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Captadores geotérmicos
Iván CastañoApplication Manager Indoor Climate Uponor Iberia
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© Uponor2 Soluciones de climatización eficiente en refrigeración
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© Uponor3
Soluciones de geotermia
Soluciones de climatización eficiente en refrigeración
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© Uponor4
Energía geotérmica
Energía Geotérmica y Sistemas radiantes en climatización
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© Uponor5 Energía Geotérmica y Sistemas radiantes en climatización
• Sistema geotermia horizontal
• Costes significativamente reducidos• Sin sondeos ni permisos de perforación• Fácil instalación• Viviendas unifamiliares y terciario pequeño
Orden de magnitud
Profundidad y paso 1 y 1,5m
Horas/año 1800-2400
Potencia térmica < 30 Kw
Potencia (según variables) entre 10 y 40 W/m2
Área necesaria 2,5 ó 3 x Área calefactada
Energía geotérmica
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© Uponor6 Energía Geotérmica y Sistemas radiantes en climatización
• Sistema geotermia cestas energéticas
• Costes significativamente reducidos.• Sin sondeos, ni permisos de perforación• Fácil instalación• Viviendas unifamiliares y terciario pequeño• Baja profundidad de excavación, de 1 a 5 metros.• Fácil instalación.• 50-60% menos espacio que la horizontal• Aprovecha el propio material excavado.
Orden de magnitud
Profundidad y paso 1 a 5m / 114 cm
Horas/año 1800
Potencia térmica (Calef. / Refrig.) < 30 Kw
Potencia /cesta (según variables) 2 kW/ año
Área necesaria (serie / paralelo) 20 a 40 m2
Energía geotérmica
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© Uponor7 Soluciones de climatización eficiente en refrigeración
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© Uponor8
Energía geotérmica
Energía Geotérmica y Sistemas radiantes en climatización
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© Uponor9 Energía Geotérmica y Sistemas radiantes en climatización
• Sistema sondas verticales
• Instalación en poca superficie.• Apto para varios tipos de terreno.• Posibilidad de calefacción y refrigeración• Solución apta para aplicaciones residenciales y terciarias
Orden de magnitud
Profundidad 80-180m
Distancia entre centros / Ø 6m / 130-180cm
Potencia térmica (Calef. / Refrig.) > 30 Kw
Potencia (según variables) 30-80 (W/m)
Energía geotérmica
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© Uponor10 Energía Geotérmica y Sistemas radiantes en climatización
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© Uponor11 Soluciones de climatización eficiente en refrigeración
Captadores geotérmicos
Doble Serpentín Flujo Paralelo Flujo Cruzado Doble Serpentín
Retorno Invertido Espiral Doble Serpentín
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© Uponor12 Soluciones de climatización eficiente en refrigeración
Captadores geotérmicos
• Materiales
• PEX-a – SDR 11 – PN 19cadenas de moléculas CON enlaces entre cadenas.
• PE 100 – SDR 11 – PN 16• PE 100-RC – SDR 11 – PN 16
cadenas de moléculas SIN enlaces entre cadenas.
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© Uponor13 Soluciones de climatización eficiente en refrigeración
• Fenómeno SCG (Slow Crack Growth)
• Fenómeno de crecimiento lento de grieta en Polietileno HD.
• Inst. de Ciencia y Tecnología de Polímeros – CSIC. • Es la causa más habitual de fallo en este tipo de
polímeros. • Se produce en puntos donde existe algún tipo de
imperfección.• Formación y posterior evolución de una fisura en el
interior del material.
Captadores geotérmicos
[1] C. Domínguez, A. Carrero, M. Aroca, R. A. García. Revista de Plásticos Modernos 99 (644), 197-202 (2010). [2] Rafael A. García A. Carrero, C. Martín, C. Domínguez. Journal of Applied Polymer Science 121, 3269-3276 (2011). [3] C. Domínguez, R. A. García, M. Aroca, A. Carrero. Mechanics of Time-Dependent Materials 16, 105-115 (2012).
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© Uponor14 Soluciones de climatización eficiente en refrigeración
• Requisitos técnicos
Ensayo de fisuración FNCT (full notch creep test)según norma.Según tipo de tubería se produce la propagaciónEntre 200 – 15.000h aproximadamente.
• Riesgos
Fuga y menor rendimiento de la instalación Parada de la instalación Movimiento de tierras y reparación
oCreación de nuevos pozos geotérmicos
Captadores geotérmicos
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© Uponor15 Soluciones de climatización eficiente en refrigeración
Captadores geotérmicos
• Necesidades
• Resistente a la propagación de grietas, fisuras, entallas
• Memoria elástica y térmica• Flexibilidad y resistencia química• Resistente al ciclo de trabajo
(hasta 90ºC, 50 años en continuo)• Coeficiente de fricción reducido 0,08-0,1
(mínima resistencia y pérdida de carga)
PE 80 1000 – 1500 hPE 100 8000 hPEX 15000 hPEX > 70000 h
95 ºC
80 ºC
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© Uponor16 Energía Geotérmica y Sistemas radiantes en climatización
Corrugado PEHD
Espuma diferenciada
Polietelino reticulado Pex-a
Transporte energía geotérmica
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© Uponor17 Energía Geotérmica y Sistemas radiantes en climatización
• Tuberías preaislada
Composición: Tubo corrugado fabricado en PEHDAislamiento en polietileno Tuberías de polietileno reticulado PEX-aDesde 25 hasta 125mm
Transporte energía geotérmica
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© Uponor18 Energía Geotérmica y Sistemas radiantes en climatización
Transporte energía geotérmica
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© Uponor19 Energía Geotérmica y Sistemas radiantes en climatización
Captadores geotérmicos mediante termoactivación
Sistema inercial de estructurastermoactivas mediante conduciones enpolietileno reticulado Pex-a integradas en el propio forjado del edificio.
El sistema tiene como función principal cubrir las cargas sensibles en calefaccióny refrigeración.
Ideal para edificios con horario definidode uso
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© Uponor20 Soluciones de climatización eficiente en refrigeración
Captadores geotérmicos mediante termoactivación
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© Uponor21 Energía Geotérmica y Sistemas radiantes en climatización
Captadores geotérmicos mediante termoactivación
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© Uponor22 Energía Geotérmica y Sistemas radiantes en climatización
Verano 50 W/m2TªAgua 18ºC
Invierno 50 W/m2Tª agua 28ºC15 ºC + 3ºC cada 100m
Captadores geotérmicos mediante termoactivación
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© Uponor23 Energía Geotérmica y Sistemas radiantes en climatización
Comparación. Costes del ciclo de vida
- Edificio de 4 plantas con estructura de hormigón y atrio central- Uso de oficinas.- Espacio a climatizar: 1.000 m2.- Dimensiones 29x11x12m- Nº de plantas y altura de techos: 4 m / 2,8 m- Localizado en Madrid
Descripción del edificio
Captadores geotérmicos mediante termoactivación
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© Uponor24 Energía Geotérmica y Sistemas radiantes en climatización
Comparación. Consumo y costes de la instalación
Calculo de cargasLas consideraciones iniciales son:- Temperatura Operativa en verano / invierno: 25 °C / 21 °C.- Volumen de renovación de aire en el área de oficinas: 12 l/s/persona.- Cargas por equipos, ocupación, iluminación: 20W/m²; 90W/persona;10 W/m².
Cargas térmicas en Madrid Descripción Cargas calefacción Cargas refrigeraciónCarga sensible en los locales 42 W/m² 66,4 W/m²Cargas externas calefacción Atrio+entrada 142 + 135 W/m²Cargas externas en refrigeración Atrio+entrada 171 W/m²Total 48.220 W 71.300 W
Captadores geotérmicos mediante termoactivación
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© Uponor25 Energía Geotérmica y Sistemas radiantes en climatización
Comparativa.
(MW
h/a)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Forjados Activos Forjados Activos+ Geotermia
Fan-coils Todo aire
Consumo gas
Consumo electricidad
Captadores geotérmicos mediante termoactivación
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© Uponor26 Energía Geotérmica y Sistemas radiantes en climatización
Comparación. Consumo
26
0 €
10.000 €
20.000 €
30.000 €
40.000 €
50.000 €
60.000 €
ForjadosActivos
ForjadosActivos conGeotermia
Fan-Coil UTAS
Otros equiposauxiliarescoste/año
Consumo encalefaccióncoste/año
Consumo enrefrigeración
coste/año
Mantenimientocoste/año
Renovacióncoste/año
Inversióninstalacióncoste/año
Coste anual (Aumento anual del 3% en gas y electricidad)
Captadores geotérmicos mediante termoactivación
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© Uponor27 Energía Geotérmica y Sistemas radiantes en climatización
27
0
100.000
200.000
300.000
400.000
500.000
600.000
700.000
800.000
Forjados Activos Forjados Activos+ Geotermia
Fan-coils Todo aire
Forjados Activos
Forjados Activos + Geotermia
Fan-coils
Todo aire
(€)
Forjados Activos
Forjados ActivosGeotermia*
Fan-coils Todo aire
508.505
585.891
722.880 755.025
+15,2%
Coste total en 15 años (Aumento anual del 3% en gas y electricidad)
+29,6%+32,6%
* El criterio de considerar el coste de mantenimiento equivalente al 5% de la inversión realizada, penaliza especialmente a la opción de Forjados Activos + Geotermia por eso se sitúa en segundo lugar.
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Iván Castañ[email protected]