dado que la aerotermia puede proveer tanto calefacción como refrigeración y ACS, su retorno de inversión suele estimarse en un periodo de cinco a diez años, dependiendo del precio de la energía, la localización geográfica y el uso real.

Coste inicial

• Desde unos 8.000 € para instalaciones sencillas, hasta más de 15.000 € en casos complejos.
• Incluye la unidad exterior, la unidad interior (Hidrokit), el depósito de ACS, el sistema de emisión y la mano de obra.

Ahorro energético

• Gracias a su alto COP, el coste en kWh térmico es menor que en sistemas puramente eléctricos o calderas de combustibles fósiles (gas, gasoil).
• La amortización depende del uso, el precio de la electricidad y la calidad de la instalación. Muchas estimaciones sugieren que en unos 5-10 años se pueden recuperar los sobrecostes, dependiendo del contexto energético.

Sostenibilidad

En lo que respecta a la sostenibilidad, la aerotermia se considera una energía renovable de acuerdo con la Directiva 2009/28/CE de la Unión Europea. No emite gases contaminantes en el punto de consumo, y si la electricidad que alimenta el compresor procede de fuentes renovables (fotovoltaica, eólica o hidroeléctrica), la huella de carbono se reduce aún más. Su integración en proyectos de transición energética contribuye a los objetivos globales de descarbonización, lo que explica que en algunos países existan ayudas o subvenciones para fomentar la instalación de bombas de calor aire-agua.

Conclusiones

La aerotermia representa una de las alternativas más eficientes y limpias para cubrir las necesidades térmicas de una vivienda (calefacción, refrigeración y agua caliente sanitaria). Su funcionamiento se basa en los principios de la bomba de calor aire-agua, que permiten extraer calor del aire exterior incluso a bajas temperaturas. El resultado es un sistema con un alto rendimiento, capaz de proporcionar confort durante todo el año y, al mismo tiempo, ahorrar en la factura eléctrica en comparación con otros métodos tradicionales.

Si bien la inversión inicial puede resultar elevada en comparación con un Split de aire acondicionado o una caldera de gas, la aerotermia ofrece la posibilidad de unificar climatización y ACS en un único equipo, mejorar la sensación térmica en el hogar y reducir las emisiones contaminantes. Además, en climas templados (como buena parte de España), su COP se mantiene en valores muy competitivos, lo que permite una amortización relativamente rápida.

Para aprovechar al máximo las ventajas de la aerotermia, es importante:

• Realizar un estudio térmico profesional que contemple el aislamiento de la vivienda, la ubicación geográfica y la potencia necesaria.
• Elegir sistemas de emisión de baja temperatura (p. ej., suelo radiante, radiadores optimizados o fan coils).
• Dimensionar adecuadamente el depósito de ACS y la potencia de la bomba de calor.
• Combinar, si es posible, con otras energías renovables, como placas fotovoltaicas para cubrir parte del consumo eléctrico.

Referencias de interés

1. IDAE (Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía):

• https://www.idae.es

Información oficial sobre eficiencia energética, energía renovable y guías de bombas de calor.

1. EHPA (European Heat Pump Association):

• https://www.ehpa.org

Estadísticas y datos sobre la evolución de las bombas de calor en Europa.

1. Directiva 2009/28/CE de la UE:

• Marco normativo que considera la aerotermia como energía renovable.

1. Fabricantes y asociaciones del sector aerotérmico:

• Daikin, Mitsubishi Electric, Vaillant, Panasonic, Elnur Gabarron, entre otros.
• Datos técnicos de rendimiento (COP, SCOP) y guías de instalación específicas.

En definitiva, la aerotermia se postula como una excelente inversión para quienes desean un sistema integral de climatización renovable, con vistas a un futuro más sostenible y con mayores niveles de confort en el hogar. Si dispones de las condiciones adecuadas (espacio para la unidad exterior, buena envolvente térmica en la vivienda, etc.), la aerotermia puede transformar tu forma de calentar y refrescar la casa, ofreciendo eficiencia, ahorro y bienestar a partes iguales.