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Instalación geotérmica doméstica en vivienda unifamiliar en Madrid

Os presentamos la solución geotérmica implantada en una vivienda unifamiliar en Madrid (Valdetorres del Jarama).

Instalacion geotermica en vivienda unifamiliar en madrid

Teniendo en cuenta el precio de la energía y el coste de la instalación  podemos establecer un plazo de amortización entre 8-10 años. La principal ventaja de este sistema respecto de uno basado en paneles solares y acumulador de energía es que, en verano, podemos disponer de un circuito de suelo refrigerante y, en invierno, no quedamos supeditados a las posibles periodos de mal tiempo que van a minimizar el rendimiento de la instalación.

 

Objetivo de la instalación de energía geotérmica doméstica

Conseguir temperatura de confort estival mediante refrescamiento del aire del equipo de ventilación mecánica controlada (V.M.C) con recuperador de calor  por medio de un sistema geotérmico superficial bajo cámara sanitaria

Datos de partida

Partimos de las siguientes bases:

1. Una vivienda en Valdetorres (Madrid) diseñada y construida con parámetros de casa pasiva (Passivhaus), con cumplimiento de los criterios directos de potencia energética (<10W/m2), demanda energética (<15Kwh/m2a), consumo de energía primaria (<120Kwh/m2a) y nivel de estanqueidad (0,6 renv/h a n50 Pa).

2. La experiencia de nuestras últimas dos viviendas realizadas con parámetros de diseño pasivo, en Barajas y en el barrio de Tres Olivos, en las que hemos podido comprobar que, impulsando agua a 20ºC a batería de intercambio con equipo VMC, se logra temperatura de confort*.

3. Climatología de la zona similar a la ciudad de Guadalajara (700 msnm respecto a los 670 msnm de Valdetorres) , días calurosos similares a la ciudad de Madrid y noches donde la temperatura baja una media de 2ºC a 3ºC respecto de Madrid Barajas o zona norte de la ciudad de Madrid.

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Tabla 1: Datos Climatológicos Guadalajara (Fuente AEMET)

 

Tabla 2: Datos Climatológicos Madrid Barajas (Fuente AEMET)

 

(*) En la casa de Barajas se alcanzó el pasado verano media de temperaturas interiores máximas de 26ºC para los días más calurosos del verano (Temp exterior= 40ºC con noches calurosas). Comprobamos que para días de calor normal (30º C a 35ºC con noches más templadas) la temperatura media interior bajaba a 25ºC.

Adicionalmente se ha comprobado tanto en Barajas como en la casa bio de Tres olivos (sin VMC) que sin activar el sistema VMC la temperatura interior sube de media 2ºC, alcanzando en días normales de calor 27ºC y de mucho calor llegando al límite de temperatura de confort de 28ºC. esto es debido a que el VMC ya de por si baja la temperatura exterior:

 


Tabla 3: Sistema VMC en verano (Fuente: Soler y Palau).

 

Según el IDAE, la temperatura del terreno es igual a la media de temperatura de la zona a estudiar, correspondiendo a la ciudad de Valencia una media de 18ºC, a Madrid una media de 16,5ºC estimados (se corrige temperatura media al alza en 1ºC por efecto isla de calor) y a Valdetorres de Jarama una temperatura media de 13ºC.

Se establece la hipótesis de que como bajamos unos 5ºC la media de temperaturas de Valdetorres respecto a la tabla de temperaturas del suelo de la ciudad de Valencia, tendremos para Valdetorres de Jarama una temperatura de terreno a profundidad de 2m** de 19ºC a finales de Agosto.

Tabla 4: Temperaturas del terreno en la ciudad de Valencia según profundidades: Rojo = 1m, Magenta = 2m, Azul = 3m, Amarillo = 4m, Lila = 10m. (Fuente: IDAE)

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(**) Se elige la opción de la gráfica de temperaturas a 2m (Magenta) como equiparable a que la red de tubos estará enterrada bajo 50cm de tierra debajo de una cámara sanitaria totalmente aislada en su perímetro y por supuesto a la sombra, manteniéndose unas condiciones de frescor elevadas con la hipótesis de ser equivalentes a estar enterrada a 2m en el caso del terreno al aire libre.

Tabla 5: Detalle constructivo cimentación y sistema de geotermia casa Valdetorres

 

No obstante según estudio hecho por Óscar Rubio (Análisis de rendimiento de medidas para un edificio de consumo casi nulo) La temperatura de terreno estimada a -1,5m de profundidad bajo losa de H.A en vivienda es de:

  • 17ºC para media de temperatura en verano.
  • 16ºC para media anual.
  • 15ºC para media invierno.

 

Valores muy optimistas en nuestra opinión, con lo que se estima que durante el verano la temperatura del terreno a – 0,50cm (-1.00m respecto de superficie de terreno) estará a 19ºC subiendo quizás a 20ºC a finales de verano.

Tabla 6: Ejemplo gradiente de temperaturas en terreno bajo cimentación (caso invierno). 30F = -1ºC, 70F = 22ºC

 

Solución adoptada

Para ello se plantea un sistema de refrescamiento del aire del VMC mediante 5 circuitos de tubería de polietileno reticulado, PEX-a con 5 capas y con barrera anti-difusión de oxígeno (EVAL) para suelo radiante unidos mediante colector (peine) y movidos por bomba de presión con caudal de 1.000l/hora y consumo estimado en torno a 60w (según instalador consultado). Este consumo es bajo puesto que se van a minimizar las pérdidas de carga del sistema mediante los 5 circuitos mencionados.

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Considerando un cálculo de 60w, el consumo diario debido a esta bomba será de 60w x 24h = 1,44Kwh/día x 0,17€/Kwh = 0,25€/día x 90 días de uso = 22,5 €.

Si lo comparamos con el consumo de un equipo de aerotermia dedicado en exclusiva a generar agua fría sería de 400W, teniendo un coste de 400w x 24h = 9,60Kwh/día x 0,17€/Kwh = 1,60€/día x 90 días de uso = 147 €.

No se considera el que nos veamos afectados por la saturación del sistema pero, en una estimación prudente, podemos suponer que la temperatura del terreno se vea afectada de 1 a 2ºC y solo en la parte final del verano.

 

Tabla 7: Variaciones de temperatura del terreno debido a una red geotérmica en superficie (Fuente: Óscar Rubio)

 

Conclusiones:

1. Se puede lograr impulsar agua vía geotermia a temperatura de 20ºC (inicios Julio) hasta como mucho 22ºC (finales Agosto).

2. Gracias a la zona climática, podremos refrescar por las noches en veranos la casa mediante ventilación nocturna natural (tenemos la ventaja de -3ºC de media menos respecto de la ciudad de Madrid).

3. Conseguiremos, gracias a estos factores y al diseño y construcción pasivos, temperaturas medias diurnas entre 24ºC y 26ºC en verano sin recurrir a equipos aa cc o aerotermia, un poco mas costosos que nuestra instalación y de mucho mayor consumo.

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