Usuari:Mcapdevila/Calefacció geotèrmica

La climatització geotèrmica és un sistema de climatització (calefacció o refrigeració) que utilitza la gran inèrcia tèrmica del subsòl, ja que aquest a uns tres metres de profunditat presenta una temperatura constant d'entre 10 i 16° C, depenent de la latitud (nord o sud) del lloc.

La climatització (calefacció o refrigeració) geotèrmica no s'ha de confondre amb l'energia geotèrmica, que requereix una alta temperatura en el subsòl, normalment associada amb activitat volcànica.

El 2004, al món hi ha més d'un milió d'unitats instal·lades, que proporcionen 12 GW de capacitat termal, amb una taxa anual de creixement del 10%.

Concepte

Hi ha dos sistemes: de baixa entalpia (sense bomba de calor), i d'alta entalpia (amb bomba de calor).

Sense bomba de calor

El de baixa entalpia és el més simple i amb un cost energètic menor. La temperatura del subsòl varia molt menys que l'ambiental (i pot arribar a no variar al llarg de tot l'any, si es pren a suficient profunditat). Es pot extreure aquesta temperatura estable (calor o fred) simplement mitjançant un fluid bombat. El líquid es manté a una temperatura de cova, que a l'hivern estaria aparentment temperat i a l'estiu aparentment fresc, encara que en realitat la temperatura del subsòl no varia, sinó que és la temperatura ambient la que canvia.

Aquest sistema evita la complexitat i la despesa d'una bomba de calor, i la despesa d'una bomba d'aigua és mínima. No obstant això, és menys potent, i pot ser insuficient o ser necessari donar-li suport amb un altre sistema auxiliar.

CALEFACCIÓ PER BOMBA DE CALOR: 1.El fluid allibera calor a la casa-2.En la vàlvula es refreda en expandir-3.Absorbe calor de la terra-4.En el compressor s'escalfa en condensar.

Amb bomba de calor

En el sistema d'alta entalpia s'utilitza una bomba de calor, i és molt similar en concepte a un aire condicionat que funciona per fred o com a calefacció. La diferència és que en comptes d'expulsar la calor a l'exterior de la casa, s'utilitza el subsòl com a embornal o com a font de calor.

Per entendre el concepte de calefacció i refrigeració geotèrmica cal comprendre primer el funcionament d'una bomba de calor: les bombes capten calor en un costat del circuit, per alliberar-lo en l'altre. Això és el mateix que dir que refreden una banda a costa d'escalfar l'altra. Un exemple típic són les màquines d'aire condicionat que ocupen el principi de refrigeració per compressió: quan la màquina refreda, el que passa és que el fluid que circula pel circuit interior de la casa està absorbint calor de l'ambient. Aquest fluid va després a un compressor, on, en augmentar la pressió, augmenta molt de temperatura, i passa llavors al circuit exterior del carrer. En estar el fluid molt calent (més que l'aire del carrer) allibera calor a l'exterior. Després circula fins a una vàlvula on, en expandir, el fluid es torna a refredar, i es reinicia el cicle.

Com més gran sigui la temperatura exterior, el fluid pot desprendre menys calor en el circuit exterior, i per tant el rendiment de la màquina serà pitjor. Aquí radica l'avantatge de la geotèrmia.

La calefacció geotèrmica és també una bomba de calor, però en lloc d'intercanviar calor amb l'atmosfera, ho fa amb el terreny: a l'hivern, la bomba de calor absorbeix calor del terreny i l'allibera a l'edifici. A l'estiu, absorbeix calor de l'edifici i l'allibera en el terreny.

L'avantatge és que la terra manté una temperatura més constant -entre 7°C i 14°C durant tot l'any-, a partir de pocs metres de profunditat. Això permet un intercanvi de calor més eficient, i, per tant, menor consum d'energia. Expressant-ho d'una altra manera: en intercanviar més calor en un mateix cicle, el compressor ha de realitzar menys cicles (comprimir el fluid menys vegades), i, per tant, el consum elèctric és menor. També es diu que el índex de rendiment és més gran.

Característiques

És difícil precisar en quina mesura la calefacció geotèrmica disminueix el consum, ja que depèn de multitud de factors com ara el tipus i ús de l'edifici, el clima, el dimensionament, o la instal·lació, però l'estalvi pot rondar al voltant del 40-60 % enfront d'un sistema de bomba de calor tradicional que intercanviï amb l'ambient.

Inconvenients

• Cost d'instal·lació

El principal inconvenient d'aquest sistema és el seu encara elevat cost d'instal·lació. Els fabricants anuncien amortitzacions d'entre 4 i 8 anys , però si es contrasten les dades disponibles, la inversió en una instal·lació geotèrmica enfront d'una típica de gasoil sembla trigar a amortitzar al voltant dels 15 anys. No obstant això, cal tenir en compte que la geotèrmica elimina la necessitat d'una segona instal·lació d'aire condicionat, així com les ajudes i subvencions a les que pot acollir.

En general, es pot dir que aquest tipus de calefacció serà més idònia com més gran sigui l'edifici i major el seu temps d'ús estimat . Factors tots dos que limitaran la repercussió econòmica de la instal·lació.

• Necessitat d'espai

Les instal·lacions més econòmiques són les horitzontals, però exigeixen un espai del qual no sempre es disposa. Les instal·lacions verticals, que esquiven el problema, tenen preus més elevats, i la seva justificació econòmica disminueix.

Avantatges

• Baix consum

Encara que la dada sigui probablement exagerat, s'anuncia un estalvi energètic enfront de la calefacció elèctrica del 75%, o el que és el mateix, que per 1 kW · h elèctric consumit, s'aconsegueix l'equivalent a 4kW · h

Enfront de la calefacció per gas natural, s'anuncien estalvis que fluctuen entre el 32% i el 60% Com la bomba mou de 3 a 5 vegades més energia que l'electricitat que consumeixi, la producció total neta és molt més gran que el consum. Això dóna com a resultat en eficiències termals netes majors del 100% per a la majoria de fonts elèctriques. Les estufes de calefacció de combustió i els escalfadors elèctrics mai poden excedir el 100% d'eficiència, però les bombes de calor proporcionen energia extra que extreuen del sòl.

A més, per aquests motius, aquest sistema de calefacció ha estat catalogat com energia renovable al llibre blanc de les energies renovables de la Unió Europea , i per tant es pot beneficiar dels diferents programes de subvencions existents.

• Menys contaminant

Com a conseqüència del menor despesa energètica, també es redueix l'emissió de CO2. Un estudi afirma que la utilització massiva d'aquest sistema de calefacció en el sector residencial i serveis reduiria en un 6% l'emissió global de CO2 a l'atmosfera

• Durabilitat

La bomba de calor ja no està en contacte amb l'exterior, de manera que s'allarga la seva vida útil. S'anuncien durades d'entre 25 i 50 anys.

• Acústiques

Ja no hi ha necessitat de col·locar un compressor i ventiladors a l'exterior, de manera que el sistema és molt més silenciós.

• Estètiques

Pels mateixos motius. No es necessita un intercanviador exterior.

• Sanitàries

S'elimina el risc de legionel·losi en no existir torres de condensació.

Instal·lació

La instal·lació en un sistema domèstic pot augmentar en complexitat si a més d'usar-se com calefacció s'utilitza per a producció d'ACS, climatització de piscines, etc. També existeixen xarxes molt complexes que donen servei a barris o districtes, però tota instal·lació consta fonamentalment d'aquests tres elements:

Bomba de calor Trucada Bomba de calor geotèrmica (BCG) o per les sigles en anglès (GHP) Existeixen monofàsiques i trifàsiques, així com monocompresor i bicompresor. Normalment es troba en una cambra interior tancat.

• Circuit exterior

El que està en contacte amb el terreny. El líquid que circula pel circuit sol ser aigua o una barreja d'aigua amb anticongelant.

• Circuit interior

El que intercanvia la calor amb l'interior de l'edifici. Pot ser per terra radiant, mur (també anomenat rodapeus) radiant, o fins i tot radiadors convencionals d'alumini.

Tipologies

Es classifiquen en funció del circuit exterior

• Xarxa horitzontal

D'extensió entre 1,5 i 2 vegades la superfície a climatitzar Segons els instal·ladors, la profunditat del circuit oscil·la entre els 60cm i els 5m, encara que l'habitual és que es enterrin al voltant de 1m. Aquesta instal·lació és menys eficient, ja que a aquesta profunditat el terreny es veu afectat per la climatologia, però a canvi el cost d'instal·lació és menor, el que la fa més interessant des del punt de vista econòmic. Si no es disposa de massa terreny, es pot col·locar el tub en espiral, en una disposició trucada Slinky . Els tubs poden ser de polipropilè reticulat, polietilè rígid, o polietilè de baixa densitat

• Xarxa vertical

Si no es disposa de terreny per a la xarxa horitzontal. Més car, però es beneficia d'una temperatura constant al llarg de l'any. Si es baixa a suficient profunditat, el rendiment de calefacció augmenta, ja que el gradient de temperatura de la terra és de 3° C cada 100m Segons els instal·ladors, es pot perforar des 30m fins 150m o fins i tot més.

Els tubs emprats són de polietilè.

• Circuit obert

En presència d'un aqüífer o de corrents subterranis, en lloc de recircular el fluid, es pot tornar l'aigua sobrant a la terra. Aquesta opció és la més interessant des del punt de vista econòmic.

• Intercanviadors submergits

Quan es disposa d'una gran massa d'aigua com un riu o un llac, es poden submergir els tubs. És una opció molt interessant per ser barata i molt eficient.

Promoció

El IDAE té un programa anomenat GEOTCASA (anteriorment anomenat GEOCASA), per promocionar l'energia geotèrmica en edificis.

Vegeu també

• Acumulació freàtica
• APPA
• Arquitectura bioclimàtica
• Arquitectura sustentable
• Casa passiva
• Energia geotèrmica
• Institut Geològic i Miner d'Espanya
• Terra radiant
• Bomba de calor i fred geotèrmica (en anglès)
• Sistema geosolar (en anglès)

Enllaços externs

• Llistat d'empreses habilitades per al Programa GEOTCASA del IDAE (Ministeri d'Indústria d'Espanya).
• L'energia geotèrmica, IDAE, Ministeri de Industria de Espanya.
• Guia Tècnica, Disseny de sistemes de bomba de calor geotèrmica, IDAE, Ministeri de Industria d'Espanya.
• EUA es planteja una possible implantació massiva de l'energia geotèrmica]
• GeoEner
• Tecnològica Espanyola de Geotèrmia
• European Geothermal Energy Council - EGEC (Consell Europeu d'Energia Geotèrmica)
• Panell geotermal de l'European Technology Platform on Renewable Heating & Cooling (RHC-Platform) (la secretaria de la consola està gestionada pel Consell d'Energia Geotèrmica)(anglès)
  • Grup de Enfocament sobre Sistemes híbrids d'energia renovable (ex. energia geosolar) de la Plataforma-RHC(anglès)
    • Institute for Renewable Energy de EURAC(anglès)
• L'energia geotèrmica, la més eficient de les renovables(anglès)
• sobre geotèrmica Energesis
• L'Agència de Gestió d'Energia proposa intensificar el desenvolupament de les energies renovables apostant per la geotèrmia.