INTERCAMBIADORES TIERRA-AIRE

CEDEX-JORNADA SOBRE APROVECHAMIENTO GEOTRMICO SUPERFICIAL EN EDIFICACIN

Joan Escuer GELOGO CONSULTOR

INTERCAMBIADORES TIERRA-AIRE EN LA CLIMATIZACIN DE CONSTRUCCIONES. POZOS PROVENZALES Y TCNICAS EMPARENTADAS

CONTENIDO

INTRODUCCIN Y ANTECEDENTES ASPECTOS TECNICOS DE DISEO MANTENIMIENTO RENDIMIENTO ECONOMICO CONCLUSIONES

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LOS ORGENES

El intercambiador ms simple viene siendo usado de forma intuitiva por el hombre desde la Prehistoria

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ANTECEDENTES

Grad de Predjamski, en Postojna, Eslovenia, fue construido en la primera mitad del siglo XIICEDEX-JORNADA SOBRE APROVECHAMIENTO GEOTRMICO SUPERFICIAL EN EDIFICACIN

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ANTECEDENTES

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ANTECEDENTES

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INTRODUCCIN

Pozos provenzales y Intercambiadores tierra aire: Que son?

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POZO PROVENZAL

El pozo provenzal tiene su origen en las construcciones tradicionales del sur de Francia.

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INTERCAMBIADORES

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INTERCAMBIADORES

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Para que se utilizan?: Ejemplos

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ASPECTOS TCNICOS DE DISEO

1. Materiales utilizados 2. Dimensionado del sistema 3. Tipo de suelo 4. Profundidad de instalacin 5. Controles

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MATERIALES

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INSTALACIN

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PARAMETROS DE DISEO

Ts=f(Te)La temperatura de salida del aire depende fuertemente de la temperatura de entrada. La variacin diurna de la temperatura del suelo es aproximadamente sinusoidal, la amplitud decrece rpidamente en profundidad y el momento de la mxima y la mnima se desplaza con el tiempo existiendo un retraso en la medida que la onda trmica penetra el suelo. Las caractersticas del suelo son muy importantes: las propiedades trmicas del mismo influencian fuertemente el comportamiento trmico del sistema. A mayor longitud del conducto existe mayor transferencia de calor. Los valores usuales para longitud de conductos se encuentran en el intervalo comprendido entre los 10 y los 100 m. Para la velocidad del flujo del aire se consideran ptimos valores alrededor de 4 m/s para conductos de 20 cm de diametro, existiendo un compromiso entre la potencia necesaria para hacer circular el aire y el acondicionamiento resultante. clculo adecuado del balance entre la transferencia de calor y el soplado de aire en los conductos. Valores entre 20 y 60 cm de dimetro son tpicos pudiendo alcanzarse valores superiores al metro en grandes edificios (hoteles, centros comerciales, etc.). Es ms eficiente un conjunto de conductos ms cortos que menor cantidad de conductos de mayor longitud. El espaciado entre tubos debe ser aquel que permita que los conductos sean trmicamente independientes.

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TIPO DE SUELO

Profundidad: Condiciona la excavacin y la viabilidad (susbtratos rocosos). Presencia de nivel fretico: Afecta a los coses de instalacin y puede llegar a comprometer la viabilidad. Tipo de material geolgico: Afecta a la conductividad trmica y en menor medida los costes de excavacin.

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CONDUCCIN EN SUELOAltura10.0 m05:00 08:00 10:00 12:00 15:00 18:00

2.40 m 1.20 m 60 cm 30 cm 15 cm

-2 cm -5 cm -15 cm 30 35 40

El suelo tiene una capacidad calorfica alta, entre 0.27 y 0.80 cal/g/C, lo que significa que es un buen acumulador de calor, y una baja conductividad trmica, que hace que la penetracin del calor en el suelo sea lenta, al igual que su enfriamiento.

T (C)45 50

Perfiles en verano (datos: media meses julio y agosto, basado en A. H. Strahler, Geografa Fsica)07.11.08 CEDEX-JORNADA SOBRE APROVECHAMIENTO GEOTRMICO SUPERFICIAL EN EDIFICACIN

PROPIEDADES TRMICAS DE LOS SUELOS

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PROPIEDADES TRMICAS DE LOS SUELOS

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CONDUCTIVIDAD TRMICA EN SUELOS

Los suelos son complejos agregados de minerales y partculas orgnicas. La conductividad en los suelos depende mayormente de su porosidad y su grado de saturacin. Los suelos granulares que contienen limo o arcilla presentan mayores conductividades que los suelos arenosos limpios. Los suelos arenosos limpios presentan bajas conductividades en seco pero altas conductividades cuando estn saturados07.11.08 CEDEX-JORNADA SOBRE APROVECHAMIENTO GEOTRMICO SUPERFICIAL EN EDIFICACIN

PROPIEDADES TRMICAS DE LAS ROCAS

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CONDUCTIVIDAD TRMICA EN ROCAS

La conductividad en las rocas tambin depende mayormente de su porosidad y su grado de saturacin. Un aumento en la porosidad disminuye la conductividad, pero un aumento en la saturacin la aumenta, siempre que exista una cierta permeabilidad. El conocimiento del nivel fretico y sus variaciones es significativoCEDEX-JORNADA SOBRE APROVECHAMIENTO GEOTRMICO SUPERFICIAL EN EDIFICACIN

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MANTENIMIENTO: FILTROS

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MANTENIMIENTO: FILTROS

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EVACUACION DE CONDENSADOS

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EVACUACION DE CONDENSADOS

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RENDIMIENTO ECONMICO

La economia que permite un pozo canadiense o un intercambiador depende de numerosos parmetros: (clima, distribucin, energa).

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RENDIMIENTO ECONMICO

El rendimiento econmico de los intercambiadores tierra aire es positivo para las aplicaciones de refrigeracin. El rendimiento de los intercambiadores por si solos como sistema de calefaccin es claramente insuficiente

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CONCLUSIONES

Los intercambiadores de calor tierra aire, pozos provenzales y canadienses se utilizan para reducir la temperatura del aire que ingresa en los edificios durante el verano y aumentrla durante el invierno. Las ventajas de estos sistemas son: una inversin mucho menor que una climatizacin reversible convencional los requerimientos energticos son completamente marginales entretenimiento y mantenimiento sobrios son completamente sostenibles y ecolgicos.

En la actualidad estos sistemas son optimizados mediante el uso de dispositivos que aprovechan las inercias trmicas diarias y estacionales existentes en el subsuelo implementando acumuladores trmicos que retardan la oscilacin trmica en vez de simplemente templarla.

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CONCLUSIONES

La conductividad trmica del suelo es el factor limitante ms importante que se ha de tener en cuenta en el diseo de un intercambiador. Es de vital importancia clasificar el terreno segn su conductividad trmica para lo que deben identificarse los tipos de suelo y rocas presentes en la zona as como las variaciones de las propiedades fsicas relevantes desde un punto de vista trmico. El rendimiento econmico de los intercambiadores tierra aire es positivo para las aplicaciones de refrigeracin y permite prescindir de un sistema de aire acondicionado convencional con un gran ahorro aunque para ello es imprescindible que la construccin a climatizar posea un aislamiento eficiente. Por ltimo la simplicidad del principio no debe hacer olvidar el diseo y la puesta en obra que debe ser confiada a profesionales que garantizarn una correcta implementacin y rendimiento del sistema.CEDEX-JORNADA SOBRE APROVECHAMIENTO GEOTRMICO SUPERFICIAL EN EDIFICACIN

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