Bomba de calor1

Geotermiaonline.– A la hora de planificar la compra de una vivienda sobre plano o construirla de nueva planta, mucha gente que ha oído hablar de geotermia apenas tiene referencias para informarse sobre su utilidad, su impacto ambiental y el ahorro que le supondría para calentarla y enfriarla, en comparación con otras fuentes de energía, incluso de otros renovables. La empresa gallega Pansogal ofrece en su web un cuestionario con las preguntas más habituales y  respuestas que ayudan a despejar muchas dudas:

♦¿Una instalación geotérmica es suficiente para garantizar el suministro del 100% de las necesidades de agua caliente y calefacción en una vivienda?

-Si, siempre y cuando se calculen bien las necesidades de la vivienda. Las instalaciones geotérmicas no necesitan por lo tanto de ningún tipo de sistema auxiliar de apoyo.

¿Es cara una instalación geotérmica?

-La geotérmica es el tipo de instalación mas costosa inicialmente (a la hora de hacer la inversión inicial) pero se amortiza rápidamente, es la mas duradera y sin duda la más confortable.

¿Cuántos pozos hay que realizar y de que profundidad?

-Cuanto mayor sea la vivienda y por tanto sus necesidades energéticas, más pozos y profundidad habrá que realizar. La profundidad máxima por pozo es de 150 metros.
En el 90% de las viviendas unifamiliares se realizan 1 o 2 pozos.
Ejemplos de posibles perforaciones en viviendas unifamiliares:
1 pozo de 100 m
1 pozo de 125 m
1 pozo de 150 m ( a partir de aquí, se necesita más de un pozo ya que no hay sondas comerciales de más de 150m)
2 pozos de 80m
2 pozos de 90m
2 pozos de 100m
2 pozos de 110m
2 pozos de 125m
2 pozos de 140m
2 pozos de 150m

¿Es cierto que cuanto más profundo es el pozo más temperatura se alcanza?
-En cierta medida si que es cierto, aunque para que realmente ese aumento de temperatura se note hay que bajar de 100 en 100 metros, es decir, cada 100 metros de profundidad alcanzados ganamos un grado. Teniendo en cuenta que nuestras perforaciones son de 150 metros no será muy relevante.
De lo que se trata es de llegar al punto donde la temperatura del terreno es estable durante todo el año (a unos 15 metros aproximadamente) y de tener muchos metros de tubería en contacto con el suelo.

¿Es cierto que la instalación de tipo vertical es mejor que la horizontal?
-Desde nuestro punto de vista si. La instalación horizontal tiene peor rendimiento y deja condicionado el terreno. Solo si no queda otro remedio utilizaremos el campo de trabajo horizontal. En el 95% de los terrenos se puede realizar la perforación vertical sin problemas.

¿Es posible realizar las perforaciones debajo de la vivienda?

-Si, es posible y lo hacemos habitualmente. Tiene más ventajas que inconvenientes. Si la estructura de la vivienda ya estuviera ejecutada también podríamos hacer las perforaciones fuera sin problemas.

¿Qué garantía hay en las sondas geotérmicas?

-En función del material con que estén fabricadas la garantía es de 2 años para las sondas de PE (polietileno) y de 10 años para las sondas PEX. La vida útil se estima en 50 años.

¿Cuánto espacio necesitamos dejar disponible para la instalación Geotérmica?

-Dependiendo del tipo de instalación y de la marca que se instale es posible hacer estas instalaciones con una sala de maquinas de 1,5×1,5m hasta salas de maquinas de 3×2,5m

¿Es necesario dejar ventilaciones o chimeneas en la sala de calderas?

-No es necesario ya que estos equipos no realizan combustión de ninguna clase y por lo tanto no necesitamos ni expulsar gases por una chimenea ni renovar el aire de la estancia.

¿Es molesta una sala de calderas con Geotérmica?

-Una sala de calderas con geotérmica no genera olores y prácticamente no produce ruidos ni vibraciones.

¿Qué tipo de calefacción hay que instalar si se desea Geotérmica?

-Lo más recomendable sería el suelo radiante y solo si no fuese posible o si se desease generar también frio en verano instalaríamos fancoils o radiadores de baja temperatura.
Cuanto más baja sea la temperatura de funcionamiento del agua que circula por el circuito de calefacción, mayor será el rendimiento anual y menor gasto tendremos.
Lo más recomendable sería el suelo radiante y solo si no fuese posible o si se desease generar también frio en verano instalaríamos fancoils o radiadores de baja temperatura.
Cuanto más baja sea la temperatura de funcionamiento del agua que circula por el circuito de calefacción, mayor será el rendimiento anual y menor gasto tendremos.

¿Cuánto gasta una instalación Geotérmica al año?

-En función del tamaño de la vivienda y del uso de calefacción, el gasto suelo rondar entre los 250-500 euros anuales para una casa unifamiliar estándar.
Hay que tener en cuenta que ese rango dependerá del uso que se le de a la calefacción, la superficie de la vivienda y de la tarifa eléctrica que se contrate.
Lo que está claro es que por cada 1 KW eléctrico que consumimos de la red eléctrica la maquina genera 4-5 KW de calor.

¿Cómo sabemos el consumo de nuestra máquina y si está funcionando correctamente?

-PANSOGAL está instalando de serie en todas sus instalaciones un contador eléctrico y otro de calor para que el cliente sepa en todo momento no solo los euros que gasta sino el calor que generó con ese gasto y de esa manera saber si su instalación funciona o no adecuadamente.
Además los clientes que así lo desean pueden conectar sus máquinas a Internet para que se les pueda realizar un mantenimiento on-line desde nuestras instalaciones en PANSOGAL y el cliente se pueda despreocupar de todo.

¿Puedo cambiar mi vieja caldera por una instalación Geotérmica?

-Habitualmente son instalaciones que se realizan en viviendas nuevas aunque si se hace un estudio en profundidad y la vivienda construida es compatible en principio no debería de haber problema.
Las premisas básicas son:
– Tiene que existir terreno para poder realizar una o varias perforaciones
– Lo más adecuado es que exista suelo radiante instalado en la vivienda.
– Debemos contar con una sala de maquinas (mínimo 1,5×1,5)

¿Puedo prescindir de la instalación solar si realizo una instalación geotérmica en mi vivienda?

-Sí.

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¿Cómo funciona una bomba de calor geotérmica?

El principio de funcionamiento de la bomba de calor geotérmica se puede explicar haciendo un símil con algo que todos conocemos que es el de una bomba de agua.
Una bomba de agua mueve agua de un punto a otro y de la misma manera, una bomba de calor también mueve, pero en este caso “ mueve calor” de un punto a otro.

Otro ejemplo muy común para entender el funcionamiento de una bomba de calor geotérmica es comparándolo con el funcionamiento de una nevera.
La nevera no genera frío porque el frío en si no existe (el frío es la ausencia de calor),lo que hace la nevera es “mover el calor” del interior de la nevera hacia el exterior, a través de la parrilla negra que todos conocemos que hay en el exterior detrás de las neveras.

En el caso de las bombas de calor geotérmicas el calor lo moveremos en invierno del interior de la tierra al interior de la vivienda para producir calefacción y si queremos en verano podemos hacer que el calor que hay en el interior de la vivienda lo movamos al interior de la tierra y de esa manera enfriarla.

Para entendernos la bomba de calor, lo que hace simplemente es mover “el calor” de un punto a otro.

Una bomba de calor se compone de 5 elementos fundamentales:

– Compresor
– Evaporador
– Condensador
– Válvula de expansión.
– Refrigerante: Tipo R407 o R410A: El refrigerante es el medio caloportador que circula en un ciclo cerrado por el interior de los 4 primeros componentes y tiene la propiedad de estar en forma de gas o liquido y puede estar también frío o muy caliente.

Energía Geotérmica

1.- El líquido caloportador o glicol sale del Evaporador muy frío y circula a una temperatura muy baja por las sondas que van dentro de los pozos geotérmicos de tal manera que el terreno que está mas caliente (12-16ºC) cede calor al interior de las sondas y hace que ese glicol vuelva al evaporador un poco mas caliente. (esa diferencia de temperatura que generalmente es de unos 3-4ºC es la energía geotérmica que le robamos al terreno)

2.- En el evaporador de la bomba de calor al volver mas caliente el glicol cede ese calor captado en el suelo al refrigerante que circula por el circuito frigorífico provocando su calentamiento y al calentarse se evapora y se transforma en gas todavía frío.

3.- El refrigerante (en fase gas frío) es aspirado por el compresor y lo comprime haciendo que aumente su presión y temperatura convirtiéndose en un gas caliente.

4.- El gas caliente pasa al condensador que es la pieza encargada de transferir el calor producido por la bomba de calor al sistema de calefacción o de generación de agua caliente. Al utilizar ese calor para los diversos usos que queramos lógicamente ese gas pierde algo de temperatura y se queda como un liquido templado. Este punto representa los diversos usos a los que se destina el calor que había en el gas una vez comprimido. Los usos típicos son la producción de ACS y Calefacción.

5.- El refrigerante templado se hace pasar por la válvula de expansión que al expansionarlo hace que disminuya su presión y su temperatura de tal manera que vuelve a enfriarse bruscamente volviendo de nuevo al punto de partida iniciándose de esta manera un nuevo ciclo.

¿Qué es el C.O.P? ¿Qué rendimiento tiene una bomba de calor geotérmica?

El coeficiente C.O.P (acrónimo del ingles de “Coefficient of performance”) se utiliza para poder comparar de manera rápida y sencilla el rendimiento de las bombas de calor geotérmicas.

El C.O.P se obtiene al dividir la potencia calorífica que genera una bomba de calor entre la potencia eléctrica que consume.

Por ejemplo.- Una bomba de calor que produce 10.000Wh de calor y consume 2500Wh eléctricos tendría un rendimiento o C.O.P. de:

COP = 10.000/2500 = 4

Es decir que 2,5 kw/h los consume de la red eléctrica y 7,5KWh los obtiene gratis del terreno o lo que es lo mismo:

cada 1 kw/h que consume de la red eléctrica es capaz de producir 4 kw/h de calor, lo que significa que es una maquina con un 400% de rendimiento y por lo tanto se puede afirmar que las bombas de calor geotérmicas tienen 4 veces mas rendimiento que cualquier caldera o sistema tradicional.

El COP es un valor de laboratorio y es el rendimiento que tiene cada modelo de cada marca de bombas de calor y por lo tanto al ser un ensayo de laboratorio debe siempre compararse en las mismas condiciones de ensayo y bajo la misma norma europea es decir bajo la norma EN1451.

La norma EN 14511 básicamente dice que las condiciones de ensayo por la que se tienen que ofrecer el dato de C.O.P es con temperaturas de 35ºC de impulsión de calefacción y 0ºC de retorno de pozos.

Optimización en el diseño de una instalación de geotermia

Por lo explicado anteriormente se deduce que cuanto menor sea la temperatura de impulsión de calefacción y mayor la temperatura que viene de pozos el C.O.P será cada vez mayor y por lo tanto gastaremos menos dinero en calentar nuestra casa.

Objetivo 1: Aumentar la temperatura de retorno de pozos

La única manera de aumentar dentro de lo posible la temperatura de retorno de los pozos es diseñándolo de la manera más adecuada y utilizando los mejores materiales posibles.

Por ejemplo: Aumentando los metros de captación, utilizando sondas dobles o inyectando los pozos con materiales de relleno altamente conductivos.

Objetivo 2: Disminuir la necesidad de temperatura de impulsión de calefacción

Con respecto a la temperatura de impulsión de calefacción lo más adecuado es utilizar (por este orden) sistemas como el suelo radiante, pared/techo radiante o fancoils ya que estos sistemas son los que menos temperatura necesitan para su correcto funcionamiento e incluso pueden llegar a trabajar en el caso de suelo radiante con temperaturas de impulsión de 30ºC y obteniendo así unos COP muy altos e incluso cercanos a 5.

De la misma manera, utilizar por ejemplo radiadores de aluminio convencionales que necesitan para funcionar que el agua que circula por ellos esté a 55ºC, como mínimo, penalizaría muchísimo el rendimiento global de la instalación pudiendo llegar a valores de C.O.P. de 2 en algunos casos. Por este motivo no está recomendado utilizar en geotérmica este sistema de emisión de calefacción.

Tipos de captación geotérmica

Fundamentalmente existen 3 tipos de sistemas de captación geotérmica aunque nos centraremos básicamente en el sistema de Captación vertical cerrada por ser el que se utiliza en el 95% de las instalaciones.

A) Sistema de captación abierta subterránea:

geotermia abierta
Consiste en realizar una o varias perforaciones verticales e introducir unas bombas de agua sumergibles tradicionales de tal manera que el agua es extraída del terreno robándole el calor y devolviendo toda esa misma cantidad de agua (sin consumirla) en otro pozo de inyección separado unos 20 metros de los pozos de extracción.

Como ventajas destacamos que es el sistema que mejor COP obtiene y como inconvenientes resaltamos los siguientes:

– Necesitamos asegurar que disponemos de un caudal elevado y constante de agua además de una calidad de agua mínima para evitar deterioros prematuros del evaporador de la bomba.
– Hay que tener en cuenta posibles permisos de las Autoridades locales.
– Hay que prever que el pozo no se seque con el paso de los años ya que de ser así nos quedaríamos sin sistema de captación.

B) Sistema de captación horizontal:

geotermiaonline horizontal
Consiste en realizar un desmonte de entre 1,5 – 2 metros de profundidad y aproximadamente 2 veces la superficie calefactada de la vivienda y enterrar una red de tuberías de polietileno con una separación entre tubos de unos 50 cm.
Estos sistemas solo los utilizamos cuando no es posible la perforación vertical del terreno. No tiene a priori ninguna ventaja técnica frente a otros sistemas y tiene como desventajas que el terreno quedará condicionado ya que;

– No se podrán plantar arboles de raíces profundas.
– No se debe cubrir con hormigón la superficie donde esté la red horizontal ya que disminuiremos su rendimiento.
– La captación en horizontal está demostrado que ofrece peor rendimiento estacional que otros tipos como la captación en vertical.

C) Sistema de captación vertical cerrada:

geotermia vertical
Es uno de los sistemas de captación geotérmica  más extendido en el sector.
Se realiza una o varias perforaciones verticales de hasta 150 metros cada una y en el interior de esa perforación (realizada con una barrena de 150 mm) se introduce la sonda geotérmica que está compuesta por 4 tubos plásticos de polietileno (PE 100 PN16). Para asegurar una perfecto contacto entre los tubos y el terreno, el espacio que queda entre la sonda geotérmica y la perforación realizada esta se rellena con un material altamente conductivo fundamentalmente compuesto por bentonita, arena de sílice y cemento. Ese material de relleno se introduce mediante otra tubería de plástico conocida como tubo de inyección que va introducida ayudada por unos separadores plásticos para asegurar una equilibrada distancia entre todos los tubos introducidos.

¿En qué proyectos se puede instalar geotermia?

Básicamente en cualquier instalación donde se requiera calor o frío siempre y cuando se respeten las claves comentadas anteriormente para la obtención de un buen rendimiento del sistema.

Generación de A.C.S (agua caliente sanitaria), Calefacción, Climatización de piscinas y frio tanto en edificios pequeños como en grandes. No hay limite en la potencia instalada.

Ejemplos:

– Viviendas unifamiliares
– Viviendas multifamiliares
– Industrias (granjas de todo tipo, alimentación, lavanderías, restaurantes)
– Edificios institucionales.

Información facilitada por la empresa Pansogal (PANSOGAL SLNE Avda. Francisca Herrera, 42 15173. Oleiros (A Coruña) Email: pansogal@pansogal.com.Teléfono: 981 61 11 11), acreditada con el sello de calidad de la Asociación Cluster da Xeotermia Galega (ACLUXEGA, www.acluxega.com)

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