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Casas climatizadas desde el subsuelo

Fuente: Remedios Valseca / Fundación Descubre


02 de noviembre de 2017
Funcionamiento típico de un sistema de intercambio geotérmico con bomba de calor.

Funcionamiento típico de un sistema de intercambio geotérmico con bomba de calor.

Investigadores 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 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 tal y como explican en el artículo ‘Ground Thermal Diffusivity Calculation by Direct Soil Temperature Measurement. Application to very Low Enthalpy Geothermal Energy Systems’ publicado en la revista Sensors.

Disposición típica de colectores, estructuras que se deben instalar en los cimientos de nuevas edificaciones para un correcto acondicionamiento de todas las estancias y plantas con energía geotérmica.

Disposición típica de colectores, estructuras que se deben instalar en los cimientos de nuevas edificaciones para un correcto acondicionamiento de todas las estancias y plantas con energía geotérmica.

Concretamente, 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 a la Fundación Descubre 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.

Imagen del sistema electrónico desarrollado por los expertos con los que consiguen una configuración precisa del material y grosor de los tubos que han de instalarse, su disposición y direccionamiento o la altura necesaria de su colocación

Imagen del sistema electrónico desarrollado por los expertos con los que consiguen una configuración precisa del material y grosor de los tubos que han de instalarse, su disposición y direccionamiento o la altura necesaria de su colocación

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.

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.

El investigador de la Universidad de Huelva, José Manuel Andújar, autor del artículo

El investigador de la Universidad de Huelva, José Manuel Andújar, autor del artículo

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 ésta 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:

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. 

Imágenes:

Funcionamiento típico de un sistema de intercambio geotérmico con bomba de calor.

https://www.flickr.com/photos/fundaciondescubre/38054141566/in/dateposted-public/

Disposición típica de colectores, estructuras que se deben instalar en los cimientos de nuevas edificaciones para un correcto acondicionamiento de todas las estancias y plantas con energía geotérmica.

https://www.flickr.com/photos/fundaciondescubre/38054141526/in/dateposted-public/

Imagen del sistema electrónico desarrollado por los expertos con los que consiguen una configuración precisa del material y grosor de los tubos que han de instalarse, su disposición y direccionamiento o la altura necesaria de su colocación

https://www.flickr.com/photos/fundaciondescubre/38054141406/in/dateposted-public/

El investigador de la Universidad de Huelva, José Manuel Andújar, autor del artículo

https://www.flickr.com/photos/fundaciondescubre/38054141596/in/dateposted-public/

 

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