Aerotermia
Aspectos Generales
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Claves de la aerotermia
- Tecnología consolidada, enfocada principalmente en el confort humano y refrigeración.
- Transfieren energía térmica entre el aire ambiente y uno más caliente.
- Mantenimiento y operación reducida.
- Desempeño depende de un buen dimensionamiento de los sistemas.
- Es el sistema más ampliamente utilizado en sectores con necesidad de climatización.
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Aplicaciones
- Autoconsumo de energía térmica para agua caliente sanitaria, cocción, calefacción y calor de proceso, entre otros.
Una bomba de calor es una máquina que vía un proceso termodinámico, puede transferir calor con una gran eficiencia desde un medio frío a un medio con temperaturas mayores. La principal característica de estas máquinas es que, con la adición de una pequeña cantidad de energía al sistema, puede invertir el flujo natural del calor, aprovechando así la energía existente en el ambiente para calentar o inversamente, para enfriar, al extraer calor desde un recinto más frío que el ambiente.
Las bombas de calor pueden utilizar diversos medios renovables para la obtención de energía, tales como flujos de agua superficial, la energía proveniente de la tierra o la energía del aire ambiente.
Se le llama bombas de calor aerotérmicas a las que utilizan la energía del aire ambiente como medio de intercambio para la obtención de calor para calefacción, generación de agua caliente sanitaria (ACS), calentamiento de piscinas o procesos industriales.
Las bombas de calor aerotérmicas reciben el nombre de aire acondicionado o refrigeración cuando el objetivo de la bomba de calor es sólo extraer calor del recinto o proceso.
En general esta es una tecnología madura en Chile, existen varias empresas entregando soluciones a nivel residencial individual, en especial a lo referido a la generación de ACS con equipos compactos (que incluyen el acumulador de agua caliente); residencial colectivo como edificios donde por medio de sistemas centralizados se entrega tanto agua caliente como calefacción a los residentes.
Figura: Diagrama de una bomba de calor para el calentamiento de agua caliente sanitaria.
Fuente: IDAE, 2015.
En la figura se muestra un diagrama simplificado de una bomba de calor para agua caliente sanitaria, solo una parte pequeña del calor proviene, en este caso, de la energía eléctrica que se utiliza para hacer funcionar el compresor.
La ventaja de las bombas de calor aerotérmicas es que para el transporte del calor, deben consumir una cantidad de energía entre 2 y 6 veces menor a la energía térmica aportada. A esta proporción nominal se le denomina Coeficiente de Desempeño o COP por sus siglas en inglés.
Por otra parte, el SCOP o factor de rendimiento del sistema bomba de calor, cuenta el consumo de energía del sistema bomba de calor y el consumo de los equipos auxiliares, como las bombas, ventiladores y sistemas de control, durante todos los meses del año en los que se utiliza. En Chile este valor ronda los 2,5 a 3,5 unidades de energía por cada unidad de energía inyectada a la máquina.
Tipos de bombas de calor aerotérmicas
En general las bombas de calor aerotérmicas, que bordean los 60°C de temperatura máxima, son utilizadas en calefacción y calentamiento de agua sanitaria (ACS), aportando la energía del consumo base. Cuando existen consumos extras como períodos punta e imprevistos, se puede apoyar en equipo auxiliar de generación de calor como calderas o calefones a base de combustión.
Las bombas de calor se pueden agrupar por su configuración y uso:
Bombas de Calor Split: son las bombas de calor utilizadas para aire acondicionado y calefacción que cuentan el intercambiador con aire ambiente y mayoría del sistema fuera del recinto, manteniendo en el recinto el intercambiador con aire interno.
Sistemas compactos y murales: son las bombas de calor utilizadas para aire acondicionado y calefacción que por su forma cerrada se instalan directamente en muros y ventanas o se utilizan manteniendo un ducto de intercambio con el aire exterior.
Bomba de calor para ACS: son las bombas de calor utilizadas para calentamiento de ACS residencial. En general esta bomba se incluye como un solo elemento junto con el estanque de almacenamiento de agua caliente.
Sistemas centralizados: Sistemas de bombas de calor donde los equipos se encuentran en un espacio propio para ellos, y desde aquí se realiza la distribución de calor para ACS, calefacción o procesos industriales.
Ejemplo de una bomba de calor aerotérmica para calefacción de aire residencial. La potencia térmica instalada es de 3.5 kWt, con una inversión: 500 mil CLP.
Figura: Diagrama de funcionamiento de una bomba de calor para el calentamiento de agua caliente sanitaria.
Fuente: IDAE, 2015.
Aspectos técnico económicos
Las bombas de calor se dimensionan de acuerdo al perfil de uso y a la localización del proyecto:
Perfil de uso que se tenga: de acuerdo el nivel y tipo de consumo de energía que se requiera abastecer, como por ejemplo calefacción de una habitación, procesos industriales, agua caliente sanitaria, etc., se podrá hacer uso directo del calor entregado por el equipo o se deberá plantear un sistema de almacenamiento de calor como acumuladores de agua.
Localización: El subsuelo bajo los 5 a 7 metros mantiene temperaturas estables, cercanas a la temperatura media anual durante todo el año. Por lo que en lugares con alta oscilación térmica pueden ser interesantes las bombas geotérmicas, mientras que en lugares donde la temperatura ambiente no varía mucho durante el año una bomba aerotérmica puede ser la mejor opción.
Ejemplos de proyectos en Chile
Acá van los ejemplos de Aerotermia
Referencias bibliográficas
Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía, 2015. Síntesis del Estudio Parque de Bombas de Calor en España. 42 p Descargar aquí.
