Geotermia y Aerotermia: resolvemos tus dudas

La bomba de calor

Su funcionamiento es simple: se basa en la capacidad de intercambiar energía calorífica entre una fuente exterior, y un medio interior como puede ser tu vivienda, local o gran edificio. Determinar cuál es la fuente energética exterior y qué sistema se emplea para realizar el intercambio con el medio interior es lo que determina la clasificación de la bomba de calor.  Hay que tener en cuenta que una bomba de calor es capaz de aportar calefacción, refrigeración, agua caliente sanitaria y calentamiento de piscina.

Por ello, a la hora de elegir bomba de calor, una decisión se presenta ante ti: ¿qué es mejor aerotérmica o geotérmica?, ¿debo escoger una bomba de calor aerotérmica o geotérmica?

Los sistemas de geotermia y aerotermia funcionan basándose en el mismo principio de la bomba de calor, siendo capaces de aportar calefacción, refrigeración, agua caliente sanitaria y calentamiento de piscina.

En el momento de decidir cuál es el sistema de climatización óptimo alimentado por una fuente de energía renovable, el precio más bajo de la instalación del sistema podría hacer que te decantaras por los equipos de aerotermia. Sin embargo, si la inversión inicial no es tu única preocupación, en este artículo te vamos a exponer una serie de razones por las que deberías optar por un sistema de bomba de calor geotérmica:

✔️ Fuente de energía estable y segura: Gracias a la estabilidad térmica del subsuelo, los sistemas geotérmicos intercambian calor con un foco de temperatura constante y próximo a la temperatura de confort para el ser humano. Esto hace que la geotermia obtenga los rendimientos más elevados del mercado energético, compensando el coste inicial con un mayor ahorro energético. Por su parte, debido a las variaciones de temperatura a lo largo del día y meses del año, el rendimiento de los sistemas aerotérmicos no es constante, presentando valores anuales promedio muy inferiores.

✔️ Intrínsecamente renovable: La geotermia es una fuente de energía renovable, mientras que, para que la aerotermia sea reconocida como tal, debería alcanzar un rendimiento estacional medio (SPF) mínimo de 2,5 (es decir, consumir menos de 1 kWh eléctrico por cada 2,5 kWh térmicos que aporte), según establece el Código Técnico de la Edificación (CTE), lo que requiere normalmente el apoyo de una instalación adicional de paneles solares térmicos en cubierta.

✔️ Ni visible, ni ruidosa: La geotermia no requiere equipos en fachada, en cubierta ni paneles solares para cumplir normativa, eliminando ruidos, vibraciones y ocupación de espacio exterior (siendo además el sistema con menor ratio de espacio ocupado por kilovatio). La disponibilidad de la superficie libre de terrazas y la totalidad de la cubierta ya rentabiliza automáticamente la inversión, sobre todo en edificios de uso residencial, hotelero y restauración dónde estos espacios son tan productivos y permiten tantas posibilidades. Además, al no ser las bombas de calor geotérmicas equipos expuestos a la intemperie, los costes de mantenimiento se reducen y la vida útil del sistema es muy superior, haciendo aún más atractiva la inversión en geotermia.

✔️ Lo caro sale barato: a pesar de requerir a veces de una inversión inicial mayor, el rendimiento superior de los sistemas geotérmicos hace que se recupere el dinero invertido rápidamente al reportar un elevado ahorro en tu factura eléctrica. Como se requiere mucha menos energía eléctrica para generar energía térmica comparado con otros sistemas, tanto tu consumo energético como las emisiones de CO2 derivadas del mismo disminuirán, beneficiando a la vez al medio ambiente y a tu economía. Adicionalmente, los equipos geotérmicos son bombas de calor ‘’agua – agua’’, lo que les confiere un carácter compacto, siendo necesario una menor cantidad de gas refrigerante para su funcionamiento. Estos gases, bajo una mala gestión, pueden terminar en la atmósfera e inferir en un grave deterioro medioambiental.

✔️ Rentabilidad a varios niveles: el mayor rendimiento de los sistemas geotérmicos te proporcionará no sólo importantes ahorros en el consumo energético y en tu factura, sino que revaloriza el valor de los inmuebles, elevando su calificación energética a “A” y te permitirá optar a subvenciones, financiaciones y líneas de Europa de compromiso medioambiental. Todo esto en su conjunto permite amortizar holgadamente los costes de tu instalación, aportando una rentabilidad muy superior respecto a otras alternativas.

Pongamos un ejemplo para ver la diferencia de rendimientos entre las bombas de calor de aerotermia y geotermia :

¿Cuál sería el rendimiento estacional de una instalación situada en Madrid con un sistema de suelo radiante para calefacción teniendo en cuenta el documento del IDAE?.

En este ejemplo partiremos de los mismos rendimientos de laboratorio COP* en las condiciones de trabajo normalmente usadas en España por los fabricantes de bombas de calor.

Datos de Partida:

– COP de la bomba de calor Geotérmica: 4,5 en condiciones 0ºC de temperatura de retorno a la captación y 35ºC de impulsión al suelo radiante según Norma EN14511. Sistema de captación cerrado vertical.

– COP de la bomba de calor Aerotérmica 4,5 en condiciones de trabajo de 7ºC de temperatura exterior y 35ºC de impulsión al suelo radiante según Norma EN14511.

– Zona climática de Madrid según Código Técnico Edificación CTE es:

El rendimiento medio estacional mide el rendimiento del sistema a lo largo de un determinado periodo para la una aplicación o uso seleccionado. Su valor se obtiene de la siguiente expresión:

SPF= COP x FC x FP

Donde el COP es el rendimiento nominal de la bomba de calor ( rendimiento laboratorio) en unas condiciones determinadas.

FC es un factor de corrección que depende de la temperatura exterior. Según la zona climática y la tecnología a empleada se determina el valor de este factor de la tabla 1.1

Tabla 1.1 Factor de ponderación (FP) para sistemas de Calefacción y/o ACS con bombas de calor en función de las fuentes energéticas, según la zona climática.

FP tiene relación con la temperatura de emisión. Dado que la temperatura de producción del agua de calefacción necesaria puede ser diferente a las condiciones de laboratorio. Este valor se obtiene de la tabla 1.2, donde se toma la columna adecuada a la temperatura de producción de agua de calefacción según la norma en la que está certificado el COP para ese equipo y la “Tª de condensación” es la temperatura a la que trabajará la bomba de calor para dar calor al sistema de emisión en la instalación prevista.

Tabla 1.2 Factores de corrección (FC) en función de las temperaturas de condensación, según la temperatura de ensayo del COP.

A) Cálculo del SFP para la bomba de calor geotérmica:

COP = 4,5

FP = 1,11 por ser zona climática D y Geotermia de circuito cerrado vertical.

FC = 1 por trabajar a la misma temperatura la bomba de calor (35ºC) que el dato del COP (35ºC).

SPF= 4,5 x 1,11 x 1 = 4,995

B) Cálculo del SFP para la bomba de calor aerotérmica tipo split:

COP = 4,5

FP = 0,64  por ser zona climática D y Aerotermia tipo Split (unidad interior+unidad exterior) centralizada.

FC = 1 por trabajar a la misma temperatura la bomba de calor (35ºC) que el dato del COP (35ºC).

SPF= 4,5 x 0,64 x 1 = 2,880

Del análisis de estos resultados se concluye que la eficiencia de la geotermia es un 42,34% superior que la aerotermia en el caso de Madrid.

Para ver de forma más clara la diferencia en la eficiencia de ambos sistemas en condiciones reales comparemos los consumos de energía eléctrica para calefactar una vivienda tipo de 150m2 en Madrid, con una demanda de calefacción anual de 21.500 kW·h/año.

El consumo eléctrico anual para calentar esta vivienda en función de las tecnologías es:

A) Consumo eléctrico anual con Geotermia:

21.500 [kW·h/año] / 4,995 = 4.304 [kW·h/año

B) Consumo eléctrico anual con Aerotermia tipo split:

21.500 [kW·h/año] / 2,880 = 7.465 [kW·h/año]

Para la vivienda tipo considerada, si tenemos en cuenta un coste de kW/h de consumo eléctrico de 0,11€, tendremos un coste anual en la Geotermia en calefacción de 430€/año y de 821€/año en el caso de la aerotermia.

Queda claro que, a pesar de que ambas tecnologías tienen unos rendimientos en laboratorio similares, las fluctuaciones en las condiciones de temperaturas exteriores en el caso de la aerotermia le afectan de forma muy significativa empeorando su rendimiento con respecto a la estabilidad con la que cuenta la geotermia.