La climatización geotérmica es un sistema de climatización (calefacción o refrigeración) que utiliza la gran inercia térmica del subsuelo, pues éste a unos tres metros de profundidad presenta una temperatura constante de entre 10 y 16 °C, dependiendo de la latitud (norte o sur) del lugar.
La climatización (calefacción o refrigeración) geotérmica no debe confundirse con la energía geotérmica, que requiere una alta temperatura en el subsuelo, normalmente asociada con actividad volcánica.
En 2004, hay más de un millón de unidades instaladas a nivel mundial, que proporcionan 12 GW de capacidad termal, con una tasa anual de crecimiento del 10%.
Concepto:
Existen dos sistemas: de alta entalpía (con bomba de climatización), y de baja entalpía (sin bomba de climatización).
Sin bomba de calor
El de baja entalpía es el más simple y con un coste energético menor. La temperatura del subsuelo varía mucho menos que la ambiental (y que puede llegar a no variar a lo largo de todo el año si se toma a suficiente profundidad). Se puede extraer esa temperatura estable (calor o frío) simplemente mediante un fluido bombeado. El líquido se mantiene a una temperatura de cueva, que en invierno estaría aparentemente templado y en verano aparentemente fresco, aunque en realidad la temperatura del subsuelo no varía, sino que es la temperatura ambiente la que cambia.Este sistema evita la complejidad y el gasto de una bomba de calor y el gasto de una bomba de agua es mínimo. Sin embargo, es menos potente y puede ser insuficiente o ser necesario apoyarlo con otro sistema auxiliar de energía renovable, salvo que se utilice para suelo radiante.
Con bomba de calor
En el sistema de alta entalpía se utiliza una bomba de calor, y es muy similar en concepto a un aire acondicionado que funciona para frío o como calefacción. La diferencia es que en vez de expulsar el calor al exterior de la casa, se utiliza el subsuelo como sumidero o como fuente de calor.
Para entender el concepto de calefacción y refrigeración geotérmica es preciso comprender primero el funcionamiento de una bomba de calor: Las bombas captan calor en un lado del circuito, para liberarlo en el otro. Esto es lo mismo que decir que enfrían un lado a costa de calentar el otro. Un ejemplo típico son las máquinas de aire acondicionado que ocupan el principio de refrigeración por compresión: cuando la máquina enfría, lo que sucede es que el fluido que circula por el circuito interior de la casa está absorbiendo calor del ambiente. Este fluido va luego a un compresor, donde al aumentar la presión, aumenta mucho de temperatura, y pasa entonces al circuito exterior de la calle. Como ahora el fluido está muy caliente (más que el aire de la calle) libera calor al exterior. Luego circula hasta una válvula donde, al expandirse, el fluido se vuelve a enfriar, y se reinicia el ciclo.
Cuanto mayor sea la temperatura exterior, el fluido podrá desprenderse de menos calor en el circuito exterior y, por tanto, el rendimiento de la máquina será peor. Ahí radica la ventaja de la geotermia.
La calefacción geotérmica es también una bomba de calor pero, en lugar de intercambiar calor con la atmósfera, lo hace con el terreno: En invierno, la bomba de calor absorbe calor del terreno y lo libera en el edificio. En verano, absorbe calor del edificio y lo libera en el terreno.
La ventaja está en que la tierra mantiene una temperatura más constante —entre 7 °C y 14 °C durante todo el año—, a partir de pocos metros de profundidad. Esto permite un intercambio más eficiente de calor y, por tanto, menor consumo de energía. Expresándolo de otro modo: Al intercambiar más calor en un mismo ciclo, el compresor tiene que realizar menos ciclos (comprimir el fluido menos veces) y, por tanto, el consumo eléctrico es menor. También se dice entonces que el índice de rendimiento es mayor.
Entalpía : Es una magnitud termodinámica, simbolizada con la letra H mayúscula, cuya variación expresa una medida de la cantidad de energía absorbida o cedida por un sistema termodinámico, es decir, la cantidad de energía que un sistema intercambia con su entorno.
Videos explicativos:
Características:
Es difícil precisar en qué medida la calefacción geotérmica disminuye el consumo, ya que depende de multitud de factores tales como el tipo y uso del edificio, el clima, el dimensionado, o la instalación, pero el ahorro puede rondar en torno al 40-60% frente a un sistema de bomba de calor tradicional que intercambie con el ambiente.
Inconvenientes
- Coste de instalación
En general, se puede decir que este tipo de calefacción será tanto más idónea cuanto más grande sea el edificio y mayor su tiempo de uso estimado . Factores ambos que limitarán la repercusión económica de la instalación.
- Necesidad de espacio
Ventajas
- Bajo consumo
Frente a la calefacción por gas natural, se anuncian ahorros que fluctúan entre el 32% y el 60% Como la bomba mueve de 3 a 5 veces más energía que la electricidad que consuma, la producción total neta es mucho mayor que el consumo. Esto da como resultado en eficiencias termales netas mayores del 100% para la mayoría de fuentes eléctricas. Las estufas de calefacción de combustión y los calentadores eléctricos nunca pueden exceder del 100% de eficiencia, pero las bombas de calor proporcionan energía extra que extraen del suelo.
Además, por estos motivos, este sistema de calefacción ha sido catalogado como energía renovable en el libro blanco de las energías renovables de la unión europea, y por tanto se puede beneficiar de los distintos programas de subvenciones existentes.
- Menos contaminante
- Durabilidad
- Acústicas
- Estéticas
- Sanitarias
La instalación en un sistema doméstico puede aumentar en complejidad si además de usarse como calefacción se utiliza para producción de ACS, climatización de piscinas, etc. También existen redes muy complejas que dan servicio a barrios o distritos, pero toda instalación consta fundamentalmente de estos tres elementos:
- Bomba de calor
- Circuito exterior
- Circuito interior
Tipologías
Se clasifican en función del circuito exterior- Red horizontal
- Red vertical
Los tubos empleados son de polietileno.
- Circuito abierto
- Intercambiadores sumergidos