Instalación de bomba de calor aerotérmica aire-agua

General

En todo tipo de viviendas, desde pisos a viviendas unifamiliares, también en sustitución de calderas comunitarias o en locales comerciales. Las características y uso de la vivienda determinarán el sistema de aerotermia óptimo para cada caso. Como regla general, cuanto mayor es el consumo actual menos tardará en amortizarse el equipo de aerotermia, dado que el ahorro generado será más grande.

Sí, pero con matices.

Si bien una bomba de calor aerotérmica aire-agua será siempre más eficiente que una caldera de gas, GLP o gasóleo convendría tener en cuenta 3 factores principales  a la hora de tomar la decisión de instalar aerotermia en un piso:

  1. Emisores de calor actuales: en el caso de radiadores convencionales instalados en el piso, al instalar aerotermia habría que elegir aerotermia de alta temperatura, dado que estos radiadores funcionan a 70 ºC. Este tipo de aerotermia es un poco más cara y no es tan eficiente como la de baja temperatura. Por lo que este cambio no suele ser muy rentable en pisos pequeños, aunque en pisos más grandes sí que lo acaba siendo. Si hay suelo radiante instalado en el piso, la aerotermia suele merecer la pena, ya que la combinación de aerotermia y suelo radiante tiene un rendimiento muy superior al de la caldera, por lo que se ahorra bastante y el confort es superior. 
  2. Inversión vs ahorros esperados: dado que la inversión en un equipo de aerotermia es elevada (a partir de 7.000 – 9.000 €), si la factura actual de calefacción y agua caliente es baja, es posible que los ahorros no compensen la inversión inicial.
  3. Espacio: aunque en el caso de pisos pequeños se puede instalar un equipo monobloc, la falta de espacio es habitualmente otro de los problemas recurrentes a la hora de instalar aerotermia, por lo que es un factor a tener en cuenta. En el caso de pisos de menos de 100m2 o pisos con facturas de calefacción y agua caliente inferiores a los 1.000 – 1.200 € anuales, una opción interesante es la instalación de un sistema de aire acondicionado con bomba de calor, debido a su menor coste de instalación (entre 2.000€ y 3.000€ para pisos de 2-3 habitaciones) y menor espacio requerido.

Aunque lo más recomendable es realizar un estudio personalizado, la siguiente fórmula le servirá para calcular cuánta potencia necesita un sistema de aerotermia para brindar calefacción a una vivienda.

La potencia será el resultado del producto de 4 variables:

Superficie x Orientación x Aislamiento x Zona Climática x 85 = potencia requerida

Superficie a calefactar  (S): superficie en m2.

Orientación (O): usar el coeficiente correspondiente: Norte = 1,12; Sur = 0,92; Este y Oeste = 1 

Aislamiento (A): usar el coeficiente correspondiente: Buen aislamiento (con ventanal doble y tabique doble) = 0,93; Aislamiento sencillo (con ventanal sencillo y tabique doble o viceversa) = 1; Sin aislamiento (con ventanal sencillo y tabique sencillo) = 1,10

Zona climática (Z) = usar el coeficiente correspondiente en función de la zona climática: Zona A = 0,88; Zona B = 0,95; Zona C = 1,04; Zona D = 1,12; Zona E = 1,19

Ejemplo: vivienda de 150 m2 en Madrid, con orientación Sur y aislamiento bueno.

S = 100m2; O = 0,92; A = 0,93; Z = 1,12 (Comunidad de Madrid es Zona D)

100 x 0,92 x 0,93 x 1,12 x 85 = 8.145 W o 8.1 kW.

La instalación dura aproximadamente 1-2 días y se adapta fácilmente a tu sistema existente, ya sea de suelo radiante o radiadores. En el caso de que haya que instalar adicionalmente nuevos emisores de calor, la instalación de puede alargar unos 1-2 días más (caso de radiadores o fancoils) o hasta 1-2 semanas (suelo radiante)

La versatilidad de la aerotermia es una de sus principales ventajas, pudiendo combinarse con diferentes emisores térmicos, tales como radiadores tradicionales o de baja temperatura, suelo radiante y fancoils.

Radiadores

Sí, es posible instalar aerotermia con radiadores, pero para ello hay que tener en cuenta el tipo de radiadores que hay instalados o que se van a poner, ya que dependiendo de esto se necesita una clase diferente de aerotermia. Si en la vivienda existen radiadores tradicionales de hierro o aluminio, se debe instalar un sistema de aerotermia de alta temperatura. Esto se debe a que los radiadores tradicionales trabajan de forma eficiente con agua a unos 70 ºC de temperatura, mientras que la aerotermia está preparada para generar agua a menor temperatura. Por ello, se requiere de una aerotermia especial, llamada de alta temperatura, que dispone de un doble compresor para calentar aún más el agua.

Lo ventaja es que solo habría que instalar el equipo de aerotermia y conectarlo al circuito de calefacción, lo que sale muy económico y reduce el tiempo de instalación a 1-2 días.

Debido a que los radiadores convencionales trabajan a 70 ºC de temperatura, en estos casos es necesario instalar aerotermia de alta temperatura. Esta consume más energía que la aerotermia de baja temperatura. Por ello, siempre que se pueda es más recomendable instalar aerotermia con radiadores de baja temperatura o aerotermia con suelo radiante, de forma que la bomba de aerotermia solo debe calentar el agua a unos 45 ºC para proporcionar calefacción. Adicionalmente, como los radiadores convencionales no están pensados para trabajar en frío no rinden de forma eficiente en verano cuando la aerotermia genera agua fría para proporcionar refrigeración. 

Son los radiadores convencionales, los de toda la vida (hierro, acero o aluminio). Para proporcionar calor a la vivienda necesitan que el agua que circula por ellos esté a unos 70 °C, lo que hace que el consumo de energía sea elevado.

Los radiadores de baja temperatura funcionan completamente por convección y necesitan que el agua que circula por ellos alcance solo los 45 °C, lo que los convierte en perfectos para aerotermia. Como funcionan a menor temperatura, se reduce el consumo energético.

Los radiadores de baja temperatura disponen de un intercambiador de temperatura que se compone de aletas corrugadas de aluminio y tubos de cobre por donde circula el agua. Este intercambiador de temperatura hace que se tenga que usar menos agua (~80% menos) mientras se alcanza una eficiencia mucho mayor. Tienen una carcasa de chapa (normalmente de acero) cuyo volumen es el doble que el intercambiador, de esta forma se consigue calentar el aire circundante antes de ser expulsado al exterior. Esto hace que el tamaño del radiador aumente en comparación con uno convencional, pero su rendimiento es muy superior.

  1. Se pueden tocar sin quemarse ya que la carcasa nunca supera los 45 ° C.
  2. Sirven para calefactar y para enfriar (algunos modelos).
  3. Los equipos de aerotermia rinden mejor a baja temperatura.
  4. Permiten un ahorro de energía frente a los radiadores tradicionales.
  5. Se calientan muy rápido

Existen modelos que sí permiten funcionar en frío y calor, aunque hay que tener en cuenta que cuando hablamos de «frío», no estamos hablando de un aire acondicionado. El radiador no expulsa aire frio sino que la bomba de calor aire-agua impulsa agua fría para que el radiador se enfríe y así refresque la habitación. Un radiador de baja temperatura no es comparable en ese sentido a un aire acondicionado.

Existen dos modalidades de radiadores de baja temperatura: estáticos y dinámicos.

Radiadores estáticos: el intercambiador calienta el aire y este es expulsado del radiador de forma natural. Radiadores dinámicos: utilizan ventiladores que, acoplados al intercambiador de calor, expulsan el aire más rápido haciendo que el proceso se agilice y sea mucho más eficiente. Los ventiladores que usan los radiadores de baja temperatura dinámicos son de buena calidad, ya que han de ser silenciosos para que no molesten mientras están en funcionamiento. Además, los radiadores dinámicos cuentan con una parte electrónica que permite ajustar la velocidad de los ventiladores según las necesidades de cada estancia. El sistema de ventiladores no está siempre encendido. Este se activa cuando en momentos de alta demanda y se desactivan cuando únicamente hay que mantener la temperatura. Aunque el precio de los radiadores de baja temperatura dinámicos es más elevado que el de los estáticos, en términos de rendimiento son bastante superiores.

Los radiadores de baja temperatura hacen que se ahorre energía, ya que necesitan hasta un 80-90% menos agua y trabajan a menor temperatura (35-40 ºC vs 70 ºC de los radiadores convencionales). Esto implica que el equipo de aerotermia realiza menos esfuerzo en calentar el agua, consumiendo así menos energía. Los ahorros generados al cambiar radiadores convencionales por radiadores de baja temperatura pueden rondar el 10-20%.

No, la instalación de los radiadores de baja temperatura es muy similar a la de los radiadores de agua convencionales, por lo que se puede aprovechar el antiguo circuito de calefacción en caso de sustitución. Cabe destacar que los radiadores de baja temperatura son aptos tanto para instalaciones de calefacción monotubo como bitubo. La única diferencia en cuanto a la instalación de radiadores convencionales y los de baja temperatura es que los que son de tipo dinámico necesitan una toma de corriente eléctrica para alimentar la parte electrónica y los ventiladores.

Fancoils

El fancoil o ventiloconvector es un aparato compuesto por una batería que actúa como intercambiador de calor y un ventilador. El fancoil es un emisor usado para calentar o enfriar el ambiente en sistemas de climatización como aires acondicionados, geotermia y aerotermia.

El funcionamiento de un fancoil se basa en la transferencia de temperatura agua-aire, es decir, el aire que atraviesa el fancoil absorbe la energía de una batería de tuberías de agua.

Los pasos son los siguientes:

  1.  El fancoil recibe agua caliente o fría mediante tuberías y llega a la batería o intercambiador de calor. 
  2. El aire entra por la parte inferior trasera y atraviesa el filtro para que no entre la suciedad. 
  3. El ventilador empuja el aire hacia la batería. 
  4. El aire cruza la batería (compuesta por tuberías por donde circula el agua y por aletas de metal) y absorbe la energía frigorífica o calorífica del agua. 
  5. El aire ya calentado o enfriado es expulsado por la parte superior para climatizar la estancia. 
  6. Los condensados producidos por el cambio brusco de temperatura son recogidos en la bandeja de condensados y evacuados por un desagüe. La gran diferencia con los sistemas de climatización tradicionales como el aire acondicionado split o el aire acondicionado por conductos es que los fancoil utilizan agua como refrigerante y, por tanto, necesitan un productor de agua caliente o fría, mientras que los otros sistemas utilizan gas. El hecho de que el fancoil use agua lo convierte en un complemento perfecto para instalaciones de aerotermia aire-agua, ya que estos sistemas se basan en el calentamiento o enfriamiento del agua para proporcionar calefacción o frío.

Existen diferentes tipos de fancoils.

De dos tubos: puede funcionar en modo calefacción y refrigeración pero, para cambiar de un modo a otro, hay que cambiar la temperatura del refrigerante en todo el sistema.

De cuatro tubos: puede producir frío y calor a la vez. Es un sistema de dos circuitos, es mucho más complejo y costoso. Suele ser usado en hoteles y hospitales, donde en cada habitación se puede ajustar la temperatura.

De pared: puede instalarse en la pared de cualquier habitación.

De suelo o techo: también se puede instalar en cualquier habitación y admite tanto en el suelo como en el techo.

De conducto: se instala en el conducto de ventilación, sin requerir fasos techos, siendo solo visible la rejilla de ventilación.

De casete: se instala en un falso techo, reduciendo el nivel de ruido.

A la hora de elegir un fancoil, además de tener en cuenta dónde se va a colocar, hay que valorar la potencia eléctrica (elegir el de menor consumo), la potencia acústica (que sea lo más silencioso posible), la capacidad de regulación y del control de la temperatura.

Aunque a simple vista pueden parecer similares, no son lo mismo. Mientras que el split usa gas refrigerante para calentar y enfriar el aire (es un sistema aire-aire) el fancoil usa agua (es un sistema agua-aire)

  1. Instalación sencilla. 
  2. Poco mantenimiento. 
  3. Mayor duración de sus elementos al trabajar independientemente. 
  4. Se regula por zonas gracias a termostatos individuales. 
  5. Mayor eficiencia energética.
  1. Mayor inversión.
  2. Necesitan un espacio anexo donde situar los termos calentadores o enfriadores.
  3. Generan más ruido, por lo que requiere de una mayor insonorización.
  4. Ocupan más espacio que un aire acondicionado.

Suelo radiante refrescante

El suelo radiante es un emisor de baja temperatura que funciona gracias a la canalización de agua mediante un sistema de tuberías que se instala bajo el pavimento de la vivienda, local o negocio. De esta manera, el suelo se convierte en gran emisor térmico que funciona de forma homogénea aumentando el confort. Es la alternativa más eficiente a los sistemas de calefacción tradicionales, ya que genera un menor consumo, proporciona mayor confort y es más respetuoso con el medio ambiente.

El principio básico del suelo radiante es la impulsión de agua a baja temperatura (en torno a los 40ºC en invierno y a 15ºC en verano) a través de un circuito de tuberías plásticas que se instala bajo el pavimento de la vivienda. Estos circuitos se instalan sobre un aislante térmico y quedan recubiertos por una fina capa de mortero que será la encargada de conservar la energía térmica recibida para posteriormente, ir liberándola de forma progresiva y homogénea.

Además de las tuberías y la instalación del suelo, es necesario un sistema de generación que pueda elevar o reducir la temperatura. Generalmente, se utilizan sistemas de aerotermia, que son las más eficientes. Adicionalmente, es preciso instalar un armario colector, una «caja» oculta en la pared donde se instalan las válvulas de ida y de retorno del agua. El armario colector permite la comunicación entre el equipo de aerotermia y el suelo radiante refrescante.

  1.  Ahorro energético: El suelo radiante funciona con agua a baja temperatura y con un caudal mínimo, lo que genera un consumo eléctrico bajo, un rendimiento muy elevado y por tanto, un importante ahorro en la factura de la luz de los usuarios. Si además, lo combinamos con otras fuentes de energías renovables, el ahorro se incrementa aún más. 
  2. Confort elevado: Los sistemas de suelo radiante ofrecen una distribución de calor homogénea en todas las estancias de la vivienda o local. Esta uniformidad aumenta considerablemente la sensación de confort, mucho más alta que en otros sistema de calefacción tradicionales. 
  3. Refrigeración: El suelo radiante es capaz de generar frío si se aplica en sistemas como la aerotermia o geotermia, y estos cuentan con una bomba de calor inverter capaz de revertir el proceso de generación de calor para climatizar el inmueble en verano. 
  4. Saludable y seguro: ofrece una seguridad muy elevada ya que la instalación queda completamente cubierta. Y al no contribuir a crear corrientes de aire, se reduce el polvo y la humedad, evitando la proliferación de ácaros. 
  5. Respetuoso con el medio ambiente: al requerir un menor consumo eléctrico se reducen las emisiones de CO2. 
  6. Silencioso e invisible: No genera ruidos y al instalarse bajo el pavimento, se elimina la presencia de radiadores y equipos de aire acondicionado, incrementando el espacio útil de la vivienda y la estética de la misma al no haber ningún elemento a la vista.
  7. Rápida amortización: aunque la inversión inicial de la instalación es alta, los ahorros vs sistemas tradicionales alcanzan el 30% al funcionar a baja temperatura, por lo que el retorno de inversión es atractivo.
  1. Inversión inicial: puede ser elevada, aunque en el caso de funcionalmiento con aerotermia, los ahorros y confort generados generalmente compensan la inversión. 
  2. Condensaciones: en modo refrescante se pueden generar condensaciones si el suelo radiante no ha sido bien regulado. 
  3. Largo tiempo de encendido / apagado: su elevada inercia térmica hace que no sea un sistema adecuado para cambios bruscos de temperatura, necesita tiempo para alcanzar la temperatura necesaria.

El sistema de suelo radiante tiene una inercia térmica muy elevada, esto significa que tarda más en calentarse que los radiadores tradicionales, sin embargo, seguirá emitiendo calor durante un determinado periodo después de haberse apagado. Adicionalmente, al existir una red de tuberías bien distribuidas bajo el suelo, se consigue un reparto del calor uniforme, evitando zonas más calientes o más frías, al contrario que otros sistemas. Y como el calor proviene del suelo, se mantiene una temperatura agradable durante más tiempo.

En el caso reformas en un piso, generalmente es necesario contar con un espesor de en torno a 10 cm en el suelo para su correcta colocación. Esto quiere decir que deberemos picar el suelo y el recrecido (capa de mortero bajo el suelo) de todas las estancias a aclimatar para conseguir ese margen de 10 cm donde se instalará el sistema de suelo radiante. Si esto no es posible, una potencial solución es crear un escalón en algún punto de la vivienda para conseguir dicho margen. de haberse apagado. Adicionalmente, al existir una red de tuberías bien distribuidas bajo el suelo, se consigue un reparto del calor uniforme, evitando zonas más calientes o más frías, al contrario que otros sistemas. Y como el calor proviene del suelo, se mantiene una temperatura agradable durante más tiempo.

El mejor tipo de suelo para usar con calefacción por suelo radiante es baldosa y piedra, debido a que estos tienen una alta conductividad térmica, lo que significa que el calor de una tubería de calefacción por suelo radiante se transfiere a la superficie del suelo rápidamente. Sin embargo, se puede encontrar un sistema de calefacción radiante compatible para casi todos los acabados de pisos.

Los suelos adecuados incluyen:

  • Azulejos, piedra y suelos de de cemento pulido.
  • Suelos de tarima y madera.
  • Suelos laminados.
  • Suelos de vinilo.
  • Suelos de moqueta.
  • Suelo de goma todas las estancias a aclimatar para conseguir ese margen de 10 cm donde se instalará el sistema de suelo radiante.

Si esto no es posible, una potencial solución es crear un escalón en algún punto de la vivienda para conseguir dicho margen. de haberse apagado. Adicionalmente, al existir una red de tuberías bien distribuidas bajo el suelo, se consigue un reparto del calor uniforme, evitando zonas más calientes o más frías, al contrario que otros sistemas. Y como el calor proviene del suelo, se mantiene una temperatura agradable durante más tiempo.

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