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Cómo capta energía térmica del aire una máquina de aerotermia

La palabra griega ἀήρ dio lugar al término en latín aer y de este resultó el aire que respiramos. El adjetivo griego thermós, por su parte, significa ‘caliente’. Así pues, aerotermia significa de forma literal ‘aire caliente’.

Pero ¿es la tecnología aerotérmica una fuente de energía limpia? Y si se considera una fuente de energía renovable, ¿cuáles son sus ventajas? ¿Ayuda a reducir la emisión de dioxido de carbono y otros gases de efecto invernadero? ¿Cómo funciona la aerotermia?

máquina de aerotermia para calefacción y agua caliente sanitaria
Bomba aerotérmica aire-agua para calefacción residencial

¿Qué es la aerotermia?

197 países acordaron en 2015 reducir las emisiones de gases de efecto invernadero para limitar el aumento global de la temperatura a dos grados Celsius desde la época preindustrial. Ese acuerdo no es otro que el Acuerdo de París y busca, como desafío aún mayor, hacer todo lo posible por limitar el calentamiento de la Tierra a 1.5 ºC.

Una tecnología que puede ayudar a lograr ese ambicioso objetivo es la aerotermia. Por captar energía térmica del aire exterior se suele considerar —y lo es legalmente— una fuente de energía renovable. En rigor, no obstante, se ha de aclarar que una máquina aerotérmica usa electricidad para obtener unos 4 kWh de energía calorífica por cada kWh consumido (por así decirlo, 3 kWh salen gratis).

Pero ¿no hace ya eso la bomba de calor? En efecto, como el aire acondicionado (AC), la aerotermia es una tecnología basada en el intercambio de calor. Un aparato de aerotermia, por tanto, consta de una unidad exterior y una unidad interior. Ahora bien, si el del AC es un intercambio de calor aire-aire, en un equipo aerotérmico la transferencia de energía es aire-agua.

Formas de aprovechar la energía aerotérmica

Por captar calor de un fluido exterior (aire) y transferirlo a un líquido, la aerotermia sirve, entre otras cosas, para:

  • Climatizar una vivienda mediante radiadores de agua
  • Producir agua caliente sanitaria (ACS)
  • Refrescar la casa en verano (y calentarla en invierno) con suelo radiante-refrescante
  • Aportar calor al agua de una piscina climatizada

En todos los ejemplos de la lista, la unidad exterior de la máquina aerotérmica emplea la corriente eléctrica para hacer girar un motor (compresor) que extrae energía del aire en nuestro favor (frío o calor). La ventaja de ello no es otra que reducir las emisiones de CO2 hasta en un 75 %.

Pero la aerotermia no aminora solo la huella de carbono. Como beneficio añadido, la energía aerotérmica permite reducir el importe de la factura de la luz —si como calefacción de la vivienda se usan estufas de cuarzo o radiadores de calor azul— o el coste de la factura del gas —si el fluido de los radiadores lo calienta una caldera de gas—.

Ventajas de las bombas de calor aerotérmicas

Por sustraer energía del exterior de la envolvente térmica del edificio, una clara ventaja de los equipos aerotérmicos es reducir el impacto que la climatización de oficinas, naves o viviendas con combustibles fósiles (petróleo, gas, carbón) causa en el medioambiente. La aerotermia, además, presenta otras ventajas:

  • La unidad exterior de una máquina aerotérmica es más silenciosa que una caldera de gasóleo
  • La instalación no requiere chimenea
  • Puesto que no genera gases de combustión, no contamina en el lugar de consumo
  • La energía que se extrae del aire es una fuente renovable (de hecho, es inagotable en tanto el Sol no colapse)
  • Permite aprovechar la calefacción del edificio; la aerotermia es compatible con radiadores de agua, suelo radiante y ventiloconvectores (más conocidos como fan coils)
  • También se usa para refrescar una vivienda mediante suelo refrescante (a veces llamado aire acondicionado aerotérmico)

Cómo funciona la transferencia de calor por refrigerante

Sorprende que la tecnología de intercambio de calor por refrigerante consiga captar calor del aire exterior en la temporada invernal —y frío en la estival—. ¿Cómo es posible?

Hubo una época en la que los físicos creyeron que un fluido invisible e hipotético, que llamaban calórico, era el responsable de los fenómenos del calor. Hoy sabemos que no existe tal sustancia. De existir habría sido análogo al eter luminífero, cuya teoría se abandonó en 1887 tras el experimento de Michelson y Morley. Pero pongamos un ejemplo para ilustrar:

Conforme se aplica calor a un cubito de hielo este aumenta de temperatura. Sin embargo, cuando el hielo alcanza los 0 ºC, por más que calor que reciba, la energía no se ve reflejada en ningún sitio y parece desaparecer. En su lugar, esa energía extra se emplea para fundir el hielo y convertirlo en agua.

El químico escocés introdujo en torno a 1762 la idea del calor latente; latente significa en latín ‘escondido’. En efecto, existe una energía que no se manifiesta o no se exterioriza. Es la requerida por una sustancia para cambiar de fase (en el ejemplo anterior, de sólido a líquido).

Las máquinas refrigerantes se basan en dicho principio. Es más, el propósito del compresor de una bomba de calor no es otro que evaporar (pasar de líquido a gas) o condensar (de gas a líquido) un gas refrigerante. Esta acción tiene lugar en el serpentín condensador de la unidad exterior o interior… según la estación.

Pues bien, otra máquina refrigerante es la nevera. ¡Más sorprendente aún es el botijo! Este viejo conocido es un curioso recipiente de barro cocido que sabe cómo aprovechar la energía del calor latente para conservar fresca el agua durante la canícula. Y todo gracias al calor del aire, la aerotermia.

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