La climatización geotérmica aprovecha la estabilidad térmica del suelo durante todo el año y, en combinación con la tecnología de la bomba de calor geotérmica, proporciona calefacción, refrigeración y agua caliente de forma muy eficiente.
La eficiencia aumenta si la bomba de calor intercambia calor con un medio que tiene una temperatura constante de unos 20 °C tanto en verano como en invierno. Esta condición la cumple perfectamente el suelo sobre el que se construye el edificio, ya que la temperatura media en él es de 16-20 °C.
La climatización geotérmica, también conocida como geotermia de ultra baja entalpía, puede utilizarse en cualquier punto de la corteza terrestre, independientemente del tipo de terreno, y no requiere temperaturas extremas como en las zonas de actividad volcánica o los puntos calientes de la corteza terrestre.
Ventajas de la climatización geotérmica:
- Una fuente de energía inagotable, fiable y eficiente que no produce emisiones de CO2.
- Rentabilidad garantizada con una reducción del 50% de los costes mensuales de aire acondicionado en comparación con las unidades convencionales.
- Requiere un contrato de suministro exclusivo con una compañía eléctrica.
- Bajos costes de mantenimiento. Silenciosa. No se necesitan sistemas de gas adicionales, paneles solares, refrigeradores, etc.
- Flexibilidad del emplazamiento Minimiza el espacio ocupado y permite un uso más amplio para otras aplicaciones.
- Alto confort del sistema independientemente de la temperatura exterior.
Equipos de geotermia con bomba de calor
Las bombas de calor, el equipo más importante en las instalaciones geotérmicas, han experimentado una evolución muy importante en los últimos cinco años y siguen desarrollándose (control, componentes, potencial de hibridación) y son ahora un sector tecnológico importante.
Esta evolución permite realizar instalaciones más eficientes y reducir los costes de equipamiento e instalación (más unidades vendidas → costes de producción optimizados, equipos más pequeños → menores costes de instalación, instalación en viviendas de más de 75 m2, instalación en espacios abiertos como cocinas y baños, etc.).
El funcionamiento de los sistemas de intercambio de calor geotérmico de ultra baja entalpía suele describirse como la utilización del calor del suelo y la transferencia de esta alta temperatura al edificio, casa, etc. que es el objetivo de la climatización. Hay que relativizar esta información, porque si es así, ¿cómo se explica que el calor geotérmico pueda utilizarse para la refrigeración?
La clave para entender cómo funciona la geotermia reside en una unidad de producción llamada bomba de calor geotérmica (GHP), que produce calor o aire frío en respuesta a la demanda interna de un edificio. Para funcionar, estas unidades requieren un intercambio de temperatura con un medio externo, y en el caso de la energía geotérmica, este medio es el suelo.
En España, la temperatura del suelo oscila entre los 16°C y los 22°C, independientemente de la estación del año. En estas condiciones, el suelo es el medio más adecuado para el intercambio de temperatura que requiere la bomba de calor.
Los intercambiadores de temperatura de las bombas de calor, llamados evaporadores y condensadores, interactúan con las fuentes de frío y calor:
Modo Calefacción
Un evaporador capta el calor de una fuente de calor fría, en este caso una zona de captación geotérmica. El condensador transfiere el calor a la fuente de calor, el espacio acondicionado, donde otro bucle cerrado, por ejemplo la calefacción por suelo radiante o los fan coils, hace circular el agua.
Modo Refrigeración
Cuando el BCG produce aire frío, el funcionamiento se invierte de manera que el evaporador intercambia con la fuente fría (en este caso el circuito de distribución interior, por ejemplo, un sistema de calefacción y refrigeración por suelo radiante o una unidad de fan coil) y el condensador intercambia con la fuente caliente (en este caso el suelo).
Una bomba de calor geotérmica es, por tanto, una máquina accionada eléctricamente (con un consumo mínimo) que eleva su nivel de temperatura de una fuente de calor fría a una fuente de calor caliente mediante el funcionamiento de un compresor en un ciclo de compresión de vapor.
Geotermia con fotovoltaica
Los sistemas fotovoltaicos de autoconsumo son ideales para combinarlos con sistemas geotérmicos.
Los climatizadores geotérmicos que producen agua caliente y fría, así como agua caliente sanitaria, son los más eficientes del mercado, con un COP de hasta 5 y un EER de 6, y consumen muy poca electricidad en comparación con otros sistemas.
Si se complementa un sistema geotérmico con un sistema fotovoltaico, se obtiene un sistema de climatización que casi no consume electricidad. Sólo esto hace que el sistema sea 100% renovable y autosuficiente, con suministro gratuito de calefacción, refrigeración y agua caliente y sin emisiones de CO2. Un sistema fotovoltaico también puede generar energía eléctrica que es consumida directamente por el sistema geotérmico, mientras que la energía sobrante puede almacenarse en baterías para su uso posterior.
También hay gestores energéticos que adaptan el consumo de energía geotérmica a la producción de energía fotovoltaica para conseguir un mayor rango de autoconsumo. Se trata de hacer coincidir el consumo de energía geotérmica con la producción de la fotovoltaica.
Para una casa unifamiliar de unos 150 m2, el sistema fotovoltaico más común tiene una potencia de 3 kW. Esta superficie de instalación es de unos 18 m2 en un tejado inclinado y de 45 m2 en un tejado plano.
Un sistema fotovoltaico es una instalación muy sencilla que sólo lleva un día y es totalmente funcional desde el primer día.
El periodo de amortización de un sistema fotovoltaico es de 6 a 8 años, dependiendo del tamaño del sistema. Los sistemas más grandes se amortizan en seis años y los más pequeños en ocho.
Geotermia con circuitos líquidos: Fan coil + suelo radiante
Davofrío cuenta con un equipo altamente especializado que se ocupa de los sistemas de calefacción por suelo radiante desde el diseño hasta la instalación.
Suelo Radiante
La calefacción y la refrigeración por suelo radiante crean salud.
Los sistemas de calefacción y refrigeración por suelo radiante proporcionan calefacción y refrigeración constantes a todas las habitaciones y son una forma muy eficaz de conseguir el bienestar.
La combinación de calefacción por suelo radiante y geotermia es ideal y permite optimizar aún más los sistemas de intercambio geotérmico, ya que utilizan temperaturas más bajas para lograr el máximo confort que otros sistemas de distribución. Esto reduce el consumo de energía y puede aportar importantes beneficios energéticos y económicos.
Los sistemas de calefacción por suelo radiante constan de una serie de tubos flexibles de 15 a 20 mm de diámetro empotrados en el suelo y de una serie de circuitos por los que circula el agua caliente o fría, en función de si se necesita calefacción o refrigeración.
Ventajas del suelo radiante:
- Eficiencia y rentabilidad.
- Distribución uniforme de la temperatura.
- Aire limpio y saludable.
- Uso como calefacción y refrigeración.
- Invisibilidad.
Fan Coil
Un Fan Coil es un término inglés, el cual se traduce como FAN = ventilador + COIL = espiral, batería.
Los fan coil son disipadores de calor que utilizan agua en lugar de gas como elemento de refrigeración. De este modo, se puede conseguir un importante ahorro energético en combinación con las bombas de calor geotérmicas de agua.
A menudo se utilizan al mismo tiempo que la refrigeración por suelo radiante como soporte de refrigeración.
Funciona recibiendo agua caliente o fría de una bomba de calor geotérmica, haciendo circular esta agua a través de un intercambiador de calor (intercambiadores de calor, serpentines o radiadores) y combinándolo con un ventilador para permitir que el aire circule entre las placas del intercambiador de calor, creando un movimiento de aire caliente o frío en el espacio a acondicionar.
La instalación es muy sencilla, ya que no se necesitan líneas de refrigerante hasta la unidad de fan coil, y el mantenimiento es fácil y económico.