Principios Básicos de la Geotermia

Most commonly used for medium sized systems in the 100 to 1,000kW range, although we have installed both smaller and larger systems in the UK. 125mm bore holes are drilled and a pair of 32mm pipes are grouted into place. A typical grid of 3 to 6m is used between the holes and depths are typically between 50 and 150m below ground level. All headers are completed at least 1m below finished level and are simply buried under the finished surface.

Most suited to: medium to large projects in all areas.

These can be used in any piled building and with any common piling method. They can typically cover about 50% of the building load and offer a very economic installation proposition. An important consideration is to minimise the impact of the inclusion of the pipes on both the pile design and installation program. This gives a very low additional cost over conventional equipment and the lowest possible extra over cost for the piling contractor. Our association with Cementation Foundations Skanska has  given us a lead in this market in the UK.

Most suited to: new buildings with piles and little external space.

If land is available 1.5m deep trenches can be used to install the closed loop. Various trenching methods and pipe geometries are used. At Geothermal International we prefer straight pipes rather than the slinky variety you may have seen used by other installers. This offers a more efficient collection of energy from the ground and makes the most of every meter of pipe installed. Horizontal systems do require a significant amount of land and for this reason systems up to 150kW are most common although where land is plentiful, larger systems can be considered and have been installed.

Most suited to: small to medium projects with access to land.

These are a particularly efficient method of ground sourcing and can cover practically any size of load, systems of many MW are common. They offer excellent installation costs. A constant water depth of 2 to 3m is required and as a guide 9m2 of surface area is required per kW of system capacity. Either stainless steel plates or polyethylene pipes are simply submerged below the surface and again water / anti-freeze solution is circulated through them.

Most suited to: any sized project with access to surface water.

An abstraction and rejection pair (or pairs) of water wells are installed as the source. The water is piped into the plant room and through a heat exchanger where heat is either taken or added to the water. The water is then returned to the ground, chemically unaltered. Open loop water well systems are best suited for larger projects and, provided water is available, any size of project can be undertaken. There is a risk element to water well drilling, in that water yields cannot be guaranteed. In order to mitigate this risk, which is borne by the client, we produce detailed hydro-geological studies to quantify the risk involved.

Most suited to: large projects in built up areas.

Where surface water is available, but closed loop is impossible, we can use this as a source by taking water through a similar system of heat exchangers to that outlined above. Filtration isthe main issue with these systems and can constitute a significant maintenance requirement.

Most suited to: medium to large projects with limited access to surface water.

When a cooling load dominates over heating, as is common in many commercial buildings today, the addition of dry coolers on the ground loop itself provides a cost effective alternative to increasing the ground loop size.

Most suited to: projects with large cooling loads.

Los sistemas de circuito cerrado deberían ser instalados solamente con polietileno o polibutileno de alta densidad. Con una instalación correcta esta tubería dura muchas décadas. Es inerte a los químicos normales del suelo y tiene buenas propiedades de conducción térmica. El PVC no debe ser usado en ningún caso.

El única manera aceptable de unir los tramos de tubería especial de circuitos cerrados es la electrofusión. Las conexiones se calientan y se funden para crear una unión más fuerte que el tubo original. Usar uniones mecánicas es una práctica solamente aceptable en ciertas aplicaciones. Usar accesorios con lengüetas, abrazaderas o goma para hacer juntas ciertamente resultará en el fallo del circuito por razón de fugas.

Los resultados netos en términos de gastos de explotación y eficiencia son prácticamente iguales. La decisión depende principalmente de si hay reservas de agua subterránea adecuadas y una manera de vertido. Si hay, un circuito abierto puede ser usado de manera muy eficaz. Si no, un sistema con circuito cerrado horizontal o vertical es la mejor opción. Durante un período largo, un circuito cerrado necesita menos mantenimiento porque está sellado y bajo presión, que evita la posibilidad de una acumulación de minerales o sedimentos de hierro.

Todos los tipos de sistemas de calefacción o refrigeración tienen una evaluación de sus eficiencias. Las calderas de hidrocarburos tienen una evaluación de eficiencia con porcentaje. Las calderas de gas natural, propano y gasóleo tienen evaluaciones de eficiencia basadas en condiciones de laboratorio. Para obtener una evaluación acertada de operación hay que incluir factores como las pérdidas de calor en el humo, pérdidas en la circulación causadas por tener equipo demasiado grande, el uso de electricidad en los ventiladores, etc. Las bombas de calor geotérmicas, como otros tipos de bombas de calor, tienen eficiencias evaluadas en términos de su COP (acrónimo de Coefficient Of Performance en inglés, o sea coeficiente de rendimiento). Esto es una manera científica de determinar cuanta energía el sistema produce respecto de cuanta usa. La mayoría de los sistemas geotérmicos tienen COPs de 3,5 a 4,5. Las unidades WaterFurnace tienen COPs típicos de 4 a 8. Eso significa que para cada unidad de energía usada para hacer funcionar el sistema, cuatro o más unidades de energía son suministradas o quitadas en forma de calor. Comparado con una caldera de hidrocarburos que tiene una eficiencia de 50% a 90%, una bomba de calor WaterFurnace tiene una eficiencia de aproximadamente 600%. Usamos software para determinar exactamente la eficiencia de operación de un sistema para su casa o edificio.

No. Hay diferentes tipos diseñados para aplicaciones específicas. Por ejemplo, muchas bombas de calor geotérmicas son diseñadas sólo para el uso con el agua de temperatura alta que se encuentra en circuitos abiertos con agua de pozo. Otras operan con temperaturas tan bajo como -4°C que son posibles en sistemas de circuito cerrado.

La mayoría provee aire acondicionado pero algunas marcas están hecha para calefacción sólamente. A veces estes sistemas de calefacción sólamente incluyen un rollo refrigerado por agua de pozo, y pueden proveer refrigeración en zonas con climas moderados. Las bombas de calor geotérmicas también pueden tener diseños distintos y usar refrigerantes distintos. Unidades independientes pueden combinar un ventilador, compresor, intercambiador de calor y circuito de refrigerante en una sola cubierta. Un sistema split permite que el circuito de refrigerante sea añadido a un ventilador separado, y utilizar el ventilador ya existente.

Los sistemas geotérmicos modernos son muy eficientes. Por cada kilovatio de electricidad usado para hacer funcionar la bomba de calor, tres o cuatro kilovatios de calor son transferidos a o quitados del edificio.

En diferentes partes del mundo, especialmente en los EEUU y los países nórdicos de Europa, el uso de sistemas geotérmicos es común. En realidad, la bomba de calor geotérmica fue inventado hace más de 50 años, y con desarrollo continuo ha ido mejorando su fiabilidad y eficiencia. Ahora es una alternativa a los hidrocarburos que es rentable y segura, de eficacia probada, y que no hace daño al medio ambiente.

Una bomba de calor típica para una vivienda es más o menos el mismo tamaño que una nevara grande.

Si. Algunos sistemas pueden calentar agua sanitaria por medio de depósitos modernos de alta eficiencia. Un calentador de inmersión puede incrementar la temperatura durante la noche cuando es más barato.

Si, cuando esté conectado a un sistema de distribución apropiado. Existen bombas de calor que pueden operar de manera reversible, para proveer calefacción y además aire acondicionado.

¿Puedo usar una fuente de electricidad normal?

Si. Existen varias bombas de calor que han sido diseñadas para funcionar con una fuente estándar Europea monofásica. Sin embargo, si tiene acceso a una fuente trifásica, que es esencial para las unidades más grandes, esto es una opción preferible.

Si, desde luego. La bomba de calor será más pequeña, se necesitarán circuitos de tierra más pequeños, y por tanto el proyecto será más barato.

Si. Los sistemas geotérmicos hacen la pareja ideal con sistemas de suelo radiante moderno de baja temperatura.

Si, puede, pero su edificio debe ser bien aislado para que obtenga más beneficio. El coste de un sistema está directamente relacionado con su tamaño, y dado que las pérdidas térmicas son más altas en los edificios antiguos, eso puede aumentar considerablemente el coste inicial de la instalación. Dedicar dinero a reformar el nivel de aislamiento puede bajar por una cantidad importante el coste inicial del sistema. Por desgracia muchos edificios antiguos nunca pueden tener el aislamiento suficiente para el uso de un sistema moderno de distribución como suelo radiante, o radiadores de baja temperatura.

Si, se puede, pero se necesitan radiadores más grandes, diseñados para temperaturas de agua entre 45°C a 50°C que son típicamente obtenidas con un sistema geotérmico. Si su vivienda está muy bien aislada podrían ser apropiados, pero pruebe cómo tendrían que ser de grande y el espacio que ocuparían. Ahora hay disponible una gama de radiadores de aluminio, que tienen un rendimiento alto y un aspecto muy elegante. Estos son muy eficientes y más pequeños que los radiadores convencionales. El piso superior es habitualmente menos problema porque los dormitorios normalmente se mantienen a temperaturas más bajas.

Si. Generalmente no hay ningún problema en hacerlo y normalmente significa que la bomba de calor, estando más cerca a las conexiones de tubería de los circuitos de tierra, es más fácil a conectar. Algunos propietarios han construido un recinto pequeño, con buen aislamiento, por fuera de su casa para situar la unidad.

Si, a condición de que sea físicamente posible excavarlos, una inclinación moderada no es ningún problema. En sistemas en que el circuito de tierra está a un nivel más alto que la bomba de calor es importante tener en cuenta la purga del aire del sistema.

Si, el terreno mojado es mejor en transmitir el calor. Por tanto, si físicamente se puede excavar una zanja, es el terreno ideal.

Si. Ahora en la UE se toman medidas para estimular el uso de tecnologías alternativas que son sostenibles y más aceptables por el medio ambiente. Se calcula que el 40% de las emisiones de CO2 son debidas a la climatización de edificios. Usar fuentes renovables para climatizar su propiedad ayuda a reducir estas emisiones, especialmente cuando sustituye la combustión de hidrocarburos como el GLP. Algunas empresas que suministran electricidad ahora ofrecen electricidad 'limpia y verde' obtenida desde fuentes de energía renovable y si la usa para hacer funcionar su bomba de calor, su propiedad será climatizada totalmente por energía renovable con cero emisiones de CO2.

No hay emisiones peligrosas de humos, ni gas o petróleo inflamable, ni tubos de gas o GLP. Tampoco hay la intrusión visual de chimeneas o depósitos de combustible. En el sitio donde son instaladas, las bombas de calor geotérmicas tienen absolutamente CERO emisiones. No hay necesidad de mantenimiento anual o pruebas de seguridad. En términos generales sus requisitos de mantenimiento son muy bajos.

Depende de la comparación. En una vivienda moderna, con un buen nivel de aislamiento, un sistema geotérmico puede ofrecer una eficiencia muy alta y gastos de explotación moderados. Una caldera de gasóleo costaría bastante más, y calefacción eléctrica sería al menos tres veces más caro. Es verdad que las mejores calderas de condensación con gas pueden ser solo un poquito más caras, pero eso es con precios actuales de gas, que van a subir. Además, todas las calderas de hidrocarburos necesitan mantenimiento regular. Usar aire acondicionado con bombas de calor convencionales aire-aire es al menos dos veces más caro que usar bombas de calor geotérmicas.

La compra inicial de un sistema geotérmico será bastante más caro que una caldera convencional o un bomba de calor aire-aire. El pago único inicial es compensado por gastos de explotación reducidos y requisitos de mantenimiento más bajos. Además existe la seguridad de saber que la mayoría de su energía de climatización viene desde bajo de su suelo, que es bajo su control y no va a aumentar en precio.

La bomba de calor no es diseñada para satisfacer la carga de calor mucha aumentada que existe durante el período inicial de desecación de un edificio recién construido. En este período, y hasta que el edificio sea completamente acabado, calefacción suplementaria tendrá que ser suministrado por el propietario/constructor por medio de equipamiento separado.

El término "circuito cerrado" es usado para describir un sistema geotérmico que usa un bucle continuo de tubería especial, que es enterrado y funciona como un intercambiador de calor. La tubería es conectada a la bomba de calor interior para formar un bucle sellado por debajo del suelo por lo cuál circula una solución de anticongelante. A diferencia de un sistema de circuito abierto que consume el agua de un pozo, un sistema de circuito cerrado recircula su solución de intercambio de calor bajo presión dentro de la tubería.

Depende de la disponibilidad y las características del terreno. La mayoría de los circuitos cerrados son instaladas horizontalmente en zanjas, en terreno al lado del edificio. Sin embargo, cualquier terreno que es cerca de una vivienda o empresa funciona a condición de que tenga la superficie y características apropiadas.

Normalmente las zanjas tienen profundidades de 1.5m y longitudes de hasta 150m, según cuantos tubos hay en la zanja. Una de las ventajas de un sistema horizontal es poder excavar las zanjas según la forma del terreno. Una regla general es que se necesita 20 a 35m de zanja por cada kW de capacidad del sistema. Una vivienda bien aislada de 100m2 necesitaría un sistema de aproximadamente 10kW con 50 a 150m de zanja.

Normalmente, un tramo de tubería es puesto a una profundidad de 1,5m y luego da la vuelta sobre sí mismo a una profundidad de 1,0m una vez que la tubería más abajo está cubierta con suelo. Esto permite que más longitud de tubería pueda ser instalada en una zanja, y no tiene ningún efecto adverso sobre la eficiencia del sistema. Otros diseños usan cuatro o seis tubos y permiten que las zanjas sean más cortas si el terreno disponible es limitado.

cerrados también pueden ser verticales. Normalmente, un pozo es perforado hasta aproximadamente 50 a 65m por cada 3,5kW de capacidad de bomba de calor. Bucles de tubería en forma de U son colocados en los pozos.

Los sistemas de circuito cerrado deberían ser instalados sólamente con polietileno o polibutileno de alta densidad. Con una instalación correcta esta tubería dura muchas décadas. Es inerte a los químicos normales del suelo y tiene buenas propiedades de conducción térmica. El PVC no debe ser usado en ningún caso.

La única manera aceptable de unir los tramos de tubería especial de circuitos cerrados es la electrofusión. Las conexiones se calientan y se funden para crear una unión más fuerte que el tubo original. Usar uniones mecánicas es nunca una práctica aceptable. Usar accesorios con lengüetas, abrazaderas o goma para hacer uniones ciertamente resultará en el fallo del circuito por razón de fugas.

No. Investigación ha probado que los circuitos no tienen ningún efecto adverso sobre céspedes, árboles o arbustos. La mayoría de instalaciones horizontales usan zanjas de una anchura de aproximadamente 1m. Por supuesto, esto dejará zonas temporalmente sin vegetación, que pueden ser restablecidas con césped o semillas. Circuitos verticales requieren poco espacio y causan el daño mínimo a un césped.

No. Un circuito de tierra operará con temperaturas de bajo cero durante condiciones extremas y podría congelar su sistema séptico. Este uso es prohibido en muchas zonas.

No es recomendado. Además de la electrofusión de la tubería, un buen contacto suelo-circuito es muy importante por una operación con éxito. Instalaciones inexpertas podrían resultar en sistemas con rendimientos reducidos.

Si, a condición de que tenga la profundidad y superficie apropiadas. Un mínimo de 2m de profundidad al nivel más bajo durante el año es necesario para considerar un estanque. El tamaño de superficie necesario depende de las cargas de climatización del edificio.