La Aerotermia con Fancoils ¿Cómo funciona y se instala este sistema?

• ¿Qué es y cuáles son los componentes de este sistema?
• Características y tipos de fancoils
• Funcionamiento de la bomba de calor aerotérmica
• Diferencias y Ventajas de la Aerotermia con Fancoils
• Instalación de un Sistema de Aerotermia con Fancoils
• Esquema de instalación  

¿Qué es la Aerotermia con Fancoils?

La aerotermia con fancoils es un sistema de climatización que aprovecha la energía térmica presente en el aire exterior para satisfacer la demanda de calefacción y refrigeración de un recinto habitable.

A través de un intercambiador de calor se extrae el calor del aire exterior en el invierno para calentar un espacio interior y se libera calor al aire exterior en el verano para enfriar ese mismo espacio.

Es una tecnología que ha ganado popularidad en los últimos años debido a su alta eficiencia energética y su bajo impacto ambiental.

Componentes Principales:

Para comprender cómo funciona, primero se deben desglosar y explicar sus componentes principales.

Fancoils

Lógicamente, se trata del equipo más característico de este tipo de instalación. Los fancoils son unidades interiores que se encargan de la distribución del aire caliente o frío en el interior de una estancia. Para realizar esta función, utilizan un ventilador que obliga al paso del aire sin climatizar a través de un serpentín que contiene agua fría/caliente propiciando, de esta manera, un intercambio de frío/calor que permite la climatización del recinto.

Bomba de Calor

La bomba de calor es el equipo principal del sistema de aerotermia. Actúa como intermediario entre el aire exterior y el aire interior.

En el invierno, extrae calor del aire exterior y lo transfiere al sistema de calefacción interior, y en el verano, realiza el proceso inverso para enfriar el espacio.

Sistema de Distribución

Para que el calor o el frío generado en la bomba de calor se disponga en todas las estancias climatizadas, se utiliza un sistema de conductos (tuberías) por agua distribuidos por el edificio.

Sistema de control

Se trata del termostato o centralita electrónica controla la temperatura interior y permite al usuario ajustarla según sus preferencias.

Depósito de inercia

En algunas instalaciones se puede optar por la integración de un depósito intermedio de inercia que almacene agua que permita optimizar el proceso y estabilizar el funcionamiento de la máquina aerotérmica de manera más regular y obtener mejores rendimientos. 

Características y tipos de fancoils

Un fancoil o ventiloconvenctor  es un dispositivo agua-aire compuesto por una unidad que contiene una batería de agua fría/caliente (coil) y un ventilador (fan).

La batería funciona como un intercambiador de calor, de manera que calienta o enfría el aire que absorbe antes de liberarlo nuevamente en la estancia.

En general, un fancoil consta de las siguientes partes:

• Rejilla de entrada de aire, por donde se introduce el aire de la estancia sin climatizar.
• Filtros de polvo y partículas, acoplados a la zona de succión de aire para purificar el aire de entrada impidiendo que entre suciedad en el sistema.
• Motor del ventilador, que se encarga de realizar el proceso de absorción del aire y posterior impulsión.
• Tuberías de entrada y salida de agua, conectadas con la máquina aerotérmica (bomba de calor)
• Serpentín batería de agua, donde se realiza el intercambio energético entre el agua procedente de la bomba de calor y el aire sin climatizar de la estancia.
• Rejilla de impulsión de salida de aire, por donde se expulsa el aire ya climatizado a la estancia.
• Carcasa exterior, que protege los componentes de la máquina.
• Desagüe, por donde se evacúan los condensados de agua.

Existen muchos tipos de fancoils, en función de su modo de colocación e instalación:

• Fancoils de suelo: Se ubican como los radiadores convencionales. Cuentan con rejillas de impulsión ajustables para una óptima distribución del aire.
• Fancoils de pared: Se instalan en las paredes y se pueden controlar mediante un mando que ajusta la dirección del flujo de aire, distribuyéndolo por toda la habitación.
• Fancoils de conductos: ocupan poco espacio y son ideales para adaptarse a diferentes tipos de viviendas. Por lo general, distribuyen el aire a múltiples habitaciones a través de una red de conductos oculta bajo un falso techo. Este tipo de instalación es común en nueva construcción, ya que requiere la instalación de un falso techo para los conductos, lo cual implica una obra significativa.
• Fancoils de techo o cassette: estos dispositivos se instalan en falsos techos y son más comunes en empresas o locales comerciales que en viviendas. Su función de climatización se extiende desde la parte superior hasta la inferior. Generalmente, están ocultos detrás del falso techo, y la única parte visible es la consola.

La apariencia externa de los fancoils es muy parecida a los splits tradicionales de aire acondicionado que se pueden ver en muchas viviendas y edificios terciarios. La diferencia con estos splits tradicionales es que mientras que por estos circula un líquido refrigerante, por los fancoils sólo circula agua. Es decir, intercambian el calor del agua al aire de la estancia.

Mientras en el aire acondicionado clásico la máquina interior en la estancia hace las funciones de condensador/evaporador en la aerotermia por fancoils está fase se hace en la propia máquina aerotérmica y lo que se distribuye es el agua caliente/fría. Se podría decir que es una instalación más parecida a la calefacción convencional por radiadores cuya red de tuberías transporta agua caliente que ha sido generada en la caldera.

En la actualidad, la mayoría de los fancoils son de tecnología Inverter. Esto quiere decir que son capaces de mantener la temperatura del aire y la humedad relativa de manera estable mediante un sistema electrónico que reduce automáticamente las revoluciones y la absorción reduciendo el consumo energético hasta en un 50-60% con respecto a los fancoils de primera generación. 

Funcionamiento de la bomba de calor aerotérmica

Una de las principales ventajas de la bomba de calor aerotérmica es que su proceso es reversible y permite aportar calefacción o refrigeración en función de las necesidades climatológicas. Esto lo hace a través de una válvula de 4 vías que permite invertir el ciclo de trabajo, siendo muy similar en ambos modos.

En el modo de calefacción, la bomba de calor absorbe el calor del aire exterior, incluso cuando las temperaturas son muy bajas. El refrigerante líquido en el interior de la unidad es el que absorbe este calor y se evapora (evaporador). El refrigerante ya gaseoso evaporado se comprime a mayor presión en un compresor, lo que también aumenta su temperatura considerablemente. Posteriormente, en el condensador, el calor generado se transfiere al agua que se utilizará para calentar el interior del edificio mediante el sistema de distribución a través del sistema de fancoils, al mismo tiempo que el refrigerante gaseoso a alta presión se condensa a líquido de nuevo. Por último, una válvula de expansión libera la alta presión del líquido para volver a iniciar el ciclo del evaporador.

En la siguiente imagen se observan todos estos elementos:

Fuente de esquema: Libro La bomba de calor de AFEC

Se trata de un proceso térmico muy efectivo, ya que el único consumo eléctrico del sistema se encuentra en el compresor. De esta manera, se trata de una tecnología limpia y con grandes rendimientos energéticos (la ratio entre el calor/frío producido y el consumo eléctrico se encuentra fácilmente en la actualidad en el 400-500%) y se esperan rendimientos mayores en el futuro.

En el modo de refrigeración, el proceso es el inverso. La bomba de calor extrae el calor del interior del edificio y lo transfiere al aire exterior. Por tanto, la única diferencia en el proceso es que el equipo que hace de evaporador pasa a ser el condensador y viceversa. Lógicamente el agua en el interior también pasa de calentarse a enfriarse. Y esta agua fría es la que se distribuye a través de los fancoils para enfriar el espacio interior. 

Diferencias y Ventajas de la Aerotermia con Fancoils

La aerotermia con fancoils se diferencia de otros sistemas de climatización en varios aspectos clave:

• Eficiencia Energética: Uno de los mayores beneficios de este sistema es su eficiencia energética. Al aprovechar la energía térmica del aire exterior, reduce significativamente el consumo de electricidad en comparación con sistemas tradicionales como calderas de gas o sistemas eléctricos de resistencia.
• Bajo Impacto Ambiental: Al depender en gran medida de fuentes de energía renovable (el aire exterior) y no utilizar combustibles fósiles (gas, gasoil, gasolina, carbón) la aerotermia es respetuosa con el medio ambiente.
• Climatización completa: Puede proporcionar tanto calefacción como refrigeración, lo que lo convierte en una solución todo en uno para el confort térmico en todas las estaciones del año.
• Silencioso: Los fancoils suelen ser muy silenciosos en comparación con otros sistemas de aire acondicionado, lo que también mejora el confort.
• Versatilidad: Puede ser instalado tanto en edificios de nueva construcción como en proyectos de rehabilitación, ya que no requiere una infraestructura costosa de conductos. Aun así, suele ser más recomendable en instalaciones nuevas.

Sin embargo, también existen algunas desventajas:

• Costo Inicial: La inversión inicial en un sistema de aerotermia con fancoils suele ser más alta que la de sistemas tradicionales, aunque a largo plazo, puede resultar en ahorros significativos en costos operativos.
• Dependencia de la temperatura exterior: El rendimiento del sistema puede disminuir en climas extremadamente fríos, ya que la capacidad de extracción de calor del aire disminuye. En climas muy extremos (tanto de calor como de frío) el rendimiento suele verse algo reducido. Es ideal para climas fríos, pero no en exceso…España en este sentido es una localización ideal.
• Requiere Electricidad: Aunque es más eficiente energéticamente, la bomba de calor aún requiere electricidad para funcionar, por lo que el costo de la electricidad puede afectar el costo operativo. Además, la electricidad que utiliza se genera todavía actualmente en un porcentaje con combustibles fósiles (gas de ciclo combinado, carbón…) por lo que las emisiones de CO2 que no se emiten de forma directa si se realizan indirectamente a través de la conexión eléctrica. 

Instalación de un Sistema de Aerotermia con Fancoils

La instalación de un sistema de aerotermia con fancoils es un proceso que debe ser realizado por profesionales cualificados de aerotermia o climatización.

Aquí se describen los pasos generales para la instalación:

1. Evaluación y Diseño: Un técnico debe calcular las necesidades de calefacción y refrigeración del edificio (demanda energética).

2. Selección de Equipos: Se eligen y dimensionan los componentes adecuados, como la bomba de calor, los fancoils y el sistema de distribución.

3. Preparación del Espacio: Se prepara el espacio donde se instalarán los fancoils, incluyendo la instalación de conductos si es necesario.

4. Instalación de la Bomba de Calor: La bomba de calor se instala en una ubicación donde tenga acceso al aire exterior.

5. Conexión de la Unidad Interior: Se instalan los fancoils en las habitaciones interiores y se conectan a la bomba de calor a través de conductos o tuberías.

6. Conexiones Eléctricas: Se realizan las conexiones eléctricas necesarias para alimentar la bomba de calor y los fancoils.

7. Pruebas y Ajustes: Se realizan pruebas para asegurarse de que el sistema funcione correctamente y se ajusta según sea necesario.

8. Puesta en Marcha: Una vez que el sistema ha sido probado y ajustado, se pone en marcha y se entrega al propietario. 

Esquema de instalación de un sistema de aerotermia con fancoils básico

En la siguiente figura se puede ver un esquema de una instalación tipo básica de aerotermia con fancoils:

Conclusión

La aerotermia con fancoils es una tecnología relativamente innovadora en el campo de la climatización que ofrece una serie de ventajas significativas en términos de eficiencia energética y sostenibilidad ambiental.

Aunque tiene un costo inicial de inversión más alto en comparación con sistemas convencionales, sus beneficios a largo plazo, incluida la reducción de costos operativos y la menor huella de carbono, la convierten en una opción atractiva para la climatización de edificios residenciales y comerciales.

La instalación adecuada por parte de profesionales capacitados es esencial para aprovechar al máximo sus ventajas y garantizar un funcionamiento óptimo a lo largo del tiempo.

Con la creciente concienciación sobre la importancia de la eficiencia energética y la sostenibilidad, la aerotermia con fancoils se posiciona como una solución prometedora para el futuro de la climatización.