L'aerotèrmia és una tecnologia avançada que utilitza l'energia continguda a l'aire per proporcionar calefacció, refrigeració i aigua calenta sanitària als edificis.
És una forma eficient i sostenible d'energia, ja que aprofita una font renovable i pràcticament inesgotable: l'aire exterior.
Què és l'aerotèrmia?
L´aerotèrmia es basa en l´ús de bombes de calor, dispositius que transfereixen energia tèrmica d´un lloc a un altre utilitzant un cicle de refrigeració invers. Aquests sistemes poden captar calor de l'aire exterior, fins i tot en condicions fredes, i transferir-lo a l'interior d'un edifici per escalfar-lo. De manera similar, podeu extreure calor de l'interior d'un edifici i alliberar-lo a l'exterior per refredar l'ambient.
Principis termodinàmics a l'aerotèrmia
Per entendre com funciona una bomba de calor aerotèrmica, és important conèixer els principis bàsics de la termodinàmica que intervenen en el seu funcionament:
- Primera llei de la termodinàmica (conservació de l'energia) Aquesta llei estableix que l'energia no es crea ni es destrueix, només es transforma d'una forma a una altra. En una bomba de calor, l'energia tèrmica es transfereix de l'aire exterior a l'interior de l'edifici (o viceversa) mitjançant un cicle de compressió i expansió d'un refrigerant.
- Segona llei de la termodinàmica Aquesta llei estableix que la calor sempre flueix d'un cos calent a un fred de forma natural. Amb l'ús d'energia elèctrica (treball), però, una bomba de calor pot invertir aquest flux natural, extraient calor d'una font freda (aire exterior a l'hivern) i transferint-lo a una font calenta (l'interior de l'edifici).
Funcionament de la bomba de calor aerotèrmica
Ara que ja coneixem les dues lleis de la termodinàmica que intervenen en el nostre procés, analitzarem el funcionament d'aquestes màquines tèrmiques.
El funcionament duna bomba de calor aerotèrmica es basa en un cicle termodinàmic compost per quatre processos principals: evaporació, compressió, condensació i expansió. Vegem-ne cadascun:
- Evaporació (procés endotèrmic) : El cicle comença a l'evaporador, on el refrigerant absorbeix calor de l'aire exterior. Encara que l'aire estigui fred, el refrigerant té una temperatura encara més baixa, cosa que permet que la calor flueixi cap al refrigerant, fent-lo evaporar i convertint-lo en gas.
- Compressió (procés adiabàtic) : El refrigerant en estat gasós es dirigeix cap al compressor. Aquí, es comprimeix, cosa que augmenta la seva temperatura i pressió. Aquest procés requereix un treball mecànic, generalment proporcionat per un motor elèctric.
- Condensació (procés exotèrmic) : El gas calent ia alta pressió es mou cap al condensador, on transfereix la calor al sistema de calefacció de l'edifici (aigua o aire) per conducció tèrmica a través d'un intercanviador de calor. En perdre calor, el refrigerant es condensa, passant de gas a líquid.
- Expansió (procés adiabàtic) Finalment, el refrigerant líquid passa per una vàlvula d'expansió, on la seva pressió disminueix dràsticament. Això fa que la temperatura també baixi, preparant-lo per tornar a l'evaporador i reiniciar el cicle.
Eficiència energètica
L'eficiència d'una bomba de calor es mesura pel Coeficient de Rendiment (COP, per les sigles en anglès), que és la relació entre l'energia tèrmica proporcionada a l'edifici i l'energia elèctrica consumida per la bomba de calor. Un COP alt indica una eficiència més gran.
Per exemple, un COP de 4 vol dir que per cada unitat denergia elèctrica consumida, la bomba de calor lliura quatre unitats denergia tèrmica.
Avantatges i inconvenients
L'aerotèrmia presenta diversos avantatges:
- Eficiència energètica : Les bombes de calor aerotèrmiques són molt eficients, amb COPs que poden assolir entre 3 i 5, depenent de les condicions.
- Versatilitat : Poden proporcionar calefacció, refrigeració i aigua calenta sanitària amb el mateix sistema, adaptant-se a diferents necessitats al llarg de l'any.
- Estalvi econòmic Tot i la inversió inicial, l'estalvi en costos d'energia a llarg termini és significatiu.
Tot i que l'aerotèrmia té molts avantatges, també presenta alguns inconvenients:
- Condicions climàtiques : L'eficiència de les bombes de calor pot disminuir en climes extremadament freds, encara que les tecnologies més avançades estan dissenyades per funcionar eficientment fins i tot en condicions adverses.
- Cost inicial : La instal·lació d'un sistema d'aerotèrmia pot ser costosa, encara que els ajuts i les subvencions poden mitigar aquest problema.
- Espai : Les unitats exteriors requereixen espai adequat per a la instal·lació.
Comparativa amb lenergia solar tèrmica
L'aerotèrmia i l'energia solar tèrmica són tecnologies eficients i sostenibles per a la climatització i la producció d'aigua calenta sanitària.
D'una banda, l'aerotèrmia destaca per la seva alta eficiència, amb un Coeficient de Rendiment (COP) entre 3 i 5, cosa que permet generar diverses vegades més energia tèrmica que la consumida en energia elèctrica. És versàtil, ja que pot proporcionar calefacció, refrigeració i aigua calenta sanitària, independentment de la llum solar, i requereix menys manteniment. Tot i això, la seva eficiència pot disminuir en climes freds i el cost inicial d'instal·lació és elevat.
D'altra banda, l'energia solar tèrmica utilitza la radiació solar, una font d'energia renovable i gratuïta, no emet gasos d'efecte hivernacle i els costos operatius després de la instal·lació són baixos. És ideal per a la producció d'aigua calenta i calefacció a regions assolellades, encara que depèn de la disponibilitat de llum solar i pot necessitar protecció contra la congelació en climes freds. A més, requereix manteniment regular i espai adequat per als col·lectors solars, amb un cost inicial també alt.
En comparació, l'aerotèrmia és més fiable en diverses condicions climàtiques i més adequada per a ús durant tot l'any, mentres que la solar tèrmica és altament eficient en climes assolellats però menys efectiva per a refrigeració i en climes freds.