Climatización Geotérmica

Hoy en día, la energía es el pilar fundamental del desarrollo social, cultural y tecnológico de cualquier país. La producción y almacenamiento de energía supone una de las mayores preocupaciones a nivel mundial, y hacerlo de forma sostenible, eficiente y respetuosa con el medioambiente cada vez gana más importancia debido a la creciente crisis climática.

Climatización de edificios con energías renovables

Por ello, la climatización de edificios con energías renovables ha cobrado una importancia crucial a lo largo de los últimos años. En especial, destaca la energía geotérmica debido a los motivos que vamos a enumerar en esta entrada del blog de GEOTER.

La energía geotérmica es una energía renovable que se obtiene mediante el aprovechamiento del calor del interior de la Tierra. Concretamente, en el caso de la energía geotérmica somera o de muy baja entalpía, el aprovechamiento se realiza gracias a la capacidad de intercambio de energía con el subsuelo, ya que éste se mantiene a una temperatura constante durante todo el año independientemente de las condiciones climatológicas.  Por esta razón, es la opción más interesante para la climatización de edificios, y puede ser utilizada en cualquier parte del mundo.

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Los tres conceptos clave en los que se basa una instalación típica de climatización con geotermia de muy baja entalpía son los siguientes:

1. Aprovechamiento del calor del subsuelo.

El subsuelo tiene la particularidad de que, a partir de los 15-20 m de profundidad (dependiendo de la región), mantiene constante la temperatura independientemente de la época del año en que nos encontremos, y, a partir de esa profundidad, la temperatura aumenta a razón de 3 grados cada 100 metros. Este efecto es debido a que, cuando se alcanza cierta profundidad, la influencia térmica en la superficie es prácticamente despreciable. El calor almacenado de forma constante en el terreno lo podemos aprovechar a nuestro favor de forma muy simple

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Cada localización presenta una curva de temperatura-profundidad distinta, pero todas se basan en el mismo principio. Pongamos el ejemplo de Madrid: en esta ciudad, entre los 120 y los 150 metros, la temperatura del terreno se estabiliza en aproximadamente 21ºC. Esta temperatura se considera temperatura de confort para el ser humano, y puede ser aprovechada mediante la ejecución de perforaciones en las que se introducen sondas portadoras de un fluido que permiten intercambiar calor entre el terreno y el interior de un edificio, climatizándolo.

La máquina térmica encargada de realizar este intercambio de calor entre el interior de los edificios y el terreno es la bomba de calor, clave de la climatización geotérmica. De esta manera, la geotermia es una energía renovable que permite cubrir tanto la demanda de calefacción como la de refrigeración de un edificio. Pongamos dos supuestos también en Madrid:

  • Invierno: la temperatura ambiente es de 0ºC, pero en el subsuelo tenemos 21ºC. Podemos aprovechar este salto térmico para calefacción “extrayendo” el calor del terreno e “introduciéndolo” en el interior de un edificio, gracias al apoyo del eficaz compresor de la bomba de calor.
  • Verano: la temperatura ambiente es de 35ºC, pero en el subsuelo igualmente tenemos 21ºC. En este caso, el calor del edificio puede ser “extraído” del interior e “introducido” en el subsuelo, refrigerando el interior del edificio, igualmente con apoyo del compresor de la bomba de calor.

 

2. La bomba de calor geotérmica

Como hemos comentado, la bomba de calor geotérmica es una máquina térmica que permite intercambiar energía con el terreno, tanto captando calor (modo calefacción) como disipándolo (modo refrigeración), mediante su ciclo frigorífico reversible. Funciona de la misma manera que un aparato de aire acondicionado, pero el medio en el que capta o disipa es el subsuelo, un foco óptimo y constante, en vez de ser el aire exterior, sujeto a continuos y extremos cambios meteorológicos. Por este motivo, ofrece un rendimiento tan alto aportando de manera fiable, segura y eficiente la producción de frío y calor que necesita el edificio a partir de una energía renovable como la geotermia.

Calefacción geotérmica

Como cualquier otra bomba de calor, consta de cuatro elementos: un evaporador donde un gas refrigerante obtiene la energía del fluido proveniente del terreno; un compresor que aumenta la temperatura y presión del gas para facilitar las transmisión de energía al interior del edificio; un condensador donde se aporta la energía obtenida al sistema de distribución del edificio; y una válvula de expansión que reduce la presión del fluido antes de su entrada al evaporador para facilitar la absorción de energía del terreno, así funciona la calefacción geotérmica

Refrigeración geotérmica

Para aportar refrigeración geotérmica a un edificio, el proceso simplemente se realiza de manera inversa.

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El COP (Coefficient Of Performance)

El COP (Coefficient Of Performance) de la bomba de calor marca su rendimiento. Habitualmente las bombas de calor geotérmicas tienen un COP de 5, es decir, que por cada 1 kWh de energía eléctrica que la bomba necesita para funcionar (para activar el compresor y las bombas de circulación) se obtienen 5 kWh de energía térmica. Esto supone que 4 kWh térmicos se obtengan del terreno, o, dicho con otras palabras: el 80% de la energía de climatización del edificio se obtiene del terreno de forma gratuita.

 

Como ocurre con cualquier otro sistema (caldera de gas, biomasa, aerotermia), la producción térmica proporcionada por la bomba de calor, es necesaria introducirla en el edificio para alcanzar el confort de los ocupantes. Se utilizan los sistemas habituales de distribución como radiadores, distribución por aire o suelo radiante/refrescante, siendo éste último el que mejor rendimiento y ventajas ofrece, y por esta razón va a ser el tercer y último concepto clave que mostraremos en el blog de hoy.

 

3. Distribución por suelo radiante/refrescante

El suelo radiante/refrescante consiste en la instalación de una red de tuberías de polietileno reticulado debajo del pavimento, embebidas en una capa de mortero con aditivos. Por estos tubos circula el agua caliente o fría proveniente de la bomba de calor geotérmica.

Al estar instalado en toda la superficie del pavimento y su gran inercia térmica, el suelo radiante/refrescante puede trabajar con temperaturas cercanas a las de confort, incrementando así la eficiencia energética de la bomba de calor geotérmica, que como se ha comentado recibe además el aporte del sistema geotérmico a una temperaturas óptima y constante.

Además, es un sistema respetuoso con el medioambiente debido a su bajo consumo, y proporciona gran confort a los usuarios al eliminarse por completo las molestias ocasionadas por otros sistemas de calefacción o refrigeración, como las corrientes de aire, la estratificación del calor y la sequedad.

De esta manera, un sistema renovable de climatización basado en bomba de calor geotérmica y suelo radiante refrescante, permite una captación, producción y distribución de temperatura en el edificio con la mayor eficiencia energética, durabilidad de los sistemas y cuidado del medioambiente ofreciendo grandes ahorros y mínimas pérdidas energéticas.

 

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Suelo radiante ejecutado por GEOTER

Interés de climatización de edificios con energía geotérmica

La climatización de los edificios con energía geotérmica de muy baja entalpía tiene un especial interés por los siguientes motivos:

Eficiencia. El aprovechamiento de la energía geotérmica con el sistema de bomba de calor tiene los rendimientos más elevados del mercado energético.

Ahorro económico. Debido a su elevado rendimiento, este ahorro energético se traduce en ahorro económico directo para el bolsillo de los clientes.

Sostenibilidad. Aprovechar el propio terreno sobre el que se construye la edificación como fuente de energía renovable, gratuita e inagotable, hace que la climatización geotérmica sea un sistema totalmente sostenible y que no agote otros recursos naturales.

Autoconsumo e independencia energética. Es un sistema de climatización prácticamente independiente energéticamente de factores externos como subidas repentinas del precio del gas natural o situaciones climatológicas extremas. Además, la climatización geotérmica puede hibridarse con otras fuentes de energía como la fotovoltaica para aumentar la independencia energética de la instalación.

Confort térmico. Gracias al suelo radiante, el sistema de climatización geotérmica es el que proporciona más confort a los usuarios. Además, es el único sistema de climatización 100% renovable que es capaz de aportar refrigeración.

Estética sin vibraciones ni ruidos. El sistema geotérmico está enterrado y sólo requiere de la instalación de una bomba de calor del tamaño de un refrigerador en una estancia del edificio. Se eliminan elementos en fachada y cubierta que quitan espacio y no se requiere la instalación de placas solares, por lo que se cuenta con una mayor superficie libre y se eliminan ruidos, humos y vibraciones de otros equipos e instalaciones.

Mínimo mantenimiento y larga vida útil. Los equipos de bomba de calor geotérmica funcionan siempre en óptimas condiciones al contar con un foco de temperatura constante a lo largo del año. Fruto de ello, los equipos cuentan con la mayor vida útil y un mínimo mantenimiento.

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