ESTUDIO TÉCNICO-ECONÓMICO COMPARATIVO DE LA CLIMATIZACIÓN DE UNA VIVIENDA CON ENERGÍA SOLAR TÉRMICA O ENERGÍA GEOTÉRMICA

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1 ESTUDIO TÉCNICO-ECONÓMICO COMPARATIVO DE LA CLIMATIZACIÓN DE UNA VIVIENDA CON ENERGÍA SOLAR TÉRMICA O ENERGÍA GEOTÉRMICA Autor: Oliveira González, Oriol. Director: Montes Ponce de León, Julio. Entidad Colaboradora: ICAI Universidad Pontificia Comillas. RESUMEN DEL PROYECTO - Objetivo El presente proyecto de fin de carrera tiene por objeto el estudio técnico económico de dos tipos de energías renovables muy diferentes, la energía solar térmica y la energía geotérmica de baja temperatura. Además, dentro de la parte de la energía solar, se comparará el uso de una bomba de calor convencional con el uso de una bomba de calor por absorción. El caso a estudio se realizará en un chalet de dos plantas situado en la Comunidad Autónoma de Madrid cerca de Algete. El chalet consta de dos plantas. La planta baja/semisótano con una superficie de 676 m 2 dispone de 2 habitaciones con baño para el servicio, 1 garaje, 1 piscina, 1 sauna, 1 gimnasio, 1 vestidor y 1 cuarto de máquinas. La primera planta es accesible también desde la calle, tiene una superficie de 810 m 2 y dispone de 1 sala de reuniones, 1 despacho, 1 sala de audición, 1 salón comedor, 1 salón de juegos, 3 habitaciones con baño, 1 habitación sin baño y 2 vestidores. La superficie total a climatizar es de m 2. Para la climatización se realizará mediante suelo radiante (tanto frío como calor). Se propone distribución con fan-coils para dar refuerzo en zonas de mayor habitabilidad. Para el estudio se utilizarán las energías renovables como apoyo para la calefacción (por suelo radiante), aire acondicionado (fan-coils), agua caliente sanitaria y deshumidificación y calentamiento de la piscina. Se emplearán bombas de calor para el aprovechamiento integral de los sistemas energéticos. Se considerarán los costes de construcción y operación comparándolos con los correspondientes a un sistema de calefacción por combustibles fósiles y la disponibilidad de los que utilizan energías renovables.

2 Este proyecto cumplirá con la reglamentación y normativa aplicable a este tipo de instalaciones, como por ejemplo el RITE (Reglamento de instalaciones térmicas en los edificios), CTE HE (Código técnico de edificación Ahorro energético),etc. La documentación técnica que se hará, será la que se considere vital para la comprensión del proyecto, guardando siempre el formalismo de los documentos oficiales. Para obtener los datos de partida, primero se realiza el cálculo de cargas térmicas, el cual indica que se requieren un aporte de 1382kWh/año para la climatización de la vivienda. La potencia máxima requerida de refrigeración para el día más desfavorable en verano es de 157kWh. Mientras que la potencia máxima requerida de calefacción para el día más desfavorable en invierno es de 131kWh. Posteriormente se realiza el cálculo de la demanda energética de la piscina, el cual es de kWh/año. Es decir una potencia media de 4.1 kwh. Y para finalizar con la obtención de los datos de partida, se calcula la demanda energética de A.C.S. El consumo anual de ACS es kwh/año, lo cual implica una potencia anual media de 0.72 kwh. Con estos datos, se evaluarán las diferentes opciones y tipos de instalaciones para las 3 alternativas propuestas (geotérmica, solar térmica y solar térmica por absorción) - Estudio Económico El estudio económico plantea diferentes alternativas para poder compararlas finalmente y llegar a la solución óptima y viable. Se investigará la opción de pedir una subvención otorgada por la Comunidad de Madrid para este tipo de instalaciones (B.O.C.M. 154/2008). El criterio de rentabilidad utilizado es el máximo TIR, calculado utilizando el ahorro anual como flujo de caja en un horizonte temporal que alcanza los 20 años de vida útil de los colectores solares. Se ha tenido en cuenta el aumento del IPC en un 3% anual. El resultado de este estudio, será la selección de la opción más rentable para el proyecto. - Conclusión La mejor alternativa es el uso de energía geotérmica con un tiempo de retorno simple de 5 años y un TIR del 32%. Muy seguido se encuentra la instalación con energía solar térmica convencional con un tiempo de retorno simple de 4 años y un TIR del 30%. Y muy

3 alejado de ambos está la energía solar térmica por absorción con un tiempo de retorno de 15 años y un TIR de un 4%.

4 TECHNICAL-ECONOMIC EVALUATION OF A CLIMATIZATION SYSTEM HOUSE WITH SOLAR THERMAL ENERGY OR GEOTHERMIC ENERGY SYSTEMS ABSTRACT - AIM This degree project is focused on the technical-economic study of two renewable energies with a strong difference between them: solar-thermal energy and geothermal energy of low temperature. Moreover, within the part of solar energy, we will compare the use of a conventional heat pump with one that works by absorption. The case to be studied will take part in a detached house located in the autonomous region of Madrid, next to Algete. The detached house has two floors. The ground floor/semi basement has a 676 m 2 surface and has two rooms with bathroom for the service, a garage, a swimming pool, a sauna, a gymnasium, a dressing room and an pump room. You can also enter the first floor from the street which has an 810 m 2 surface which consists of a meeting room, an office, an audition room, a living-dining room, a video arcade room, three rooms with bathroom, one room without bathroom and two dressing rooms. The surface to be acclimatized is m2 in total. The acclimatization will be achieved by radiant floor (heating and cooling). Fan-coils are suggested to step up areas of higher habitability. Renewable energies will be used in this evaluation as a support of the heat (by means of radiant floor), air conditioning (fan-coils), domestic hot water so as dehumidifier system and heating system of the swimming pool. In order to take the highest advantage of the energetic systems we will use heat pumps. Construction and operating costs will be considered comparing them to those of a heat system that works with fossil fuel and the availability of those who use renewable energies. This project will comply with the regulations and standards applicable to this kind of facilities such as the RITE (Building thermal systems regulation), CTE HE (Building

5 technical code - Energy safe), etc. The technical documentation made will be a key factor to understand the project maintaining the formalism of official documents. To obtain the initial data, we have to calculate the thermal load, which indicates an energy value of 1382kWh/year for the house acclimatization. The maximum power required for refrigeration in the most unfavorable day in summer is 157kWh while the maximum power required for the heat in the most unfavorable day in winter is 131kWh. Subsequently we calculate the energetic demand of the swimming pool which is 35950,11kWh/year: this means an average power of 4,1kWh. The last step to obtain the initial data, is to calculate the energetic demand of DHW which means a 6317,24kWh/year spending. This means an average power of 0,72KWh per year. With this data, we will estimate the different options and types of systems for each of the three offered alternatives (geothermal, solar thermal and solar thermal by absorption) -Economical evaluation: The economical evaluation sets out different alternatives so they can finally be compared to reach an optimal and viable solution. A possibility of asking for a subsidy granted by the autonomous region of Madrid for this kind of facilities (B.O.C.M. 154/2008) will be studied. The criteria of profitability used is the maximum TIR, calculated using the annual saving as cash flow in a time horizon of 20 years service life for solar collector. It has been taken into account the 3% annual increase of the CPI. The result of this evaluation will be the selection of the most profitable option for the project. -Conclusion The best choice is the use of geothermic energy with a payback of 5 years and a 32% TIR. The second choice is the conventional solar thermal energy system with a payback of 4 years and a 30% TIR. And the last choice is the solar thermal energy by absorption, with a payback of 15 years and a 4% TIR.