Climatización Geotérmica

La conocida como “Calefacción Geotérmica” no es más que un tipo o variante de un sistema conocido como “Bomba de calor”, un sistema muy común en nuestros días, para trasladar el calor de un sitio a otro.

Para comprender su funcionamiento tenemos, en la mayoría de nuestras viviendas, un aparato con el mismo sistema de intercambio calorífico que nos servirá de ejemplo, la “Nevera” o “Refrigerador”.
Tendremos presente que el “frío” no existe, simplemente se da por la ausencia de energía calorífica o “Calor” y siempre tiende a llenar el vacío o la ausencia del mismo.

Funcionamiento básico de un Refrigerador

El “refrigerador” o “Nevera” es un armario o cajón aislado térmicamente para que el calor no penetre dentro de dicho armario. Cuando introducimos un alimento en él, éste lleva consigo unas calorías. Dentro del refrigerador tenemos un panel de captación que dispone en su interior de un circuito hidráulico, y por este circula un líquido refrigerante o un gas licuado; este líquido tiende a evaporarse captando o robando rápidamente el calor introducido junto con el alimento. Una vez captado el calor en el líquido o gas, éste pasa por un compresor que lo comprime, consiguiendo así que aumente de temperatura. Aumentada la temperatura del líquido, se traspasa al panel o circuito exterior trasero del refrigerador, y si recordamos lo arriba indicado, el calor del líquido invadirá la ausencia de éste en el aire exterior, disipándolo fuera del refrigerador.

Con este sistema llamado “bomba de calor” hemos conseguido sacar el calor del interior del frigorífico y lo hemos disipado en el exterior, obteniendo así unos alimentos fríos o mejor dicho, sin calor.

El potencial actual que tienen las Bombas de Calor para reducir las emisiones de CO2 del globo se estiman en un 6%, lo que equivaldría a una reducción de 1.200 millones de toneladas de CO2 al año, repartidas así:

  • 1.000 millones de toneladas de CO2 en el sector residencial y comercial.
  • 200 millones de toneladas de CO2 en el sector industrial.

Este potencial de reducción de emisiones de CO2 es uno de los mayores que puede ofrecer una única tecnología, con la ventaja de que se trata de una tecnología que ya está disponible en el mercado.

Las emisiones de CO2, como consecuencia de los procesos de calefacción, climatización y agua caliente sanitaria en los sectores residencial y servicios, ascienden anualmente en nuestro país a 28 millones de toneladas de CO2. Ésto representa un 12 % de las emisiones nacionales de CO2.

Si aceptamos, de acuerdo con los apartados anteriores, que el potencial de reducción de emisiones de CO2 por Bomba de Calor puede llegar a ser del 6%, su utilizacion en España supondría evitar 1,68 millones de toneladas de CO2, lo que representaría una reducción del 0,7 % sobre el total de nuestras emisiones.

Calefacción Geotérmica

Utiliza el mismo sistema que el refrigerador, sólo varía donde lo capta y donde lo disipa. La bomba geotérmica capta el calor en el exterior y lo disipa en el interior de la vivienda, dándonos así un confort increíble, en esta sociedad dependiente del petróleo o gas y destructora del preciado ecosistema.

La captación geotérmica mas recomendable es la sonda a profundidad, también es la opción más cara pero debemos tener en cuenta que entre los 10 o 20 metros de profundidad la temperatura es constante durante todo el año, rondando entre los 7 y 14 grados, y por cada 100 metros de profundidad la temperatura aumenta 3 grados centígrados, con lo cual el suministro de calorías esta siempre asegurado y el consumo del aparato será más regular.

Estas sondas pueden ser “abiertas” o “cerradas”; las abiertas se utilizan donde se tiene conocimiento de una corriente subterránea de agua, aprovechándola como líquido portador hasta la máquina, así una vez aprovechada su constante temperatura se devuelve al acuífero. Las sondas cerradas disponen de un líquido refrigerante en su interior, siempre es el mismo líquido en movimiento dentro de un circuito.

Pero el captador más utilizado en las viviendas unifamiliares o residenciales es sin ninguna duda el captador cerrado y “horizontal”. Este tipo de captador es uno o varios circuitos compuestos de una tubería de polipropileno reticulado y enterrado en el jardín a una profundidad de hasta 1 m. Esta tubería encierra en su interior un líquido refrigerante apto y compatible con la naturaleza y también reconocido como respetuoso con la capa de ozono.

En la actualidad se utilizan refrigerantes de nueva generación como el “R-407-C”, que no tiene cloro y está hecho principalmente de HFC’s e hidrocarburos. Los HFC’s son fluidos refrigerantes sin cloro, y por tanto sin efecto sobre la reducción de la capa de ozono. Los mas utilizados en las Bombas de Calor son los líquidos R-134a, R-152a, R-32, R-125 y R-143ª y cabe destacar que el R-407-c presenta un 40% de R-134-a (ver tabla de abajo).

Los grupos generadores o intercambiadores geotérmicos son de muy variada función, precio y diseño, teniendo la posibilidad, en muchos países, de equipos capaces de abastecer a una vivienda de la necesaria cantidad de calor para su uso en calefacción y ACS (agua caliente sanitaria). Si bien yo recomiendo su uso en calefacción con radiador por zócalo o muro radiante, también es posible su uso con suelo radiante o incluso con radiadores comunes de aluminio. Solo es necesario buscar el equipo geotérmico con la potencia adecuada.

Como hemos explicado estos equipos geotérmicos no queman ningún tipo de combustible para generar calor y al igual que cualquier caldera convencional también disponen de una serie de motores, bombas y compresores que consumen energía eléctrica. El consumo eléctrico de estos componentes es de una proporción muy favorable, no sólo para la economía familiar, también para la salud de nuestro planeta. El consumo de estos equipos se encuentra entre varias posibilidades, como ejemplo pondremos que un equipo para calefactar una vivienda de 200 m2 consume cerca de 491 €/año, con un equipo de última generación.

La capacidad de una bomba de calor se describe por la medida de BTU/hr (British Thermal Unit), la cual representa la cantidad de calor que la bomba es capaz de entregar a otro líquido en una hora.

El precio de una instalación geotérmica bien calculada dependerá de la zona climática y los m2 de la vivienda, esta instalación en una vivienda de 200 m2 puede rondar entre 12.000 € y 13.000 € en una zona continental con una temperatura de calculo de -5º, y alrededor de 10.000 € en una zona costera con un cálculo base de 0º.

Aunque parezca un desembolso importante, esta cantidad es aceptable, no nos olvidemos que estos equipos mueven el calor de sitio y a la vez que sirven para introducir el calor dentro de la vivienda también sirven para sacarlo, simplemente invirtiendo el sentido del bombeo y aclimatar así la vivienda sin la necesidad de disponer de otro equipo climatizador o aire acondicionado.

Disponemos de varios equipos en uno, con sólo un aparato tenemos cubierta la calefacción en invierno, la climatización en verano, el agua caliente de la piscina, etc. Si comparamos estos precios con los de una instalación de gasóleo sumada a un equipo de aire acondicionado, estos últimos pueden rondar los 7200 € y 6500 € respectivamente o lo que es lo mismo 13700 €, la opcion geotérmica es más apetecible.

Los amantes de la arquitectura rural o tradicional vemos en estos equipos geotérmicos una alternativa viable y ecológica a las pautas marcadas por la bioclimática y sus grandes captadores vidriados, en muchos casos contrapuestos a la arquitectura rural.

Con o sin la ayuda de la bioclimática, este sistema de calefacción es el ideal para cualquier región del planeta, incluso para las zonas térmicamente más desfavorables, es respetuoso con la naturaleza, basado en una fuente de energía renovable, de bajo consumo y optimizador de recursos.

Este sistema geotérmico está muy desarrollado en otros países del mundo, usándose incluso bajo el asfalto de puentes, autopistas o pistas de aterrizaje, en casos donde en verano acumulan el calor y en invierno lo utilizan para calentarlo con equipos geotérmicos de acumulación llamados UTES, como los del edificio que aloja al parlamento alemán, varias escuelas estadounidenses y suizas, etc.

Sólo en Francia, alrededor del 50 % de las bombas de calor instaladas son geotérmicas, rondando las más de 15.000. Uds. instaladas sólo por una marca o fabricante de estos equipos.

La cifra
La mayor parte del calor geotérmico de baja temperatura se emplea en aplicaciones domésticas. La capacidad actual de 750 MWth está concentrada en Francia e Italia. Esta capacidad podría incrementarse en más del triple de aquí a 2010 hasta alcanzar los 3,5 GWth.
En relación con las bombas de calor, las instaladas hasta el momento funcionan sobre todo con electricidad o combustible. Las bombas de la nueva generación utilizan intercambiadores de calor instalados a unos 100 metros bajo tierra de forma que pueden explotar la energía solar almacenada naturalmente y algo del calor intrínseco de la tierra a esa profundidad. En 1995, en la Unión Europea, se instalaron un total de 60.000 bombas de calor geotérmico, la mayor parte en Suecia donde representan el 8% de la capacidad total. Suponiendo que esta capacidad total, de las bombas de calor, se triplique de aquí a 2010 en la UE15 y que la parte de mercado de las bombas de calor geotérmico se duplicará para alcanzar el 15%, la capacidad total previsible es de 2,5 GWth para el año 2010.

Ejemplo de instalación Estimación de consumo anual
• POTENCIA TÉRMICA: 14.3 Kw.
• Casa de 200 m2 sobre dos niveles, 2 zonas de calefacción.
• Estimación climática para una temperatura base de -5 °C.
• Superficie de captación prevista: entre 200 m2 y 240 m2. 

Radiador 1.303 €
Captador 1.585 €
Generador 2.950 €
Driver 150 €
Instalación 6.000 €
TOTAL: 11.988 €

(En Francia)
Gasóleo: 879 €
Propano: 1.546 €
Gas natural: 724 €
GEOTÉRMICO: 491 €

 

Refrigerante Contenido cloro
Factor  destrucción (ODP)     Vida media estimada (años)
R-11 (CFC  77.4% 1 60
R-12 (CFC) 58.6% 0.95 130
R-22 (HCFC)  41% 0.05 15
R-134-a (HFC) 0 0 16

 

 

 

Cómo reducir la exposición a los agentes contaminantes por combustión

Precauciones ante el uso de estufas de combustible y chimeneas.

La mala combustión de estufas y chimeneas puede producir problemas respiratorios a los ocupantes de las viviendas y contribuir al desarrollo de enfermedades de diversa índole cuando se produce una exposición prolongada a gases y partículas emitidos por estos equipos de calor. Este problema se acentúa por el hecho de que la ventilación de las viviendas es muy limitada durante el periodo invernal.

La mala combustión es a menudo consecuencia de un inadecuado uso o defectuoso mantenimiento de estos equipos, y puede producir la emisión de agentes contaminantes como el monóxido de carbono, el dióxido de nitrógeno o diferentes partículas. Estos pueden ocasionar síntomas que van desde dolores de cabeza, mareos, debilidad, náuseas e irritaciones de las mucosas hasta afecciones graves como enfisemas, pudiendo incluso ser mortales en elevadas concentraciones.

Estufas de keroseno, estufas de leña, estufas de gas y hogares de las chimeneas son fuentes de productos combustibles. Si bien en la mayoría de casos estos equipos cuentan con una instalación de salida de humo al exterior, existen todavía estufas de gas butano y keroseno sin salida exterior de aire. En estos casos, es necesario extremar las precauciones de uso y mantenimiento. Es igualmente importante realizar un mantenimiento periódico de las salidas de humo que, de estar dañadas, pueden devolver agentes contaminantes al interior de la vivienda.

Cómo usar de forma segura estufas de combustible y chimeneas

  1. Si dispone de estufas de combustible, de leña o chimeneas, siga escrupulosamente las instrucciones del fabricante en cuanto a utilización y mantenimiento, especialmente en los casos siguientes:
    En las estufas de combustible, es especialmente importante seguir las instrucciones sobre qué combustible usar y cuál es el ajuste correcto.
    En las de leña, observe especialmente las instrucciones a la hora de encender, avivar o apagar el fuego.
  2. Precauciones ante el uso de estufas de combustible:
    Si la punta de la llama es de color amarillo, generalmente es señal de un mal funcionamiento y de una mayor emisión de gases contaminantes. Apague inmediatamente la estufa y póngase en contacto con el fabricante o el servicio de mantenimiento.
    Mientras la estufa esté en funcionamiento, abra la puerta de la estancia donde se encuentre la misma y entreabra una ventana. De esta forma evitará la concentración de agentes contaminantes.
  3.  Si dispone de una estufa de leña:
    Utilice únicamente madera vieja o seca.
    Asegúrese de que las puertas cierran correctamente; de otro modo podrían introducir en la estancia sustancias contaminantes
  4. Chimeneas y salidas de humo:
    Sométalas anualmente a inspección y repare inmediatamente cualquier parte dañada. Una chimenea o una salida de humo bloqueada, con pérdidas o rota emite gases de combustión y partículas perjudiciales e incluso puede producir concentraciones mortales de monóxido de carbono.
  5. Ventile al menos una vez al día durante 10 minutos la estancia donde está situada la fuente de calor. De este modo, se asegura de expulsar posibles agentes contaminantes producidos y evitar su concentración.

Efectos de los principales productos combustibles en la salud

Monóxido de carbono. Se trata de un gas incoloro e inodoro que interfiere en la liberación de oxígeno en el cuerpo. En pequeñas cantidades puede provocar síntomas que van desde dolores de cabeza, mareos, debilidad, náuseas, confusión y desorientación hasta fatiga en gente sana y episodios de incremento de dolor en el pecho en personas con enfermedades cardíacas crónicas. Los síntomas de la intoxicación por monóxido de carbono pueden confundirse en ocasiones con los de la gripe o la intoxicación por alimentos. Mujeres embarazadas, bebés, ancianos y personas con anemia o con un historial de enfermedades cardíacas o respiratorias pueden ser particularmente sensibles a las exposiciones de monóxido de carbono. En grandes cantidades, puede causar inconsciencia e incluso la muerte.

Dióxido de nitrógeno. Es un gas incoloro e inodoro que irrita las mucosas de los ojos, la nariz y la garganta, y provoca dificultad al respirar después de haber estado expuesto a grandes cantidades. Se ha comprobado que una fuerte exposición o bien una exposición continuada a niveles bajos de dióxido de nitrógeno incrementa el riesgo de padecer una infección respiratoria; igualmente, se ha comprobado que diversas exposiciones repetidas a niveles altos de dióxido de nitrógeno pueden producir o contribuir a desarrollar enfermedades pulmonares como el enfisema. La exposición al dióxido de nitrógeno supone un riesgo especial para los niños y las personas con asma u otras enfermedades respiratorias.

Las partículas, que se emiten cuando los combustibles no se queman por completo, pueden alojarse en los pulmones e irritar o dañar el tejido pulmonar. Algunos agentes contaminantes, como el radón y el benzopireno (ambos cancerígenos), se pegan a las pequeñas partículas que se inhalan y que, posteriormente, son depositadas en las zonas profundas de los pulmones.

Estufas de inercia térmica

Provenientes del norte de Europa han demostrado que gracias a su eficiencia energética, la calidad del calor que ofrecen, la diversidad de formas y que hoy ya es posible encontrar buenos profesionales en nuestro país, son una buena opción a la hora de calentar nuestra vivienda.

Cada día están más de moda en España; las llamamos estufas de mampostería, de inercia, de masa, estufas rusas, balcánicas o kachelofen. Son un sistema de calefacción que se desarrolló en la Europa más fría durante la «Pequeña glaciación», un período de bajas temperaturas que se extendió desde 1550 hasta 1850 aproximadamente. Basan su funcionamiento en la acumulación de calor y en la inercia térmica. Si en una estufa normal el humo se escapa por la chimenea a 300°C, en este tipo de estufas se busca que salga como máximo a 150°C, y que el calor se quede dentro de la casa.