Calefaccion geotérmica: precio e instalación
Conoce todos los pasos para instalar una calefacción geotérmica en tu vivienda. Te mostramos los aspectos técnicos de la instalación y mantenimiento así como los precios y el tiempo que se tarda en amortizar.
Instalación geotérmica: requisitos y autorizaciones
Las instalaciones geotérmicas de baja entalpía, es decir, de baja temperatura del suelo cuya finalidad sea abastecer de calefacción, climatización y ACS a una vivienbda o edificio deben:
- Estar registrada al igual que lo sistemas convencionales
- Presentar un proyecto de seguridad minera para la perforación del suelo según recoge el artículo 107 del Reglamento General de Normas Básicas de Seguridad Minera R.D. 863/1985 de 2 de abril.
- Estudio de la posible afectación al medio ambiente
Para realizar la instalación geotérmica de baja entalpía es necesario la realización del proyecto de aprovechamiento de recurso geotérmico, que debe contener estas partes:
- Memoria descriptiva con el objetivo del proyecto, la legislación aplicable, los datos de ambas partes, el emplazamiento, la geología de la zona, número y tipo de perforaciones y posibles afectaciones al entorno.
- Presupuesto del proyecto completamente detallado.
- Planos incluyendo el plano de situación de la parcela, accesos, túneles y parcelas colindates. El plano de perforaciones y su situación respecto a otros elementos como canalizaciones de agua o gas. Plano de los terrenos atravesados por las perforaciones y detelles sobre las cimentaciones y revestimientos.
- Anexos con las características de las sondas y un estudio de seguridad.
La instalación geotérmica debe ser registrada y cumplir lo establecido en el Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios (RITE).
Precio, Rendimiento y Amortización de la calefacción geotérmica
El precio total de una instalación de calefacción geotérmica depende de muchos factores: carga energética de la vivienda, climatología, tipo de terreno, potencia de la bomba, profundidad y número de captadores o sondas, calidad de los componentes y del fluido caloportador.
Precio de la bomba de calor
La bomba de calor geotérmica es el elemento fundamental de la instalación, es la encargada de multiplicar el calor captado o de convertirlo en frío si se trata de una bomba reversible o inverter y que, por lo tanto, funciona para calefacción, frío y ACS. Si se tarta de una bomba reversible su precio aumenta.
La gama de bombas de calor es muy variada y para elegir la bomba de calor geotérmica más adecuada para la vivienda se debe atender a los siguientes factores:
- Superficie de la vivienda
- Altura de la misma
- Aislamiento térmico del inmueble
- Situación geográfica
- Climatología
En función de esos factores se determina la potencia de la bomba. Supongamos que hechos los cálculos por el instalador, nuestra vivienda necesita (según los factores anteriores) una potencia de 60 W/m2 y el inmueble tiene 170 m2. La bomba de calor necesitará tener una potencia aproximada de 60 * 170 = 10,2 kW.
La potencia de las bomba de calor es gradual, es decir, abarca varios rangos. Por ejemplo, una bomba de 6kW a 14kW de calefacción sería perfecta para la vivienda antes citada, ya que cuando se requiera menos rendimiento se regula a 6 kW, cuando el consumo sea normal se pondría a 10 kW y, si se necesitase una potencia extra por una helada, esta alcanzaría los 14 kW. El precio aproximado para una bomba de estas características es de 12.000 €.
También hay que tener en cuenta la potencia de refrigeración de la bomba, pues no es inversamente proporcional a la de calefacción. Por norma general, las bombas geotérmicas suelen tener menos potencia de refrigeración.
Precio de la captación
El precio de la captación (perforación y sondas) supone en torno al 20-30% del total. Esto depende de si se trata de captación vertical, horizontal o acaptación abierta. También depende del tipo de suelo, pues una captación horizontal en suelo consolidado cuesta de 20 a 25 €/metro lineal y de 30 a 35 € en el resto. Mientras que la captación vertical siempre supera los 30 €.
La captación horizontal es menos costosa pero su rendimiento es menor, ya que al estar enterradas las tuberias a poca profundidad su rendimiento depende más de la climatología y a la hora de aportar frío en verano no es muy eficiente.
Los metros necesarios para la captación vienen determinados por la potencia de la bomba de calor geotérmica y por la conductividad térmica del terreno.
Precio del acumulador de agua caliente sanitaria
El depósito de agua caliente sanitaria sirve para acumular, en el caso de los depositos convencionales, o para producir agua caliente de forma directa, en los acumuladores instantáneos. Dependiendo del tipo de acumulador variará su precio, pero para fijar un margen y, sabiendo que una instalación común suele estar dotada de un acumulador de 200 a 400 litros, podemos hablar de los 1.200 a los 1.800 € para depositos de acero inoxidable y, la mitad, si se trata de acumuladores de agua vitrificados.
Precio de la mano de obra
La complejidad de la instalación es un factor fundamental, pues de esta depende el tiempo que los operarios necesitan para llevarla acabo. Independientemente del tipo de terreno, el tiempo para realizar una instalación en una vivienda unifamiliar común no suele superar la semana costando entre 2.000 y 3000 €.
Precio total
El precio total de una instalación geotérmica depende de muchos factores como el clima, el terreno, los metros de la vivienda, el aislamiento de esta, el número de habitantes, la calidad de los materiales, etc.
Vamos a realizar un presupuesto aproximado para una vivienda unifamiliar de 170 m2que por su situación gográfica tiene un requerimiento calorífico de 60 kW/m2:
- Bomba de 10 kW: 10.000 €
- Acumulador ACS de 400l: 1.600 €
- Captación: 200m en vertical (2 sondas de 100m) = 200 * 35 € = 7.000 €
- Mano de obra: 2.500 €
- Sistemas de regulación: 800 €
- Licencias y puesta en marcha: 600 €
- total: 22.500 €
Si además, queremos instalar suelo radiante para aprovechar al máximo la instalación geotérmica, debemos añadir en torno a 50 €/m2 y, teniendo en cuenta que no toda la instancia va a necesitar de este suelo, costaría en torno a los 6.000 € extra.
El precio total es bastante superior al de una instalación de gas natural para una vivienda de las mismas características, la cual rondaría los 4.500 €. Es por esto que la mayoría de las personas siguen optando por el gas natural como fuente de calefacción ya que, aunque a largo plazo la geotermia supone un ahorro, la inversión inicial es muy elevada.
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Métodos de cálculo para el dimensionamiento de las sondas enterradas de geotermia
Para poder realizar el cálculo del sondeo geotérmico hay que tener en cuenta los siguientes aspectos:
- Demanda energética de la vivienda
- Ubicación y planos de la vivienda
- Climatología del lugar
- Geología del emplazamiento
- Capacidad térmica del subsuelo
- Potencia de la bomba de calor geotérmica
- Viabilidad medioambiental
Para determinar la demanda energética de una vivienda, tanto de refrigeración como de calefacción, se utilizan softwares específicos de simulación térmica de edificios, como el "Clima V2", que es totalemente gratuito y ofrece múltiples variables en cuanto a materiales, áreas climáticas y otros parámetros.
La climatología del lugar se puede conocer al detalle accediendo al Documento Básico de ahorro energético (DB-HE) del Código Técnico de la Edificación. En este documento se puede encontrar una tabla con las zonas geográficas en función de la provincia y de la altitud. Habiendo identificado a qué zona climática pertence la ubicación de la vivienda, hay que acceder en la misma web al Archivo de datos de todas las zonas climáticas. Aquí se detalla la temperatura seca, la temperatura efectiva del cielo, la irradiación solar, la inclinación o azimut solar, la humedad específica y relativa y la velocidad y dirección del viento para cada del año en esa zona.
Para realizar un buen sondeo es necesario conocer la geología del emplazamiento, para ello hay que identificar el tipo de tierra y roca de la zona y conocer su conductividad térmica y capacidad calorífica volumétrica. Realizando un ensayo de respuesta térmica se puede conocer la capacidad calorífica del terreno y así incluirlo en uno de estos tipos:
- Suelo inapropiado: conductividad menor a 1,5 kW/mK
- Suelo normal: conductividad entre 1,5 y 3,5 kW/mK
- Suelo con alta conductividad: mayor a 3,5 kW/mK
Una vez se conoce la demanda energética de la vivienda, la situación climática y las características térmicas del terreno es necesario elegir una bomba de calor geotérmica con una potencia adecuada. Ya teniendo la potencia de la bomba podemos calcular la longitud total del sondeo.
Perforaciones y emplazamientos de las tuberías o sondas
Existen diferentes tipos de perforación geotérmica en función de las características del terreno, así cuando nos encontramos con un suelo estable o consolidado las técnicas son muy distintas a cuando queremos realizar la perforación en un terreno inestable o mixto.
Perforación geotérmica de terrenos consolidados
Para elegir la técnica de perforación geotérmica más adecuada es necesario tener en cuenta la abrasividad, la resistencia a la compresión y el grado de fracturación del terreno. En función de esto podemos elegir uno de los siguientes sistemas:
| Tipo | Uso |
|---|---|
| Perforación por corte | para terrenos con roca blanda no abrasiva |
| Perforación rotativa | para rocas blandas poco fracturadas |
| Martillo neumático | Resto de situaciones |
Pasos de la perforación de terrenos consolidados:
- Perforar los metros necesarios
- Introducir la sonda y el tubo de inyección
- Relleno del sondeo con cemento
Perforación de terrenos inestables y consolidados
Cuando el terreno se compone de una capa superior inestable y de una capa inferior consolidada se necesita utilizar la perforación con revestimiento simultáneo, para que el terreno no ceda y, utilizar una de las siguientes brocas:
| Tipo | Uso |
|---|---|
| Broca retráctil o excéntrica | para roca muy fracturada |
| Broca estándar | para arenas y gravas |
| Broca de corte rotativa con fluido de barrido | para arenas, arcillas y rocas blandas no abrasivas |
Pasos de la perforación de terrenos inestables y consolidados:
- Perforar con revestimiento el terreno inestable
- Perforar sin revestimiento el resto de metros
- Introducir la sonda y el tubo de inyección
- Relleno del sondeo
- Extraer el revestimiento
Perforación geotérmica de terrenos no consolidados
Si el terreno a perforar es en su totalidad no consolidado, se debe utilizar en todo momento la perforación con revestimiento simultáneo y la broca retráctil, estándar o de corte rotativa.
Pasos de la perforación de terrenos no consolidados:
- Perforar con revestimiento
- Introducir la sonda y el tubo de inyección
- Relleno del sondeo
- Extraer el revestimiento
Perforación geotérmica de terrenos alternos
Cuando el terreno esta formado por una alternancia de terreno inestable y consolidado es necesario utilizar un taladro de doble doble rotación y utilizar el revestimiento hasta la profundidad máxima de la perforación.
Pasos de la perforación de terrenos alternos:
- Perforar con revestimiento
- Introducir la sonda y el tubo de inyección
- Relleno del sondeo
- Extraer el revestimiento
Los lastres para la introducción de sondas verticales en los pozos pesan 25 Kg, cantidad repartida en dos pesos de 12,5 Kg y un mecanismo de unión entre ambos. Se conectan a las sondas mediante un soporte roscado.
Características de los colectores o sondas
Existen diferentes tipos de colectores en función de la modalidad de captación geotérmica, ya que la profundidad, la temperatura y el tipo de material del subsuelo influye en la elección de las sondas.
En la captación vertical se utilizan tubos de polietileno de alta densidad de 40mm si se trata de una sonda simple, mientras que si se dispone de un sistema de doble "U" el diámetro suele ser de 32mm. La longitud de estas sondas puede alcanzar una profundidad máxima de 200 metros, aunque lo habitual es verlas hasta 150 metros.
En la captación horizontal encontramos dos tipos de tubos de polietileno: de alta densidad y reticulados. En las instalaciones de alta densidad se utilizan tubos de 25 a 40mm de diametro mientras que si se trata de tubos reticulados el diámetro puede ser de 20 a 40mmm. En cuanto a su longitud, el máximo aconsejable es de 100 metros, ya que sino se producen pérdidas de carga.
La diferencia entre un tubo de alta densidad y uno reticulado es que el segundo soporta mayores temperaturas y es más flexible, por lo que aguanta mejor las rozaduras. Es por esto que el tipo reticulado es el más utilizado en la geotermia horizontal, ya que a esta profundidad la temperatura suelo se ve afectada por el ambiente y sufre cambios.
Mantenimiento de una calefacción geotérmica
La instalación de calefacción geotérmica requiere de muy poco mantenimiento, al igual que la aerotermia pues no se produce proceso de combustión y se trata de un sistema estanco. Aun así, la instalación se rige por el Reglamento de Instalaciones Térmicas en Edificios (RITE). Este aconseja en su programa de mantenimiento "preventivo" que una empresa autorizada realice ciertas acciones para su correcto funcionamiento:
- Limpieza de filtros de la bomba geotérmica
- Revisión del compresor
- Inspección de la válvula de expansión
- Revisión de la bandeja de condensación por si ubiese agua estancada
- Verificación de los niveles de refrigerante
- Comprobación de la existencia de particulas o burbujas
- Control mecánico de tuberías y llaves
- Comprobación del sistema eléctrico
Las sondas soterradas no precisan de ninguna revisión ya que al comprobar los niveles de refrigerante puede saberse si estas están dañadas o no.
Los fabricantes de equipos geotérmicos suelen ofrecer servicios de mantenimiento para sus productos. Estos planes suelen ser obligatorios para que el usuario conserve la garantía del producto.