Cómo funciona la aerotermia: la bomba de calor explicada paso a paso

Mucha gente que nos pregunta cómo funciona la aerotermia parte de la misma duda: ¿cómo va a calentar una casa un aparato que coge aire a 2 °C de la calle? Es el mismo principio que usa la nevera de tu cocina, solo que al revés. Te lo contamos paso a paso y sin fórmulas: qué hace cada pieza, qué significan COP y SCOP, cómo se comporta el equipo en una helada de León y por qué se considera renovable.

Cómo funciona la aerotermia: mover calor en lugar de fabricarlo

Una caldera de gasóleo o de gas fabrica calor: quema un combustible y la llama calienta el agua. Un radiador eléctrico también lo fabrica, convirtiendo electricidad en calor uno a uno: 1 kWh de luz, 1 kWh de calor.

La aerotermia hace otra cosa: traslada calor que ya existe. El aire exterior, aunque a ti te parezca helado, guarda energía térmica. Mientras esté por encima del cero absoluto (−273 °C), hay calor que aprovechar. El trabajo de la bomba de calor es recoger ese calor disperso, concentrarlo y soltarlo dentro de casa a una temperatura útil.

Piensa en una nevera: saca el calor de los alimentos y lo expulsa por la rejilla trasera. La aerotermia es una «nevera» que enfría la calle y calienta tu salón. Como mover calor cuesta mucho menos que producirlo, el consumo eléctrico es una fracción de la energía que llega a los radiadores o al suelo.

El ciclo de la bomba de calor, explicado en cuatro pasos

Dentro del equipo circula un fluido especial, el refrigerante, por un circuito cerrado. Su gracia es que hierve a temperaturas bajísimas: el R290 (propano), muy usado en los equipos nuevos, hierve a unos −42 °C a presión atmosférica, y el R32, otro habitual, todavía más abajo. Con esa propiedad, el aire de la calle está «caliente» comparado con el refrigerante. El recorrido tiene cuatro etapas que se repiten sin parar.

1. Evaporador: el refrigerante recoge el calor del aire

En la unidad exterior hay un ventilador que hace pasar aire de la calle por una batería de tubos y aletas. Por dentro de esos tubos va el refrigerante, muy frío y a baja presión. Al rozar con el aire, que está más templado que él, el refrigerante absorbe calor y se evapora: pasa de líquido a gas. Por eso el aire que sale del ventilador está más frío que el que entra.

2. Compresor: se sube la temperatura apretando el gas

Ese gas ha recogido energía, pero todavía está a poca temperatura. Aquí entra el compresor, el único componente que gasta electricidad de forma importante. Comprime el gas, y al apretarlo su temperatura sube mucho, igual que se calienta una bomba de bicicleta cuando inflas una rueda. A la salida tenemos gas a alta presión y a una temperatura suficiente para calentar agua.

3. Condensador: el calor pasa al agua de tu casa

El gas caliente llega a un intercambiador donde, al otro lado de una pared metálica, circula el agua de la calefacción o del depósito de agua caliente. El refrigerante cede su calor al agua y, al enfriarse, vuelve a condensarse en líquido. Esa agua caliente es la que luego reparten el suelo radiante, los radiadores o los fancoils.

4. Válvula de expansión: vuelta al punto de partida

El refrigerante líquido sigue a alta presión. Al atravesar la válvula de expansión, un estrechamiento calibrado, la presión cae de golpe y su temperatura también. Queda otra vez muy frío y listo para volver al evaporador y recoger más calor del aire. El ciclo empieza de nuevo.

Todo esto lo gobierna una electrónica que ajusta la velocidad del compresor (tecnología inverter) según lo que pida la casa. En vez de encenderse y apagarse a tope, el equipo trabaja de forma continua y suave, que es como más rinde.

COP y SCOP: los números que miden el rendimiento

En cualquier ficha técnica verás dos siglas que deciden lo que pagarás de luz.

• COP (coeficiente de rendimiento): cuántos kWh de calor da el equipo por cada kWh eléctrico, medido en unas condiciones concretas de laboratorio. Un COP de 4 significa que con 1 kWh de electricidad entrega 4 kWh de calor; los otros 3 los ha sacado del aire.
• SCOP (COP estacional): el mismo concepto, pero promediado a lo largo de toda una temporada de calefacción, con días suaves, días fríos y heladas. Es la cifra más realista para estimar el consumo anual.

Como orientación, los equipos actuales de vivienda se mueven en un SCOP de 3 a 4,5, según el modelo, el clima y, sobre todo, la temperatura a la que tienen que calentar el agua. La etiqueta energética europea da dos valores: uno para aplicaciones de baja temperatura (agua a 35 °C, típica del suelo radiante) y otro para media temperatura (55 °C, típica de radiadores). El primero siempre es mejor.

La regla que conviene recordar es sencilla: cuanto menor sea la diferencia entre la temperatura del aire exterior y la del agua que hay que producir, más rinde la bomba. Por eso un suelo radiante a 35 °C saca mucho más partido a la aerotermia que unos radiadores antiguos que necesitan 65 °C.

Calefacción, refrigeración y agua caliente con un solo equipo

La aerotermia resuelve tres necesidades con la misma máquina.

Calefacción

Es el modo que acabamos de explicar. El agua caliente que produce la bomba se reparte por el circuito de la vivienda. Funciona con suelo radiante, con radiadores (mejor si son de baja temperatura o de buen tamaño) y con fancoils, que son unidades con ventilador que soplan aire templado.

Refrigeración

En verano, una válvula de cuatro vías invierte el sentido del refrigerante. El intercambiador del agua pasa a hacer de evaporador y la unidad exterior expulsa el calor fuera. Con suelo radiante se consigue un refresco suave (sin bajar demasiado la temperatura del agua, para evitar condensaciones en el suelo); con fancoils, un aire acondicionado de verdad.

Agua caliente sanitaria (ACS)

La bomba calienta también un depósito acumulador, normalmente de 150 a 300 litros, del que sale el agua de duchas y grifos. El equipo da prioridad al depósito cuando hace falta y luego vuelve a la calefacción. Para evitar la legionela, el sistema programa cada cierto tiempo un ciclo que sube el agua acumulada por encima de 60 °C, con el propio compresor o con una resistencia de apoyo.

Qué pasa a −10 °C: heladas, desescarche y equipos para clima frío

Es la gran duda en León, donde las heladas de madrugada son habituales y algunas noches se baja de −8 o −10 °C. La aerotermia sigue funcionando, pero rinde menos y hay que dimensionarla pensando en esos días.

El rendimiento baja, no se para

A medida que cae la temperatura exterior, al compresor le cuesta más «subir» el calor hasta la temperatura del agua, así que el COP baja. Un equipo que da un COP de 4 a 7 °C puede quedarse cerca de 2 o algo más en una noche a −7 °C, según el modelo y el emisor. Sigue siendo el doble de eficiente que un radiador eléctrico, pero ya no tan brillante. Muchos equipos residenciales actuales declaran un rango de funcionamiento en calefacción hasta −20 o −25 °C; lo que cambia de uno a otro es cuánta potencia mantienen a esas temperaturas.

El desescarche: por qué a veces sale vapor de la unidad exterior

Como la batería exterior está más fría que el aire, la humedad ambiente se condensa en sus aletas y, si hace frío, se congela. La escarcha se forma sobre todo con temperaturas entre 0 y 5 °C y mucha humedad, las típicas mañanas de niebla. Una capa de hielo tapa las aletas y el equipo pierde capacidad de captar calor.

Para resolverlo, la máquina hace un desescarche: invierte el ciclo durante unos minutos, manda gas caliente a la batería exterior y funde el hielo. Sale una nube de vapor y agua: es normal. Por eso la unidad exterior debe tener desagüe y estar elevada del suelo, para que el agua no se quede helada bajo el equipo ni la nieve lo tape.

Equipos pensados para clima frío

Para zonas como la nuestra conviene elegir modelos que mantengan potencia bajo cero y dimensionar con la temperatura exterior de diseño, no con la media. En casas grandes o poco aisladas se valora una resistencia de apoyo o un sistema híbrido con la caldera para los días más duros; bien calculada, entra pocas horas por temporada.

Por qué la aerotermia cuenta como energía renovable

La energía que la bomba toma del aire procede, en último término, del sol, que calienta la atmósfera cada día. Por eso la normativa europea considera renovable esa parte del calor, siempre que el equipo tenga un rendimiento estacional suficiente. Para las bombas de calor eléctricas, el criterio que se viene aplicando desde la Decisión 2013/114/UE de la Comisión es un rendimiento estacional mínimo de 2,5. Por debajo de eso, el gasto eléctrico se comería la ventaja.

En la práctica, con un SCOP de 3,5, de cada 3,5 kWh de calor que recibe tu casa, 2,5 vienen gratis del aire y solo 1 llega de la red. El IDAE incluye la aerotermia entre las tecnologías renovables térmicas, y el Código Técnico de la Edificación permite usarla para cubrir la aportación renovable de agua caliente que exige a la vivienda nueva, si se justifica.

Y si esa electricidad que consume el compresor sale de tus propias placas, el porcentaje renovable se acerca al cien por cien. Si te interesa esa combinación, en nuestro artículo sobre el precio de las placas solares tienes las cifras para dimensionarla.

Lo que necesita tu casa para que la aerotermia rinda bien

La clave ya la conoces: la bomba trabaja mejor cuanto más baja sea la temperatura del agua que produce. De ahí salen las recomendaciones que repetimos en las visitas técnicas:

• Emisores amplios: suelo radiante, radiadores de baja temperatura o radiadores convencionales de buen tamaño. Con radiadores pequeños que solo calientan con agua muy caliente, el rendimiento cae.
• Una casa que no pierda calor: si la vivienda tiene fugas por fachada, tejado o ventanas, necesitará más potencia y agua más caliente. Mejorar el aislamiento térmico antes de cambiar la caldera permite poner un equipo más pequeño y pagar menos de luz cada invierno.
• Buena ubicación de la unidad exterior: sitio ventilado, sin recircular su propio aire frío, con desagüe y lejos de dormitorios propios o del vecino.
• Un cálculo de cargas hecho para tu vivienda y tu clima, no una potencia elegida «a ojo» por los metros cuadrados.

El error más común que vemos es un equipo instalado sin estudiar la casa, trabajando a 60 °C todo el invierno porque los radiadores se quedan cortos. La tecnología funciona; lo que falla es el planteamiento.

Ahora que sabes cómo funciona la aerotermia, el siguiente paso es ver si encaja en tu vivienda. En Última Energía visitamos la casa, revisamos emisores, aislamiento y espacio para la unidad exterior, y te enviamos un estudio sin compromiso en menos de 48 horas. Puedes ver cómo lo hacemos en nuestra página de instalación de aerotermia.

Preguntas frecuentes sobre cómo funciona la aerotermia