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Preguntas frecuentes sobre Aerotermia I

Publicado el 23 febrero 2017 en la categoría Sistemas

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Aerotermia: Una alternativa más para climatizar nuestras viviendas

Ya está claro que la aerotermia es un sistema de climatización que ha llegado para quedarse en el mercado doméstico. Hay pocos proyectos en los que no se proponga la introducción de este tipo de equipos en sustitución de calderas o splits, reyes hasta hace poco del mercado residencial. Hace un tiempo escribí un artículo específico sobre este tema que es sin duda el más leído y comentado del blog: ¿Aerotermia Sí o No?. Y muchos de los trabajos de consultoría energética que realizamos se deben a que nuestros clientes quieren evaluar el consumo de esta tecnología en un proyecto de nueva construcción. El interés por la aerotermia es muy alto en el mercado y se instalan muchas máquinas de este tipo cada año, pero los consumidores y muchos técnicos siguen teniendo muchas dudas sobre este sistema. Trataré en este artículo de ir desgranando las más importantes y las que habitualmente me planteáis en vuestros comentarios. Vamos allá con este FAQ específico sobre Aerotermia.

Esquema de principio simplificado habitual de instalación de aerotermia

Dudas frecuentes y no tan frecuentes sobre la Aerotermia

¿Pero qué es la aerotermia?

Aerotermia es la denominación comercial que utilizan los fabricantes de equipos de climatización para las bombas de calor aire-agua de tipo doméstico normalmente con rangos de potencias de los 4 a los 16 kW. La novedad, además de la denominación comercial y la fuerte campaña de márketing que se ha realizado para introducir estos equipos como alternativa a calderas o splits, consiste en reducir de tamaño las bombas de calor y las enfriadoras que se utilizaban en los edificios terciarios y la industria para adecuarlas al mercado residencial. Por tanto no es una tecnología completamente novedosa, si no que es un desarrollo de equipos habituales en las instalaciones de clima desde hace muchos años.

No voy a entrar a explicar en detalle lo que es una bomba de calor, está magníficamente contado en Wikipedia. Si no tienen ganas de leer está bastante bien explicado en este vídeo de Thermor. En síntesis no es más que una máquina frigorífica reversible (es capaz de proporcionar calor o frío) que cede o toma calor del aire exterior y lo disipa o absorbe de un circuito interior de agua que alimenta a radiadores, fan coils o un suelo radiante. En concreto los equipos de aerotermia suelen estar formados por una unidad exterior de tamaño y forma similar a la de los splits convencionales y que contiene un intercambiador exterior y el compresor. Y una unidad interior o hidrokit que incluye el intercambiador entre el fluido refrigerante y el agua y de tamaño como una lavadora, o como una nevera si incluye el depósito de ACS. Ambas unidades se unen por un circuito de tuberías con un fluido frigorífico. Para que preparen agua caliente, a parte, se requiere que estén dotadas de un acumulador o depósito normalmente por encima de 150 l de capacidad. En algunos modelos la parte hidráulica del hidrokit está incluida en la unidad exterior y se denominan equipos compactos o monoblock. Con esos modelos no es necesario reservar espacio interior que en algún caso puede ser interesante.

El ciclo de compresión en el que se basa la tecnología permite que aportando una cantidad de energía eléctrica al equipo nos devuelva una cantidad mucho mayor en forma de energía térmica calentando o enfriando agua. La relación entre la energía obtenida y la entregada es el rendimiento del equipo que se denomina COP para calefacción y EER para refrigeración. En unas condiciones determinadas de temperaturas un equipo de aerotermia, por ejemplo, nos estaría entregando 12 kW y tan sólo consumiendo 4 kW eléctricos. Tendríamos una máquina con un COP en esas condiciones de 3, o lo que es lo mismo de un 300%. Si esa máquina estuviese funcionando diez horas de forma continuada a esa misma potencia el consumo de energía sería de 40 kWh en ese periodo y nos habría suministrado a nuestra instalación 120 kWh de calor a través de las tuberías de la calefacción.

Un solo equipo para calefacción, refrigeración y ACS

La primera característica reseñable de estos equipos es que son reversibles, pueden generar agua caliente para calefacción o ACS o bien agua enfriada para refrigeración. Con el mismo equipo podemos por tanto abastecer a los tres servicios que tenemos en los edificios: Calefacción, refrigeración y agua caliente sanitaria (ACS). En lugares o proyectos donde es necesario aire acondicionado en verano estos equipos pueden ser una interesante alternativa a la instalación convencional de caldera mixta y splits de aire para refrigerar, evitamos entonces tener dos sistemas.

Equipos con potencias nominales bajas comparado con otros sistemas

Como he adelantado los equipos de aerotermia suelen tener potencias nominales que van de los 4 a los 16 kW como máximo (ya hay algún equipo en el mercado con 20 kW aunque con alimentación trifásica). Si se requiriese por las características de la vivienda más potencia sería necesario ir a dos equipos encareciendo mucho la instalación. Comparativamente, una caldera mixta suele tener 24-25 kW de potencia como mínimo. Digamos que con una caldera es difícil que tengamos un problema de falta de potencia en el generador, y que el hecho de no hacer una buena estimación de cargas térmicas y tirar de un ratio de W/m2 no es demasiado arriesgado. Con aerotermia, y en especial en viviendas existentes, es importante asegurarnos que la potencia instalada es suficiente para el uso de la vivienda que vamos a tener. Sobre este tema podríamos hablar mucho. Es cierto que en los cálculos convencionales de cálculo de cargas (en régimen estacionario) y los factores de seguridad que utilizamos suelen determinar cargas puntas muy elevadas, y que normalmente hay un margen para colocar menos potencia. Pero debe ser evaluado con cabeza, y mejor si se hace un cálculo con algún programa de simulación dinámica. En mi experiencia con un equipo con potencia menor que la calculada se pueden conseguir condiciones de confort siempre y cuando se trabaje de la manera adecuada y no se permita que la vivienda se enfríe en exceso, eso implica mayores horas de funcionamiento y evidentemente un mayor gasto energético pero si el usuario es consciente de lo que tiene y lo usa adecuadamente puede ser suficiente.

Disminucion de potencia necesaria al aumentar el número de horas de funcionamiento de la instalación

Disminucion de potencia necesaria al aumentar el número de horas de funcionamiento de la instalación, en el ejemplo pasamos de 6,4 W a 4,5 kW, un 30% menos.

Otro tema relacionado es que debido a las bajas potencias nominales estos equipos llevan obligatoriamente asociada la necesidad de acumular agua caliente sanitaria en un depósito. De otro modo no tendríamos un caudal de agua caliente instantáneo suficiente. El equipo cuando prepara agua caliente detiene la calefacción, por eso, y para maximizar rendimientos de preparación acumulando a temperaturas bajas, suelen estar equipados con acumuladores grandes, de 150 a 250 litros.

Potencias y rendimientos variables

El foco energético del que extraen el calor estos equipos es el aire exterior (por eso lo de aerotermia), por lo que cuanto menor es la temperatura del aire menor es la potencia que son capaces de suministrar. Por el mismo motivo el rendimiento de estos equipos es peor con temperaturas exteriores bajas. Y en modo refrigeración sucede lo mismo, a mayores temperaturas menores potencias y peores rendimientos.

Cuando leemos en un catálogo que el equipo tiene una potencia nominal de 11 kW en calefacción hay que saber que eso significa que el equipo entregará 11 kW en las condiciones nominales de trabajo. Las condiciones nominales se deben especificar en el catálogo y normalmente son una temperatura del aire exterior de 7ºC y una temperatura de preparación del agua a 35ºC. Con otras condiciones la potencia que entrega el equipo es diferente, bastante diferente. Veamos un ejemplo utilizando los datos de un equipo de prestaciones medias del catálogo de Mitshubishi Electric:

Variación de potencia y COP en equipo de aerotermia

Variación de potencia y COP en equipo de aerotermia de Mitsubihi (Datos procedentes del Databook de 2016)

En los gráficos anteriores vemos cómo la potencia nominal cae a medida que la temperatura exterior es menor. Si nuestra vivienda necesita 9 kW de calefacción a -3ºC de temperatura de diseño exterior deberíamos seleccionar una bomba de calor que a esa temperatura aporte al menos esa potencia (el RITE dice que debemos seleccionar para 2 grados menos que la temperatura de la localidad, es decir más restrictivo todavía), y no basándonos en los datos de potencia declarados en el catálogo que son nominales, y en consecuencia algo mayores.

Hay algunos fabricantes que ya ofrecen equipos que son capaces de mantener la potencia nominal estable hasta temperaturas bajo cero bastante bajas, de modo que se evita este efecto indeseado de que a medida que la vivienda necesita más potencia de calefacción la bomba de calor suministra menos. Son los más caros de la gama habitualmente pero si pensamos que la disminución de potencia puede ser un problema no es mala idea que usemos este tipo de equipos.

Rendimientos buenos con temperaturas de trabajo adecuadas

En los gráficos anteriores vemos también por qué es tan importante la temperatura de impulsión que utilicemos en las bombas de calor, cuanto mayor sea menor es la potencia entregada y sobre todo peor es el rendimiento obtenido, es decir que tendremos mayor consumo energético. Con estos equipos buscamos impulsar en calefacción a temperaturas lo más bajas que podamos y en refrigeración lo más altas posible. Por eso son equipos idóneos para suelos radiantes-refrescantes donde podemos impulsar a 35-40ºC en invierno y 15-18ºC en verano. Si usásemos radiadores de baja temperatura a 55ºC el COP (rendimiento instantáneo) caería de 2,7 a 1,8 en el ejemplo estudiado. Lo mismo sucede si en vez de usar un suelo refrescante en verano utilizamos fan-coils que necesitan que impulsemos a 7ºC. Según este mismo razonamiento vemos por qué en preparación de agua caliente sanitaria, que se realiza normalmente en estos equipos a 50ºC, no obtendremos buenos rendimientos.

Rangos de funcionamiento

Otro aspecto que conviene mirar es el rango o límite de funcionamiento del equipo que vayamos a poner. Cada bomba de calor tiene unas temperaturas límite por debajo y por encima de las cuales no funciona. Hoy en día y en España es raro que esto suponga una limitación pero no está de más mirarlo en localizaciones o demasiado frías en determinados momentos o muy calurosas.

Ejemplos de equipos de aerotermia sacados de los catálogos comerciales de Daikin y Mitsubishi

Ejemplos de equipos de aerotermia sacados de los catálogos comerciales de Daikin y Mitsubishi

Consumo de estos equipos

Este es sin duda el tema que más preocupa a los lectores del blog y a los futuros usuarios de un equipo de aerotermia. Todos son conscientes del alto precio de la electricidad (y que tiene la mala costumbre de subir sin parar) y lo que les cuentan sobre esta tecnología les suena demasiado bonito. Y es que es sencillamente complicado contestar a esta pregunta con cierta exactitud. Hay tres métodos para conocer el consumo de los equipos de clima. El único exacto y seguro consiste en instalarlo, ponerlo a funcionar e ir midiéndolo. No es una perogrullez lo que acabo de decir, pocos usuarios de aerotermia saben exactamente cuánto consume su equipo y qué rendimiento está dando. Lo normal en este sector por desgracia es no medir ni echar cuentas y si te descuidas casi ni mantener. Y lo peor es que hay equipos que ya hacen estas estimaciones y que el cliente nunca llega a conocerlas.

El segundo consiste en hacer una simulación energética con un software adecuado de la vivienda, intentando aproximar lo mejor posible en el cálculo las calidades constructivas, las instalaciones que se pondrán y los horarios de utilización y hábitos de los usuarios. Obtendremos un consumo energético que podemos utilizar sobre todo para saber qué sistema es más o menos adecuado para nuestro caso particular. En ningún caso servirá para predecir el consumo exacto, solo aproximado. Esta es la metodología que nosotros usamos en nuestros estudios energéticos y en base a la que analizamos las distintas soluciones de instalaciones posibles, pero evidentemente no es accesible de forma fácil y directa a cualquier consumidor.

Y por último, la menos exacta y precisa de las tres, es hacer un sencillo cálculo para saber discernir qué tecnología merece la pena más desde el punto de vista puramente económico. No podremos saber cuál será el consumo de nuestra vivienda pero sí al menos cuánto nos costará aproximadamente cada kWh de energía que necesitemos aportar a nuestra casa con cada una de las tecnologías que nos estemos planteando. Es tan sencillo como dividir el coste en euros de cada kWh de cada tipo de suministro entre el rendimiento estacional del sistema que queramos comparar. Cuanto más grande sea la vivienda o peor aislada esté mayor será la importancia de que ese coste sea lo más bajo posible. Evidentemente cuando la demanda de la casa es baja no tiene tanta importancia.

El coste de la energía lo podemos sacar de las facturas de los suministros o bien de las ofertas disponibles en internet de distintos suministradores. No olvidéis que hay que tener en cuenta los costes de los impuestos, partes fijas de la tarifa, transporte, alquiler de equipos de medida, etc. Todos estos conceptos a veces casi duplican el coste del término variable de la energía y tienen gran impacto económico al final del año.

El rendimiento estacional de un sistema es algo más complejo de obtener, es un número mágico muy escurridizo, ya que es difícil precisarlo sin hacer simulaciones detalladas o simplemente sacarlo de datos medidos en equipos existentes. Se pueden hacer aproximaciones utilizando los rendimientos estacionales (SCOP o ESEER) que dan algunos fabricantes en sus catálogos pero con mucha prudencia. Pues al final el rendimiento estacional de un sistema depende de muchos factores, entre ellos el clima, que no se tienen en cuenta para determinar esos valores.

Como ya podéis intuir el hecho de prever el coste del consumo de una instalación es bastante complicado y nunca directamente aplicable a otra vivienda distinta y menos en otro clima. Para que tengáis una orientación os doy los resultados de los costes energéticos de una vivienda en la zona centro sobre la que hemos trabajado recientemente. Tómalos como orientación, cada caso es diferente.

Costes de distintas tecnologías de clima

Costes de distintas tecnologías de clima

Dejaremos para el próximo artículo el resto de pregunta frecuentes pendientes: Apoyo solar, potencia a contratar, inversión aproximada, mantenimientos y ruido. Si consideras que debemos tocar algún otro aspecto que se me haya pasado estamos a tiempo. Cuéntalo en el foro.

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Comentarios

Aún no hay comentarios

  • El 24.04.2017 , J David ha comentado:

    Hola, tengo una vivienda unifamiliar de tres plantas; sotano, planta 1 y planta 2, tengo suelo radiante en las dos plantas con una caja de colectores en cada una de ellas, los metros a calefactar son unos 90 m2. La ACS la tengo con un termo de aerotermia de Ariston Nuos EVO. Para la calefacción/refrigeración voy instalar mitsubishi ecodan split sw75 puhz Unidad interior Hydrobox reversible ERSC-VM2C, la unidad interior estará instalada en el sotano, crees que es necesario en el circuito un tanque de mezcla o un separador hidráulico?

  • El 31.03.2017 , jaime ha comentado:

    Muchas gracias por tu ayuda Daniel. Tu blog es uno de los mejores sobre divulgación de temas energéticos para viviendas ahora mismo.
    mi pregunta es la siguiente ¿sería factible colocar la unidad exterior de una aerotermia en un garaje interior de una vivienda unifamiliar?¿merecería la pena en el sentido de conseguir unos COP y EER superiores?

  • El 07.03.2017 , Eva ha comentado:

    Buenos días Daniel,
    muchas gracias por tu blog y toda la información que aportas, es muy clara y ayuda un montón a conocer un poquito más de cada sistema y de las novedades que van surgiendo.
    Quería exponerte mi caso a ver que solución consideras más acertada, se trata de una vivienda unifamiliar aislada de nueva construcción en la zona centro (Burgos) con temperaturas extremas…. en invierno podemos rondar los -10 unas cuantas noches seguidas.
    La vivienda consta de dos plantas: planta sótano sin calefactar y planta baja calefactada (unos 180 m2). Está estudiada con aislamientos de 10 cm en paredes y unos 12 cm en techos, panel suelo radiante 4,5 cm; carpintería alta gama en PVC y vidrios 4+16+4 bajo emisivo. Por tema de espacios para la instalación no habría problemas (planta sótano). No llega gas. El planteamiento inicial estaba en biomasa para suelo radiante y ACS, pero me han hablado de la aerotermia y me surgen dudas. Coste instalación parece que algo más caro la biomasa por el tema del silo (para evitar muchas idas y venidas del camión de pellets…), mantenimiento peor la biomasa, la aerotermia te da la opción de refrigerar, aunque por esta zona no es muy necesario… Mi duda es sobretodo tema eléctrico y consumos…: potencia a contratar, incremento en los fijos de electricidad, si habrá problemas de picos y consumo, si necesitaría resistencia de apoyo y que podría suponer en cuanto a coste y consumos, daría muchos problemas a bajas temperaturas, puede estropearse el equipo exterior si hay escarcha??
    Me han propuesto una Alfea de Thermor de 13,4 Kw…..
    Muchas gracias por todo!!!

    • El 21.03.2017 , Daniel Pascual ha comentado:

      Respecto a los consumos tienes las comparativas de este artículo y de otro que acabo de publicar recientemente sobre preguntas frecuentes sobre aerotermia. El gasto será mayor evidentemente con aerotermia y en tu zona sí que compensa la biomasa si tienes un proveedor cerca de pellet de calidad a precio razonable. Ahora bien no es tan cómoda como la aerotermia. Respecto a potencia a contratar una forma de estimarlo es suponer 2,5-3 kW más la potencia de la bomba de calor. Más riguroso es sumar las potencias de los electrodomésticos que tendrás en tu vivienda y calcular la potencia simultánea que puedes tener en función de tus hábitos. La potencia de la bomba de calor la debés de seleccionar en función de un cálculo de cargas o una simulación, en caso contrario no te queda más remedio de buscar un buen instalador que sepa lo que hace y fiarte de él.

      • El 27.03.2017 , Eva ha comentado:

        Muchas gracias por tu respuesta, le daré una vuelta y buscaré un buen instalador a ver que opciones me ofrece.
        Un saludo y gracias por este blog tan interesante

  • El 01.03.2017 , José Manuel Zamora Santiago ha comentado:

    Daniel aprovecho para felicitarte por haber retomado el blog, lo sigo con el interés de una persona no técnica en el tema pero si preocupado con el ahorro de energía. Me resulta muy instructivo y comprensible.
    Como sabes por la casa Entreencinas, me centro en las necesidades de las casas pasivas que dentro de pocos años serán por normativa las habituales y que necesitarán muy poca energía(1.500KWh testado en los últimos tres años), si lo comparamos con la casa que nos hablas en el último ejemplo ( 15000KWh/año).
    Con las máquinas de aerotermia de muy baja potencia y módulo solo interior se podrían acoplar a un pozo canadiense para que el COP no disminuyera mucho. El problema actual es la tarifa fija de potencia de la electricidad que aunque bajes el consumo sigues pagando mucho.
    Un fuerte saludo
    JMZamora

  • El 28.02.2017 , Alberto Arestizabal ha comentado:

    Como bien dices Daniel, no es un sistema nuevo. La novedad está en la introducción dentro del sector residencial. Como siempre el articulo es claro y muy didáctico. Para mí lo más importante es el criterio de selección del sistema a utilizar y no dejarse engatusar por los comerciales con milongas que generalmente no se adaptan al proyecto concreto. En este punto es donde hay que incidir, en las condiciones de diseño. No hay recetas mágicas, la elección del sistema depende de muchos factores y hay que analizarlos convenientemente, algo que por desgracia no suele ocurrir, y después la culpa de una mala elección siempre es del equipo, el fabricante o el instalador pero nunca del prescriptor.
    Digo esto porque recientemente me llegó un WhatsApp diciendo que ahora lo que estaba “de moda” era colocar aerotermos. Pues eso que el único análisis es en que color lo pongo.

  • El 23.02.2017 , Carlos ha comentado:

    Muy interesante el acercamiento desde puntos de vista realistas y cercanos al comprador para tomar las posibles decisiones de nueva instalacion.

    • El 24.02.2017 , Daniel Pascual ha comentado:

      La idea Carlos es que usuarios y técnicos tengáis una idea de cómo funciona el sistema para que podáis discernir si es el que se adapta mejor o no para vuestro caso. La aerotermia es un sistema fantástico cuando se utiliza en el edificio e instalación adecuado. Me alegra saber que encuentras el artículo realista y cercano, gracias por el comentario.

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