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Proyecto Fin de Carrera Memoria Estudio Técnico y Económico de Alternativas en el uso de la Energía Geotérmica y Solar Térmica de Baja Temperatura como Climatización y A.C.S en una vivienda Especialidad: Ingeniería Técnica Mecánica Fecha: Junio de 2013 Autor: Director del Proyecto: Víctor Garralaga Marquesan Eva Llera Sastresa Energía Geotérmica y Solar como Climatización y A.C.S. en una vivienda Memoria Energía Geotérmica y Solar como Climatización y A.C.S. en una vivienda Memoria Acrónimos: - CTE: Código Técnico de la Edificación - R.I.T.E.: Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios - IDAE: Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía - A.C.S.: Agua Caliente Sanitaria - DBHE: Documento Básico ahorro de energía - IGSHPA: International Ground Source Heat Pump Association - IT: instrucción técnica - UNE: Una Norma Española Energía Geotérmica y Solar como Climatización y A.C.S. en una vivienda Memoria Energía Geotérmica y Solar como Climatización y A.C.S. en una vivienda Memoria ÍNDICE 1. Objetivos del Proyecto y Localización ...................................................................... 8 1.1 Objetivo del Proyecto ......................................................................................................................... 8 1.2 Localización del proyecto .................................................................................................................. 9 2. Normativa Aplicable ................................................................................................ 10 3. Características del Edificio ...................................................................................... 11 3.1 Descripción Física del Edificio ........................................................................................................ 11 3.2 Descripción Energética del Edificio ................................................................................................. 11 3.3 Régimen de Uso ............................................................................................................................... 13 3.4 Cuadro de superficies de la vivienda ................................................................................................ 13 3.5 Zonificación climática ...................................................................................................................... 14 4. Métodos de Cálculo utilizados ................................................................................. 19 4.1 Demandas energéticas para Calefacción y Refrigeración ................................................................ 19 4.1.1 Cargas térmicas y demanda energética de calefacción ............................................. 19 4.1.2 Cargas térmicas y demanda energética de refrigeración .......................................... 20 4.2 Instalación Geotérmica..................................................................................................................... 20 4.3 Instalación de A.C.S ......................................................................................................................... 20 4.4 Instalación Solar Térmica ................................................................................................................ 21 4.5 Acondicionamiento del circuito interior .......................................................................................... 21 4.6 Redes de Tuberías ............................................................................................................................ 21 4.6.1 Red de Tuberías del Sistema Geotérmico .................................................................. 21 4.6.2 Red de Tuberías del Sistema Solar Térmico y A.C.S. .................................................. 21 4.7 Vasos de Expansión ......................................................................................................................... 21 5. Consideraciones de Cálculo ..................................................................................... 22 5.1 Cálculo de Cargas Térmicas y de Refrigeración .............................................................................. 22 5.2 Preparación de A.C.S ....................................................................................................................... 23 5.3 Instalación solar de baja temperatura ............................................................................................... 25 5.4 Instalación de captación geotérmica ................................................................................................ 25 5.5 Instalación del circuito interior ........................................................................................................ 25 6. Necesidades Energéticas de la Vivienda ................................................................. 27 6.1 Necesidades energéticas para la producción de agua caliente sanitaria (A.C.S) .............................. 27 6.2 Cargas térmicas y necesidades energéticas anuales para calefacción .............................................. 27 6.3 Cargas térmicas y necesidades energéticas anuales para refrigeración ............................................ 27 7. Instalación de Energía Geotérmica ......................................................................... 28 7.1 Introducción a la Geotermia ............................................................................................................. 28 Energía Geotérmica y Solar como Climatización y A.C.S. en una vivienda Memoria 7.2 Características térmicas del terreno .................................................................................................. 30 7.3 Principio de funcionamiento de una instalación con Bomba de Calor Geotérmica ...................... 32 7.4 Explicación de los Sistemas Primarios para Geotermia ................................................................... 35 7.5 Pre dimensionamiento de la Instalación Geotérmica ....................................................................... 36 7.5.1 Selección de la Bomba de calor Geotérmica .............................................................. 36 7.5.2 Selección del Sistema Primario Geotérmico .............................................................. 37 7.5.3 Sonda Geotérmica Vertical ......................................................................................... 37 7.5.4 Fluido de trabajo ........................................................................................................ 39 7.5.5 Circuito hidraúlico ..................................................................................................... 39 7.5.5.1 Tuberías ............................................................................................................... 39 7.5.5.2 Válvulas y accesorios utilizadas en el Circuito Primario Geotérmico .................. 40 7.5.5.3 Selección del depósito para el almacenaje de A.C.S. .......................................... 41 7.5.5.4 Caudal circulante por el Circuito Primario .......................................................... 41 7.5.5.5 Pérdidas de Carga en el Circuito Primario ........................................................... 41 7.5.5.6 Selección de la Bomba de Circulación ................................................................. 41 7.5.5.7 Selección del vaso de expansión ......................................................................... 42 7.5.5.8 Sistema de llenado, vaciado y purga ................................................................... 42 8. Instalación Energía Solar de Baja Temperatura ................................................... 43 8.1 Introducción a la Energía Solar ........................................................................................................ 43 8.2 Tecnología utilizada en el Proyecto ................................................................................................. 45 8.3 Principio de funcionamiento de una instalación solar de baja temperatura .................................. 45 8.4 Tipos de circuitos primarios de la instalación solar ......................................................................... 47 8.5 Tipos de sistemas de circulación ...................................................................................................... 48 8.6 Pre dimensionamiento de la Instalación Solar ................................................................................. 49 8.6.1 Selección del circuito primario ................................................................................... 50 8.6.2 Selección del sistema de circulación .......................................................................... 50 8.6.3 Selección de los Captadores Solares .......................................................................... 50 8.6.4 Selección del Fluido Caloportador ............................................................................. 52 8.6.5 Selección de la Bomba de Calor ................................................................................. 52 8.6.6 Circuito Hidráulico ...................................................................................................... 53 8.6.6.1 Tuberías ............................................................................................................... 53 8.6.6.2 Válvulas y accesorios utilizados en el Circuito Primario Solar ............................ 54 8.6.6.3 Caudal circulante por el Circuito Primario .......................................................... 55 8.6.6.4 Pérdidas de Carga del Circuito Primario.............................................................. 55 8.6.6.5 Selección de la Bomba de Circulación ................................................................. 55 Energía Geotérmica y Solar como Climatización y A.C.S. en una vivienda Memoria 8.6.6.6 Selección del vaso de expansión ......................................................................... 56 8.6.6.7 Depósito de Inercia ............................................................................................. 56 8.6.6.8 Sistema de llenado, vaciado y purga ................................................................... 57 9. Instalación de Agua Caliente Sanitaria (A.C.S) .................................................... 58 9.1 Introducción a la producción de A.C.S ............................................................................................ 58 9.2 Prevención de la Legionela .............................................................................................................. 59 9.3 Alternativas en la Producción del A.C.S .......................................................................................... 59 9.3.1 Alternativa con Captadores Solares ........................................................................... 60 9.3.2 Alternativa Geotérmica .............................................................................................. 60 10. Selección del circuito interior ................................................................................ 62 10.1 Sistema de Suelo Radiante / Refrescante ....................................................................................... 62 Principio de Funcionamiento del suelo Radiante/ Refrescante .......................................... 62 10.2 Sistema de Fancoils ........................................................................................................................ 63 Principio de Funcionamiento de los Fancoil........................................................................ 63 10.3 Ventajas e inconvenientes de ambos Sistemas ............................................................................... 64 10.3.1 Sistema de Suelo Radiante/ Refrescante ................................................................. 64 10.3.2 Sistema de Fancoils .................................................................................................. 64 10.4 Selección del sistema para la climatización ................................................................................... 64 10.5 Situación y elección de los Fancoils en la vivienda ....................................................................... 65 10.6 Cuadro resumen de las instalaciones descritas ............................................................................... 66 11. Análisis comparativo de las alternativas propuestas .......................................... 67 11.1 Gráficas de consumo energético y costes de consumo ................................................................... 67 11.2 Gráficas de impacto Medioambiental............................................................................................ 75 11.3 Inversión y Rentabilidad ................................................................................................................ 77 11.4 Selección del Sistema de Climatización y del Sistema de Preparación de A.C.S. ............................................................................................................................ 79 12. Conclusiones y Calificación Energética ................................................................ 80 12.1 Conclusiones Generales ................................................................................................................. 80 12.2 Calificación Energética Obtenida ................................................................................................... 81 13. Referencias Bibliográficas, Bibliografía y Software utilizado ............................ 84 Energía Geotérmica y Solar como Climatización y A.C.S. en una vivienda Memoria Víctor Garralaga Marquesan Página | 8 1. Objetivos del Proyecto y Localización 1.1 Objetivo del Proyecto Desde hace años se lleva hablando del cambio climático y de lo que supone para este el continuo consumo de combustibles fósiles, por lo que se está llevando a cabo un desarrollo en el uso de las tecnologías renovables. Estas se valen de la radiación solar, de los vientos, saltos de agua, biomasa… para producir energía de diferentes tipos. Normalmente este tipo de tecnologías suelen darse en grandes construcciones como pueden ser parques eólicos, grandes saltos de agua, huertas solares, centrales de biomasa… donde ya se ha demostrado la capacidad de generación eléctrica que poseen. Pero también se pueden aprovechar dichas tecnologías integrándolas en viviendas, donde un alto porcentaje de los consumos residen en la utilización de la energía térmica (climatización, refrigeración, agua caliente sanitaria…) siendo en estos casos más apropiada la utilización de la biomasa, la solar térmica de baja temperatura o la geotérmica. El principal objetivo del presente proyecto es demostrar la viabilidad que supone la implantación de estas tecnologías renovables en una vivienda y para ello se va a realizar un caso práctico, aplicado a una vivienda, en el que aparecen dos posibles alternativas de instalaciones renovables. Las dos alternativas que se proponen en este proyecto se valen del uso térmico que se le pueda dar a un fluido caloportador para satisfacer las necesidades de la vivienda y son: la energía solar de baja temperatura y la energía geotérmica. La primera de ellas se vale de la energía térmica que es capaz de almacenar un fluido de trabajo al absorber la radiación procedente del sol mientras que la energía geotérmica se vale de la energía térmica almacenada en el terreno la cual también será absorbida por un fluido de trabajo. Ambas se han escogido porque aprovechan la energía térmica procedente del sol sin necesidad de llevar a cabo combustión alguna, como podría ser el ejemplo del uso de la biomasa. El anteproyecto está en línea con normativas, tan recientes como el Real Decreto 235/2013 [1], de 5 de abril de este 2013, cuya finalidad es promover la optimización del uso energético en el sector residencial. Con los datos obtenidos mediante el caso práctico se observarán tanto los ahorros energéticos y como éstos afectan a la viabilidad del proyecto; como la reducción de las emisiones de CO2 a la atmósfera que van ligadas a dichos ahorros y el papel que juegan estas en la consecución de una calificación energética u otra. Energía Geotérmica y Solar como Climatización y A.C.S. en una vivienda Memoria Víctor Garralaga Marquesan Página | 9 1.2 Localización del proyecto La vivienda objeto de estudio se sitúa en la localidad turolense de Híjar, dicha localidad se encuentra emplazada en la Comarca del Bajo Martín entre Zaragoza (72 km) y Alcañiz (32 km). Esta población se encuentra a una latitud de 41º 10’ 32’’ N, una longitud de 0º 27’ 3’’ O y a una altura de 297 m. La vivienda forma parte de un bloque de pisos situado en la Calle Otal número 22, dicho bloque de pisos tiene próximo, en su parte derecha, el cauce del Río Martín. La fachada principal se encuentra orientada al Suroeste mientras que la fachada que da al río queda orientada al Noroeste, las otras dos fachadas que dan al interior están orientadas al Noreste y al Sureste como se puede ver en la Figura 1.1: Figura 1.1: Situación de las fachadas de la vivienda motivo de estudio Fachada Río Martín: Orientación Noroeste Fachada Principal: Orientación Suroeste Fachada Interior: Orientación Noreste Fachada Interior: Orientación Sureste Energía Geotérmica y Solar como Climatización y A.C.S. en una vivienda Memoria Víctor Garralaga Marquesan Página | 16 Tabla 3.4: Valores límite de las transmitancias de los elementos que conforman la envolvente térmica en la zona climática D2 Tabla 3.5: Valores límite de las transmitancias de los elementos que conforman la envolvente térmica en la zona climática D3 Energía Geotérmica y Solar como Climatización y A.C.S. en una vivienda Memoria Víctor Garralaga Marquesan Página | 17 Tabla 3.6: Zonas climáticas según el apéndice D de la Sección HE1 del Documento Básico de Ahorro de Energía del RITE de 2009 Para la realización de los cálculos pertenecientes a la instalación solar de baja temperatura, en lo referido tanto para calefacción como para A.C.S, se tiene en cuenta la distribución que se hace del territorio nacional en la Figura 3.3 que se muestra a continuación y que aparece en la “Sección HE 4: Contribución solar mínima de agua caliente” situando a la localidad de Híjar, la cual aparece situada mediante un punto rojo, en la zona IV como se puede ver: Energía Geotérmica y Solar como Climatización y A.C.S. en una vivienda Memoria Víctor Garralaga Marquesan Página | 18 Figura 3.3: Zonificación según Sección HE 4: Contribución solar mínima de agua caliente Si los datos utilizados para calcular la demanda de A.C.S, intercambiador de calor enterrado y el circuito solar de baja temperatura, se cogieran referidos a la capital de provincia Teruel los equipos quedarían sobredimensionados y por lo tanto supondrían un coste de inversión mayor y no darían unos rendimientos tan elevados puesto que parte de esa energía conseguida se desaprovecharía. Energía Geotérmica y Solar como Climatización y A.C.S. en una vivienda Memoria Víctor Garralaga Marquesan Página | 19 4. Métodos de Cálculo utilizados En este apartado se describen brevemente los distintos métodos de cálculo utilizados para llevar a cabo el presente proyecto de una manera satisfactoria. 4.1 Demandas energéticas para Calefacción y Refrigeración 4.1.1 Cargas térmicas y demanda energética de calefacción El método utilizado para el cálculo de las cargas térmicas y demanda energética de calefacción se basa en la comparación automática e inmediata de los datos introducidos por el usuario en el programa CE3X (herramienta promovida por el Ministerio de Industria, Energía y Turismo para la certificación energética de edificios) con una base de datos que este lleva implementada. Esta base de datos ha sido elaborada gracias al gran número de simulaciones con el programa oficial de calificación energética de viviendas CALENER VYP. Con esta base de datos, con la cual trabaja el programa CE3X utilizado, se han cubierto todas las posibilidades constructivas que se puedan dar en el territorio español. Las variables que más influencia tienen en la determinación de esta demanda energética, son [4]: - Zona climática: la base de datos recoge experimentos para las 12 zonas climáticas definidas en el Apéndice D sección HE1 del CTE. - Tipo de edificio: diferencia entre experimentos realizados en el sector residencial o en el sector terciario - Orientación: se han tomado las orientaciones recogidas en el apartado CTEDB-HE1. - Compacidad del edificio - Ventilación: se ha seguido el procedimiento recogido en el apartado “Infiltración y ventilación” del “Documento de condiciones de aceptación de Programas Informáticos Alternativos”. - Transmitancia térmica de los cerramientos opacos: se han calculado según lo recogido en el “Apéndice E” del CTE-DB-HE1. - Masa de cerramientos. - Porcentaje de huecos en fachada. - Puentes térmicos. - Transmitancia térmica de los huecos. - Factores solares de los vidrios y elementos de sombreamiento: se han calculado según lo recogido en el “Apéndice E” del CTE-DB-HE1. Energía Geotérmica y Solar como Climatización y A.C.S. en una vivienda Memoria Víctor Garralaga Marquesan Página | 20 Así pues con la ayuda del programa CE3X, basado en el método anteriormente citado, y unas hojas Excel desarrolladas de forma propia, se lleva a cabo el cálculo de las cargas térmicas y demanda energética de calefacción. 4.1.2 Cargas térmicas y demanda energética de refrigeración El método de cálculo utilizado en este caso para determinar las cargas térmicas y demandas energéticas de refrigeración es el mismo que en el caso anterior, es decir, se basa en la comparación automática e inmediata con la base de datos facilitada por el programa CALENER VYP, base de datos con la que trabaja el programa CE3X utilizado. Análogamente para la determinación de las cargas térmicas y demanda energética de refrigeración se utilizan como herramientas el programa CE3X y unas hojas Excel de elaboración propia. 4.2 Instalación Geotérmica El método de cálculo para el dimensionamiento del intercambiador enterrado geotérmico es el utilizado por el Manual del “International Ground Source Heat Pump Association (IGSHPA)”, basado en la teoría de la fuente de calor en forma de línea infinita (Kelvin Line Source Theory) desarrollado por Ingersoll y Plass. Según esta teoría un intercambiador de calor que cede calor al suelo se comporta como una fuente de calor con un espesor pequeño y una longitud infinita, y por tanto sólo cede calor en el sentido radial [5]. Este método viene implementado en el programa “Geo2 v 1.0” de la empresa CIAT que ha sido utilizado como herramienta para el dimensionamiento del intercambiador enterrado. 4.3 Instalación de A.C.S El cálculo de agua caliente sanitaria se realiza en función de las necesidades de la vivienda, marcadas por el Reglamento de Instalaciones Térmicas en Edificios dentro del “Documento Básico de Ahorro de la Energía, sección H4- Contribución solar mínima de agua caliente sanitaria” [3]. Para su cálculo se utiliza la herramienta F- chart desarrollada en una hoja Excel. Energía Geotérmica y Solar como Climatización y A.C.S. en una vivienda Memoria Víctor Garralaga Marquesan Página | 21 4.4 Instalación Solar Térmica En este caso también ha sido utilizada la herramienta F-chart para dimensionar la superficie de captación. Con ella se estiman los efectos energéticos y económicos del calentamiento solar durante periodos largos (meses, años). 4.5 Acondicionamiento del circuito interior En este caso se obtiene el número de Fancoils (que como se explica en el apartado 10 de la presente memoria es la elección escogida para dotar de confort a la vivienda) necesarios para cubrir la demanda solicitada en las distintas zonas de la vivienda en función de la demanda energética necesaria y la potencia calorífica y frigorífica aportada por los aparatos utilizados e implementada en una hoja Excel. 4.6 Redes de Tuberías 4.6.1 Red de Tuberías del Sistema Geotérmico En el caso del Sistema Geotérmico el cálculo de las pérdidas de la red de tuberías (intercambiador enterrado, colector, válvulas y equipo) es realizado por el programa anteriormente citado “Geo2 v 1.0” de la empresa CIAT. 4.6.2 Red de Tuberías del Sistema Solar Térmico y A.C.S. En lo que respecta al método de cálculo utilizado para cuantificar las pérdidas en la red de tuberías de la Instalación Solar Térmica (A.C.S. y climatización solar) se ha utilizado una hoja Excel de elaboración propia basada en las fórmulas de Darcy-Weisbach y de Collebroock para el cálculo de pérdidas primarias y pérdidas secundarias. 4.7 Vasos de Expansión Los vasos de expansión se han dimensionado acorde con los requisitos establecidos por la norma UNE 100.105 y que recomienda el Reglamento de Instalaciones Térmicas en Edificios (RITE) [6] en su instrucción técnica IT 1.3.4.2.4. Para su cálculo se ha utilizado una hoja Excel de elaboración propia basada en dicha norma UNE. Energía Geotérmica y Solar como Climatización y A.C.S. en una vivienda Memoria Víctor Garralaga Marquesan Página | 22 5. Consideraciones de Cálculo 5.1 Cálculo de Cargas Térmicas y de Refrigeración Para llevar a cabo el cálculo de las cargas térmicas de calefacción y de refrigeración el edificio (envolvente térmica, instalaciones de calefacción, refrigeración…) debe ser definido en el programa CE3X introduciendo una serie de datos que solicita, pues bien. El programa solicita la zona climática en lo referente al Documento Básico de Ahorro de la Energía, en sus secciones HE-1 y HE-4. En lo que respecta a la Sección HE-1 se ha seleccionado la zona climática D3 (la explicación se da en el Anexo 1) y en cuanto a la Sección HE-4 se selecciona la zona climática IV, ambas se pueden ver a continuación en la Tabla 5.1 y en la Figura 5.1 respectivamente. Tabla 5.1: Zonas climáticas según el apéndice D de la Sección HE1 del Documento Básico de Ahorro de Energía del RITE de 2009 Energía Geotérmica y Solar como Climatización y A.C.S. en una vivienda Memoria Víctor Garralaga Marquesan Página | 23 Figura 5.1: Zonificación según Sección HE 4: Contribución solar mínima de agua caliente (el punto rojo es Híjar) 5.2 Preparación de A.C.S Para realizar los cálculos de obtención de A.C.S y al igual que para los casos anteriores de cálculo de cargas térmicas y de refrigeración se ha seleccionado como ciudad objeto Zaragoza, debido a la falta de datos del municipio de Hijar y pese a que Teruel es su capital de provincia. Así pues la Tabla 5.2 y la Tabla 5.3 recogen los datos de temperaturas y radiación utilizados: Energía Geotérmica y Solar como Climatización y A.C.S. en una vivienda Memoria Víctor Garralaga Marquesan Página | 24 Mes Tª Ambiente (0C) Tª Red (0C) Enero 6,1 10 Febrero 7,6 11,2 Marzo 11,3 12,4 Abril 13,7 13,6 Mayo 17 14,8 Junio 21,2 16 Julio 23,1 17,2 Agosto 23,7 16 Septiembre 20,6 14,8 Octubre 15,4 13,6 Noviembre 10,2 12,4 Diciembre 6,7 11,2 Tabla 5.2: Temperaturas Ambiente y de Red de la ciudad de Zaragoza Mes Radiación Horizontal (kJ/m2 día) Radiación Inclinación 350 (kJ/m2 día) Enero 6480 11346 Febrero 11316 17614 Marzo 14632 18564 Abril 17864 18826 Mayo 21804 20510 Junio 23466 20917 Julio 24536 22322 Agosto 22308 22425 Septiembre 15840 18498 Octubre 11664 14215 Noviembre 6552 10625 Diciembre 4894 8491 Tabla 5.3: Radiación Horizontal y con una Inclinación de 350 en la ciudad de Zaragoza La temperatura de utilización del agua de consumo es de 45ºC, temperatura que será suficiente para dotar a la vivienda de un agua en perfecto estado. Este agua será distribuida desde el interacumulador citado en el Anexo 5, al cual llegará con una temperatura superior a los 60ºC evitando así la proliferación de la legionela. Energía Geotérmica y Solar como Climatización y A.C.S. en una vivienda Memoria Víctor Garralaga Marquesan Página | 25 5.3 Instalación solar de baja temperatura En este caso se está ante una instalación similar a la mencionada con anterioridad. Por ello los datos necesarios para realizar los cálculos pertinentes son los mismos, ya que el método de cálculo es igual salvo en la forma de obtener la demanda necesaria. Para hallar esa demanda ya se indican todos los datos necesarios en el Anexo 3 correspondiente. 5.4 Instalación de captación geotérmica Las temperaturas de aplicación o también llamadas temperaturas de utilización son aquellas con las que la bomba de calor va a tener que dotar al circuito interno (secundario) de la vivienda para conseguir el confort solicitado por esta. En este proyecto y como se comentará más adelante (apartado 10) la opción elegida, en cuanto a equipos se refiere, para cubrir las necesidades de confort son los Fancoils. Así pues las temperaturas a las que estos trabajan van a ser las siguientes: - Modo calefacción: 45ºC - Modo refrigeración: 7ºC Para el caso de las temperaturas de salida desde la bomba de calor hacia el circuito de captación geotérmica las temperaturas van a ser las siguientes: - Modo calefacción: 2ºC - Modo refrigeración: 35ºC 5.5 Instalación del circuito interior En este caso las temperaturas y humedades que se dan en el interior de la vivienda tienen que situarse dentro del rango que establece el RITE. Estas aparecen en la parte de Instrucciones Técnicas en su IT 1.1 Exigencia de Bienestar e Higiene y más concretamente en su IT 1.1.4.1.2 Temperatura operativa y humedad relativa. Así pues se muestra a continuación la tabla donde aparecen dichas indicaciones: Energía Geotérmica y Solar como Climatización y A.C.S. en una vivienda Memoria Víctor Garralaga Marquesan Página | 32 7.3 Principio de funcionamiento de una instalación con Bomba de Calor Geotérmica De forma esquemática el principio de funcionamiento de una instalación de estas características es igual al principio de funcionamiento de una instalación de climatización, y consiste en la extracción o cesión en forma de calor entre dos focos. En este caso se precisa de una bomba de calor que se encarga de absorber (en invierno) o ceder (en verano) energía en forma de calor del terreno mediante un intercambiador enterrado de ciclo cerrado y queda compuesto por los siguientes elementos que se pueden ver también en la Figura 7.3:  Una gran masa térmica como es el suelo que permite ceder (verano)/extraer (invierno) energía en forma de calor.  Un conjunto de tuberías enterradas por donde circula un fluido caloportador  Un sistema hidráulico  Una bomba de calor geotérmica “agua-agua” que permite absorber o ceder calor al circuito secundario y la cual sirve de unión entre el circuito exterior y el circuito interior Figura 7.3: Esquema de los elementos que componen una instalación geotérmica para uso doméstico Bomba de calor agua-agua Intercambiador enterrado: Conjunto de tuberías por donde circula el fluido caloportador Gran masa térmica como es el terreno Energía Geotérmica y Solar como Climatización y A.C.S. en una vivienda Memoria Víctor Garralaga Marquesan Página | 33 Una bomba de calor es una máquina térmica que permite transferir energía en forma de calor de un ambiente a otro, según se requiera. Para lograr esta acción es necesario el aporte de trabajo acorde a la segunda ley de la termodinámica, según la cual el calor se dirige de manera espontánea de un foco caliente a otro frío, y no al revés, hasta que sus temperaturas se igualen. Este fenómeno de transferencia de energía calorífica se realiza por medio de un sistema de refrigeración por compresión basado en la máquina con ciclo de Carnot. En el foco frío (evaporador), el fluido refrigerante empieza a evaporarse y con ello a absorber calor, puesto que el propio fluido está más frío que dicho foco. A baja temperatura y en estado gaseoso el fluido pasa por un compresor, el cual aumenta su presión y con ello su entalpía y temperatura. Una vez supera esta fase llega al intercambiador de calor (condensador) donde cede calor al foco caliente, ya que este está a menor temperatura que el fluido refrigerante. Debido a esta cesión de calor dicho fluido pasa a estado liquido, y a continuación se ve obligado a pasar por una válvula de expansión lo que deriva en una bajada de presión sustancial y con ello una bajada de la entalpía, de su temperatura y comienza a evaporarse. Este efecto es aprovechado por el evaporador que hay tras la válvula de expansión, donde el fluido absorbe de nuevo calor y pasa otra vez al compresor cerrando así el ciclo. Para que esta máquina térmica pueda trabajar en ambos sentidos, es decir, calefaccióninvierno y refrigeración-verano, debe poseer una válvula inversora o también llamada válvula inversora de cuatro vías. Esta válvula se encuentra a la salida del compresor y mediante la propia presión del líquido se encarga de invertir el flujo del refrigerante. a) Modo de calefacción: El captador enterrado, formado por la sonda subterránea, capaz de extraer energía en forma de calor del subsuelo mediante el fluido caloportador cederá dicho calor en el evaporador de la bomba de calor. Una vez absorbido ese calor por el refrigerante, este atravesará el compresor para aumentar su entalpía y consecuentemente su temperatura. A continuación el fluido del circuito secundario absorberá la cesión de calor llevada a cabo en el condensador por el refrigerante, dotando a la vivienda de una temperatura idónea. Una vez ocurre esto, el ciclo se repite de forma continuada. Energía Geotérmica y Solar como Climatización y A.C.S. en una vivienda Memoria Víctor Garralaga Marquesan Página | 34 Figura 7.4: Ciclo de calefacción de una bomba de calor geotérmica b) Modo de refrigeración: En este caso el circuito secundario que discurre por el interior de la vivienda, se encuentra en contacto con el evaporador. El fluido del circuito secundario cede calor y es absorbido por el refrigerante de la bomba de calor (en el evaporador), que a continuación pasa por el compresor. Allí se produce un aumento de la presión y por tanto de la entalpia y de la temperatura. Tras esto llega al condensador, donde en este caso el refrigerante cede calor al fluido caloportador que fluye por el circuito primario (intercambiador enterrado). Después de esto pasa por la válvula de expansión y se repite el ciclo de manera ininterrumpida. Figura 7.5: Ciclo refrigeración de una bomba de calor geotérmica Energía Geotérmica y Solar como Climatización y A.C.S. en una vivienda Memoria Víctor Garralaga Marquesan Página | 35 7.4 Explicación de los Sistemas Primarios para Geotermia El sistema primario es aquel, en el caso de estudio circuito cerrado, que se encarga de transportar el calor captado por la sonda geotérmica a la bomba de calor geotérmica. Hay dos opciones entre las cuales elegir y que se describen a continuación: Colectores horizontales enterrados: Los colectores suelen ser enterrados a unas profundidades cercanas a la superficie, en torno a unos 1,5-2 metros. Debido a ello el clima tiene una gran influencia sobre ellos, además se necesita una parcela de entre 1,5 y 2 veces superior a la superficie que se desee climatizar unicamente para introducir el circuito primario de intercambio. Figura 7.6: Disposición de colectores horizontales enterrados Sondas geotérmicas: En este caso el intercambiador es introducido en una perforación cuya profundidad puede superar los 100 m dependiendo de la demanda a cubrir. En contraposición al sistema anterior, unicamente se necesitan unos pocos metros cuadrados para realizar las perforaciones y al introducirlas a una profundidad elevada el clima apenas les afecta, ya que a a unas profundidades superiores a los 15-20 m,como ya se mencionó en el punto 7.2 la temperatura se estabiliza y alcanza temperaturas en torno a 14-16ºC. Energía Geotérmica y Solar como Climatización y A.C.S. en una vivienda Memoria Víctor Garralaga Marquesan Página | 36 Figura 7.7: Disposición de sonda geotérmica vertical 7.5 Pre dimensionamiento de la Instalación Geotérmica 7.5.1 Selección de la Bomba de calor Geotérmica Para la elección de la bomba de calor geotérmica se debe partir de las necesidades obtenidas en el cálculo de las demandas de calefacción y refrigeración, calculadas con anterioridad y detalladas en el Anexo 1. Las distintas demandas obtenidas son:  Demanda térmica de calefacción: 5,74 kW  Demanda térmica de refrigeración: 5,04 kW La bomba de calor geotérmica vendrá definida por la demanda térmica más alta que en este caso coincide con la de calefacción como puede verse, debiendo cumplir dicha bomba con una potencia mínima de 5,74 kW. En este proyecto se ha elegido una sola bomba procedente de la empresa CIAT, y que pertenece a la gama AGEO+ “aguaagua”. El modelo es AGEO 20HT, de tipo “agua-agua” y que proporciona una potencia total de 5,8 kW en régimen de calefacción, 6,09 kW en régimen de refrigeración. Energía Geotérmica y Solar como Climatización y A.C.S. en una vivienda Memoria Víctor Garralaga Marquesan Página | 37 7.5.2 Selección del Sistema Primario Geotérmico Se ha elegido una disposición vertical de doble U debido al reducido espacio que ocupan las perforaciones en oposición a la elevada necesidad de terreno para instalar una configuración horizontal, además la climatología que se da en la localidad de Híjar afectara en menor medida a una instalación de estas características puesto que a unas profundidades en torno a los 15-20 m la temperatura se vuelve más homogénea, no ocurriendo esto a una profundidad de 1,5-2 m que es a la que se llevan a cabo normalmente las configuraciones horizontales. 7.5.3 Sonda Geotérmica Vertical Mediante el software Geo2 de la empresa CIAT se ha realizado el cálculo de la profundidad de perforación del pozo (donde será introducida una sonda de captación geotérmica) que según lo calculado debe ser de 64 m. Sin embargo la perforación a realizar será de 65 m, debido a que se contará con un metro de profundidad para situar el pie de sonda y así evitar posibles compliaciones a la hora del rellenado de la perforación. Así pues la sonda quedará formada por un tubo de polietileno de alta densidad (PE HD) dispuesto en doble U y longitud de 65 m. Las especificaciones de dicha sonda quedan reflejadas a continuación:  Material del tubo: PE-HD 100 PN16 SRD11  Diámetro nominal: 32 mm  Espesor: 2,9 mm  Longitud: 65 m  Peso: 92 kg  Rugosidad del tubo: 0,01 mm  Densidad: 0,96 g/cm3  Conductividad térmica: 0,42 W/m K El módelo escogido es la “Sonda geotermía vertical ALB GEROtherm 4x32mm HSS 80m” perteneciente a la casa “ALB”. Como se ha mencionado en el párrafo previo a las especificaciones técnicas de la sonda utilizada, esta es de doble U. Dicha unión inferior en U es soldada en fábrica mediante proceso certificado según VDI 4640. La introducción de la sonda geotérmica en la perforación se realizará después de la retirada del varillaje y por gravedad ayudandose de un desenrrollador mecánico poniendo atención a la velocidad de descenso. Con esto se conseguirá intriducirla de una manera controlada y con un riesgo de daño menor. Energía Geotérmica y Solar como Climatización y A.C.S. en una vivienda Memoria Víctor Garralaga Marquesan Página | 38 La seguridad de dirigir la sonda por el centro de la perforación y evitando el contacto con las paredes se conseguirá mediante la utilización de varios distanciadores para sonda 4x32, también de la casa “ALB”. Figura 7.8: Distanciador de la casa “ALB” utilizado para evitar el deterioro de la sonda en su proceso de introducción en la perforación La sonda dispondra de un pie de sonda, modelo GEROtherm 32 mm, al que irá adosado un lastre cuyo peso será de 12,5 kg (ambos accesorios pertenecen a la empresa “ALB”), algo que ayudará a que no se vea aplastada debido al aumento de presión en el proceso de relleno de la perforación ya que el material utilizado es de mayor densidad. Figura 7.9: Pie de sonda al cual va adosado un lastre de 12,5 kg utilizado para el proceso de introducción de la sonda en la perforación Las sondas se introducirán ya rellenas de agua con el objetivo de evitar colapsos y serán sometidas a una prueba de purgado y a una de estanqueidad. El caudal (Q) de purgado sera de 1,2 m3/h, y se considerara correcta cuando el agua de salida sea trasparente. Para el caso de la prueba de estanqueidad la duración sera de 1 hora. Energía Geotérmica y Solar como Climatización y A.C.S. en una vivienda Memoria Víctor Garralaga Marquesan Página | 39 7.5.4 Fluido de trabajo El fluido de trabajo o tambien llamadao fluido caloportador es el responsable de absorber o ceder energía en forma de calor dependiendo del modo en el que este trabajando la bomba de calor, bien sea en modo calefacción o en refrigeración respectivamente. Las propiedades que deberá reunir serán las siguientes: buena conductividad térmica; punto de congelación inferior a 0ºC ya que en la zona donde se realiza el proyecto se dan temperaturas inferiores a esta; que no sea corrosivo, tóxico o inflamable; tenga un coste apropiado; tenga una durabilidad alta. Por ello el fluido sera una mezcla de agua con anticongelante cumpliendo lo descrito con anterioridad. El fluido de trabajo quedará formado por una mezcla de agua glicolada con el 25% de etilenglicol en peso. Las características del fluido caloportador seleccionado son las siguientes [9]:  Composición: Agua 75% + Etilenglicol 25% (peso)  Temperatura de congelación: -10,9 ºC  Temperatura de ebullición: 102 ºC  Densidad (20ºC): 1030 kg/m3  Calor específico (20ºC): 3760 J/ Kg K  Conductividad térmica (20ºC): 0,499 W/m K  Viscosidad (20ºC): 0,001334 Kg/m s Las características del fluido son aquellas con las que trabaja el programa Geo2 de la empresa CIAT y que se indican en el Anexo 2. 7.5.5 Circuito hidraúlico 7.5.5.1 Tuberías Las tuberías de las sonda geotérmica ya han quedado definidas en el apartado 7.6. La unión entre la sonda geotérmica y el colector se realizará mediante una unión en “Y”, siendo esta soldada por termofusión HS. Esta es una pieza de unión doble de las sondas geotérmicas al colector, que se transforma a unión de diametro inmediatamente superior, es decir, posee dos entradas para las sondas de 32 mm de diámetro y una sola salida de 40 mm de diámetro para el colector. Energía Geotérmica y Solar como Climatización y A.C.S. en una vivienda Memoria Víctor Garralaga Marquesan Página | 40 Figura 7.10: Unión en “Y” utilizada para conectar la sonda geotérmica con el colector En el caso del colector el material utilizado también va a ser polietileno de alta densidad cuyas características quedan citadas a continuación:  Material: PE-HD 40 PN6  Diámetro nominal: 40 mm  Espesor: 3,95 mm  Conductividad térmica: 0,42 W/m K  Rugosidad del tubo: 0,01mm La unión entre el colector y las conexiones de la bomba de calor viene determinado por un diámetro de conexión de 1” GM, los tubos utilizados para llevar a cabo esta unión serán también de polietileno de alta densidad como en los casos anteriores. 7.5.5.2 Válvulas y accesorios utilizadas en el Circuito Primario Geotérmico Como ya es sabido un circuito hidraulico requiere la utilización de diversas válvulas para garantizar el buen funcionamiento y por lo tanto un trabajo óptimo de la instalación. Una vez dicho esto pasamos a enumerar las distintas válvulas y accesorios requeridos por la intalación: - Dos válvulas de corte: válvulas de esfera - Una válvula de equilibrado: válvula de esfera - Válvulas de purga de aire: valvulas de esfera - Válvula de seguridad: válvula de resorte - Dos válvulas de carga y descarga: válvulas de esfera - Dos reducciones entre la sonda geotérmica enterrada y el colector (Y´s) - Manómetros - Termómetros - Vaso de expansión Energía Geotérmica y Solar como Climatización y A.C.S. en una vivienda Memoria Víctor Garralaga Marquesan Página | 41 7.5.5.3 Selección del depósito para el almacenaje de A.C.S. La instalación geotérmica comprende tanto el hecho de cubrir la demanda de calefacción y refrigeración como cubrir la necesidad de agua caliente sanitaria, por lo que se debe seleccionar un depósito para almacenar dicho agua. Por ello se ha elegido uno de la casa Buderus, siendo el modelo seleccionado el Logalux ER 160 l que será suficiente para satisfacer las necesidades de A.C.S. demandadas por la vivienda. Dicho elemento se conectará a la bomba de calor mediante una válvula de tres vías que permitira el paso hacia este o no dependiendo de lo que se deba cubrir en un momento determinado. 7.5.5.4 Caudal circulante por el Circuito Primario El caudal que circulará por el circuito primario geotérmico, formado por la sonda y el colector, se obtiene gracias al uso del programa Geo2 siendo pues determinado acorde con las especificaciones de la bomba de calor elegida. Así pues el caudal “Q” obtenido en dicho circuito es de 1,68 m3/h. 7.5.5.5 Pérdidas de Carga en el Circuito Primario El cálculo de pérdidas de carga del circuito primario geotérmico se ha realizado mediante el programa Geo2. Para llevar a cabo el cálculo de estas dicho programa tiene en cuenta las pérdidas primarias producidas en los distintos tubos del colector y el intercambiador, las pérdidas secundarias debidas a los diversos accesorios utilizados (codos, válvulas, U´s, reducciones) y las pérdidas que se dan en la bomba de calor elegida. La suma de todas ellas da lugar a una pérdida de carga total de 4,05 m.c.a. En el Anexo 2 se pueden ver los datos introducidos en el programa que dan lugar a esta pérdida de carga. 7.5.5.6 Selección de la Bomba de Circulación La bomba de circulación es la encargada de suministrar la energía necesaria al fluido caloportador para que este fluya a través del intercambiador geotérmico y del colector de una manera adecuada. Para su selección se debe utilizar los parámetros antes determinados: - Caudal (Q) que circula por el circuito primario puesto que es la cantidad de fluido que debe impulsar la bomba. - Pérdidas de Carga producidas en los tubos, accesorios y equipos debido a que es aquello que debe contrarrestar Energía Geotérmica y Solar como Climatización y A.C.S. en una vivienda Memoria Víctor Garralaga Marquesan Página | 48 sistema supone una mayor inversión y la mezcla de agua y glicol debe ser revisada cada año y cambiarla si fuera necesario, pero es más apta para su instalación en lugares cuyas temperaturas pueden situarse debajo de los 0ºC. 8.5 Tipos de sistemas de circulación Cabe indicar que se pueden diferenciar entre los siguientes tipos de circulación que se describen a continuación: - Circulación natural o termosifón: Se basa en el principio por el que el fluido del circuito primario, calentado por el sol, disminuye su densidad, se vuelve más ligero y asciende, provocando un movimiento natural del propio fluido. Esto sucede cuando el agua o fluido caloportador se calienta en el captador solar disminuyendo así su densidad. Por ello, se vuelve más ligero y tiende a subir, mientras que el fluido frío baja y pasa a ocupar el lugar dejado libre por el fluido caliente. De esta manera, no son posibles circulaciones invertidas ya que el más caliente se queda cada vez más arriba. Debido a esto se coloca el depósito de acumulación de agua siempre por encima del colector. Figura 8.5: Esquema circulación natural o termosifón Energía Geotérmica y Solar como Climatización y A.C.S. en una vivienda Memoria Víctor Garralaga Marquesan Página | 49 - Circulación forzada: La diferencia con el citado anteriormente es que el fluido se ve ayudado, en su avance por el circuito cerrado, por la acción de una bomba dirigida por una centralita o termostato que se activa, a su vez, por sondas colocadas en el colector y en el depósito. Esta centralita mandara la señal de puesta en marcha de la bomba cuando la diferencia de temperatura entre la sonda situada a la salida de los captadores solares y la sonda instalada en la parte inferior del acumulador se encuentre estipulada (alrededor de 6-7ºC) y desactivándola cuando la diferencia este entre 2-3ºC. Figura 8.6: Esquema circulación Forzada 8.6 Pre dimensionamiento de la Instalación Solar Con la instalación que se va a describir a continuación y mediante la utilización del método F-chart, en un primer momento, se han obtenido unos resultados del 57,3 % de la cobertura anual en el caso del uso en calefacción. Sin embargo, tras comparar dichos resultados con los datos reales de consumo se obtiene que la cobertura solar es superior y llega hasta un 68,22 %, lo que favorece todavía más la idea de poder llevar a cabo este tipo de instalación. Durante los meses de junio, julio, agosto y septiembre los captadores permanecerán tapados, a excepción de uno (el que dotará a la vivienda de A.C.S.). Esto se debe a que ningún mes del año puede superar el 110% de cobertura Energía Geotérmica y Solar como Climatización y A.C.S. en una vivienda Memoria Víctor Garralaga Marquesan Página | 50 solar y no se puede dar una cobertura del 100% mensual durante 3 meses consecutivos, y en esta época se estaría ante dicha situación por lo que se optará por esa solución. Para el caso de la preparación del A.C.S., mediante la utilización de un solo captador solar (el que quedará destapado durante todo el año), la cobertura que proporcionaría la siguiente instalación sería de un 83,1 %. Ambos resultados se pueden ver en los Anexos 3 y 4 respectivamente. 8.6.1 Selección del circuito primario Una vez explicada la diferencia entre ambos sistemas en el apartado 8.4 se llega a la conclusión que la opción más idónea para este proyecto es la mencionada en segundo lugar, es decir, circuito primario de ciclo cerrado. Aunque supone una inversión superior a la de ciclo abierto, queda solucionado el problema de posibles congelaciones en el líquido utilizado y con ello la disminución de la eficiencia de la instalación, ya que en la población donde tiene lugar el desarrollo de este proyecto, Híjar, las temperaturas pueden descender por debajo de los 0ºC. 8.6.2 Selección del sistema de circulación Aclarado el funcionamiento de ambos sistemas en el apartado 8.5 se pueden sopesar los distintos pros y contras que ofrecen cada uno de ellos. En el caso de la circulación natural sus ventajas radican en la facilidad de montaje, en un mantenimiento mínimo y en una menor inversión económica puesto que carece de la necesidad de bombas de circulación, sondas, centralitas. Sin embargo el rendimiento del sistema solar mediante este tipo de circulación se ve mermado, y se obliga a situar el depósito por encima de los colectores con el riesgo que esto supone para la estructura del tejado. Debido a ello el sistema elegido ha sido el de circulación forzada. Este sistema conlleva una inversión inicial superior al sistema de circulación natural, pero es un factor que se ve compensado por la posibilidad de una producción mayor de agua caliente sanitaria, puesto que ofrece un rendimiento superior al anterior. Otro factor compensativo es la posibilidad de introducir el depósito de agua dentro de la vivienda, lo que significa que la vida útil de este elemento aumentará considerablemente. 8.6.3 Selección de los Captadores Solares Se ha estudiado la posibilidad de instalar captadores de placa plana o colectores de tubo de vacío, eligiéndose estos últimos. Los de tubo de vacío son capaces de proporcionar una temperatura mayor al fluido de trabajo ya que tienen mayores rendimientos y pueden trabajar a temperaturas de unos 70 – 80 ºC, algo superiores a las que proporcionan los de placa plana. Energía Geotérmica y Solar como Climatización y A.C.S. en una vivienda Memoria Víctor Garralaga Marquesan Página | 51 El sistema de captación quedará compuesto por 6 captadores de la marca VIESSMAN en su modelo VITOSOL 200-T SP2 compuesto por 20 tubos: MARCA MODELO Nº DE TUBOS NºCAPTADORES INSTALACIÓN VIESSMAN Vitosol 200-T SP2 20 6 Paralelo Figura 8.7: Captador de tubos de vacío modelo VITOSOL 200-T SP2 de la marca VIESSMANN Los captadores están compuestos por 20 tubos lo que da lugar a una superficie de absorción de 2 m2, serán instalados sobre la cubierta del tejado el cual posee una orientación sureste algo que aumentará el rendimiento de estos. Dichos captadores se dispondrán en dos baterías de 3 captadores ocupando cada una de estas baterías una superficie de 8,7 m2 suponiendo un total de 17,4 m2 de superficie. Estas baterías quedaran conectadas en paralelo encontrándose tanto la entrada como la salida en la parte superior de estos. Todas las características de los captadores quedan recogidas en el Anexo 5. Energía Geotérmica y Solar como Climatización y A.C.S. en una vivienda Memoria Víctor Garralaga Marquesan Página | 52 8.6.4 Selección del Fluido Caloportador El fluido caloportador es aquel que circula por el circuito primario y el encargado de absorber la radiación procedente del sol. Este es elegido conforme a las necesidades que existen en la zona de realización del proyecto pudiendo ser únicamente agua o una mezcla de esta con un anticongelante. Esta última se utiliza en casos donde las temperaturas pueden llegar a ser inferiores de los 0ºC produciendo la congelación de dicho fluido y provocando el deterioro o rotura del sistema. Así pues el fluido de trabajo utilizado en este sistema es una mezcla de agua glicolada con un 30% en peso de etilenglicol que será capaz de soportar temperaturas por debajo de los 0ºC, y que tiene las siguientes características:  Composición: Agua 70% + Etilenglicol 30% (peso)  Temperatura de congelación: -12,8 ºC  Temperatura de ebullición: 102 ºC  Densidad (20ºC): 1046 kg/m3  Calor específico (20ºC): 3672 J/ Kg K  Conductividad térmica (20ºC): 0,48 W/m K  Viscosidad dinámica μ (20ºC): 0,001428 Kg/m s 8.6.5 Selección de la Bomba de Calor Como ya se explico en el apartado 3 de esta sección de la memoria se va a introducir una bomba de calor reversible aire-agua como modo complementario a la instalación de los captadores solares. Con ello se afianza el cubrir toda la demanda de calefacción en la época de invierno y proporcionar refrigeración en verano con un consumo mínimo de energía. Esta decisión se ha tomado ya que en los meses de mayor demanda de calefacción (noviembre, diciembre ,enero, febrero) el aporte otorgado por los captadores solares se queda corto y la vivienda se vería obligada a consumir una mayor cantidad de energía eléctrica. Además la característica de la reversibilidad le dá la propiedad de condicionar la vivienda también en verano y todo ello con un consumo de energía eléctrica inferior al que se realizaría sin la introducción de este elemento. Una vez argumentada la utilización de dicho equipo en el circuito primario debemos indicar las características que tiene que cumplir. Como ya se ha indicado en anteriores secciones de esta memoria las demandas que debe cubrir la bomba de calor aire-agua son de 65,1 kWh/m2 para calefacción y 10,3 kWh/m2 para refrigeración, dando lugar a unas cargas térmicas de 5,74 kW y 5,04 kW respectivamente. Energía Geotérmica y Solar como Climatización y A.C.S. en una vivienda Memoria Víctor Garralaga Marquesan Página | 53 Por ello se utilizará una bomba de calor reversible aire-agua de la empresa CIAT modelo AQUALIS 2+ 28H, con una potencia calorífica de 7,66 kW a unas temperaturas de trabajo entre 6/7ºC y 40/45ºC (ideal para fancoil) y una potencia frigorífica de 6,62 kW. Dicho modelo aparecerá con sus características en el Anexo 5. Figura 8.8: Bomba de calor aire-agua modelo AQUALIS 2+28H de la empresa CIAT 8.6.6 Circuito Hidráulico 8.6.6.1 Tuberías Las tuberías utilizadas para la distribución del fluido caloportador son de cobre y poseen varios diametros que se citaran a continuación. Para el caso de los tramos que albergan un caudal superior, que son el caso del tramo de tuberia procedente del interacumulador hasta la bifurcación que da lugar a las dos baterías y el tramo donde se recoge el caudal de ambas baterias y se lleva hasta el interacumulador (Tramo 1-2 y Tramo 3’-4 que aparecen en el Anexo 5) , el diámetro es mayor con respecto a aquellas que pertenecen a los tramos de las bifurcaciones de las dos baterías. Asi pues las distintas características de estas tuberías son las siguientes. Energía Geotérmica y Solar como Climatización y A.C.S. en una vivienda Memoria Víctor Garralaga Marquesan Página | 54 Tramos de mayor cudal:  Material: Cobre  Diámetro nominal: 28 mm  Espesor: 1 mm Tramos de menor caudal:  Material: Cobre  Diámetro nominal: 22 mm  Espesor: 1 mm El diámetro de esta última tubería coincide con el diámetro de entrada al captador. Con estos diámetros se consigue que las velocidades sean inferiores a 2 m/s y las pérdidas de carga inferiores a 40 mm.c.a./m, con lo que se cumple con las especificaciones del código técnico. 8.6.6.2 Válvulas y accesorios utilizados en el Circuito Primario Solar En el caso del circuito primario solar se van a introducir un mayor número de válvulas, ya que al quedar la instalación dividida en dos baterias se debe prevenir el posible vaciado de alguna de ellas si hubiera algún tipo de problema por lo que deben quedar de alguna manera aisladas. Para ello se utilizaran válvulas de corte, dos en cada una de las baterias, una previa a la entrada del fluido al primer captador de cada bateria y una segunda tras el último de los tres captadores que forman cada una de estas. Se utilizaran tambien válvulas de llenado y vaciado dispuestas en las tuberías previas de salida y entrada de la bomba de calor respectivamente. Otras válvulas serán las de equilibrado de caudal, regulando y consiguiendo así el caudal necesario en cada uno de los ramales en los que se bifurca la tubería principal. Una válvula clave en este circuito es la que se situará en la tubería previa a la bifurcación que da lugar a las dos baterias de captadores y que se trata de una válvula antirretorno. Otras válvulas necesarias serán las de seguridad que se situarán en la entrada de las baterías. Así pues las distintas válvulas y accesorios quedan indicados a continuación: Energía Geotérmica y Solar como Climatización y A.C.S. en una vivienda Memoria Víctor Garralaga Marquesan Página | 55 - Cuatro válvulas de corte: válvulas de esfera - Válvulas de seguridad: válvulas de resorte - Dos válvulas de carga y descarga: válvulas de esfera - Una válvula antirretorno - Dos válvulas de equilibrado de caudal - Dos T´s - Nueve codos 90º - Vaso de expansión 8.6.6.3 Caudal circulante por el Circuito Primario El caudal circulante por el circuito primario será de 50 l/h m2 lo que cumple con el rango que marca el CTE situado entre 43,2-72 l/h m2. Esto da como resultado que el ramal de tubería que transporta el fluido entre el interacumulador y las baterías de captadores, y estas de nuevo con el interacumulador posean un caudal de 600 l/h. Para el caso de las tuberías utilizadas en las dos baterías deben transportar un caudal de 300 l/h. Esto supone un caudal global de 0,6 m3/h y uno por cada bateria de 0,3 m3/h. La utlización de estos caudales y los diámetros mencionados dan lugar a unas velocidades y pérdidas de carga que cumplen con lo exigido por el CTE. 8.6.6.4 Pérdidas de Carga del Circuito Primario Para el cálculo se han tenido en cuenta las pérdidas por fricción producidas a lo largo de las tuberías utilizadas, las perdidas de carga singulares producidas en los distintos accesorios y válvulas (codos, T´s, válvulas…), y las que se dan en los equipos utilizados (captadores, interacumulador). Así pues el conjunto de estas dan lugar a una pérdida de carga total de 2,032 m.c.a. 8.6.6.5 Selección de la Bomba de Circulación La bomba de circulación es la que se encarga de suministrar la suficiente energía al fluido de trabajo para que este pueda completar el circuito primario cerrado sin ningún problema, transportando de esta manera la energía absorbida por los captadores desde estos hasta el depósito de inercia o interacumulador. Para su elección se deben de tener en cuenta dos parámetros que son: - El caudal (Q) circulante por el circuito primario cerrado - Las pérdidas de carga producidas en dicho circuito. Energía Geotérmica y Solar como Climatización y A.C.S. en una vivienda Memoria Víctor Garralaga Marquesan Página | 56 Como ya se ha mencionado el caudal circulante es de 600 l/h que traducidos a m3/h son 0,6, y las pérdidas producidas son 2,032 m.c.a. Así pues la bomba selecionada pertenece a la marca SEDICAL, siendo el modelo la SAM 25/125-0.5/K. Las características de la bomba seleccionada aparecen en el Anexo 5. 8.6.6.6 Selección del vaso de expansión Es el elemento utilizado en circuitos de calefacción para absorber el aumento de volumen que se produce al expandirse, por calentamiento, el fluido caloportador que contiene el circuito. En el caso del presente proyecto se va a utilizar un vaso de expansión cerrado con diafragma siguiendo el principio de dimensionamiento establecido por la norma UNE 100.155 en su apartado 7 y descrito en el Anexo 5. Dicho elemento debe poseer un volumen de 2,27 l como se muestra en el citado anexo y se ha seleccionado el modelo que aparece en el catálogo de Salvador Escoda como vaso de expansión de membrana fija 5 SMF. Las características de este vaso de expansión utilizado tambien apareceran el mencionado anexo. 8.6.6.7 Depósito de Inercia Este es el encargado de acumular el agua necesaria que circulará por el circuito secundario. En el caso de este proyecto el depósito de inercia utilizado recibe el nombre de interacumulador, esto es debido a que el fluido caloportador procedente del circuito primario se hará circular por el serpentín que lleva integrado con lo que la transferencia de calor se llevara a cabo en su interior sin la necesidad de utilizar intercambiador de placas. Así pues los requerimientos por parte de esta instalación son de un volumen de 960 l, con lo que el interacumulador tendrá una capacidad de 1000 l. El escogido para esta instalación pertenece a la marca VIESSMANN, siendo en este caso el modelo seleccionado el Vitocell 360-M 1000l . Dicho modelo tiene la posibilidad de conectarle tanto un sistema de captadores solares como uno de bomba de calor, y posee la ventaja de contar con una estratificación que permite diferenciar entre el agua usada para consumo diario y agua para calefacción o refrigeración. Las características de dicho interacumulador quedaran recogidas en el Anexo 5. Energía Geotérmica y Solar como Climatización y A.C.S. en una vivienda Memoria Víctor Garralaga Marquesan Página | 57 8.6.6.8 Sistema de llenado, vaciado y purga El fluido caloportador sera introducido en el circuito con la ayuda de una bomba de aspiración manual, la cual transladara el fluido, fruto de la mezcla de agua y etilenglicol, desde el depósito donde se prepara dicha mezcla al circuito. Para el vaciado se utlizara una válvula cuyo diametro sea superior a 25 mm tal y como indica el RITE en su IT 1.3.4.2.3 debido a la potencia térmica del equipo. Para realizar el purgado se utilizara un dispositivo de purga de aire con un diametro superior a 15 mm, establecido asi por el IT 1.3.4.2.3 del RITE. Energía Geotérmica y Solar como Climatización y A.C.S. en una vivienda Memoria Víctor Garralaga Marquesan Página | 64 10.3 Ventajas e inconvenientes de ambos Sistemas 10.3.1 Sistema de Suelo Radiante/ Refrescante Entre sus ventajas destacan las ausencias de corrientes de aire, ausencia de ruidos debido a la no utilización de radiadores y a la obtención de una climatización de máximo confort. Por otra parte tiene la desventaja de ser un edificio ya construido y tener que levantar todo el suelo para llevar a cabo la obra, lo que originaria un desembolso económico superior puesto que el precio por m2 es aproximadamente de 100 €, también se produciría ruido que afectaría a los vecinos…, por lo que es un punto en contra de este método de climatización. 10.3.2 Sistema de Fancoils Una de sus ventajas es al igual que el sistema de suelo radiante/ refrescante la óptima climatización de la estancia mediante agua a baja temperatura y con la ayuda de un ventilador, en cuanto a su diseño es agradable para la vista pudiéndose utilizar como un objeto decorativo dependiendo de su situación en la vivienda. Supone un coste inferior en comparación con la instalación de suelo radiante/refrescante, entre 2.500-3.000 € para toda la instalación según los datos proporcionados por la casa CIAT. Sin embargo es cierto que al poseer un ventilador surgen corrientes de aire y pequeños ruidos, algo que dependiendo del grado de cada uno de ellos puede llegar a ser muy molesto. 10.4 Selección del sistema para la climatización Como se sabe en el mundo de la ingeniería prevalece siempre la decisión óptima, la cual es aquella que reúne la mejor relación calidad/precio aunque en ocasiones siempre debe situarse por delante la opción de la calidad aún a pesar de que derive en un coste superior. En este caso se ha optado por la mejor relación calidad/precio después de contrastar los diferentes campos (técnico y económico) y por ello la opción elegida ha sido la del sistema de Fancoils. En cuanto a la parte técnica las temperaturas de trabajo y sensación de confort son muy parecidas en ambos sistemas, incluso el suelo radiante/refrescante es mejor al igual que en las facetas de ruidos y corrientes de aire. Sin embargo estas dos últimas desventajas que poseen los fancoils son mínimas debido a la selección, como se verá más adelante, de unos fancoils de alta calidad y que reducen al mínimo estas dos últimas desventajas. Energía Geotérmica y Solar como Climatización y A.C.S. en una vivienda Memoria Víctor Garralaga Marquesan Página | 65 En lo referido a la parte económica, el sistema de fancoils gana la partida ya que supone un desembolso inferior como se ha podido comprobar en la página anterior. 10.5 Situación y elección de los Fancoils en la vivienda Todas las estancias de la vivienda exceptuando los baños y la cocina contaran con al menos 1 fancoil, el cual va a depender de la necesidad exigida en cada una de ellas y la potencia calorífica o frigorífica que este consiga proporcionar. En el caso de los baños no será necesaria la instalación de ninguno ya que el espacio en estas estancias es reducido y el efecto de los demás será suficiente para su aclimatación; para el caso de la cocina debido a su situación en la vivienda (orientación suroeste) recibe gran cantidad de radiación solar y además posee una concentración de equipos de cocina (frigorífico, horno, lavavajillas…) elevada, por lo que los distintos aportes de calor servirán para obtener una temperatura adecuada en invierno, mientras que en verano con el efecto de los demás aparatos de la vivienda será suficiente para su aclimatación. A continuación se muestran los distintos modelos seleccionados para cada una de las estancias en la Tabla 10.1: Estancias Sup Estancia (m2) Modelo Elegido Unidades Pot Calorífica (W) Pot Frigorífica (W) Pasillo 10,36 Major Line 102A V1 1 881 843 Salón-Comedor 21 Major Line 102A V5 1 1460 1410 Dormitorio 1 10,37 Major Line 102A V1 1 881 843 Dormitorio 2 8,13 Major Line 102A V1 1 881 843 Dormitorio 3 12,86 Major Line 102A V1 1 881 843 Dormitorio 4 11,16 Major Line 102A V1 1 881 843 Tabla 10.1: Modelos seleccionados de Fancoils para las distintas estancias de la vivienda Todos los modelos elegidos son Fancoils de tipo vertical y carrozados, con batería de agua de dos tubos, además como se dijo con anterioridad reducen el nivel de ruido frente a sus predecesores y poseen un mejor control de la temperatura de impulsión para aumentar la sensación de confort, las características de estos pueden verse en el Anexo 6. Energía Geotérmica y Solar como Climatización y A.C.S. en una vivienda Memoria Víctor Garralaga Marquesan Página | 66 10.6 Cuadro resumen de las instalaciones descritas INSTALACIÓN GEOTÉRMICA INSTALACIÓN SOLAR DE BAJA TEMPERATURA Bomba de Calor AGEO 20HT “agua-agua" 6 Captadores Solares modelo Vitosol 200- T SP2 Sonda PE-HD 100 PN16 SRD11 80m Juego de conexión Tubo inyección de relleno diámetro 25mm Juego de Fijación "ganchos de Cubierta" 1 Pie de sonda diámetro 32 mm Depósito Vitocell 360-M 1000 l 1 Peso sonda geotérmica 4X32 mm Bomba de Calor modelo AQUALIS 2+ 28H 12 Distanciadores para sonda 4x32 mm Fluido Caloportador Unión Y HS sonda 2 x 32-40 Bomba de Circulación SAM 30/145-0.2/K Colector ALB GEROtherm 97 2x32 válvula equilibrado Vaso Expansión Salvador Escoda modelo 5 SMF Depósito Logalux ER 160 l Fluido Caloportador Bomba Circulación SAM 25/125-0.08/K Vaso Expansión Salvador Escoda modelo 5 SMF Tabla 10.2: Cuadro resumen de los elementos utilizados en ambas instalaciones Energía Geotérmica y Solar como Climatización y A.C.S. en una vivienda Memoria Víctor Garralaga Marquesan Página | 67 11. Análisis comparativo de las alternativas propuestas En un primer momento se va a proceder a evaluar las instalaciones que dotarán a la vivienda de un confort tanto en verano como en invierno, es decir, las de climatización. Una vez vista cual es la rentabilidad de cada una de ellas se pasará a seleccionar la mejor desde el punto de vista económico y con ella quedará también seleccionada la instalación de preparación de A.C.S. Se debe indicar que para hacer dichas observaciones se pone como periodo de trabajo para calefacción los meses de noviembre, diciembre, enero, febrero y marzo; y para el caso de refrigeración los de junio, julio y agosto tal y como se puede observar en el Anexo 1. 11.1 Gráficas de consumo energético y costes de consumo Para llevar a cabo todo lo mencionado anteriormente se muestran a continuación una serie de gráficas que aclararán lo que supone la instalación de los sistemas citados, es decir la sustitución de la energía eléctrica por energías renovables, en cuanto a consumo energético eléctrico y costes de este se refiere. Las gráficas han sido elaboradas a partir de unas tablas que quedan recogidas en los Anexos 7 y 9 respectivamente. Durante el periodo de calefacción, noviembre-marzo, se producen distintos consumos de energía eléctrica en función de la instalación utilizada como se puede ver en la Gráfica 11.1. Energía Geotérmica y Solar como Climatización y A.C.S. en una vivienda Memoria Víctor Garralaga Marquesan Página | 68 Gráfica 11.1: Consumo energía eléctrica en periodo de calefacción Como se puede ver el consumo de energía eléctrica decae notablemente con el uso de los sistemas mencionados con respecto al consumo actual de la vivienda. Esto es debido a los distintos y buenos COP que poseen ambas bombas de calor, además en el caso de la bomba de calor solar únicamente entra en funcionamiento cuando el sistema de captación solar no es capaz de abastecer toda la demanda por lo que su consumo energético es incluso inferior. Para el caso de refrigeración los consumos eléctricos que se producen aparecen en la Gráfica 11.2: Gráfica 11.2: Consumo energía eléctrica en periodo de refrigeración 0 500 1000 1500 2000 Noviembre Diciembre Enero Febrero Marzo kWh MESES Consumo Energía Eléctrica (kWh) Consumo Bomba Solar Consumo Bomba Geotérmica Consumo Actual 0 50 100 150 200 250 Junio Julio Agosto kWh MESES Consumo Energía Eléctrica (kWh) Consumo Bomba de Calor Geotérmica Consumo Bomba de Calor Solar Consumo Actualidad Energía Geotérmica y Solar como Climatización y A.C.S. en una vivienda Memoria Víctor Garralaga Marquesan Página | 69 En el gráfico de arriba se puede observar al igual que en el caso de calefacción, que también disminuye considerablemente el consumo y es debido, en este caso, al EER de cada una de las bombas de calor. En este caso la bomba de calor geotérmica requiere un menor consumo de energía eléctrica que la bomba de calor solar debido a que su EER es superior y además en este caso esta última debe afrontar toda la demanda solicitada por la vivienda a diferencia de la situación que se da en calefacción, donde únicamente aporta aquella demanda no conseguida por la instalación de los captadores solares. A continuación en la Gráfica 11.3 y la Gráfica 11.4 se pueden ver los costes del consumo eléctrico, en periodo de calefacción y refrigeración respectivamente, en los que recaen las diferentes instalaciones nombradas acorde con lo señalado en las anteriores gráficas. Gráfica 11.3: Costes de consumo eléctrico en periodo de calefacción 0 20 40 60 80 100 120 140 160 Noviembre Diciembre Enero Febrero Marzo € Meses Costes del Consumo Eléctrico (€) Coste Bomba Calor Solar Coste Bomba Calor Geotérmica Coste actual Energía Geotérmica y Solar como Climatización y A.C.S. en una vivienda Memoria Víctor Garralaga Marquesan Página | 70 Gráfica 11.4: Costes de Consumo eléctrico en periodo de refrigeración Después de una visión general se pasa a mostrar lo que supone en particular la instalación solar y más tarde comparar de una manera más profunda ambas instalaciones entre sí. La instalación solar compuesta por los colectores solares y la bomba de calor aire-agua, es capaz de abastecer la demanda solicitada por la vivienda con un consumo muy pequeño de energía eléctrica. Esto se debe sobre todo a que la bomba de calor solo entra en funcionamiento en los meses de invierno en el caso de que la instalación solar no sea capaz de cubrir la demanda, y en verano para dotar de refrigeración a la vivienda. Así pues a continuación se puede observar el consumo actual de la vivienda y los aportes que hacen tanto el sistema solar de baja temperatura como el de la bomba de calor para cubrir esta demanda: 0 10 20 30 40 50 60 Junio Julio Agosto € Meses Costes de Consumo Eléctrico (€) Coste Bomba Calor Geotérmica Coste Bomba Calor Solar Coste actual Energía Geotérmica y Solar como Climatización y A.C.S. en una vivienda Memoria Víctor Garralaga Marquesan Página | 71 Gráfica 11.5: Aporte de energía térmica por el sistema solar + bomba de calor aire-agua Como se puede apreciar en el mes de noviembre la utilización del sistema solar de baja temperatura es suficiente para satisfacer las necesidades demandadas y la bomba de calor aire-agua no entra en funcionamiento. Sin embargo en los meses de diciembre, enero, febrero y marzo se ve obligada a entrar en funcionamiento ya que la energía absorbida por parte del sistema de captación es menor y la demanda solicitada es mayor que en el caso anterior. A continuación se compara de una manera más intensiva los dos sistemas para poder dilucidar cuál de las dos alternativas será la seleccionada. Entre las gráficas que aparecen a continuación se pueden observar en primer lugar aquellas que indican la energía que deben aportar; seguidas de aquellas que muestran la energía consumida, la cual depende de la energía que deben aportar y sus distintos rendimientos (COP, EER); y por último se pueden ver los costes de consumo en los que deriva esta energía consumida. Para comenzar se muestran las siguientes gráficas, las cuales hacen referencia al periodo en el que se utiliza la calefacción: 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 Noviembre Diciembre Enero Febrero Marzo Aporte de Energía Eléctrica por la Instalación Solar-Bomba de Calor Energía Solar Energía Bomba Calor Meses Energía Geotérmica y Solar como Climatización y A.C.S. en una vivienda Memoria Víctor Garralaga Marquesan Página | 72 Gráfica 11.6: Cobertura energética de cada una de las bombas de calor motivo de comparación en régimen de calefacción Gráfica 11.7: Energía eléctrica consumida por cada una de las bombas de calor motivo de comparación en régimen de calefacción 0 400 800 1200 1600 Noviembre Diciembre Enero Febrero Marzo kWh Meses Cobertura energética Energía Bomba Calor Solar Energía Bomba Calor Geotérmica 0 100 200 300 400 500 Noviembre Diciembre Enero Febrero Marzo kWh Meses Energía Eléctirca Consumida Energía Bomba Calor Solar Energía Bomba Calor Geotérmica Energía Geotérmica y Solar como Climatización y A.C.S. en una vivienda Memoria Víctor Garralaga Marquesan Página | 73 Gráfica 11.8: Costes de consumo eléctrico de cada una de las bombas de calor motivo de comparación en régimen de calefacción En estos tres gráficos sucesivos se puede ver con mayor claridad lo expuesto al principio y que se resume en un ahorro económico importante. Como se puede ver en ambos sistemas el consumo de energía es muy inferior a aquel que se realizaría si se mantuviera el sistema energético actual de la vivienda. Este ahorro en el consumo eléctrico, supone un coste inferior en la factura de la luz produciéndose un ahorro sustancial. Como ya se comento antes la bomba solar tiene un consumo inferior a la geotérmica. Sin embargo esto es únicamente debido a que gran parte del apoyo de calefacción lo proporciona el sistema de captación solar, teniendo que proporcionar dicha bomba de calor una cobertura de sólo un 30 %. En el caso de la bomba de calor geotérmica esta cobertura es del 100 %. 0 20 40 60 80 Noviembre Diciembre Enero Febrero Marzo € Meses Costes de Consumo Eléctrico Bomba Solar Bomba Geotérmica Energía Geotérmica y Solar como Climatización y A.C.S. en una vivienda Memoria Víctor Garralaga Marquesan Página | 80 12. Conclusiones y Calificación Energética 12.1 Conclusiones Generales Después de haber realizado la totalidad del proyecto y ver las diferentes instalaciones tanto de producción de la energía necesaria, como es el caso de la solar de baja temperatura y la geotérmica, como de las que dotan a la vivienda de confort siendo en este caso la utilización de Fancoils o suelo radiante/refrescante se puede llegar a una serie de conclusiones como las que se muestran a continuación.  En primer lugar y como se ha comentado en el apartado 11 la opción elegida para implantarla ha sido la instalación del sistema de energía geotérmica, la cual se ha demostrado que supone una alternativa tanto viable técnicamente como económicamente.  El hecho de que esta opción haya sido elegida muestra que la energía geotérmica tiene un gran potencial en lo que a usos domésticos se refiere. Así pues su implantación durante los próximos años puede aumentar considerablemente, puesto que no supone un desembolso económico muy elevado teniendo en cuenta el tiempo de vida útil que poseen los elementos que la componen, en especial la sonda geotérmica que una vez introducida apenas requiere mantenimiento y posee una vida útil superior en algunos casos a los 50 años dependiendo del material que sea.  La opción de los colectores solares junto con la bomba de calor aire-agua también supone un ahorro en cuanto a la factura, sin embargo dicho ahorro no es capaz de amortizar la inversión realizada, al menos en este caso. A diferencia de la instalación geotérmica los equipos utilizados en esta tienen un tiempo de vida útil menor (20-25 años), con la que no pueden amortizar esa inversión inicial.  Las dos alternativas propuestas suponen una notable mejora medioambiental al reducir las emisiones de CO2 a la atmósfera. Ello supone dar un paso hacia delante a la hora de actuar frente al cambio climático y mostrar cómo se pude formar parte, también, de una manera activa en esta iniciativa. Energía Geotérmica y Solar como Climatización y A.C.S. en una vivienda Memoria Víctor Garralaga Marquesan Página | 81  En cuanto al suelo radiante/refrescante se puede indicar que para una vivienda de nueva construcción es el sistema idóneo para climatizarla ya que trabaja a bajas temperaturas y se puede valer de las energías renovables para dotarla del confort requerido. Sin embargo en una vivienda ya construida los costes en los que deriva son superiores a los de otros sistemas de climatización, haciéndolo menos competitivo frente a ellos.  La utilización de los Fancoils en viviendas ya construidas es una alternativa francamente atractiva debido a sus costes y a la sensación de confort que pueden proporcionar siendo muy parecida a la que puede ofrecer el suelo radiante/refrescante. 12.2 Calificación Energética Obtenida Una vez indicadas las conclusiones más generales obtenidas del presente proyecto se van a indicar si se han cumplido los objetivos que se marcaron en el apartado 1 de esta memoria. Así pues se puede indicar que el primer objetivo que se puso al comienzo de este proyecto se ha cumplido ya que el consumo eléctrico se ha reducido notablemente en las épocas mencionadas, llegando hasta ahorros que superan el 70% en el caso de calefacción y ahorros de más del 80% en el periodo de refrigeración. Esta disminución del consumo de energía eléctrica tiene consecuencias muy favorables en cuanto al ahorro de emisiones de CO2 a la atmósfera y que como se indico en el punto 11.3 de esta memoria conllevan datos similares a los de ahorro de energía como no podía ser de otro modo. Por lo que únicamente queda comprobar si la instalación de dichos sistemas ha supuesto un cambio en la calificación energética del edificio, y para ello se muestran tanto: la Figura 12.1, perteneciente a la opción seleccionada que es la instalación geotérmica; y en la Figura 12.2, donde se puede ver la calificación obtenida en el caso de que se hubiera elegido la opción de la instalación solar de baja temperatura. Energía Geotérmica y Solar como Climatización y A.C.S. en una vivienda Memoria Víctor Garralaga Marquesan Página | 82 Figura 12.1: Calificación energética de la vivienda una vez acometida la instalación geotérmica Tabla 12.2: Calificación energética de la vivienda en el caso de haber elegido la opción de la instalación solar de baja temperatura Energía Geotérmica y Solar como Climatización y A.C.S. en una vivienda Memoria Víctor Garralaga Marquesan Página | 83 Como se puede ver implantando cualquiera de las dos instalaciones estudiadas se mejoraría la calificación de la vivienda, incluso en el caso de la solar de baja temperatura posee mejor calificación debido a que para abastecer de A.C.S únicamente se vale de los captadores solares. Dichas mejoras no reside en la disminución de la demanda de calefacción y refrigeración, ya que la envolvente térmica posee las mismas características debido a que no se han acometido ningún tipo de mejoras en ella. Por ello la mejora de estas calificaciones se deben a la sustitución de las instalaciones que dotan de confort y agua caliente sanitaria a la vivienda, pasando a consumir menor cantidad de energía eléctrica y por lo tanto disminuyendo su CO2 liberado a la atmósfera. Energía Geotérmica y Solar como Climatización y A.C.S. en una vivienda Memoria Víctor Garralaga Marquesan Página | 84 13. Referencias Bibliográficas, Bibliografía y Software utilizado Referencias: [1]. Real Decreto 235/2013 de 5 de abril [2]. Norma Básica de la edificación “NBE-CT-79” sobre Condiciones Térmicas de los Edificios [3]. Documento Básico HE Ahorro de la Energía abril 2009 [4]. Manual de fundamentos técnicos de calificación energética de edificios existentes CE3X [5]. Guía técnica: Diseño de los sistemas de bomba de calor geotérmica, por el IDAE [6]. RITE 2007. Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios [7]. Guía de la Energía Geotérmica, por la Comunidad de Madrid [8]. Mapa Tecnológico: Calor y Frío Renovables, Área Tecnológica: Geotermia, por IDAE [9]. Properties of Secondary Working Fuids for Indirect Systems, Ake Melindre [10]. Guía Técnica: Agua caliente sanitaria central, por el IDAE [11]. Proyecto de la vivienda, facilitado por el Ayuntamiento de Híjar [12]. Apuntes de Ingeniería Fluidomecánica. Jorge Á. Barroso Estébanez y Jesús J. Martín Yagüe. Editorial PUZ 1ª edición, 2009. Bibliografía: 1. www.response-test.de 2. www.construible.es 3. www.idae.es 4. www.viessman.es 5. www.grupociat.es 6. www.buderus.es Energía Geotérmica y Solar como Climatización y A.C.S. en una vivienda Memoria Víctor Garralaga Marquesan Página | 85 7. www.alb.es 8. www.salvadorescoda.com 9. Integración de energías renovables en edificios. José Alfonso Aranda Usón y Abel Ortego Bielsa. Editorial PUZ 10. PFC. Energía geotérmica y solar aplicadas a la climatización y producción de A.C.S en un edificio de viviendas en Zaragoza como sistema de eficiencia energética. Jorge E. Bergua Díez. Año 2010. 11. PFC. Proyecto de climatización del Centro de Estudios Medioambientales y residencia de estudiantes ITACA Zaragoza. Carlos Mayor Turón. Año 2012. 12. Climatización de la ampliación de la Casa de Cultura de Andorra (Teruel). Francisco Meseguer Laborda. Año 2013. Software Utilizado 1. Programa CE3X, por el Ministerio de Industria, Turismo y Comercio, a través del Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía (IDAE) 2. Programa Geo2 v1.0, por la empresa CIAT 3. Programas Técnicos Sedical S.A – Módulo Bombas, de la empresa SEDICAL 4. Microsoft Office Excel 2007