La tecnología energética de construcción Terra-Sol para la climatización de edificios se basa en el intercambio térmico con la superficie terrestre que se encuentra debajo del edificio como medio de almacenamiento energético y la energía solar como fuente de esa energía. Esta tecnología resulta interesante como alternativa real a las actuales instalaciones de calefacción y aire acondicionado.
Aprovechamiento térmico del subsuelo
La corriente de calor que fluye continuamente desde el interior de la tierra a la superficie terrestre se estima en 4 x 10 kW, que, en relación a la superficie terrestre, son aproximadamente 0,7 kWh por m2 y año. Este valor resulta, sin embargo, demasiado bajo para un aprovechamiento directo, ya que solo se pueden tomar en cuenta anomalías geotérmicas como las aguas calientes encerradas en acuíferos, y que, excepto las que se encuentran en los géiseres, no disponen de una salida natural a la superficie terrestre.
En la actualidad, el aprovechamiento térmico del subsuelo es un tema común en Europa. Para esta explotación hay que diferenciar entre la utilización del agua subterránea de pozos y la utilización del agua subterránea cercana a la superficie, cuya explotación se realiza mediante colectores de calor terrestre, sondas de calor terrestre, o también, usando los cimientos como transmisores de calor (“postes de energía”). En todos estos casos se instalan bombas de calor para climatizar los edificios.
El ingeniero, físico e investigador luxemburgués Edmond D. Krecké propone una solución sustancialmente diferente en la que se aprovecha directamente el calor de la temperatura del suelo cercano a la superficie junto con el calor solar.
La temperatura terrestre en España a una profundidad de 1 m, tanto en verano como en invierno, oscila entre 9 y 11º C. Este fenómeno es conocido como “Temperatura de Bodega” y se percibe como el calor (en invierno) y el fresco (en verano) procedente de la tierra. En base a este fenómeno si se consiguiese una temperatura constante en las superficies exteriores del edificio, incluso con temperaturas exteriores muy bajas, se habría creado una barrera térmica y el consumo de energía del edificio sólo dependería de la diferencia existente entre la temperatura interior con respecto a la temperatura de la barrera térmica.
¿Cómo llevar el calor terrestre a las paredes exteriores del edificio?
En la base de la cimentación, es decir aproximadamente 1m de profundidad, se colocan los tubos por los que circula el agua. Éste agua absorbe el calor terrestre, el calor es bombeado hacia las paredes exteriores del edificio, y tras liberar su calor, vuelve desde allí a la base de cimentación.
Si se construye un edificio con o sin sótano y se cubre la base en su parte superior, el flujo de calor emergente procedente del interior de la tierra se acumula bajo la base del suelo. Las temperaturas aumentan hasta que se alcanza un equilibrio con el flujo de calor que se escapa lateralmente por el edificio a la atmósfera. La temperatura sigue aumentando incluso cuando el edificio no se está calentando. Este aumento depende entre otros motivos, de la profundidad de la construcción y de la superficie de planta del edificio.
Posteriormente lo recomendable sería seguir aumentando la temperatura en la barrera térmica, hasta lograr una temperatura interior agradable, prescindiendo de una alimentación energética, aunque sí podríamos tomar en consideración como fuente energética la energía solar ya que se trata de una fuente inagotable de la que podemos hacer un uso gratuito cada día y cuyos resultados son muy eficaces.
Con el sol disponemos de una fuente de energía que nos permite climatizar edificios de forma casi ilimitada. La cuestión es exclusivamente el control tanto de la absorción como del traslado y el almacenamiento de la energía. Con el suelo disponemos de una fuente de energía para la refrigeración y un medio para almacenar el calor del sol. Denominamos este sistema Técnica Terra-Sol.
Debajo del tejado, exactamente entre el tejado y el aislamiento térmico, se colocan los conductos de polipropileno. En los muros exteriores los conductos van colocados en la parte exterior. El agua contenida en los tubos se calienta en verano con la luz del sol y alcanza una temperatura de hasta 75ºC. En invierno, incluso con temperaturas bajo cero, la luz del sol genera entre 20 y 25ºC.
Cuando la temperatura es elevada el agua calentada es conducida a través del sistema de tuberías a la zona central, y con temperaturas bajas, a los extremos o zonas intermedias. Desde la parte superior de la base del suelo el calor se trasmite hacia la tierra, donde se almacena para disminuir la posibilidad de pérdidas de calor por los laterales o sea, para disminuir la pérdida de calor a la atmósfera a lo largo de la planta del edificio en la superficie. En caso de necesidad, se calienta el agua que se encuentra en las tuberías de la base con el calor almacenado en tierra, se conduce a la barrera térmica de la cubierta exterior donde se enfría y se vuelve a conducir a la base del suelo.
Tras realizar un gran número de mediciones en los edificios provistos de la Técnica Terra Sol, se demuestra que la temperatura del agua contenida en las tuberías de la base, antes de bombearse en la cubierta externa, es de entre 18 y 20ºC; mientras que la de la tierra por debajo del suelo es de aproximadamente entre 20 y 22ºC.
Se ha comprobado además que con la utilización de la superficie del tejado de un edificio como superficie de absorción se dispone de muchísima más energía calórica de lo necesario.
En la mayoría de los casos en la zona central del edificio se coloca un almacén-central aislado, que a diferencia del resto del almacén base está realizado con tuberías. Con ello la temperatura del agua alcanza hasta 35º C, lo cuál se utiliza para el precalentamiento del agua potable.
Las tuberías de la barrera térmica que en invierno se utilizan para calentar la cubierta del edificio, en verano se utilizan para enfriarla. En lo que respecta a la regulación de temperatura, la climatización (es decir, calentar y refrigerar un edificio por encima de la barrera térmica en las partes de edificación exteriores) supone, con respecto a la regulación térmica, un sistema lento.
Por este motivo, se introduce un componente de agilización en forma de una ventilación especial y patentada. En el dispositivo contracorriente de tubo por una tubería externa y más grande, circula el aire saliente y en otra pequeña interna el aire entrante. Dicho sistema de tuberías se coloca debajo del suelo. Mediante estas tuberías, unidas entre sí por láminas de acero inoxidable, se consigue recuperar el calor hasta en un 98%.
Algunos datos técnicos
Los conductos de absorción procedentes del tejado y eventualmente de las paredes exteriores se unifican en un colector, y según cuál sea la temperatura del agua, son dirigidos a diferentes zonas del suelo:
- Agua con temperaturas superiores a 35º, se conduce por la zona central. Si existe un depósito central para el precalentamiento de agua potable, éste se coloca en la zona central.
- Agua con temperatura entre 25º y 35º, se conduce por la zona media.
- Agua con una temperatura de hasta 25º, se conduce por la zona lateral.
Los conductos en el suelo se deben representar en planos para que en la obra se pueda proceder conforme a lo establecido. La placa se aísla en su parte superior para que todo el calor pueda circular hacia el depósito terrestre.
Cuando se trata de edificios antiguos a veces no es posible o rentable almacenar la energía solar debajo de la plancha del suelo. En este caso se pueden colocar los conductos subterráneos junto al edificio. Se levantan lateralmente y hacia arriba.
Obtención de calor en el interior del edificio
El calor interior consigue mediante aparatos eléctricos, iluminación y las personas. Se debe decidir principalmente si se debe tomar en consideración realizar un estudio diferenciado o aproximado en lo que respecta a la obtención de calor en una superficie útil determinada. Si un estudio diferenciado de aparatos eléctricos, iluminación y personas se puede considerar útil, se debe realizar considerando las diferentes estaciones y meses del año.
Un depósito central para precalentamiento de agua potable
Es recomendable colocar para el precalentamiento de agua potable debajo del suelo un depósito especial, el llamado depósito central. Se trata de un cuerpo terrestre recubierto en todos sus lados por un material aislante de 10 cm a cuyo interior se dirigen los conductos con agua con una temperatura superior a 35º C. El volumen del depósito es de más o menos 10 a 20 m3 por unidad de vivienda.
El depósito central se usa en espacios de poca carga estática, por lo tanto no debajo de muros de carga. Si no es posible, se debe solidificar el terreno y debe ser tenido en cuenta desde la planificación del soporte de obra.
Algunas ventajas
La temperatura en todas las piezas exteriores de la edificación es similar, de modo que no se produce ni condensación ni moho, obteniendo así :
- Un clima sano y natural
- Una alta contribución a la protección del medio ambiente dado que no hay emisiones de CO2
- Uso potencial prácticamente ilimitado ya que se trata de una fuente de energía gratuita y abundante
- Además el gasto energético resulta más económico que para calefacción y ventilación convencionales.
Con la ayuda de de la Técnica Terra-Sol se consiguen consumos de energía extremadamente bajos, de entre 5 y 12kWh/m2 año.
Conclusiones
El uso de la energía solar en relación con energía geotérmica cercana a la superficie aúna de forma sencilla las ventajas de ambos procedimientos: técnica solar y aprovechamiento del calor terrestre.
Existen ya ejemplos en diferentes zonas climáticas que avalan la eficacia de este sistema que resulta económico tanto desde una perspectiva de producción como desde la perspectiva de los costes de puesta en marcha.
La tecnología Terra-Sol Isomax para edificios ya se ha empleado con éxito en países como Alemania, Luxemburgo, Bélgica, Francia, Suiza, USA, Malasia, Djibuti, Venezuela o la India.
Y aunque la tecnología Terra-Sol Isomax se puede seguir optimizando y los costes de producción se pueden reducir aún más, las experiencias ya acumuladas hacen ya posible una intervención técnica respetuosa con el medio ambiente y económica para climatizar nuestros edificios.