Climatización de una vivienda unifamiliar con energía geotérmica

© CIATESA 2008
CLIMATIZACIÓN DE UNA VIVIENDA
UNIFAMILIAR CON ENERGÍA GEOTÉRMICA
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1.DESCRIPCIÓN DE LA VIVIENDA
Situación geográfica: campiña sur cordobesa, grandes variaciones diarias de
temperatura: (O.M.D. = 17.5º).
Vivienda urbana , tipo adosada con dos fachadas, exterior al oeste e interior al este.
Estructura: semisótano, planta baja: salón, comedor, biblioteca y aseo (135 m2),
planta alta: 4 dormitorios, 2 cuartos de baño (155 m2).
Grandes superficies acristaladas (70% fachada este, 35 % fachada oeste).
Materiales de alta resistencia térmica y acústica.
2.SISTEMA DE CLIMATIZACIÓN
Captación de energía de aguas subterráneas en 2 niveles freáticos: 24 y 40 m.
Temperatura del agua: 18-19 ºC, tras su aprovechamiento va a pozo (sumidero).
Bomba de calor geotérmica reversible. Producción de ACS mediante gases calientes.
Variación de consigna en función de temperatura exterior. Modulo hidráulico.
Suelo radiante: calentamiento en invierno, base de refrigeración en verano.
Unidad climatizadora para cada planta para apoyo de frío en días calurosos.
Dos depósitos de 220 litros para ACS.
2.SISTEMA DE CLIMATIZACIÓN
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Intercambiador de calor para calentamiento de la piscina.
Contratación de tarifa nocturna para reducir costes de explotación.
2.SISTEMA DE CLIMATIZACIÓN
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2.1 CAPTACION DE ENERGÍA EN AGUAS SUBTERRÁNEAS
Se encontró a 24 m. de profundidad un caudal de 2.200 l/h, se bajó hasta los 40m
consiguiéndose 5.500 l/h, más de los requeridos.
Con una bomba sumergible se saca el agua a un depósito de 2.000 l., al pasar por
la bomba de calor también se deja en otro depósito de 2.000 l. de donde se reutiliza
en otros usos.
2.2 BOMBA DE CALOR GEOTÉRMICA
La bomba de calor geotérmica agua-agua reversible cambia de ciclo de
funcionamiento (calefacción-refrigeración) mediante el uso de una válvula de cuatro
vías que invierte el sentido del refrigerante.
Por ello, se tienen dos intercambiadores agua-refrigerante, uno para el circuito
hidráulico interior (vivienda) y otro para el exterior (aprovechamiento geotérmico).
La recuperación de gases calientes es de gran importancia para el ahorro
energético ya que permite suministrar agua caliente en todas las temporadas.
2.SISTEMA DE CLIMATIZACIÓN
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2.2 BOMBA DE CALOR GEOTÉRMICA
El recuperador de gases calientes es un intercambiador que se coloca en la
descarga del compresor, la corriente de agua aprovecha esta energía para
calentarse hasta 55 ºC.
La recuperación máxima se sitúa en torno al 20 % de la capacidad calorífica de la
bomba de calor.
Esta recuperación es especialmente beneficiosa cuando se trabaja en frío donde se
aumenta la eficiencia de manera notable. Si se considera una potencia de
recuperación del 12% de la potencia calorífica se tendrá que:
(Pf+0,12xPc)/Pa=(Pf+0,12x(Pf+Pa))/Pa = 1,12xPf/Pa+0,2xPa/Pa=1,12xEER+0,12.
FRIO
Tec = 19 ºC
Ter = 40 ºC
(Siendo: Pf: pot. frigorífica; Pc: pot. calorífica;
Pa: pot. consumida; EER: eficiencia nominal máquina)
Por tanto el A.C.S. es gratis.
Se muestra el EER global (incluyendo bomba
sumergible) con recuperación (EER2) y sin (EER1)
(Siendo Tec: temp. entrada condensador, Tec: Temp.
entrada gases calientes y Tee: temp. entrada evaporador)
5,00
EER 2
4,50
4,00
EER 1
3,50
3,00
2,50
2,00
12,0 ºC
14,0 ºC
16,0 ºC
18,0 ºC
20,0 ºC
22,0 ºC
Tee (ºC)
2.SISTEMA DE CLIMATIZACIÓN
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2.2 BOMBA DE CALOR GEOTÉRMICA
Otra innovación que presenta la máquina es la regulación y control de la máquina
que incluye las siguientes funciones:
Temporización para adelantar arranque y retardar paro de electro-bomba
circuladora del circuito exterior respecto a la de los compresores.
Variación del punto de consigna (Tc) en función de la temperatura exterior (Te)
en invierno y verano
Va r i a c i ó n de l P u n t o d e C o n si g n a e n f u n c i ó n d e l a
V ar i aci ó n d el Punt o d e C o nsi g na en f unci ó n d e l a
T emp er at ur a Ext er i o r - I N V I ER N O
Tc
T e m p e r a t u r a Ex t e r i o r - VER A N O
Tc
20
19
18
40
39
17
16
35
37
35
15
14
33
13
12
12
31
30
29
12
27
25
10
15
20
25
30
35
40
45 Te
25
20
-2
0
2
4
6
8
10
12
14
16
Te
2.SISTEMA DE CLIMATIZACIÓN
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2.2 BOMBA DE CALOR GEOTÉRMICA
Beneficios de esta regulación:
Al almacenar energía en suelo radiante en función de temperatura exterior, se
permite utilizar la tarifa nocturna sin excesivo almacenamiento, ya que las
temperaturas diurnas están relacionadas con la de la noche anterior.
Condiciones de trabajo más favorables, en verano se trabajará con el punto de
consigna más alto que permita temperatura y con la evaporación más alta se
mejora el EER, en invierno, presión condensación menor, sube el COP.
Se simplifica la instalación por trabajar a temperatura idónea los climatizadores
y el suelo radiante.
Por tanto se consigue: uso tarifa nocturna, alto rendimiento, confort y simplicidad.
2.3 SUELO TÉRMICO
Debido a su intercambio radiante permite unas condiciones de confort altas, aunque,
sobre todo en verano, es necesario apoyarlo mediante otras unidades porque con él
no se consigue mantener el aire en la zona del bienestar.
2.SISTEMA DE CLIMATIZACIÓN
2.4 UNIDADES CLIMATIZADORAS O FANCOILS
Se utilizan fundamentalmente como apoyo al suelo radiante en verano y
proporcionan una temperatura media por debajo del punto de rocío del ambiente que
permite conseguir simultáneamente deshumidificación y enfriamiento.
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2.5 PRODUCCIÓN DE AGUA CALIENTE SANITARIA
Para el ACS se tienen dos depósitos de ACS con resistencia para elevar la
temperatura a 70 ºC como prevención para evitar legionella.
Ambos depósitos se encuentran conectados al intercambiador de gases calientes y
al circuito principal para cuando no sea necesaria dar calefacción dar toda la potencia
calorífica.
2.6 CALENTAMIENTO DEL AGUA DE LA PISCINA
El circuito proveniente del intercambiador de gases calientes también se ha
conectado a un intercambiador que pueda calentar el agua de la piscina de manera
opcional, para alargar la temporada de utilización.
2.SISTEMA DE CLIMATIZACIÓN
2.7 UTILIZACIÓN DE LA TARIFA NOCTURNA
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Es claro el beneficio del uso de la tarifa nocturna en este sistema de climatización.
Esto se va a mostrar con el siguiente ejemplo de dos sistemas a comparar
Vivienda tipo “casa” (290 m2), descrita.
Vivienda tipo “piso”, tercera y última planta de edificio de viviendas (110 m2):
3 dormitorios, salón, cocina y dos aseos. 2 bombas de calor aire-aire, una tipo split
para salón, y otra tipo mural de conductos y rejillas para 3 dormitorios. Para
calefacción también tienen radiadores de aceite, para ACS dos termos eléctricos y
usan tarifa nocturna.
Comparación de consumos por
CONSUMO ELÉCTRICO
m2:
120,00
“casa”
“piso”
100,00
80,00
DÍA - CONSUMO ANUAL en
kWh / m2
21,54
71,85
NOCHE - CONSUMO ANUAL
en kWh / m2
36,40
34,95
total - CONSUMO ANUAL en
kWh / m2
57,94
106,81
60,00
40,00
20,00
0,00
DÍA - CONSUMO
NOCHE - CONSUMO TOTAL - CONSUMO
ANUAL en Kwh / m2 ANUAL en Kwh / m2 ANUAL en Kwh / m2
casa
piso
2.SISTEMA DE CLIMATIZACIÓN
2.7 UTILIZACIÓN DE LA TARIFA NOCTURNA
Si se comparan las necesidades anuales de kWh de calefacción y los consumos se
tendría la siguiente tabla:
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Necesidades anuales estimadas de
Calefacción: 17.877 kWh
% de uso de tarifa
nocturna
kWh consumidos
LLANO
VALLE
Sistema descrito "CASA"
3.820
10
90
Bomba de Calor Aire-Aire
6.746
75
25
15
85
Combustibles
17.877
Acumuladores Eléctricos
17.877
CONCLUSIÓN
Es compatible el respeto al medio ambiente con el uso de sistemas de alta eficiencia
y con grandes prestaciones y servicios, consiguiendo además un ahorro económico
notable en el consumo eléctrico.
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