Instalación geotérmica en la sede de SIEMCALSA

Para cubrir las necesidades energéticas térmicas en su sede, un edificio de 985 m2 ubicado en el Parque Tecnológico Boecillo, en Valladolid, SIEMCALSA buscaba un sistema de calefacción y refrescamiento. Así, y tras barajar diferentes sistemas de climatización, se decidió que tratándose de una empresa dedicada a la tierra, la geotermia debía ser la energía más adecuada para acometer el proyecto.

Dicho y hecho, desde SIEMCALSA y Cenit Solar, se creó un equipo de trabajo que, junto con el equipo de arquitectos del proyecto formado por José Javier Peciña Lorenzo, Javier González Velasco y Mirja Ruiperez Calvo, llevaría a cabo el proyecto de la instalación.

Instalación geotérmica

Para llevar a cabo el proyecto de la nueva sede de SIEMCALSA se dimensionó y ejecutó una instalación de geotermia en circuito cerrado vertical de 8 perforaciones de 100 metros cada una, utilizando una bomba de calor geotérmica de 60 kW para la producción tanto de calor, como de frío, consiguiendo un rendimiento superior al 500%.

La potencia estimada para las necesidades de calefacción fue de 60 kW y para las necesidades de refrescamiento de 45 kW. Con este sistema se conseguiría bombear de forma gratuita 101.808 kWh térmicos anuales desde la tierra al edificio y viceversa, cubriendo toda la demanda térmica del edificio en calefacción, refrescamiento y ACS.

Con el consumo energético, en forma de electricidad, correspondiente únicamente a la quinta parte de la energía necesaria para calefactar el edificio se logró accionar el compresor del circuito frigorífico y mediante la bomba de calor, transportar la energía gratuitamente desde el subsuelo al edificio.

Además, con una pequeña bomba de circulación, se logró intercambiar directamente el calor del edificio con la tierra a 15 ºC, incluso en los periodos de menor necesidad de refrescamiento y sin tener que utilizar la bomba de calor.

Bomba de calor geotérmica

La bomba de calor geotérmica está formada por dos circuitos frigoríficos con un evaporador, un compresor, un condensador y una válvula de expansión cada uno de ellos, entre los que circula el fluido refrigerante (R410A), e incluye las bombas de circulación del lado de captación geotérmica y de calefacción, así como un intercambiador adicional para recuperar el calor del gas sobrecalentado a la salida del compresor.

En la producción de calor, éste se capta del subsuelo mediante el fluido caloportador (brine) que hace cambiar de estado al refrigerante, a su paso por el evaporador y se cede al edificio desde el condensador, el cual calienta en fluido de calefacción a través del cual se distribuye a la instalación de suelo radiante y al tanque de ACS.

En modo refrescamiento pasivo, la bomba de calor geotérmica es capaz de intercambiar directamente el calor del edificio con el subsuelo a 15ºC grados con e l único funcionamiento de una bomba de circulación que impulsa el agua a través del suelo refrescante, y en modo refrescamiento activo es capaz de invertir el ciclo en el circuito hidráulico, captando esta vez el calor del edificio y cediéndoselo al subsuelo.

Los sondeos son de 140 mm de diámetro. Las sondas se llenan de agua glicolada para una protección anticongelante del circuito cerrado. Esto limita los problemas de suciedad hielo en el evaporador de la bomba de calor geotérmica.

Perforaciones

Para llevar a cabo el proyecto fueron necesarias ocho perforaciones de 100 m cada una, separadas 10 metros entre sí y 4 metros del edificio. En cada una, se introdujeron sondas de captación geotérmica.

Para realizar de la mejor forma posible estas perforaciones, fue necesario conocer bien las características geológicas. Además un parámetro de capital importancia para el funcionamiento óptimo de la instalación como es la conductividad térmica del terreno, fue determinado a partir de un test de respuesta geotérmico. El resultado de ese TRT dio una conductividad de 3 W/mK.

Las sondas instaladas, cuatro de ellas en U simple y cuatro en doble U, son todas de PE (Polietileno Alta Densidad), y están compuestas por dos y cuatro tubos unidos mediante una o dos úes, electro soldados y probados en fábrica. El pie de sonda está protegido adicionalmente con una resina especial reforzada con fibra de vidrio.

La instalación incluye un depósito de ACS de acero vitrificado con serpentín de alta capacidad de transferencia de calor de 600 litros, aislado por una espuma elastomérica rígida de poliuretano de alto rendimiento inyectada en molde, sin CFC, con acabado exterior compuesto por un forro desmontable blanco RAL 9016, una cubierta superior y un panel de control con termómetro en gris RAL 7021.

Asimismo se incluye un depósito de inercia necesario para conseguir un funcionamiento estable de la bomba de calor asegurando de esta forma que trabaje siempre dentro del rango máximo de rendimiento (por encima del 90 %) y alargando la vida útil de la misma.

Debido a la orientación sur y al cerramiento acristalado del edificio, en los días soleados en la planta primera la temperatura interior puede subir bastante. Este incremento térmico es tal, que incluso en invierno, es necesario un aporte de frío para contrarrestar esas cargas térmicas.

En verano sin embargo, este problema queda totalmente solventado al invertirse automáticamente el ciclo en el circuito hidráulico y producir frío en todo el edificio.

Para lograr un mayor nivel de confort térmico, se incluyó la instalación de un intercambiador de calor a través del cual se consigue enfriar el circuito hidráulico de los fancoils. De esta forma, siempre que alguna de las estancias del edificio requiera un aporte de frío, mientras el modo de funcionamiento de la instalación sea el de invierno, se podrá producir frío con el beneficio añadido que aporta el hecho de que se aumente la temperatura de las perforaciones y por tanto genere un incremento adicional en el rendimiento de la bomba de calor.

El proyecto de la nueva sede de SIEMCALSA logró a través de la instalación geotérmica que los consumos de energía fueran inferiores que con cualquier otro sistema consiguiendo además un elevado grado de confort y un importante ahorro de emisiones de CO2 (44 toneladas)

Ha pasado el tiempo desde la puesta en marcha de la instalación y, mi gran amigo Ricardo Rico, ahora Director de SIEMCALSA, ha seguido día a día controlando y comprobando el consumo de energía de su instalación de geotermia. Y, que yo sepa, está plenamente satisfecho con el resultado de su decisión.

El proyecto de la nueva sede de SIEMCALSA no sólo es un caso de éxito como instalación geotérmica sino que además fue el comienzo de una amistad de las que engrandecen la vida profesional.

Artículo redactado por Alfonso Calderón
Especialista en climatización y energías renovables. Con más de 35 años de experiencia, Alfonso ha pertenecido diversas Juntas directivas de Energías Renovables. Responsable de Marketing Técnico de Castilla y León en Saunier Duval durante 25 años, fundador de Cenit Solar Proyectos e Instalaciones Energéticas, S.L.