La energía de la tierra o geotérmia de baja entalpía presenta un alto potencial en España y resulta cada vez más una solución interesante para el empleo de la bomba de calor geotérmica en nuevas promociones de viviendas que desean un buena calificación energética.
Esta tecnología es una alternativa viable si se compara, de forma equivalente, con su homóloga aerotérmica y/o caldera de calefacción, junto con los módulos solares como respuesta a la exigencia de energía renovable, recogida en el Código Técnico de la Edificación.
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El mercado de las bombas de calor geotérmicas en cifras
El sector de la geotermia prevé casi triplicar el número de instalaciones existentes en España en los próximos siete años, hasta superar las 20.000, según datos del sector.
Con 2.000 instalaciones, Madrid es la comunidad autonómica con mayor despegue en la geotermia en España. Este sector presenta un crecimiento interanual del 100% y una potencia instalada total de 225 MW.
Según la Directiva Europea 2013/114/UE las bombas de calor se consideran renovables cuando su SPF (rendimiento medio estacional) sea como mínimo 2,5. Esto equivale decir que la bomba de calor es renovable cuando la producción de energía supera la energía consumida de una forma bastante considerable.
Marco normativo aplicable
Al utilizar las bombas de calor un líquido refrigerante, se le aplica el reglamento de seguridad en instalaciones frigoríficas y el de instalaciones térmicas en edificios (RITE), tanto en reformas como en nueva construcción.
Además, la instalación eléctrica debe ser dimensionada de acuerdo a la potencia nominal del compresor de la bomba de calor.
Para ejecutar instalaciones de intercambio de calor geotérmico vertical (normalmente entre 120 y 150 metros) deberá solicitarse autorización del sondeo a la CCAA correspondiente. Se acompaña el enlace para la gestión a la Dirección General de Industria, Energía y Minas en la Comunidad de Madrid.
Finalmente, indicar que todos los equipos de bombas de calor deberán cumplir con la normativa de ecodiseño, acompañando el correcto etiquetado de eficiencia energética.
Instalación, equipos de bombas de calor y aplicaciones
Principalmente se emplean equipos tipo bombas de calor agua-agua, en donde se transfiere el calor obtenido del subsuelo desde un circuito con una mezcla de salmuera (agua y etilenglicol) para la absorción o eliminación del calor. En el circuito primario se emplea un gas refrigerante como el R410. Para mayor información, véase el artículo de referencia en relación al uso y aplicación de los gases refrigerantes en climatización.
Instalación del circuito geotérmico
El factor clave de diseño reside en conocer la conductividad del terreno, pues esto impacta en el dimensionamiento dependiendo de la cantidad de energía a extraer o disipar. Otro aspecto que condiciona este parámetro es el nivel freático, pues cuanto más alto se encuentro mejores serán las capacidades conductivas.
En el esquema de instalación se distinguen tres circuitos:
- Circuito captador geotérmico
- Circuito primario, en la bomba de calor
- Circuito secundario, normalmente basado en suelo radiante
Existen dos configuraciones en función del circuito captador geotérmico, en función de la disposición del circuito de intercambio de calor con el terreno: horizontal y el vertical.
El captador geotérmico es una tubería que hace de intercambio de calor, para lo cual se emplea el material PEX-a, en donde UPONOR es un referente del mercado. Este plástico resiste las fisuras y propagación de grietas, tiene un coeficiente de fricción reducido, es flexible y químicamente resistente al calor con propiedades casi intactas a los 25 años (70.000h).
Cestas energéticas
Uponor ha presentado recientemente una disposición en forma de «cesta» para el captador geotérmico que viene preinstalada y que simplifica y economiza la instalación. No requiere de un sondeo (ni permiso) y de muy fácil instalación, con una profundidad de hasta 5 metros. Cada cesta aporta una potencia unitaria de 2 kW y requiere una área de 20 a 40 metros cuadrados.
Eficiencia de las bombas de calor geotérmicas
Las bombas de calor geotérmicas son las más eficientes por excelencia, tiene un rendimiento extremadamente elevado en comparación con los demás tipos de bombas (Coeficiente de Rendimiento, COP superior a 5). Sin embargo tiene otros inconvenientes, tiene una instalación costosa y tiene que cumplir unos requisitos muy específicos, pues no todos los hogares pueden disfrutar de energía geotérmica.
Aplicaciones
Los usos principales de esta tecnología se centran en la edificación y sector terciario en donde la demanda de ACS y Climatización exceden el 60% del balance energético.
Esta tecnología normalmente va acompañada de una instalación de suelo (o techo) radiantes en donde se transmite la energía (calor o frío) a la estructura del edificio aprovechando así su inercia térmica.
Los sistemas horizontales se suelen emplear en viviendas unifamiliares y pequeño terciario, con potencias de menos de 30 kW y a una profundidad del orden de 1,5 metros.
Por otra parte, los sistema basados en sondeos verticales tienen su aplicación práctica normalmente para potencias de más de 30 kW y se ejecutan a profundidades de entre 80 y 180 metros.
En general la disposición horizontal no es muy eficiente en España, en donde el sol calienta excesivamente la capa más superficial del terreno. Pero sirva de referencia que 150 metros en vertical equivaldrían a 300 metros de zanja de tubería en horizontal.
A pesar de que la conductividad del terreno es relativamente baja, los sistemas captadores logran intercambiar de media hasta 60 W/metro lineal en Madrid para composiciones en vertical. El gradiente de diseño es de 3-4 grados centígrados, a partir del cual se calcula el caudal y el dimensionamiento del bombeo.