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Tecnología industrial

Nuevo sistema para la climatización de edificios con energía geotérmica

Investigadores de la Universidad de Huelva han validado un método que, usando la energía geotérmica, permite mantener una temperatura óptima y homogénea en las distintas estancias de una casa, sin necesidad de electricidad. El estudio confirma el ahorro y los beneficios ambientales asociados a este nuevo concepto de acondicionamiento térmico basado en el calor procedente de la tierra.

Funcionamiento de un sistema de intercambio geotérmico con bomba de calor. / Fundación Descubre

Científicos de la Universidad de Huelva han desarrollado un nuevo método que permite conocer con precisión la capacidad de transmisión calorífica de un terreno a un edificio. Los expertos han confirmado los beneficios ambientales y la capacidad de ahorro energético y de consumo de este nuevo patrón de acondicionamiento térmico basado en la energía geotérmica en la climatización de nuevas construcciones, ya que no se requiere el uso de electricidad.

La nueva técnica permite conocer con precisión la capacidad de transmisión calorífica de un terreno a un edificio

La metodología y el sistema desarrollado han sido probados y utilizados en el diseño de una edificación con sótano en las afueras de Huelva, en el que han instalado bombas de calor geotérmicas eficientes y económicas, según explican en un estudio publicado en la revista Sensors.

En concreto, las estructuras consisten en una serie de tubos colocados de forma serpenteante en los cimientos de las edificaciones que permiten que se regule la circulación de aire en una dirección determinada.

“El calor se extrae del subsuelo terrestre y sube hacia las plantas superiores en invierno. Sin embargo, se realiza el proceso inverso en las estaciones más cálidas, haciendo que las estancias se enfríen. Es, por tanto, una manera de autorregulación del edificio, en la que se combina la temperatura ambiente con la del terreno”, explica el investigador de la Universidad de Huelva José Manuel Andújar, uno de los autores del artículo.

Exactitud en climatización

Para el acondicionamiento climático en este tipo de edificación, es imprescindible la obtención del valor de la temperatura real que tiene el suelo a una determinada profundidad y su capacidad de transmisión, un proceso llamado difusividad térmica.

Hasta el momento, los constructores utilizaban unas tablas que ofrecían una referencia aproximada de este parámetro según las cotas del terreno, es decir, tomando diversas muestras a distinta profundidad. “La respuesta que proponemos es sencilla y económica, ya que aprovecha la perforación geotécnica prescriptiva antes de la construcción de una casa o edificio para tomar, al mismo tiempo, mediciones que permitirán obtener la temperatura real y la difusividad térmica del suelo a la profundidad de interés”, indica el investigador.

Una serie de tubos colocados de forma serpenteante en los cimientos de los edificios ayudan a regular la circulación de aire en una dirección determinada

A través de este tipo de medición, los expertos han formulado una expresión matemática con la que es posible obtener el parámetro exacto de difusividad térmica del suelo, lo que evita errores de cálculo que, una vez finalizada la construcción, es imposible reparar. Este nuevo patrón está a disposición de toda la comunidad científica en este artículo.

A partir de este enfoque, los expertos han desarrollado un sistema electrónico que permite la configuración precisa y necesaria de las estructuras que se deben instalar en los cimientos de nuevas edificaciones para un correcto acondicionamiento de todas las estancias y plantas. Es decir, el tipo, material y grosor de los tubos que han de instalarse, su disposición y direccionamiento o la altura necesaria de su colocación.

Además, en este proyecto han podido confirmar la energía geotérmica de baja entalpía, es decir, la capacidad que el subsuelo posee de acumular calor y de mantener una temperatura constante a lo largo de todo el año.

En Huelva capital esta se sitúa entre los 18 y 22 grados centígrados a 5 metros de profundidad, y en 20 ºC a 10 metros. Según apunta el investigador es una información muy útil para la autorregulación del edificio ya que, partiendo del parámetro de difusividad térmica exacto y de los datos de la energía geotérmica de baja entalpía de un terreno pueden configurar las estructuras de acondicionamiento de edificios de una manera más eficiente y con menor coste que con los sistemas utilizados hasta el momento.

El estudio forma parte del proyecto Diseño, desarrollo y construcción de pila de combustible modular: Instrumentación y control, monitorización online, estudios de efectos de deterioro financiado por el Ministerio de Economía y Competitividad.

Referencia bibliográfica:

José Manuel Andújar Márquez, Miguel Ángel Martínez Bohórquez y Sergio Gómez Melgar. "Ground Thermal Diffusivity Calculation by Direct Soil Temperature Measurement. Application to very Low Enthalpy Geothermal Energy Systems". Sensors, 2016.

Fuente: Fundación Descubre
Derechos: Creative Commons
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