Geotermia y aerotermia para suelo radiante con sistema fotovoltaico

Para el estudio se utilizó una doble instalación de geotermia y aerotermia con sistema partido (en el caso de la geotermia se simuló con maqueta el pozo), hibridadas en ambos casos con una instalación solar fotovoltaica que funcionaba con aplicación de luz artificial mediante potentes focos adaptados. Gracias a esta simulación se pudieron extraer ciertas conclusiones. El Taller TAC completo se puede ver también a continuación:

La Geotermia como sistema de obtención de energía

La geotermia es un sistema que aprovecha el calor latente constante que encontramos en el subsuelo. Gracias a un sistema de bomba de calor y al consumo de electricidad que requiere el compresor de dicho ciclo, es posible convertir ese calor latente en un calor útil para la vivienda.

Ventajas de la Geotermia

La estacionalidad se ve eliminada:La temperatura del subsuelo es estable durante todo el año, ya que en el momento que se profundiza en la tierra siempre se encuentran las mismas temperaturas a lo largo del año, temperaturas que oscilan entre los 15 – 20 grados centígrados.

Equipos compactos:No tienen ningún tipo de sistema frigorífico, y las cargas de fluidos refrigerantes dentro de las instalaciones son mínimas porque lo que se calienta es un fluido secundario, tanto en condensación como en evaporación. El evaporador es un intercambiador de placas que puede ser reversible.

Podemos tener apoyo de placas solares: Con las células fotovoltaicas en una máquina de geotermia se puede aprovechar el calor solar para producir agua caliente sanitaria o incluso para hacer funcionar la maquina en sí misma.

Inconvenientes de la geotermia

El coste:El coste de instalación es elevado, pero la amortización de estos sistemas es rápida; en seis u ocho años se puede llegar a un punto de consumo cero donde la energía es casi gratuita.

Estudio geológico:Es necesaria el estudio del terreno donde se va a realizar la perforación por parte de una empresa especializada. Las prospecciones geológicas de este tipo suelen costar 40 euros por metro lineal.  

Captadores de la geotermia

Captadores verticales:  Esta es una de las mejores opciones ya que no se necesitan grandes superficies. Hay que hacer tantos pozos como el cálculo sea necesario para la potencia frigorífica de la instalación. Actualmente se ronda en pozos de cien metros de profundidad donde se introduce una tubería lineal la cual no tiene ningún tipo de empalme y su durabilidad es de 100 años.

Captadores horizontales: La captación horizontal consiste en la ejecución de una serie de zanjas en las cuales se colocan los captadores de energía.

Elementos adicionales del sistema

Equipo frigorífico con el sistema hidráulico.

Depósito de inercia, depósito de acumulación de agua para luego trabajar con ella, desde aquí se puede distribuir a agua caliente sanitaria, suelo radiante

Características adicionales del sistema

El sistema de geotermia es un sistema único con el que se tiene todos los aportes de energía necesarios para calefactar, enfriar y tener ACS una vivienda unifamiliar.

Los fabricantes de estas máquinas están consiguiendo COP, coeficientes de simultaneidad, de alrededor de diez. Por cada un kilovatio que consumimos somos capaces de dar diez kilovatios térmicos. Estos se consiguen gracias a la capacidad del fluido refrigerante de trabajar a altas o bajas temperaturas.

Si se sube la temperatura exterior se tiene que condensar más alto, en este momento el compresor va a tener que trabajar más para producir ese movimiento de energía.

En el momento que trabajamos con tierra, la temperatura con la que vamos a tener que intercambiar es menor, la temperatura de compensación va a disminuir drásticamente con lo cual el rendimiento de la maquina aumenta considerablemente.

La Aerotermia como sistema de obtención de energía

La aerotermia es un sistema que funciona con el mismo principio que la geotermia, solo que el calor latente que ésta extrae no está en el suelo, sino en el aire. La forma de convertir este calor en calor útil para la vivienda es la bomba de calor.

Ventajas de la aerotermia

Mantenimiento: requiere de un escaso mantenimiento de las instalaciones.

Carga de fluido refrigerante: la cantidad va marcado por el TEGUI, elemento que calcula el impacto ambiental que tienen el equipo de climatización. Este sistema se basa en la carga refrigerante, el PCA del refrigerante que estamos usando, cuánto se consume y cuál es el índice de contaminante que tiene esa energía. Si disminuimos la carga de refrigerante el TEGUI disminuye.

Respetuoso con el medio ambiente: contamina menos que cualquier otro sistema de refrigeración tradicional, y está considerada una energía renovable gracias a sus elevados rendimientos.

Inconvenientes de la aerotermia

Rendimiento: Depende de la temperatura exterior, los coeficientes de las maquinas van a ser menores si las temperaturas son extremas.

Congelación: Las unidades están en el exterior, por lo tanto, no están exentas de congelación del agua por las bajas temperatura externas. Ante esto se recomienda la utilización de aguas glicoladas.

Características del sistema

El control de la energía producida y los consumos de estos equipos ha ido mejorando. Al mismo tiempo, se está mejorando el rendimiento en beneficio del ahorro de energía, adaptándolo a las necesidades térmicas.

También se pueden instalarse las placas fotovoltaicas en la aerotermia. En momentos donde la producción solar es tan grande que no se necesite toda la energía “sobrante” producida por las células fotovoltaica se aplica a las maquinas frigoríficas, hace que las maquinas arranquen y se les de la temperatura del agua de los depósitos de inercia, para tener toda la energía sobrante almacenada para luego distribuirla, aprovechando toda la energía que no somos capaces de disipar.

Suelo radiante como sistema de difusión

Cada fabricante tiene su sistema de control, sus bombas, su sistemas de válvulas de tres vías o sus válvulas mezcladoras. Una vez hayamos generado agua caliente o fría gracias a los sistemas de aerotermia o geotermia alimentados por placas fotovoltaicas, el siguiente paso es moverla por la instalación. El suelo radiante es un sistema de tubos que se coloca bajo el suelo de nuestra vivienda para que el calor o  el frío se transmitan hacia las estancias.

El suelo radiante está ahora en auge en nueva construcción, y está considerado por muchos como uno de los mejores sistemas de calefacción que encontramos en el mercado.

Ventajas del suelo radiante

Flujo del calor: El calor va de abajo arriba, el flujo de calor lo tenemos en los pies. Con el suelo radiante estamos de fluidos secundarios, en este caso agua, muy bajas, cuando estamos con una caldera tradicional el agua esta a 80 grados. En geotermia la temperatura no se eleva mas de los 35 grados, todo se trabaja en bajas temperaturas, esto supone un ahorro energético importante.

Espacio interior: No hay radiadores que puedan molestar y ocupar espacios interiores.

La energía que se consume con este tipo de máquinas es mínima, ya que son equipos de baja temperatura.

Suelo refrescante

El suelo refrescante enfría a una altura media de un 1,20 metros y su colocación es muy sencilla. Estos sistemas suponen un ahorro del 40-50% en comparación con los sistemas tradiciones de calefacción

Problemas de bombas de calor: Las variaciones de temperaturas exteriores que te puede encontrar. Si hace calor en el exterior el rendimiento de la unidad baja, si las temperaturas son muy bajas también bajan.