Nuestro cliente, propietario de una vivienda unifamiliar con cinco años de antigüedad de 446 m2 útiles y piscina cubierta climatizada, había visto como en los últimos años las facturas de electricidad y gasoil se habían incrementado de forma casi insostenible.
La crisis energética y una mayor conciencia individual sobre la importancia del respeto al medioambiente, le animaron a sustituir la actual instalación de climatización de su vivienda por una más eficiente y sostenible como es la geotermia.
Akiter Renovables, empresa especializada en geotermia, se encargó del proyecto de instalación de un sistema geotérmico de alta eficiencia con captadores verticales de bucle cerrado en sustitución del sistema original formado por caldera de gasoil, enfriadoras y dehumectadora con resistencias eléctricas.
Este trabajo pretende describir el proceso desarrollado desde la consulta inicial del cliente hasta la puesta en marcha de la instalación, incluyendo el análisis y determinación de las necesidades, eficiencia energética, diseño y ejecución de los trabajos y servicio posventa.
Todo ello pone de manifiesto las enormes posibilidades de la geotermia no sólo como solución óptima en vivienda unifamiliar nueva sino también en la reforma o rehabilitación de viviendas ya existentes.
Palabras clave: Transformación, Reforma, Geotermia, Eficiencia, Ahorro.
Esto, unido al hecho de que la demanda energética se cubre a menudo con combustibles fósiles, da como resultado un coste desorbitado de utilización y además repercute en la contaminación del medio ambiente debido a las elevadas cantidades de CO2 que se emiten a la atmosfera.
Todo ello es consecuencia de la poca importancia que hasta hace poco se concedía a la elección del sistema de climatización a instalar en los edificios, que era considerada por técnicos y proyectistas, decisión de poco peso dentro del conjunto de factores que intervienen en el diseño y ejecución de un proyecto de construcción.
En este escenario llegó a Akiter Renovables un proyecto de transformación de instalación térmica por otra más eficiente, para cubrir las necesidades de frio, calor, ACS y climatización de piscina cubierta, de una vivienda unifamiliar construida durante el año 2004 en el término municipal de Collado Villalba (Madrid).
2. ESTUDIO PRELIMINAR
En un primer momento el arquitecto nos trasladó la preocupación y disconformidad de uno de sus clientes en referencia a los costes de utilización que tenia que afrontar derivados del consumo energético de su vivienda, lo que suponía un gasto que se estaba volviendo casi insostenible.
La vivienda en cuestión dispone de 446 m2 útiles acondicionados con suelo radiante refrescante y piscina cubierta climatizada de 30 m2 de lámina de agua. La fuente de energía que cubría las necesidades térmicas del edificio era gasoil en la producción de calor, y electricidad en la producción de frio y climatización del ambiente de la piscina.
Entonces se planteó al cliente la posibilidad de reducir los costes de utilización a partir de un estudio exhaustivo en el que se determinaría la demanda energética de la vienda y que serviría como punto de partida para hacer una propuesta de transformación de la instalación térmica existente por otro sistema de máxima eficiencia con el objetivo de obtener una factura energética más moderada, un alto confort, bajos costes de mantenimiento y un mayor respeto hacia el medio ambiente.
En una primera visita de campo se recopilo in situ la siguiente información:
Memoria y planos del proyecto de arquitectura donde se indican las características constructivas y grado de aislamiento.
Terreno sobre el que se asienta la parcela de naturaleza granítica con un buen ratio de extracción de energía geotérmica del subsuelo (55-70W/m)
Caldera de gasoil de 50 KW, con dos depósitos de 750 litros cada uno, que suministraba la calefacción, el agua caliente sanitaria y el calentamiento del vaso de la piscina climatizada.
Dos enfriadoras de 12 KW que proporcionaban la climatización.Resistencias eléctricas de 14 KW insertas en Deshumectadora BCP-40 que calentaban el espacio correspondiente a la piscina climatizada.
Deposito de inercia de 200 litros.
Acumulador de ACS de 300 litros.
Vasos de expansión y bombas circuladoras.
Cuadro eléctrico.
Con los datos de entrada obtenidos elaboramos estudio de ingeniería que determinó las necesidades energéticas de la vivienda, calculando las cargas térmicas máximas y la demanda energética del edificio objeto de estudio mediante simulación con programas informáticos.
Los resultados más significativos del estudio son los siguientes:
Tabla I. Resultados del estudio energético de la vivienda y piscina climatizada
Tabla II. Resultados de estudio técnico económico de instalación actual de Gasoil
Tabla III. Resultados de estudio técnico económico con instalación Geotérmica
* En geotermia y aerotermia la fuente de energía empleada es electricidad, y su coeficiente de paso es el resultado de dividir el coeficiente de paso de la electricidad entre su COP o EER correspondiente.
A partir de los resultados expuestos se propone al cliente la transformación de su instalación actual por un sistema geotérmico que cubra las diferentes demandas energéticas de la vivienda, cuyo presupuesto de ejecución material ascendía a 49.101,71 euros, IVA no incluido.
Uno de los condicionantes a tener en cuenta en el diseño y valoración económica del sistema geotérmico fue intentar aprovechar el mayor numero de elementos existentes que pudieran ser reutilizados en la instalación transformada como por ejemplo el deposito de inercia, deposito de ACS, cuadro eléctrico, bombas circuladoras y vasos de expansión.
3. DESCRIPCION DE LA INSTALACION
Para cubrir las necesidades de calefacción, refrigeración, ACS y climatización de piscina de la vivienda se dimensiona un sistema de geotermia con intercambiadores de calor verticales en bucle cerrado, bomba de calor geotérmica Vaillant VWS380/2 con una potencia nominal de 44,1 KW (B5W35 según la EN14511) y frio pasivo, acoplado al suelo radiante y redes interiores existentes.
El objetivo era ofrecer al cliente una solución con la máxima eficiencia posible, para lo que se diseñó un esquema de principio específico para este proyecto, desarrollado conjuntamente entre Akiter Renovables y Vaillant.
Una de las mejoras introducidas sobre los esquemas de instalación estándar es que el empleado en este caso está provisto de un segundo depósito de inercia esclavo del de ACS, destinado exclusivamente al acondicionamiento de la piscina. Dicho depósito almacena agua a una temperatura limitada a 45ºC, con el fin hacer trabajar a la BCG con un COP elevado, y da servicio tanto al intercambiador de placas de calentamiento del vaso como a la batería de agua de climatización del ambiente que se monta en el conducto de impulsión de la deshumectadora, de esta forma el depósito de inercia del circuito de calefacción puede trabajar a consigna variable y un máximo de 35ºC lo que permitirá un elevado COP en el capítulo que genera la mayor demanda.
La integración de todos los elementos requería de una regulación diseñada a medida que estableciera la prioridad en que serían satisfechas las diferentes demandas de energía, esto se resolvió mediante un automatismo externo con variación de lectura de sondas de temperatura, que fuera capaz de interpretar la BCG, para dar paso a los distintos servicios en el siguiente orden:
1º ACS > 2º Calefacción > 3º Ambiente Piscina > 4º Vaso Piscina
El aporte renovable de origen geotérmico se obtiene mediante un campo de captación compuesto por 4 sondas geotérmicas de doble bucle de 120m de profundidad cada una, con inyección de mortero de alta conductividad.
Las características principales de la instalación son:
Cuatro intercambiadores geotérmicos verticales de 120 m de profundidad c.u., compuestos por sonda de doble bucle 4x32mm PE100, SDR11, e inyección de mortero de conductividad térmica de 1.7 W/mK.
Bomba de calor geotérmica Vaillant VWS380/2, con una potencia nominal de 44,1 KW (B5W35 según la EN14511)
Frio pasivo realizado con circuito hidráulico externo que da servicio al suelo refrescante de la vivienda con el único consumo de dos bombas circuladoras, sin accionar la BCG.
Deposito de ACS de 300 litros con serpentín interior.
Deposito de inercia de suelo radiante de 300 litros, alimentado por la BCG con regulación mediante curva de calefacción.
Deposito de inercia de piscina de 300 litros, alimentado por la BCG con una temperatura de acumulación de 45ºC para cubrir las necesidades de calentamiento del vaso de piscina y climatización del ambiente durante todo el año.
Batería de agua con una potencia nominal de 15 KW trabajando con agua a 45ºC, acoplada al conducto de impulsión de la deshumectadora existente.
4. EJECUCION Y PUESTA EN MARCHA
La ejecución de la instalación se coordinó de tal manera que se minimizaran los trastornos ocasionados al propietario, por eso se decidió comenzar la obra a comienzos del verano de 2011, previa solicitud de licencia de obras en el ayuntamiento de Collado Villalba y tramitación de proyecto de perforaciones geotérmicas. La idea era realizar los trabajos a la mayor brevedad posible con la previsión de no interrumpir el suministro de agua caliente sanitaria dejando instalado un termo eléctrico provisional.
En primer lugar se llevo a término la captación geotérmica en los accesos a la vivienda. El método de perforación empleado fue rotopercusion con martillo en fondo, y vertido del detritus en contenedores. Una vez finalizados los trabajos se repuso el pavimento tapando los sondeos y la zanja del colector horizontal.
A continuación se procedió a desmontar el cuarto técnico existente para poder realizar la instalación de todos los elementos que componen el sistema geotérmico proyectado. Las dimensiones del local donde se instalaron los equipos eran muy reducidas, pero gracias a un replanteo minucioso y a la experiencia y pericia del personal de montaje el acabado final fue muy satisfactorio.
Para climatizar la piscina con geotermia se tendió una red de distribución desde el cuarto técnico hasta la ubicación de la deshumectadora, con el fin de alimentar la batería de agua alojada en el conducto de impulsión adaptado a sus dimensiones.
En general se reutilizaron todos los elementos preexistentes a excepción del depósito de ACS y varias bombas circuladoras que no cumplían con los requisitos técnicos.
Finalmente se probó la instalación y se procedió a realizar la puesta en marcha conjunta entre Ofisat de Vaillant y Akiter Renovables quedando la instalación funcionando correctamente. Detalle importante es la monitorización que se ha realizado con la colaboración de Vaillant que permite tanto al usuario como Sat de Vaillant y a Akiter Renovables, disponer en tiempo real de numerosos parámetros de funcionamiento así como emisión de gráficos, modificaciones, alarmas, etc…
5. CONCLUSIONES
El proyecto de transformación de instalación desarrollado se dio por concluido satisfactoriamente a finales del verano de 2011.
Una vez superado el proceso de ajuste de la instalación, hasta la fecha el cliente ha podido disfrutar del frio pasivo durante las últimas semanas de verano, así como del uso de la piscina cubierta con total confort tanto en el calentamiento del vaso como la climatización del local.
Tabla IV. Comparativa entre instalación inicial e instalación geotérmica transformada.
Aun es demasiado pronto para verificar los costes de utilización y consumo de energía del sistema geotérmico, pero se estima que las cifras serán aproximadamente las reflejadas en la Tabla IV, con un ahorro anual de unos 9.000 euros y casi 30 Tn de emisiones de CO2 evitadas a la atmosfera.
En este caso el periodo de retorno de la inversión está alrededor de los 6 años, un dato muy esperanzador que abre la puerta para este tipo de actuaciones de transformación o reforma de instalaciones térmicas existentes en edificios con elevados consumos de energía.
6. AGRADECIMIENTOS
Akiter Renovables agradece la encomiable colaboración del usuario en el desarrollo de los trabajos así como en el periodo de ajuste de la instalación.