INTERCAMBIADORES TIERRA-AIRE EN LA CLIMATIZACIÓN DE CONSTRUCCIONES. POZOS PROVENZALES Y TÉCNICAS EMPARENTADAS

CEDEX-JORNADA SOBRE APROVECHAMIENTO GEOTÉRMICO Joan Escuer GEÓLOGO CONSULTOR INTERCAMBIADORES TIERRA-AIRE EN LA CLIMATIZACIÓN DE CONSTRUCCIONES. POZOS PROVENZALES Y TÉCNICAS EMPARENTADAS

CONTENIDO INTRODUCCIÓN Y ANTECEDENTES ASPECTOS TECNICOS DE DISEÑO MANTENIMIENTO RENDIMIENTO ECONOMICO CONCLUSIONES

LOS ORÍGENES El intercambiador más simple viene siendo usado de forma intuitiva por el hombre desde la Prehistoria

ANTECEDENTES Grad de Predjamski, en Postojna, Eslovenia, fue construido en la primera mitad del siglo XII

ANTECEDENTES

INTRODUCCIÓN Pozos provenzales y Intercambiadores tierra aire: Que son?

POZO PROVENZAL El pozo provenzal tiene su origen en las construcciones tradicionales del sur de Francia.

INTERCAMBIADORES

Para que se utilizan?: Ejemplos

ASPECTOS TÉCNICOS DE DISEÑO 1. Materiales utilizados 2. Dimensionado del sistema 3. Tipo de suelo 4. Profundidad de instalación 5. Controles

MATERIALES

INSTALACIÓN

PARAMETROS DE DISEÑO Ts=f(Te)La temperatura de salida del aire depende fuertemente de la temperatura de entrada. La variación diurna de la temperatura del suelo es aproximadamente sinusoidal, la amplitud decrece rápidamente en profundidad y el momento de la máxima y la mínima se desplaza con el tiempo existiendo un retraso en la medida que la onda térmica penetra el suelo. Las características del suelo son muy importantes: las propiedades térmicas del mismo influencian fuertemente el comportamiento térmico del sistema. A mayor longitud del conducto existe mayor transferencia de calor. Los valores usuales para longitud de conductos se encuentran en el intervalo comprendido entre los 10 y los 100 m. Para la velocidad del flujo del aire se consideran óptimos valores alrededor de 4 m/s para conductos de 20 cm de diametro, existiendo un compromiso entre la potencia necesaria para hacer circular el aire y el acondicionamiento resultante. cálculo adecuado del balance entre la transferencia de calor y el soplado de aire en los conductos. Valores entre 20 y 60 cm de diámetro son típicos pudiendo alcanzarse valores superiores al metro en grandes edificios (hoteles, centros comerciales, etc.). Es más eficiente un conjunto de conductos más cortos que menor cantidad de conductos de mayor longitud. El espaciado entre tubos debe ser aquel que permita que los conductos sean térmicamente independientes.

TIPO DE SUELO Profundidad: Condiciona la excavación y la viabilidad (susbtratos rocosos). Presencia de nivel freático: Afecta a los coses de instalación y puede llegar a comprometer la viabilidad. Tipo de material geològico: Afecta a la conductividad térmica y en menor medida los costes de excavación.

CONDUCCIÓN EN SUELO Altura 10.0 m 2.40 m 1.20 m 60 cm 30 cm 15 cm -2 cm -5 cm 05:00 08:00 10:00 12:00 15:00 18:00 El suelo tiene una capacidad calorífica alta, entre 0.27 y 0.80 cal/g/ºc, lo que significa que es un buen acumulador de calor, y una baja conductividad térmica, que hace que la penetración del calor en el suelo sea lenta, al igual que su enfriamiento. -15 cm 30 35 40 45 50 T (ºC) Perfiles en verano (datos: media meses julio y agosto, basado en A. H. Strahler, Geografía Física)

PROPIEDADES TÉRMICAS DE LOS SUELOS

CONDUCTIVIDAD TÉRMICA EN SUELOS Los suelos son complejos agregados de minerales y partículas orgánicas. La conductividad en los suelos depende mayormente de su porosidad y su grado de saturación. Los suelos granulares que contienen limo o arcilla presentan mayores conductividades que los suelos arenosos limpios. Los suelos arenosos limpios presentan bajas conductividades en seco pero altas conductividades cuando están saturados

PROPIEDADES TÉRMICAS DE LAS ROCAS

CONDUCTIVIDAD TÉRMICA EN ROCAS La conductividad en las rocas también depende mayormente de su porosidad y su grado de saturación. Un aumento en la porosidad disminuye la conductividad, pero un aumento en la saturación la aumenta, siempre que exista una cierta permeabilidad. El conocimiento del nivel freático y sus variaciones es significativo

MANTENIMIENTO: FILTROS

EVACUACION DE CONDENSADOS

RENDIMIENTO ECONÓMICO La economia que permite un pozo canadiense o un intercambiador depende de numerosos parámetros: (clima, distribución, energía).

RENDIMIENTO ECONÓMICO El rendimiento económico de los intercambiadores tierra aire es positivo para las aplicaciones de refrigeración. El rendimiento de los intercambiadores por si solos como sistema de calefacción es claramente insuficiente

CONCLUSIONES Los intercambiadores de calor tierra aire, pozos provenzales y canadienses se utilizan para reducir la temperatura del aire que ingresa en los edificios durante el verano y aumentárla durante el invierno. Las ventajas de estos sistemas son: una inversión mucho menor que una climatización reversible convencional los requerimientos energéticos son completamente marginales entretenimiento y mantenimiento sobrios son completamente sostenibles y ecológicos. En la actualidad estos sistemas son optimizados mediante el uso de dispositivos que aprovechan las inercias térmicas diarias y estacionales existentes en el subsuelo implementando acumuladores térmicos que retardan la oscilación térmica en vez de simplemente templarla.

CONCLUSIONES La conductividad térmica del suelo es el factor limitante más importante que se ha de tener en cuenta en el diseño de un intercambiador. Es de vital importancia clasificar el terreno según su conductividad térmica para lo que deben identificarse los tipos de suelo y rocas presentes en la zona así como las variaciones de las propiedades físicas relevantes desde un punto de vista térmico. El rendimiento económico de los intercambiadores tierra aire es positivo para las aplicaciones de refrigeración y permite prescindir de un sistema de aire acondicionado convencional con un gran ahorro aunque para ello es imprescindible que la construcción a climatizar posea un aislamiento eficiente. Por último la simplicidad del principio no debe hacer olvidar el diseño y la puesta en obra que debe ser confiada a profesionales que garantizarán una correcta implementación y rendimiento del sistema.