Bomba de calor aerotérmica: qué es y cómo calienta tu vivienda

La imagen muestra la unidad exterior de una bomba de calor aerotérmica típica, instalada en el exterior de una vivienda. Esta unidad contiene el compresor, el intercambiador exterior (evaporador/condensador) y el ventilador. En conjunto con la unidad interior (hidrokit), forman un sistema de alta eficiencia energética. Según la experiencia de Hausum –especialistas en eficiencia energética y asesoría técnica–, estas bombas aprovechan el calor del aire exterior para calentar y refrigerar hogares, logrando rendimientos mucho mayores que los sistemas tradicionales.

¿Qué es una bomba de calor aerotérmica?

Una bomba de calor aerotérmica (o bomba de calor aire-agua) es un equipo que extrae energía térmica del aire ambiente exterior y la traslada al interior de la vivienda. En términos sencillos, actúa como un aire acondicionado invertido: en invierno toma calor del aire exterior (incluso a temperaturas bajas) y lo transfiere al circuito de calefacción de la casa, mientras que en verano puede hacer el proceso inverso para refrescar.

En términos técnicos, la aerotermia se define como “la energía térmica que una bomba de calor extrae del aire ambiente”. Como señala la directiva europea 2009/28/CE, esta energía capturada del aire exterior se considera una fuente renovable (dentro del factor máximo calculado en función del coeficiente de rendimiento). Es decir, la fracción de calor útil que aporta la aerotermia computa como energía renovable, contribuyendo al cumplimiento de los objetivos de eficiencia energética y reducción de emisiones.

Principio de funcionamiento

El funcionamiento de una bomba de calor aerotérmica se basa en el ciclo frigorífico inverso. El equipo dispone de un circuito cerrado con un refrigerante que circula por cuatro etapas: evaporación, compresión, condensación y expansión. En el evaporador (ubicado en la unidad exterior), el refrigerante a baja presión absorbe calor del aire exterior y se evapora. A continuación, el refrigerante gaseoso pasa al compresor, donde se eleva su presión y temperatura mediante trabajo eléctrico. Luego, en el condensador (usualmente en la unidad interior o en el hidrokit), el refrigerante caliente cede calor al circuito de calefacción de la casa y se condensa. Finalmente, una válvula de expansión reduce la presión del refrigerante antes de que vuelva al evaporador.

En resumen, “la bomba de calor absorbe en el evaporador calor del medio frío y lo cede en el condensador, junto con la energía aportada al compresor, al medio caliente (calefacción)”. Esto genera transferencia de calor de temperatura más baja (el aire exterior) a una más alta (el agua de calefacción), gracias al aporte de energía eléctrica. El resultado es que por cada 1 kWh de electricidad consumido la bomba puede aportar varios kWh de calor útil. De hecho, para generar 100 unidades de calor la aerotermia puede necesitar sólo alrededor de 30 unidades eléctricas, es decir, un COP (coeficiente de rendimiento) en torno a 3,3 en dichas condiciones.

Tipos de sistemas aerotérmicos: monobloc, bibloc (split)

Existen distintas configuraciones de instalaciones aire-agua. Los dos modelos básicos son:

• Monobloc: Todo el sistema (bomba de calor + circuito frigorífico e hidráulico hidrokit) está integrado en una única unidad exterior. La máquina se instala completa fuera de la vivienda. Sólo es necesario conectar por un lado los tubos de agua (calefacción/ACS) y por otro la alimentación eléctrica. Al ser hermética, no requiere manipulación de gases in situ, simplificando la instalación. Sin embargo, al no incluir unidad interior, el acumulador de ACS y demás componentes hidráulicos deben colocarse aparte dentro del edificio.

• Bibloc o Split: Se compone de dos unidades separadas. Una unidad exterior contiene el evaporador, compresor y válvula de expansión; otra unidad interior compacta alberga el intercambiador de calor y normalmente el depósito de agua caliente (hidrokit). Ambas van unidas por tuberías frigoríficas con refrigerante. La ventaja es que la unidad interior es más pequeña y silenciosa (reduce el ruido percibido dentro), e incorpora el acumulador de ACS de fábrica. Pero la instalación es más compleja, pues exige manipulación de gas refrigerante y agujerear la fachada para las tuberías.

En la práctica, un sistema split es simplemente un sistema bibloc estándar. La elección entre monobloc y bibloc depende del espacio disponible y de preferencias: por ejemplo, el monobloc ocupa más espacio exterior (incluyendo el hidrokit) pero simplifica la intervención interior, mientras que el bibloc requiere sitio tanto afuera como adentro y conexión frigorífica.

¿Qué es la aerotermia y por qué es renovable? (Marco legal)

La aerotermia hace referencia al aprovechamiento del calor del aire exterior. Desde el punto de vista energético y legal, la fracción del calor obtenido por una bomba de calor se considera energía renovable. La Directiva 2009/28/CE del Parlamento Europeo especifica que el calor útil de las bombas de calor “se computará como energía procedente de fuentes renovables” en la medida en que el rendimiento (COP) supere el valor 2.5 (para aire). Dicho de otro modo, la porción de la energía aportada por el ambiente (aire) se trata como renovable, aunque la bomba necesite electricidad.

En España, la normativa también impulsa su uso. Por ejemplo, el Plan de Recuperación, Transformación y Resiliencia (Fondos Next Generation EU) destina partidas a incentivar la climatización por aerotermia en rehabilitación y obra nueva. Además, diversas convocatorias autonómicas y estatales ofrecen subvenciones y deducciones fiscales para instalaciones de aerotermia (a veces cubriendo entre el 40% y el 70% del coste, con límites típicos de 3.000 € por vivienda). En definitiva, organismos europeos y españoles promueven la aerotermia “mediante la otorgación de subvenciones” justamente por considerarla renovable.

Rendimiento (COP, SCOP) y comparación con otros sistemas

El rendimiento de una bomba de calor se evalúa mediante su COP (coeficiente de rendimiento instantáneo) y su SCOP (coeficiente de rendimiento estacional). El COP mide la relación entre la energía térmica entregada y la energía eléctrica consumida en condiciones específicas (temperatura de prueba). Por ejemplo, un COP de 4 indica que por cada 1 kWh eléctrico se obtienen 4 kWh térmicos. Como regla general, cuanto menor sea la diferencia de temperatura entre el aire exterior (fuente fría) y el agua de calefacción (foco caliente), mayor es el COP.

El SCOP es el COP medio ponderado durante toda la temporada de calefacción, considerando variaciones climáticas y de carga. Se calcula según la norma UNE-EN 14825 dividiendo la demanda térmica anual por el consumo eléctrico anual. Un SCOP más alto significa mayor eficiencia estacional. En España, donde predominan las zonas climáticas templadas o cálidas, las bombas de calor suelen lograr SCOP altos (la gran mayoría del territorio es clima cálido, lo que favorece el rendimiento). Por ejemplo, se estima que un sistema bien dimensionado puede alcanzar SCOP en torno a 3–5 en condiciones europeas moderadas.

En comparación con otros sistemas de calefacción, la aerotermia ofrece un ahorro energético notable: por cada kWh de electricidad consume, puede generar hasta 3–4 kWh de calor. En contraste, una caldera de gas natural o de gasóleo típica entrega alrededor del 85–95% de eficiencia (COP cercano a 0.85–0.95, debido a pérdidas térmicas) y un radiador eléctrico directo tiene COP=1 (1 kWh eléc. = 1 kWh calor). Como resumen, las calderas convencionales “suelen tener un COP cercano a 1, las bombas de calor aerotérmicas pueden alcanzar un COP de hasta 4”. Dicho de otro modo, la aerotermia produce hasta cuatro veces más energía térmica que la energía eléctrica que consume, reduciendo drásticamente el gasto energético y las emisiones.

Compatibilidad con emisores de calor

La bomba de calor aire-agua se integra mejor con emisores a baja temperatura. Los sistemas ideales son:

• Suelo radiante o techo radiante: funcionan con agua a baja temperatura (30–45 °C), lo que maximiza el rendimiento de la bomba de calor. De hecho, suelo radiante y aerotermia suelen instalarse juntos, ya que la baja temperatura de impulsión coincide con el rango óptimo del equipo.

• Radiadores de baja temperatura: son radiadores más grandes o de diseño específico para agua a 45–55 °C, también muy compatibles. Con frecuencia basta con adaptar la instalación existente (p.ej. aumentar paneles o usar radiadores de aluminio o aluminio fundido de altas prestaciones).

• Fan-coils y consolas: los fan-coils (unidades de convección por ventilador) están diseñados para bombear aire caliente/frío, y reciben perfectamente el agua caliente del circuito de bomba de calor. Permiten modular caudal y ventilación adicional.

En general, cualquier emisor que trabaje a temperaturas moderadas puede combinarse con aerotermia. Incluso los radiadores convencionales pueden funcionar, aunque requieren temperaturas de impulsión más elevadas (lo que reduce ligeramente la eficiencia) y pueden necesitar más superficie que una instalación con caldera antigua. Como anota la Wikipedia: “Aerotermia y suelo radiante suelen instalarse juntos… radiadores verticales convencionales pueden funcionar con aerotermia aire-agua”.

Consideraciones de instalación

Al planificar una instalación aerotérmica, hay varios factores prácticos:

• Ubicación de la unidad exterior: debe situarse en un lugar ventilado, preferiblemente sin obstrucciones de hojas o escombros que impidan el flujo de aire. Se recomienda dejar al menos 0.5–1 m de separación de paredes/obstáculos por cada lado para permitir la entrada y salida de aire. Además, conviene no ubicarla junto a ventanas de dormitorios, ya que aunque los equipos modernos emiten moderadamente (45–65 dB, similar a una conversación suave), el sonido puede sentirse en habitaciones cercanas. Hoy día muchas bombas de calor son bastante silenciosas (nivel “parecido al de aparatos de cocina”), pero sí es prudente instalar amortiguadores antivibración y, si es posible, pantallas acústicas.

• Espacio interior y conexiones hidráulicas: la unidad interior o el hidrokit se instala en una sala técnica o cuarto de máquinas. Es necesario conectar la bomba de calor a la red de calefacción de la casa: tuberías de ida y retorno de agua caliente (y fría en verano). En la salida de la unidad habrá una bomba de circulación y válvulas de regulación (puede ser necesaria válvula de tres vías o depósito de inercia si el sistema existente tiene alto volumen de agua). Se debe prever un drenaje para el condensado de desescarche (al descongelar, la unidad genera agua).

• Conexión eléctrica: requiere alimentación eléctrica (generalmente 230 V monofásica para equipos pequeños, o 400 V trifásica para potencias mayores). Se suele necesitar cableado dedicado con protección diferencial. También se debe prever conexión a tierra. Las bombas de calor actuales incorporan sistemas electrónicos de control y comunicación (a veces con termostatos/zonas modulares).

• Temperatura exterior mínima de trabajo: las bombas de calor tienen un rango operativo. Como indican fabricantes recientes, funcionan óptimamente por encima de 5–7 °C. Si la temperatura baja de ese rango, el COP disminuye y puede ser necesario un modelo más potente o sistemas de apoyo (por ejemplo, resistencias eléctricas de refuerzo o calderas híbridas). En general, una bomba de calor aire-agua puede operar hasta alrededor de -15…-20 °C, aunque con eficiencia reducida. Por debajo de esos límites deja de ser rentable: “la operación eficiente de una bomba de calor requiere una temperatura exterior por encima de –20 °C. Sin embargo, cuando baja de 0 °C, el rendimiento cae considerablemente”. En climas muy fríos, suele optarse por sistemas híbridos (aerotermia + caldera) para asegurar suministro continuo.

• Apoyos y ciclos de descongelación: Las unidades exteriores incorporan periodos automáticos de descongelación. Durante este breve proceso, la bomba invierte el ciclo para derretir hielo del evaporador; en ese momento deja de entregar calor interior unos minutos. Por tanto, es importante dimensionar bien el sistema y, en zonas muy frías, prever respaldo puntual (eléctrico o gas). Según Ariston, “con temperaturas muy bajas… es mejor optar por una caldera de gas condensación o un sistema híbrido”.

Beneficios e inconvenientes reales

Beneficios: La aerotermia destaca por su alta eficiencia energética y ahorro de consumo. Como se comentó, entrega hasta 3–4 veces más energía térmica que eléctrica. Esto implica facturas de electricidad mucho menores comparadas con radiadores eléctricos, y también menor consumo de gas/vaci, compensando con creces su gasto eléctrico. Además, al ser un sistema eléctrico alimentado por fuentes limpias (p.ej. con paneles solares fotovoltaicos), no genera emisiones directas de CO₂ en la vivienda, reduciendo la huella de carbono. La versatilidad es otro plus: una sola instalación puede proporcionar calefacción, refrigeración y agua caliente sanitaria (ACS). El mantenimiento suele ser sencillo: básicamente filtros y revisión de niveles de refrigerante, más simple que el mantenimiento de una caldera de combustión. Por su parte, Hausum resalta que la aerotermia mejora el confort térmico (calor más uniforme) y puede elevar la etiqueta energética del edificio.

Limitaciones: No todo son ventajas. El costo inicial de la instalación es notablemente más alto que una caldera convencional. Además, el rendimiento depende de la temperatura exterior: en días muy fríos el COP baja (por ejemplo, a –7 °C un COP de 5 puede caer a 3, un 40% menos de eficiencia). En climas extremos puede requerirse apoyo eléctrico o caldera híbrida para alcanzar temperaturas de agua altas. También se requiere espacio exterior mayor que una caldera (especialmente en monobloc) y se debe tolerar el sonido moderado de la unidad, aunque las cifras típicas (45–65 dB) son comparables a una habitación tranquila. Respecto a la instalación eléctrica, el pico de potencia puede ser elevado (calcular bien la potencia contratada). Por último, la rentabilidad financiera depende del precio de la electricidad: con precios altos la amortización será mayor (aunque en España, donde la mayoría de los días invernales son templados, los SCOP suelen ser favorables).

Ayudas y subvenciones

La instalación de sistemas de aerotermia suele ser objeto de programas de incentivos. A nivel europeo y nacional, la aerotermia se considera tecnología estratégica renovable. El Plan de Recuperación y Resiliencia (Next Generation EU) incluye ayudas específicas para calefacción renovable (aerotermia y geotermia) en rehabilitación de edificios y obra nueva. Además, el Gobierno español ofrece deducciones fiscales (por ejemplo, se puede desgravar hasta un 60% en el IRPF por renovación energética) y las comunidades autónomas tienen líneas propias (en algunos casos cubriendo el 40–70% del coste, con límite por vivienda). Según Bosch-Junkers, “la aerotermia es una fuente de energía renovable, por eso se incentiva su implantación con la otorgación de subvenciones”. En la práctica, esto puede traducirse en ayudas directas hasta varios miles de euros por vivienda. Estas subvenciones mejoran mucho la rentabilidad a medio plazo y aceleran la decisión de instalar aerotermia.

Aplicación en reformas y obra nueva; rentabilidad

En obra nueva, la aerotermia es cada vez más habitual y en muchos códigos de construcción (por ejemplo el Código Técnico de Edificación) se considera de elección obligada o altamente recomendada para edificios eficientes. Para viviendas ya construidas, la aerotermia es ideal en reformas que busquen eficiencia: sustituye calderas antiguas por un sistema más limpio, reduce emisiones y puede aprovechar mejoras en aislamiento o ventilación. También se integra bien en proyectos con autoconsumo fotovoltaico (conjugando calefacción renovable con electricidad solar).

La rentabilidad varía según el caso, pero varios estudios prácticos indican plazos de amortización de pocos años. Por ejemplo, un análisis de un caso real concluye que al sustituir una caldera de gasóleo por una bomba de calor el retorno de la inversión puede lograrse en unos 4 años, y unos 9–10 años si la caldera previa es de gas natural. Esto asume precios energéticos actuales (electricidad vs gasóleo/gas) y tiene en cuenta el ahorro energético. Además, combinar la aerotermia con paneles solares y mejoras de aislamiento acorta aún más ese plazo. Aunque los plazos exactos dependen de la vivienda, orientación climática y tarifas eléctricas, la experiencia de Hausum confirma que en un horizonte de 5–10 años suelen compensarse los costes iniciales frente a sistemas convencionales, sobre todo considerando ayudas y la mayor vida útil de una bomba de calor.

En definitiva, la aerotermia en la calefacción de viviendas es una solución eficiente, renovable y cada vez más rentable. Según los expertos de Hausum en eficiencia energética y asesoría técnica, es una de las mejores opciones para reducir consumos y emisiones en calefacción, especialmente en proyectos bien diseñados y con sistemas emisores de baja temperatura. Con el apoyo de las ayudas vigentes y un buen dimensionado, una bomba de calor aerotérmica puede ofrecer confort térmico durante décadas con un coste energético sensiblemente inferior al de la mayoría de las tecnologías tradicionales