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Bomba de calor geotérmica - Funcionamiento e instalación

goetermia-01El funcionamiento básico de una bomba de calor geotérmica es prácticamente el mismo que el funcionamiento de la bomba de calor común, salvo que la energía calorífica se extrae del suelo en el caso de las bombas de calor geotérmicas tierra-agua o del agua del subsuelo (bomba de calor agua-agua).

La calefacción geotérmica, en la que el agua caliente subterránea es usada para calentar una edificación, aprovecha el calor de las rocas o del agua subterránea para hacer funcionar un generador eléctrico.

 

Una bomba de calor geotérmica puede funcionar en cualquier lugar. Tanto es así que el crecimiento de uso de las bombas de calor geotérmicas se haya en un 20% anual.

Si tocamos los tubos de la parte trasera de un refrigerador, enseguida caemos en la cuenta de que está absorviendo calor del interior del aparato y radiándolo hacia el resto de la cocina.  Una bomba de calor funciona en sentido inverso a un refrigerador, cogiendo calor de fuera (como si estuviera intentando refrigerar el exterior) y liberándolo en el interior.

Funcionamiento de la bomba de calor geotérmica

Tanto en el refrigerador como en una bomba de calor, un sistema de tubos hace circular fluido refrigerante que se calienta cuando se comprime y se enfría cuando se expande.  Para calentar una casa, el fluido caliente comprimido generalmente circula a través del intercambiador de calor que calienta el aire que alimenta un sistema conductor. Este fluido “usado” se enfría después mediante la expansión y entra en contracto con la fuente geotérmica, con lo que vuelve a “recargarse” de calor.

Esquema de funcionamiento de una bomba de calor geotérmica


Aunque bombear el fluido requiere electricidad, la bomba de calor geotérmica es más eficiente que ninguna otra alternativa de sistema calefactor. De hecho, los sistemas actuales pueden producir hasta 4 Kw de calor por cada 1 Kw de electricidad generada. Esto es porque no hay que generar el calor, sino traerlo del exterior (en este caso de bajo tierra).

Algunas bombas de calor también pueden refrigerar la casa, si se trata de bombas de calor reversibles. Una válvula controla la dirección del fluido, con lo que el calor puede circular en las dos direcciones.

Bajo tierra

Muchas personas ya están familiarizadas con las bombas que generan calor con el aire exterior. Éstas bombas no son realmente eficientes cuando la temperatura exterior es muy fría, justo cuando es más necesario el calor en la estancia.  Las bombas de calor geotérmicas no tienen este problema ya que extraen el calor de la tierra, que mantiene una temperatura siempre constante, independientemente de la climatología del exterior.

Formas de extraer la energía geotérmica


La más popular es la bomba de calor geotérmica vertical, que se instala a unos 150 o 200 pies bajo la superficie. A través de los tubos instalados en estos surcos excavados bajo tierra, circula agua (con anticongelante añadido) que eleva el calor para templar el fluido refrigerante.

La otra alternativa es la bomba de calor geotérmica horizontal, donde los tubos llenos de agua son enterrados unos 6 pies a lo ancho bajo el terreno. Aunque es más barato, este sistema requiere una gran extensión de terreno para poder generar el calor apropiado a un edificio de medianas proporciones.
Para las casas edificadas cerca de una fuente de agua (lagos, ríos, etc), también es posible usarlas directamente  como fuente de calor externa.

El intercambio de calor con el terreno exterior se realiza a través de un captador geotérmico, que pueden ser de dos tipos: captadores geotérmicos verticales y horizontales. En el primer caso, se coloca un circuito de tubos (2 ó 4) dentro de una perforación a 50-100 m de profundidad y de 110-140 mm de diámetro. En el segundo caso se coloca una red horizontal de tubos a 1,2-1,5 m de profundidad.

Algunos datos comparativos entre los dos sistemas son los siguientes:

comparación entre captadores geotermicos

Tabla III. Comparación entre captadores geotérmicos (vertical y horizontal)

 

Inversión económica

Uno de los inconvenientes de la energía geotérmica er su coste inicial, que supera bastante a los sistemas tradicionales de calefacción o refrigeración. La instalación para una casa unifamiliar puede suponer entre 6.000 o 13.000 euros aproximadamente.  Sin embargo, las bombas de calor geotérmicas son rentables a largo plazo ya que permiten reducir con creces la factura energética del hogar; entre un 30 y un 70% en el caso de la calefacción y un 20 a 50% en caso de refrigeración.


Esta es una de las causas del aumento de la popularidad de estos sistemas, sobre todo en regiones como el Este de Estados Unidos, Canada o Centro Europa, donde más de un millón de unidades geotérmicas ya se encuentran a pleno rendimiento.

Modificado por última vez enMiércoles, 30 Septiembre 2015 14:14
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