climatización eficiente mediante bomba de calor … · 1. ¿qué es la energía geotérmica?...

Climatización eficiente mediante Bomba de Calor

Geotérmica.

SISTEMAS DE ENERGÍAS RENOVABLES

INDICE

1.2.3.4.5.

¿Qué es la Energía Geotérmica?.Clasificación de las yacimientos geotérmicos en función de su temperatura.El potencial geotérmico en España.Yacimientos geotérmicos de muy baja temperatura.Clasificación de los intercambiadores geotérmicos de muy baja temperatura.1.2.3.4.5.

Captadores horizontales enterrados.Captadores con bucles abiertos.Cimentaciones termoactivas.Sonda helicoidal.Intercambiador geotérmico vertical cerrado.

6.7.8.9.10.11.12.

Ejecución de un intercambiador geotérmico vertical cerrado.Bomba de calor geotérmica.Obtención de parámetros geotérmicos mediante Test de Respuesta Térmica.Cálculo de un intercambiador geotérmico.Ejemplos de instalaciones geotérmicas.Comparación con otros tipos de energías.Ventajas de la geotermia.

1. ¿Qué es la Energía Geotérmica?Energía geotérmica es la energía almacenada en forma de calor por debajo de la superficiede la Tierra. (Definición oficial en Alemania (VDI 4640) adoptada por el Consejo Europeo de Energía Geotérmica(EGEC)

CortezaCon una profundidad de 20 a70 km. bajo los continentes y10 km. bajo los océanos.Temperatura 30 ºC/Km. aprox.

Manto superiorDe 70 a 700 Km. deprofundidad.Temperatura > 1.000 ºC.

Manto InferiorDe 700 a 2.900 Km. deprofundidad.Temperatura > 3.000 ºC.

NúcleoDe 2.900 a más de 6.000 Km.de profundidad.Temperatura > 5.000 ºC.

2. Clasificacióntemperatura:

de los Yacimientos Geotérmicos en función de su

temperatura;

Puede ser utilizada

climatización,

emplear bombas

CALIZA ARENISCA GRANITO ROCAVOLCÁNICA

CAMARAMAGMATICA

TERRENOSSUPERFIFIALES

ARCILLAIMPERMEABLE

PRESENCIA DEAGUA

Muy baja

< 30 ºC

para calefacción y

necesitando

de calor.

AltaTemperatura:>150 ºCPermite generardirectamente elvapor de agua quepuede seraprovechado enelectricidad encentrales eléctricas.

Mediatemperatura:entre 90 y 150 ºCPermite producirenergía eléctricautilizando un fluidode intercambio, quees el que alimentalas centrales.

Baja temperatura:entre 30 y 90 ºCEs insuficiente paraproducir energíaeléctrica, peroadecuado paracalefacción de edificiosy en determinadosprocesos industriales yagrícolas.

3. El potencial Geotérmico en España

Z<5m. donde la temperatura del terreno es muy sensiblea cambios en las condiciones ambientales.Z desde 8 a 20 metros, según el tipo de terreno,donde la temperatura del terreno es cercana a latemperatura media anual ambiental, pero influenciadapor las variaciones climáticas estacionales.

Z hasta 50 metros aproximadamente, presenta unatemperatura constante a lo largo del año.

4. Yacimientos Geotérmicos de muy baja temperatura

Gradiente geotérmico = variación de temperaturacon la profundidad. Se mide en unidades de ºC/m.Se pueden distinguir varias zonas:

Z > 50 m. la temperatura aumenta con la profundidaddel terreno con un gradiente medio de 0.03ºC/m

geot

erm

icap

ilosu

r.co

m

5. Clasificacióntemperatura

de Intercambiadores Geotérmicos de muy baja

Bucles abiertosHorizontales Verticales

HelicoidalesCimentaciones termoactivas

5.1.Captadores horizontales enterrados.

Instalación consistente en un sistema de tubos horizontales de 25 a 40mm de diámetroenterrados en una capa superficial de suelo mínima de 0.8m de grosor.

5.2. Captadores con Bucles abiertos

5.3. Cimentaciones Termoactivas

Cuando se requieren cimentaciones profundas,alcanzando la profundidad de la capa freática(profundidades comprendidas entre 10 y 40m).

PILOTE

ARMADURA

TUBOINTERCAMBIADORDE CALOR

5.3. Cimentaciones Termoactivas

5.4. Sonda Helicoidal

5.5. Intercambiador Geotérmico Vertical Cerrado.

Sondas de 32 o 40mm de diámetro introducidas en perforaciones verticales conprofundidades comprendidas desde 50 hasta más de 200 metros y diámetros deperforación de tan sólo 10 a 15cm.

5.5. Intercambiador Geotérmico Vertical Cerrado.

6. Ejecución Intercambiador Geotérmico Vertical Cerrado

7. Bomba de calor Geotérmica -> eficiencia

T > Ta

7. Bomba de calor Geotérmica -> eficiencia

7. Bomba de calor Geotérmica

7. Bomba de calor GeotérmicaRefrigeración activaPara zonas muy cálidas y que requieres de una mayor refrigeración, elcompresor de la bomba de calor se pone en marcha al mismo tiempo que seinvierte el sentido de circulación del refrigerante en el circuito frigorífico, por loque la bomba de calor geotérmica se transforma en un eficiente sistema deaire acondicionado para nuestra vivienda.La eficiencia de la bomba de calor geotérmica en el modo de refrigeraciónactiva es muy superior a la de los sistemas de aire acondicionadotradicionales.Refrigeración pasivaSi vives en una zona templada en la que durante los meses más cálidos nose alcanzan temperaturas excesivamente elevadas, la refrigeración pasiva estu mejor opción. En este caso las bombas geotérmicas están equipadas conun intercambiador de calor adicional en el que el líquido enfriado por elterreno tras circular por el sistema de captación, enfría al agua del sistema deemisión que al circular por nuestro suelo radiante o fancoils producirá eldeseado descenso de la temperatura del interior del hogar, y todo ello con unconsumo inferior al de un par de bombillas.

8. Obtención de Parámetros Geotérmicos mediante Test deRespuesta Térmica

CONDUCTIVIDAD TÉRMICADEL RELLENO

CAPACIDAD TÉRMICA

DIFUSIVIDAD TÉRMICA

CONDUCTIVIDAD TÉRMICADEL SUELO

CAPACIDAD CALORÍFICAVOLUMÉTRICA

CALOR GEOTÉRMICO DELFLUIDO

RESISTENCIA DE CONTACTOTUBERÍA/RELLENO

8. Obtención de Parámetros Geotérmicos mediante Test deRespuesta Térmica

DE ANÁLISIS EN ESTADO ESTACIONARIOe basa en el modelo de Bose (1984, 1988)

Donde: Pc=CAPh- Pf=CAPc

9. Cálculo de un Intercambiador Geotérmico.

MÉTODOIGSHPA s

ecesidades Caloríficas

10. Ejemplos de Instalaciones Geotérmicas

10.1. VIVIENDA UNIFAMILIAR



Simulación del Campo de SondasTemperatura del fluido en el año 50 del funcionamiento (3 x 82 m, 42,6 MWh/acalentar + 5,2 MWh/a refrigerar)

uperficies a Climatizar


10.2. RESIDENCIA DE LA TERCERA EDAD Y CENTRO DE DÍA


10.2. RESIDENCIA DE LADemanda Energética

TERCERA EDAD Y CENTRO DE DÍA


10.2. RESIDENCIA DE LA TERCERA EDAD Y CENTRO DE DÍAEsquema de la Instalación Geotérmica


10.2. RESIDENCIA DEAhorro Energético

LA TERCERA EDAD Y CENTRO DE DÍA

- COP 4.1 en calefacción de la bomba de calor geotérmica.

- EER 4.3 en refrigeración de la bomba de calor geotérmica.

- EER 2.0 en refrigeración y calefacción de la bomba de calor aire/agua.

- Caldera de gasóleo rendimiento 0.9.

- Coste gasóleo 0.73 €/l.

- Coste del kWh de electricidad 13c€.


10.2. RESIDENCIA DE LA TERCERA EDAD Y CENTRO DE DÍAAmortización de la Instalación.

El tiempo de amortización estaría comprendido entre 10 y 5.5 años, en el caso deno obtener subvención o alcanzar el 50% de la inversión incentivablerespectivamente.

10.2 RESIDENCIA DE LA TERCERA EDAD Y CENTRO DE DÍA


11. Comparación con otros tipos de energías

COMPARATIVA COSTES ANUALES

0 500 1.000 1.500 2.000 2.500 3.000 3.500

3.012RADIADORES ELÉCT. T. NORMAL

1.740REDIADORES ELÉC. T. NOCT.

2.359CALDERA DE GASÓLEO C

1.597CALDERA DE GAS NATURAL

1.680CALDERA DE PROPANO

1.481CALDERA DE PELLETS

763BOBMA DE CALOR GEOTÉRMICA

CALDERA DE HUESO DE ACEITUNA1.233

Coste anual de operación (€)

Bióptima – Jaén, 7 de abril de 2.011

11. Comparación con otros tipos de energíasAHORRO TOTAL ACUMULADO EN € (25 AÑOS)

0 50.000 100.000 150.000 200.000

81.983B.C.G. CON RESPECTO A RADIADORELÉC. T. NOR.

B.C.G. CON RESPECTO A RADIADORELÉC. T. NOCT.

35.636

172.027B.C.G. CON RESPECTO A CALDERA DEGASÓLEO C

B.C.G. CON RESPECTO A CALD. DEGAS NATURAL

129.219

B.C.G. CON RESPECTO A CALDERA DEPROPANO 78.446

B.C.G. CON RESPECTO A CALDERA DEPELLETS 26.171

B.C.G. CON RESPECTO A CALDERA DEHUESO DE ACEIT. 17.132


AMORTIZACIÓN

70.000

60.000

50.000AHORROACUMULADO

40.000

COSTE SINSUBVENCIÓN

30.000

COSTE CONSUBVENCIÓN20.000

10.000

01 3 5 7 9

AÑOS

11 13 15


EMISIONES DE CO2 EMITIDAS A LA ATMÓSFERA

0 2.000 4.000 6.000 8.000 10.000

2.323

BOMBA DE CALOR GEOTÉRMICA

3.411

CALDERA DE BIOMASA

7.851CALDERA DE GAS NATURAL

8.122CALDERA DE PROPANO

CALDERA DE GASÓLEO C 9.205

Emisiones de CO2 (Kg/año)

geot

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icap

ilosu

r.co

m

Mientras que los sistemas habitualesgeneran aproximadamente 2 kW de

refrigeración y 2.3 kW de calefacción porcada kW de potencia eléctrica consumido,la Energía Geotérmica genera 4.5 kW de

El único sistema del mercado, basado enuna energía limpia, capaz de suministrar el100% de las necesidades de calefacción yagua caliente sanitaria sin necesidad dede veinte años donde el calor natural es

sinónimo de calidad y confianza.ser complementado con otros sistemas

Europa y Estados Unidos desde hace másAl no existir compresores ni ventiladoresexternos se elimina el ruido generado por

éstosrefrigeración y 4 kW de calefacción.

No emite gases tóxicos. Es una energíasin peligros, limpia y no contaminante,

respetuosa en todos los sentidos con la

Esta tecnología se utiliza en el resto de

Al no existir combustibles inflamables, sereduce el riesgo de incendio y explosión.

naturaleza y el medioambiente

Nulo impacto visual al no existir niaparatos de combustión, ni equipos enfachada, ni chimeneas, ni radiadoresvistos. Mejora considerablemente la

Sólo se necesita el proveedor de laenergía eléctrica por lo que se reducen loscostes de contratación así como los costes

de gestión del suministro.imagen del edificio.

No hay que limpiar filtros, ni cenizas, nilimpieza de torres de refrigeración para

eliminar el riesgo de la legionelosis,…. Elúnico elemento que tiene desgaste en unabomba de calor es el compresor, que tiene

Las bombas de calor geotérmicas tienenuna vida útil media alrededor de los 20

años y el intercambiador con el subsuelo,por las características de los materialesutilizados, tiene una vida útil de 50 añosuna vida útil muy larga y que es muy fácil

de reemplazar por el servicio técnicocorrespondiente

12. Ventajas de la GeotermiaMÁXIMA EFICIENCIA ENERGÉTICA

AUTÓNOMA Y EFECTIVA

DEMOSTRADA Y FIABLEA pesar de ser totalmente autónoma, si se

MANTENIMIENTO CERO desea, es una tecnología plenamenteintegrable y complementaria con otros

sistemas previamente existentes. Todoslos componentes se encuentran fácilmente

en el mercado y es aplicable tanto ennueva edificación, como en edificaciones

existentes

MAS FÁCIL DE GESTIONAR

LIMPIA

SILENCIOSA

SEGURAESTÉTICA

DURABILIDAD

COMPATIBLE CON OTROS SISTEMAS

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