Aerotermia y suelo radiante ¿Cómo funciona este sistema?

Gracias a los avances de la tecnología, en la actualidad contamos con aire acondicionado o calefacción.

El ser humano siempre ha encontrado la forma de mantenerse cómodo frente a las temperaturas extremas, hace miles de años lo hacía con una fogata en una cueva y hoy se cuenta con todo un abanico de opciones para tener este confort.

Ya no es necesario que tengas una fogata en casa, ni que gastes tanto dinero en facturas por un aire acondicionado o por calefacción.

La aerotermia con suelo radiante es una tecnología completamente innovadora, cuyo propósito es mantener el hogar aclimatado, empleando el principio de la energía limpia y consumiendo mucho menos recursos que otros sistemas de climatización.
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Esta técnica viene de la mano con el suelo radiante, por lo que aumenta completamente su eficiencia.

Es algo completamente moderno, sustentable y mucho más económico a lo largo del tiempo.

Aerotermia y suelo radiante ¿qué es?

Para explicar bien en qué consiste la técnica de suelo radiante y aerotermia, es importante poder diferenciar el principio de la aerotermia y el suelo radiante.

La aerotermia es un generador que se compone de una bomba de calor, esto le permite calentar o enfriar agua, solamente empleando la energía contenida en el aire.

El suelo radiante funciona como un emisor formado por tuberías que se deben instalar por debajo del suelo; a través de ella pasa agua caliente o fría, que se encarga de transmitir esa temperatura al ambiente.

Aprovechando la energía generada por el calor externo, se puede disfrutar de una estupenda calefacción, aire acondicionado y/o agua caliente sanitaria, todo con el mismo sistema.

El sistema de aerotermia puede funcionar perfectamente tanto con suelo radiante, como con otros sistemas, aunque la mejor forma de potencializar sus efectos es mediante el suelo radiante, dado que aumenta el rendimiento y permite el ahorro en las facturas.

Este sistema también se puede usar con radiadores de agua tradicionales, radiadores de baja temperatura y fancoils.

En la actualidad, el sistema de aerotermia y suelo radiante es de los más solicitados por las personas.

Cuenta con una excelente proyección a futuro por emplear energía renovada y usar un sistema que es completamente limpio.

¿Cómo funciona la aerotermia?

La aerotermia es un sistema que se complementa perfectamente con el suelo radiante. Son el equipo perfecto, ya que, mientras uno calienta el agua, el otro la usa para aclimatar el ambiente, pero ¿cómo funciona este sistema?

Lo primero que hay que comprender es el funcionamiento del suelo radiante, que es el sistema que mejor se amolda a la aerotermia.

La configuración básica de un sistema de suelo radiante por aire, consiste en transportar agua a temperatura media (unos 40°C en invierno y 16°C en verano) a través de un bucle de tubería de polietileno reticulado, accionado por una bomba de calor aerotérmica.

En otras palabras, se puede decir que, el calor se extrae de un medio (aire o agua) y se transfiere a otro medio (aire o agua) en un proceso completamente cíclico.

En invierno, el calor se extrae del aire exterior y se transfiere al agua y al aire interior, mientras que, en verano, el sistema funciona al revés, extrayendo el calor del hogar y llevándolo al exterior, creando aire acondicionado.

Este proceso de obtención y uso de la energía se divide en 4 procesos que cooperan entre sí en el ciclo frigorífico y cambian de sentido según sea su finalidad de refrigeración o calefacción: «evaporación, compresión, condensación y expansión».

Esta es la secuencia de procesos en el circuito frigorífico de una bomba de calor aerotérmica.

De esta forma, se puede transferir (calentar) o extraer (enfriar) calor de la vivienda para satisfacer las necesidades de calefacción de cada estación del año.

Aerotermia modo calor

Las unidades interiores absorben el calor, lo transfieren a las unidades exteriores y las unidades exteriores lo liberan a la calle. De esta forma consigue calentar el agua de su interior. Con la ayuda de una bomba de refuerzo, la unidad de calentamiento de aire suministra agua caliente al colector solar, que distribuye el agua al suelo radiante.

Así funciona la aerotermia en modo calor:

1. La unidad exterior se encarga de hacer circular el aire del exterior, para así poder aprovechar su energía.
2. Gracias al evaporador, el líquido refrigerante frío sustrae el calor del aire, convirtiéndolo en gas a baja temperatura.
3. El gas enviado al compresor (dependiendo de la necesidad de frío o calor) puede venir de la unidad exterior o interior.
4. Se comprime el gas frío y se eleva su temperatura.
5. En la unidad interior es donde inicia la transferencia de calor a todo el hogar.
6. En el condensador, el calor se transfiere al agua (ya sea para ACSS o suelo radiante). El gas se va transformando en líquido templado.
7. La válvula de expansión es la encargada de disminuir la presión e ir enfriando poco a poco el gas para que entre en el evaporador.
8. El suelo radiante se encarga de hacer pasar el agua caliente generada en el condensador, para calentar el ambiente.
9. Con el Fan Coil, se puede utilizar el calor del agua para producir aire caliente.
10. El ACSS se encarga de abastecer el sistema de agua caliente sanitaria.

Aerotermia modo frío

El proceso funciona a la inversa y el aerotermo consigue absorber calor del exterior para enfriar el agua.

Se envía al suelo radiante para calentar cada una de las estancias de la vivienda.

Así funciona la aerotermia en modo frío:

1. Con la ayuda del evaporador, el líquido refrigerante se encarga de extraer el calor del agua y la enfría para generar el aire acondicionado.
2. Cuando sale del evaporador, este líquido se transforma en gas de bajas temperaturas y entra al compresor.
3. El compresor se encarga de comprimir el gas frío y se calienta a tal punto que alcanza una temperatura bien elevada.
4. El gas que entra al condensador empieza a expulsar calor mediante la unidad de exterior.
5. El líquido sale del condensador bajo una temperatura templada y se vuelve a enfriar gracias a la válvula de expansión.

Diferencias entre aerotermia para el suelo radiante y climatización convencional

La principal diferencia entre ambos sistemas se halla en cómo aprovechan la energía del aire. Por ejemplo, la aerotermia y suelo radiante se basa en dos principios fundamentales:

• Aire – Aire: Se da un circuito de fluido que es el principio básico de la aerotermia, es decir, a partir de la energía proveniente del aire, el refrigerante se encarga de producir frío o calor, según las necesidades.
• Aire – Agua: Bajo este principio pueden estar dos circuitos (circuito refrigerante + circuito de calefacción por tubería de cobre) que se encarga de pasar agua por los radiadores o mediante el suelo radiante, o mediante la ayuda de un acumulador que se encargue de calentar el agua de red para ACS.

La aerotermia con suelo radiante combina los principios elementales de física, química y mecánica; convertir el calor proveniente del aire en energía no es una acción para nada sencilla.

Ahora bien, es importante también desmitificar que la aerotermia no es 100% energía renovable, un 30% de su energía se obtiene a través de un motor de compresión que funciona con electricidad, el 70% restante si es energía obtenida a partir del calor del aire.

Los sistemas convencionales se caracterizan por emplear la bomba de calor en el sistema térmico neumático.

Utiliza la energía del aire exterior para transportar y transferir el refrigerante, que cambia constantemente entre los estados líquido y gaseoso, pasando constantemente por un circuito cerrado que conecta el condensador (exterior) con el evaporador (interior).

Este ciclo termodinámico permite utilizar la energía térmica para climatización y calefacción, además del calentamiento de agua, que puede utilizarse como circuitos de agua caliente y calefacción por suelo radiante o radiadores residenciales.

¿Cuánto es la potencia necesaria para un sistema de aerotermia?

Esta es otra de las ventajas de la aerotermia que, a diferencia de otros sistemas, suele necesitar potencias nominales mucho más bajas.

Esta potencia nominal suele ir entre los 4 a los 16 kW, en comparación con otros sistemas con una capacidad similar que pueden necesitar hasta 25 kW.

La potencia que se necesitará está estrechamente ligada a la temperatura exterior y el momento del día.

Se puede aportar una potencia constante para usar la inercia térmica a favor; el método RST parece dar muy buenos resultados.

El método RST, conocido por sus siglas en inglés (American Society Of Heating, Refrigerating And A-C Engineers), se encarga de evaluar la cantidad de calor que se puede extraer para mantener una temperatura estable o alcanzar una temperatura ambiente confortable, facilitando el cálculo de las potencias necesarias.

¿Cuánto cuesta poner suelo radiante con aerotermia?

Según diversas fuentes, la aerotermia es la fuente de energía renovable más usada en España, cerca del 40% de los hogares ya disponen de aerotermia para calefacción, agua caliente o para refrigeración en verano.

Un gran porcentaje de las construcciones nuevas están empleando el sistema aerotérmico con suelo radiante. Es una alternativa ideal para romper por completo con el anticuado sistema de caldera a base de gasoil o gas.

Pero, por lo complejo que suena todo el tema de la aerotermia ¿Es algo costoso? ¿Cuál sería su precio? ¿Es rentable? Estas son las preguntas más frecuentes que se suelen hacer las personas.

Se debe tener claro que el coste inicial es algo elevado, varía entre 8.000 a 24.000 euros, dependiendo del tamaño y las necesidades de la vivienda. A pesar de que te puede sonar algo costoso, el ahorro que te garantiza este tipo de sistema te permite amortizar la instalación en unos 5 a 12 años, además de que está la opción de financiar la instalación.

El sistema de suelo radiante con aerotermia está constituido por varios componentes, de ahí que su precio sea tan elevado.

Precio de los diferentes componentes:

1. Bomba de aerotermia + depósito de inercia

Lo ideal es siempre tener un sistema que sea completamente compacto. Suelen ser más caras que las que vienen por separado, pero de esta forma hay una mejor optimización del espacio.

Su precio varía según la potencia, por ejemplo, las más económicas son las de 4 kW con un coste de 7.080 euros, hasta las más costosas de 15 kW con un coste de 9.960 euros.

2. Suelo radiante

Tiene un coste de 60-70 €/m² con instalación incluida. Si son viviendas muy grandes, el precio disminuye, dado que hay una mayor eficiencia por tema de tamaño y proporciones.

3. Instalación de la máquina

El suelo radiante con aerotermia requiere de al menos dos personas para su instalación y mínimo tres días de trabajo. La mano de obra debe rondar los 1.500 euros aproximadamente.

4. Instalación eléctrica

Otro gasto bastante grande, pero muy importante, es todo el tema de la instalación eléctrica. Se necesita de un equipo muy capacitado, esto supone un gasto de 500 €/m2.

5. Unidad de control

La unidad de control es una estructura donde se encuentran los colectores del suelo radiante y el concentrador de señales. El precio de instalación de este componente debe rondar los 400 euros.

6. Materiales

A la hora de preguntar sobre el suelo radiante con aerotermia y precio, debes tener en cuenta que debes agregar al presupuesto otros pequeños materiales que se emplean en cualquier tipo de instalación, esto supone unos 300 euros adicionales.

Recuerda que, a pesar de todo lo costoso que es la instalación del suelo radiante con aerotermia, tendrás un ahorro aproximado del 70% en tu factura de electricidad y gas.

Suelo radiante y aerotermia: Precios según el m² del inmueble

Precio aproximado de la instalación de aerotermia por metro cuadrado:

Pasos en la instalación del suelo radiante con aerotermia

Estos son los pasos que se deben realizar para la instalación de un suelo radiante con aerotermia:

1. Diseño del esquema de instalación

Lo primero que debe hacer el personal especializado para la instalación de un suelo radiante con aerotermia es diseñar un plano donde se pueda detallar la distribución de los circuitos, ya que cada uno de ellos deben ir conectados a un canal del colector.

Este paso es muy importante, pues la colocación de la tubería en cada circuito es vital para que la climatización sea lo más homogénea posible.

2. Levantamiento del suelo actual

Este paso solo se realiza en viviendas que ya están construidas. Las tuberías deben ir sobre el forjado.

3. Montar la caja de colectores

El colector solar de ida recibe el agua de la bomba de calor aerotérmica o acumulador de inercia y se encarga de distribuirla a los distintos circuitos de suelo radiante.

Cada lazo del colector solar tiene una cabeza que deja pasar o no el agua, dependiendo de si el circuito necesita ser calentado. El colector de vuelta recibe agua de cada circuito para devolverla al depósito de inercia.

4. Instalar la banda experimental

La banda experimental cumple un rol muy importante dentro de la instalación del suelo flotante, pues es la encargada de que la temperatura se mantenga y no se escape a través de las paredes o algunas aberturas. Actúa como una capa aislante.

5. Colocar la capa aislante

Después de la instalación de la banda experimental, lo siguiente es colocar la capa aislante sobre el forjado de la vivienda, esto evita que el aire caliente o frío se escape a través del suelo.

Encima de esa capa aislante se debe colocar una lámina de plástico duro con unas guías para colocar las tuberías. Este plástico evita que el mortero no se filtre en la capa aislante.

6. Instalación del suelo radiante

Las tuberías se fijan por encima de la capa aislante y poseen una conexión directa con la caja de conectores.

7. Aplicación del mortero

Sobre la capa aislante encajada con la tubería, se vierte un cemento especial con función conductora.

8. Poner el suelo nuevo

Luego que el cemento se seca por completo, se procede a colocar la losa, puede ser de madera, cerámica, lo importante es que sea un material que deje transmitir el calor.

9. Eliminar la banda experimental sobrante

Después de colocar el piso nuevo, se corta la parte que sobresale de la banda experimental. Una vez hecho esto, se instalan los rodapiés

Pasos en la instalación de la aerotermia con suelo radiante

Estos son los pasos que deben seguirse para tener éxito en la instalación de aerotermia con suelo radiante:

1. Instalación de la bomba aerotérmica

Dependiendo del modelo, las bombas están divididas en dos: La exterior que se instala en la fachada y la interior que se encuentra dentro de la vivienda, estas son las conocidas bombas bibloc. Hay otros modelos conocidos como monobloc, que es donde la unidad exterior y la interior vienen unidas, permitiendo la optimización del espacio.

2. Colocar las tuberías

El circuito hidráulico de la bomba va unido a través de las tuberías al colector o al depósito de inercia (opcional).

3. Conexión del depósito de inercia

El depósito de inercia aumenta la cantidad de agua en el circuito, por lo que tarda menos en perder temperatura. Está recubierto de un material aislante que contribuye especialmente a su rendimiento.

4. Unión de la bomba de agua y la válvula mezcladora

Entre el depósito de inercia y los colectores, es imprescindible colocar la bomba de agua, esta cumple con la función de impulsar el agua hacia el suelo radiante. Esta bomba es de tipo mezcladora, en otras palabras, permite que el agua de retorno no llegué a una temperatura tan baja al suelo radiante en verano.

Esto se hace para controlar el punto de rocío, ya que el agua, al estar muy fría, puede provocar un efecto de condensación en el suelo radiante, por ello, es necesario jugar con la temperatura del agua.

5. Conexión del circuito con los conectores

Luego de que el agua pasa por todas las tuberías de los conectores, los mismos ayudan a que esta distribución sea equitativa y distribuida en los diferentes puntos del suelo radiante para aerotermia.

6. Conectar la unidad de control y módulo de interfaz

Los sensores de la bomba de agua y del depósito de inercia deben estar conectados a la unidad de control.

7. Conectar la parte eléctrica

Para que cada una de las instalaciones funcionen bien, su componente necesita ayuda de la energía eléctrica, la unidad de control y la bomba de aerotermia son completamente dependientes de la electricidad.

Consumo de la aerotermia con suelo radiante

Más de la mitad de la energía en el sistema de aerotermia con suelo radiante se obtiene a través de la energía limpia, por ende, su consumo de energía eléctrica es bastante bajo, pero ¿De cuánto es ese ahorro? ¿Cuánto ahorras al unir la aerotermia con suelo radiante?

La bomba de calor consume alrededor de 1 kWh, mientras aportan cerca de 4 kWh la vivienda gracias a la energía térmica. Cerca del 70% de la energía que emplea este sistema lo toma del aire, es decir, que es gratuita. Solo vas a pagar el 25% de tu consumo total.

Ejemplo:

En caso de vivir en un piso con una dimensión de 150 m² en la ciudad de Madrid, con una demanda de calefacción de 14.500 kWh al año, el coste de consumo de la aerotermia con suelo radiante sería de 500 euros al año (no se incluye refrigeración, ni agua caliente sanitaria).

Consumo de la aerotermia con suelo vs otros sistemas

A continuación, se presenta una tabla que permite ver la diferencia del consumo entre la aerotermia con suelo radiante en comparación con otros sistemas de climatización. Para la tabla se utilizaron datos de un sistema de aerotermia en un piso de 100 m² en la ciudad de Madrid.

Ventajas de la aerotermia con suelo radiante vs radiadores

Ambos sistemas de climatización son bastante útiles, pero ¿en qué se diferencia y cuáles son sus ventajas?

Entre las ventajas del uso de la aerotermia con suelo radiante destacan:

• Su ahorro es mucho mayor en comparación con respecto a los radiadores.
• El calor es mucho más homogéneo y se puede estar perfectamente descalzo, porque toda la vivienda adquiere una temperatura ambiental confortable.
• Es muy útil tanto en verano, como en la llegada del invierno.

En cuanto a sus desventajas o debilidades:

• La inversión es mucho más costosa.
• Requiere de una gran obra para su instalación.

Mientras que los radiadores destacan por:

• Son mucho más económicos.
• Si ya hay radiadores en casa, no es necesario la instalación del suelo radiante.

Entre sus debilidades están:

• Es necesario un equipo de aerotermia de alta temperatura para complementar la función de los radiadores. Este es mucho más costoso, porque necesita que el agua esté a una temperatura de 70°C, mientras que con suelo radiante funciona con una temperatura a 40°C.
• La calefacción no es homogénea.
• No tiene función de refrigerador en verano.

Ventajas del sistema de aerotermia con suelo radiante

En definitiva, el uso del sistema de aerotermia con suelo radiante te brindará el confort que necesitas y tu hogar estará protegido tanto en verano como en invierno, es una inversión que vale la pena hacer. Entre sus principales ventajas destacan:

1. Eficiencia energética

El suelo radiante está conectado a un generador de bomba de calor de fuente de aire, cuyas dimensiones están diseñadas perfectamente para trabajar tanto en bajas como en altas temperaturas, lo que garantiza un excelente nivel de eficiencia energética.

Por ejemplo, en invierno, la temperatura de suministro del agua está entre los 35-45°C, que es suficiente para calentar el hogar, mientras que en los sistemas tradicionales hay que aumentar la temperatura del líquido hasta los 60 o incluso 80°C.

La diferencia en la eficiencia energética es muy importante. Mientras que las calderas de gas luchan por mantenerse cerca del 95-100% de eficiencia, las bombas de calor pueden tener un promedio de 230-250% estacionalmente, por lo que el consumo de energía final (la energía facturada, ya sea gas o electricidad) puede reducirse fácilmente a la mitad.

Para un requerimiento de calor de 10.000 kWh/año, el requerimiento de energía final para la caldera de gas natural es de 10.526 kWh, mientras que la bomba de calor de aire apenas necesita 4.347 kWh.

2. Ausencia de ruido

Una de las características distintivas del sistema de aerotermia con suelo radiante es que no produce sonidos molestos que afecten negativamente la comunicación y el confort de las personas.

La unidad actúa como un suelo flotante, lo que reduce el ruido de impacto en todo el piso y ayuda a cumplir con los estándares de CTE DB-HR.

3. Reducción de las emisiones de dióxido de carbono

La alta eficiencia de las bombas de calor que aprovecha el 70% de su energía a través por aire, permite considerarlas como una estupenda fuente de energía renovable (aunque solo en una porción).

Disminuir el consumo de energía de combustibles fósiles significa una reducción significativa de las emisiones de gases de efecto invernadero (CO2), en comparación con el uso de calderas de gas.

4. Opción de suelo radiante o refrescante

Las bombas de calor aerotérmicas aseguran el funcionamiento de un completo sistema de climatización, tanto con agua caliente en invierno como con agua fría en verano en una misma instalación, sin necesidad de instalar equipos adicionales.

Aunque este método de calefacción y refrigeración del suelo, como todos los sistemas, tiene sus inconvenientes, es importante que, para evitar la condensación, sea instalado en un lugar con poca humedad.

5. Confort total

La unión de la aerotermia junto al suelo radiante proporciona un excelente confort en el hogar. El calor se distribuye uniformemente por toda la casa y no se concentra en un solo lugar, como ocurre con otros sistemas de climatización.

Además, los suelos radiantes permiten una distribución óptima del gradiente de temperatura, reducen la inercia térmica del edificio y disminuyen el flujo de aire, evitando movimientos bruscos por convección.

Todo ello la convierte en una excelente instalación para la comodidad y el confort familiar.

6. Seguro

Este sistema ha sido probado desde hace décadas, siempre y cuando la instalación se haga de forma correcta, no hay ningún riesgo que correr en ningún momento. Algo que no ocurre con otros sistemas a base de gas natural o butano.

7. Mantenimiento sencillo

El mantenimiento de un sistema de climatización aerotérmico es similar al mantenimiento de un aire acondicionado o de un sistema de calefacción con caldera.

Para ello, es importante eliminar el exceso de polvo de la unidad exterior, limpiar el aire del circuito de agua, pulir el filtro de aire, filtro de agua y comprobar la presión en el circuito de agua.

El sistema de calefacción de aire debe revisarse cada 4 años si su potencia es normalmente inferior a 12 kW, y cada 2 años si supera los 12 kW.

Aerotermia con suelo radiante ¿Es un sistema eficiente?

La aerotermia se puede catalogar como uno de los sistemas de climatización más complejos y modernos en la actualidad. Es amigable con el medio ambiente, ya que dispone de una gran eficiencia energética, el 70% de sus funciones se obtiene a través de energía limpia, cumpliendo perfectamente su rol.

Como instalador, estarías obteniendo un sistema completamente actualizado y con un mercado mucho más demandante, gracias a la utilización de las energías limpias.

La energía que se obtiene del aire para el uso de la aerotermia es un sistema muy complejo. Si estás en la búsqueda de un sistema de calefacción, climatización y/o agua caliente sanitaria de bajo consumo, ecológico y seguro, en definitiva, esta es la opción ideal para ti.

En cuanto a eficiencia, se puede catalogar como un sistema 100% eficaz, dado que, por cada 1 kWh de electricidad consumida, puede producir entre 4 y 5 kWh de calor, según el coeficiente de rendimiento de la unidad, esto lo convierte en uno de los sistemas de calefacción/refrigeración más ecológicos disponibles en la actualidad.

Desventajas de una Aerotermia con suelo radiante

• Para la instalación de suelo radiante con aerotermia es necesario hacer una gran reforma o que el soldado sea enteramente nuevo dado que debe instalarse bajo el suelo
• Limita la elección de materiales para el suelo, que deben ser específicos para este tipo de instalaciones. Por ejemplo, no es adecuada la madera si bien se deberá optar por opciones vinílicas, cerámicas o porcelánicas ya que son buenos conductores y pueden soportar las dilataciones.
• Puede no ser adecuada para lugares con cambios bruscos de temperatura, ya que su inercia térmica es muy amplia, esto es: tarda en calentar y en enfriar, no es de efecto inmediato.