La empresa Energesis Ingeniería finalizó el pasado mayo en Gandía (Valencia) la implantación del primer sistema de climatización híbrida de España. El edificio de oficinas de la empresa Azimut es el primer edificio de nuestro país que incluye este novedoso sistema de climatización. Esta instalación híbrida ha sido diseñada para climatizar un edificio de cuatro plantas con una superficie total de 1350 m2.
Este sistema provee al edificio de refrigeración en verano y de calefacción en invierno, siendo el principal beneficio que aporta el sistema de climatización híbrida a estas oficinas un ahorro económico de entre el 20% y el 40% de la factura de la electricidad. Este ahorro se produce gracias a la combinación de la climatización geotérmica y de la climatización convencional por aire.
La climatización geotérmica cede o extrae calor de la tierra, para obtener refrigeración o calefacción, a través de un conjunto de tuberías enterradas en el subsuelo por las que circula agua. Este sistema funciona gracias a una bomba de calor, que es un dispositivo eléctrico que permite que el intercambio de calor con el suelo se efectúe.
La gran ventaja de la climatización geotérmica es el ahorro en la factura de la electricidad, que ronda el 50%. Además, este sistema elimina el riesgo de transmisión de legionelosis porque no utiliza torres de refrigeración y es completamente silencioso.
Sin embargo, la geotermia está menos extendida que otras energías renovables en España, debido fundamentalmente al coste inicial asociado a los trabajos de perforación necesarios para enterrar las tuberías por las que circula el agua. Sin embargo, está demostrado que la geotermia es una tecnología muy eficaz en la producción de calor y frío, y consume una cantidad de energía menor que el resto de sistemas convencionales.
Ante la dificultad de compaginar la implantación de un sistema energéticamente eficiente, como es un sistema geotérmico, con un sistema económicamente rentable, con períodos de retorno de inversión atractivos, Energesis ha desarrollado este sistema híbrido de climatización con el objeto de crear un sistema energética y económicamente viable.
Energesis optó por el diseño del sistema híbrido para climatizar estas oficinas porque el uso de este tipo de instalaciones permite reducir considerablemente el tamaño del intercambiador geotérmico, así como reducir su coste (en un 25%) y el tiempo de amortización de la instalación. El sistema híbrido implantado en Gandía permite obtener importantes ahorros energéticos respecto a los sistemas convencionales minimizando el sobrecoste que se asocia a un sistema de climatización geotérmico.
Diseño de un sistema híbrido
Generalmente, en los edificios del sector terciario en las zonas de clima mediterráneo, la demanda energética de climatización en refrigeración es mucho mayor que la de calefacción, por dicho motivo las bombas de calor cederán más calor al terreno (condensación) que el que absorban en calefacción (evaporación), este funcionamiento de las bombas de calor produce un aumento progresivo de la temperatura del terreno, produciéndose un descenso progresivo de la eficiencia (COP) de las bombas de calor.
Para evitar este problema se plantea un diseño innovador consistente en una instalación geotérmica apoyada por un aerocondensador, denominada instalación geotérmica híbrida.
El uso de este tipo de instalaciones híbridas permite:
- Regenerar el terreno – Cuando en épocas de refrigeración aumenta la temperatura del terreno se puede evacuar el calor al ambiente mediante el aerocondensador. De esta misma manera también se puede preparar el terreno para la época estival disminuyendo su temperatura.
- Utilizar en todo momento el foco de calor más eficiente – En épocas de primavera-otoño donde se puede tener demanda de refrigeración es posible que sea más eficiente trabajar contra el ambiente que contra el terreno.
- Reducir considerablemente el tamaño del intercambiador geotérmico puesto que el dimensionamiento del intercambiador se realiza para la potencia de refrigeración nominal del edificio, no para la potencia pico – De esta manera en los momentos en donde por simultaneidad u otros factores tengamos una potencia por encima de la nominal se pondrán en funcionamiento ambos sistemas (intercambiador y aerocondensador) para condensar las bombas de calor.
- Reducir considerablemente el coste del intercambiador y el tiempo de amortización de la instalación debido a la reducción de los metros de perforación.
- Mejorar la eficiencia de la instalación – Desarrollando un sistema de control adecuado se puede llegar a ahorrar más de un 30 % respecto a un sistema convencional.
Ejecución de la instalación geotérmica
La instalación geotérmica que Energesis ha implantado en este edificio de Gandía cuenta con 16 perforaciones de 100 metros de profundidad. Tanto el número de perforaciones como la profundidad de las mismas fue determinado por Energesis a partir de la elaboración del perfil energético del edificio y de la conductividad térmica del suelo en el que está ubicado el mismo.Alrededor del edificio existe una zona común donde se ha ubicado el intercambiador enterrado.
El edificio dispone de una sala de conferencias, una sala de exposiciones, varias aulas de formación, etc. cuyo uso no es continuo, por lo que al estudiar su perfil energético se observó que la demanda base diaria era muy inferior a la demanda total. Por este motivo y por las restricciones de espacio para ubicar el intercambiador de calor enterrado, se decidió realizar un sistema geotérmico híbrido.
A partir de los datos del perfil energético del edificio y de la conductividad térmica de la parcela, determinada “in situ” mediante el laboratorio móvil que dispone Energesis, se concluyó que era necesario realizar un intercambiador de calor enterrado de 16 perforaciones de 100 metros de profundidad para disipar una potencia en refrigeración de 100 kW, y el resto de potencia instalada se disiparía en tres baterías de aerocondensadores de cada una.
Las bombas de calor instaladas son unidades Mitsubishi de refrigerante variable. Dichas unidades cuentan con el sistema INVERTER, por ello el sistema es capaz de trabajar a cargas parciales. Esto es una ventaja puesto que conlleva una reducción significativa en el gasto energético debido a la eliminación de paradas de la máquina, a parte de ser muy aconsejable en edificios donde existen zonas de utilización intermitente.
El sistema geotérmico implantado por Energesis también tiene acoplada una bomba de calor agua-agua que trabajara contra los radiadores de baja temperatura descritos en apartados anteriores.
Conclusiones
Este sistema híbrido diseñado por Energesis permite obtener importantes ahorros energéticos respecto a los sistemas convencionales minimizando el sobrecoste que se asocia a un sistema de climatización geotérmico, por lo que es una herramienta importante para la introducción y el desarrollo de esta tecnología en España, principalmente en los edificios en los que la demanda de refrigeración es muy elevada unos pocos días al año. Asimismo, con la prevista subida de las tarifas eléctricas el ahorro económico se acrecentará, ya que este sistema híbrido de climatización permite ahorrar entre un 20% y un 40% en la factura de la electricidad.