c b   a
 

La geotèrmia és la calor que procedeix de l'interior de la terra. Part d'aquesta calor prové de la radiació absorbida pel sol, una altra part, correspon a l'abric residual de quan es va formar el planeta fa 4.500 milions d'anys i que encara està arribant a la superfície, i una altra part pertany a la desintegració d'isòtops, presents a l'escorça i en el mantell de la terra.

La temperatura superficial de la terra, en el seu conjunt, està al voltant de 13ºC, però és molt diferent d'uns llocs als altres, ja que ve determinada per l'equilibri que s'estableix entre la radiació solar, que penetra fins a poca profunditat en el terreny, l'aigua de pluja que mulla el sòl, s'infiltra i circula pel subsòl, la calor que el mateix terra irradia a l'atmosfera, el flux de calor geotèrmic que puja des de l'interior del planeta, i per les interrelacions entre tots ells. La superfície terrestre pateix les variacions diàries de temperatura ambient fins a una profunditat de 0,5 m i les variacions estacionals fins a una profunditat d'aproximadament 10 m. A 15 m de profunditat es considera que el terreny està a una temperatura constant tot l'any, amb un valor lleugerament superior a la temperatura mitjana anual de la superfície. Aquest valor depèn del clima, de la vegetació, de la cobertura del sòl, de la quantitat de precipitacions en forma de pluja o neu, del pendent, de la circulació subterrània d'aigua i de les propietats generals del terreny. A partir del 20è m de profunditat, la temperatura augmenta a raó d'uns 3ºC cada 100 m com a conseqüència del gradient geotèrmic. Actualment, els mitjans tècnics disponibles permeten a l'home aprofitar una petita fracció d'aquesta calor, bé per generar energia elèctrica, o bé per usar-la directament per a calefacció, refrigeració, producció d'aigua calenta i en processos industrials i agrícoles.

Àmpliament utilitzada als Estats Units, el Canadà, el Japó, Centre d'Europa i els països Escandinaus, actualment és l'energia alternativa més sol·licitada, a causa del creixent cost dels combustibles fòssils i la demanda de solucions ecològiques.

Sens dubte l'energia geotèrmica és l'energia del futur.

   
       
 

Avantatges econòmiques
L'energia del subsòl és gratuïta, una típica instal·lació suposa un estalvi mensual de més del 75% en calefacció, aigua calenta sanitària i refrigeració. El motiu és molt simple; a la profunditat que s'extreu o cedeix energia, la temperatura es troba molt pròxima a la del confort humà, per això s'aconsegueix una eficiència alta pel fet que treballa amb menors salts tèrmics que els sistemes tradicionals, és més econòmic transferir la calor / fred d'un espai que volem climatitzar, a un mitjà que manté una temperatura constant d'aproximadament 15ºC.
Les sondes geotèrmiques, en funció del material utilitzat i de les temperatures de treball, tenen una vida de 50 a 100 anys. La geotèrmia permet reduir els costos de manteniment i augmentar la vida útil del sistema de climatització. Una instal·lació geotèrmica pot durar entre 25 i 50 anys, en contra els 15 anys d'una instal·lació tradicional.

La geotèrmia, al estar considerada una energia renovable, té accés a subvencions d'organismes autonòmics que financen part de la instal·lació.

Avantatges ecològics
En els últims 100 anys la contaminació de l'aire s'ha multiplicat per 5 i el consum energètic per 16. L'excés de CO2, N2O, NOx, Metà, CFC i altres gasos procedents de la crema de combustibles fòssils, han contribuït decisivament a l'efecte hivernacle. Els experts afirmen que el clima més càlid provocarà un augment del nivell del mar, i la creació de tornados, huracans i inundacions. Només l'ús d'energies renovables contribuirà a mantenir l'equilibri de l'ecosistema.

El 5 de juny del 2009 la Directiva Europea 2009/28 (EC) defineix la geotèrmia com a energia renovable. Al estar inclosa la geotèrmia com energia renovable, als edificis de nova construcció o reformes importants, pot prescindir-se de la instal·lació solar tèrmica per a la producció d'aigua calenta sanitària segons el CTE (Codi tècnic de l'edificació).

L'agència de protecció del medi ambient confirma que l'energia geotèrmica és la més eficient i respectuosa amb aquest mitjà.
L'agència internacional de l'energia (IEA) considera els sistemes geotèrmics com una de les tecnologies més significatives en climatització i destaca que poden jugar un paper clau en la reducció de l'escalfament global de la terra. Si es dissenya una vivenda unifamiliar aïllada, amb un criteri basat en la climatització passiva bioclimàtica, que consisteix amb: buscar la millor orientació en funció del clima de la zona, escollir un aïllament exterior que ens permeti mantenir la inèrcia tèrmica a l'interior de l'edifici i millorar la seva estabilitat tèrmica, incorporar finestres amb doble vidre tractat de baixa emissivitat i trencament de pont tèrmic, para-sols horitzontals o verticals per evitar la radiació solar en època estival, recobrir les cobertes planes amb vegetació autòctona de baix manteniment i escasses necessitats hídriques i l’equipem d’un sistema de climatització mitjançant geotèrmia i un sistema de ventil·lació intel·ligent amb recuperació de calor per entalpia, haurem aconseguit un edifici sostenible amb una classificació energètica del tipus A.

   
   


Confort i comoditat
En una instal·lació de climatització geotèrmica, el sistema de distribució es pot connectar a unitats terminals tipus sòls radiants-refrescants, radiadors o convectors de baixa temperatura, Utas (unitats de tractament d'aire), fancoils (individuals o per conductes), podent incorporar recuperació de calor si les necessitats de l'edifici la requereixen. Els sistemes geotèrmics, a més de confortables són super-silenciosos, millorant la sensació de comoditat.

Arquitectura i estètica
La climatització geotèrmica permet estalviar espai als terrats i terrasses i a més millora l'estètica de l'edifici al no tenir elements externs visibles en façanes i cobertes.

Màxima seguretat
Les bombes de calor geotèrmiques ocupen poc espai a l'interior de la vivenda, en general menys d'un metre quadrat, sense necessitat de ventilacions especials, xemeneies, tancs o dipòsits de combustibles inflamables o explosius. Amb un sol sistema podrem solucionar la calefacció, refrigeració i l'aigua calenta sanitària. Les instal·lacions geotèrmiques eliminen el risc de legionel·la al no tenir torres de refrigeració ni condensadors evaporatius. A diferència d'altres energies renovables, la geotèrmia funciona les 24 hores del dia, els 365 dies de l'any. Inclòs nits, èpoques amb mal temps, absència de sol i vent.

Independència energètica
Com a conclusió final, podem destacar que la bomba de calor geotèrmica presenta un gran futur des d'una perspectiva tant mediambiental, tècnica i econòmica, la introducció de l'impost sobre el CO2 i la reducció de l'oferta amb preus operatius cada vegada més alts, farà augmentar el cost sobre els combustibles fòssils, amb el consegüent increment de l'eficiència de les aplicacions de geotèrmia, per que fa a la climatització i producció d'aigua calenta sanitària.
La bomba de calor geotèrmica, és la millor aposta per la sostenibilitat i col·labora en la reducció de la dependència energètica del nostre país, vers als països productors de petroli i gas. Seria molt interessant disposar de sistemes de producció d'energia elèctrica, nets, amb baixos costos operatius de producció i transport, per aconseguir reduir la contaminació i el preu d'aquesta energia.

 
       
 

Un sistema geotèrmic està integrat, generalment, per tres subsistemes principals:

· Intercanviador de calor subterrani, també anomenat bucle subterrani, que extreu la calor del subsòl o evacua l'escalfor d'un edifici.

· Bomba de calor, o termo-bomba, que transfereix l'escalfor entre l'intercanviador de calor subterrani i el sistema de distribució d'un edifici, incrementant el gradient tèrmic.

· Sistema de distribució que canalitza la calor o el fred a les diferents habitacions d'un edifici.

La calor natural del sòl és absorbida per un fluid portador de la calor que circula per l'interior del bucle subterrani i és transportat per una xarxa de tubs enterrats fins a un edifici, on, en mode calefacció, és introduït a l'intercanviador de calor d'una bomba de calor, i una vegada refredat, retorna al subsòl en circuit tancat a captar més calor, si aquest fluid és aigua subterrània, es torna al mateix aqüífer.

En la bomba de calor, la calor del subsòl és transferida a un fluid frigorífic que es vaporitza i aquest és aspirat per un compressor elèctric que augmenta la temperatura i pressió. El fluid frigorígen es condensa i retorna a l'estat líquid, cedint la seva calor a l'aigua del circuit de calefacció o a l'aire de les estances a escalfar, una vàlvula d'expansió baixa la pressió d'aquest fluid que inicia una altra vegada la seva vaporització. En mode refrigeració s'inverteix el sentit de funcionament del sistema i la calor excedent de l'edifici és evacuat al terra fresc. Igual que una bomba de calor clàssica, una bomba de calor geotèrmica, en el fons, és un condicionador d'aire que pot funcionar en sentit invers a l'hivern. No obstant, al contrari que les bombes de calor clàssiques, les utilitzades en sistemes geotèrmics poden mantenir un rendiment i una potència elevades, fins i tot quan la temperatura de l'aire ambient arriba a valors extrems a l'hivern o a l'estiu, ja que els seus components no estan exposats a les condicions de l'ambient exterior.

La majoria de sistemes geotèrmics es poden utilitzar per a la producció d'aigua calenta sanitària amb uns coeficients d'eficiència energètica molt alts.
   
       
 

 

Quan hi ha prou aigua en un aqüífer, la seva qualitat és adequada i les
Reglamentacions ambientals ho permeten, és l'opció més simple per explotar l'energia geotèrmica de molt baixa entalpia. L'intercanviador subterrani és el mateix aqüífer, a partir del qual l'aigua es bomba cap a l'edifici i, habitualment es restitueix per un segon pou d'injecció.

Van ser els primers sistemes utilitzats per alimentar bombes de calor geotèrmiques, i han donat bons resultats durant moltes dècades, no obstant, les lleis de protecció del medi ambient i la falta de prou recursos, poden limitar la seva utilització en alguns països o regions.

 
       
    Els intercanviadors subterranis de calor en sistema tancat, estan formats per un conjunt de tubs estesos horitzontalment al subsòl, a poca profunditat, anomenats intercanviadors horitzontals, o per un o dos tubs en forma de U allotjats a l'interior de sondejos verticals, denominades sondes geotèrmiques.  
       
 

Són els sistemes tancats més fàcils d'instal·lar i els més econòmics, els tubs s'acostumen col·locar de manera relativament densa, en sèrie o en paral·lel, en terrenys plans o amb poca pendent, excavant completament tota l'àrea que ocuparan els tubs, omplint el forat amb terra original una vegada feta l'estesa dels mateixos.

La recàrrega tèrmica del sòl la proporciona la radiació solar, no el flux de calor geotèrmic, per això és important no cobrir la superfície de sòl situada per sobre del col·lector, que no podrà impermeabilitzar-se, però si cultivar-se encara que sense plantar-hi arbres. La superfície de terreny necessària per instal·lar-hi un intercanviador horitzontal depèn de les necessitats de calefacció i refrigeració de l'edifici, de la profunditat a la què es col·loqui el bucle, de la naturalesa del sòl, de la quantitat d'humitat que contingui, del clima, de l'eficiència de la bomba de calor i de la configuració del bucle. Una vivenda unifamiliar de construcció recent ben aïllada tèrmicament, es necessita una superfície de terreny de 1,5 vegades la superfície habitable a climatitzar. Si la vi-venda és antiga i està mal aïllada tèrmicament, la superfície necessària pot arribar fins a 3 vegades.

Un cas particular d'intercanviadors horitzontals són els sistemes d'expansió directa, en els quals no circula aigua amb un anticongelant pels tubs de l'intercanviador, sinó el mateix refrigerant de la bomba de calor. Els sistemes d'expansió directa exigeixen una gran quantitat de refrigerant i el sòl es veu sotmès a diferències de temperatura molt elevades. Per calefacció a l'hivern la temperatura més baixa dels serpentins subterranis pot ocasionar humitat a terra,  poden arribar a gelar-se i  provocar bombaments del terreny.

Per a refrigeració a l'estiu, les temperatures més elevades dels intercanviadors poden dissipar la humitat del sòl.
   
       
 

Una sonda geotèrmica vertical és un intercanviador de calor format per un o dos tubs de polietilè, en forma de U, col·locats a l'interior d'un sondeig vertical, de 10 a 16 cmts de diàmetre, realitzat prop d'un edifici a climatitzar, o fins i tot a sota.

El tub o la parella de tubs amb U arriben fins al fons del sondeig unint-se a la part superior a altres tubs col·lectors horitzontals enterrats; per l'interior dels tubs de la sonda circula un fluid calo-portador, generalment aigua amb anticongelant, que transporta l'escalfor del terreny fins a l'intercanviador de calor de la bomba geotèrmica en circuit tancat. A les profunditats que arriben als sondejos, sempre més de 20 m, ja no són perceptibles al subsòl les variacions diàries i estacionals de la temperatura ambient, i la influència de la radiació solar sobre la superfície terrestre, és poc significativa comparada amb el flux de calor geotèrmic a través del terreny que com s'ha esmentat anteriorment, és d'uns 3ºC cada 100 m de profunditat.

Una vegada acabat el sondeig i inserides les sondes, l'espai buit entre els tubs i la paret del sondeig, s'omple injectant, generalment, una suspensió especial, aquesta barreja al seu torn evita la comunicació dels nivells freàtics existents i garanteix la seva conductivitat tèrmica.

Són puntals, pantalles subterrànies, murs de contenció i lloses fabricades amb formigó armat que, a més de la seva funció resistent o de sosteniment de talussos, es fan servir com intercanviadors de calor amb el terreny al portar inserits uns tubs de polietilè pels que circula un fluid portador de calor, es connecten en circuit tancat amb bombes de calor situades als centres de climatització dels edificis als que sustenten o protegeixen. Diversos tubs en forma d'u es subjecten a la part interior de l'armadura dels puntals abans de procedir al formigonat. Com els fonaments es fiquen generalment a nivell de la capa freàtica, entre el 10 i el 40 m, en terrenys poc resistents, com argiles llims, arenes i graves, a més de les característiques tèrmiques dels terrenys, la permeabilitat dels mateixos i la velocitat del flux de les aigües freàtiques, tenen una gran influència en la capacitat del subsòl per cedir i emmagatzemar calor.
 
 
       
 

 

L'energia geotèrmica es pot utilitzar allà on hi hagi molt o poc terreny disponible o es disposi d'aigua de pous o embassaments. Aquesta tecnologia permet climatitzar les vivendes sense suport d'altres energies, i per això permet eliminar les calderes que funcionen amb combustibles fòssils (fuel, gasoil, gas) i resistències elèctriques. Es pot utilitzar en: vivendes, oficines, instal·lacions esportives, piscines climatitzades, processos industrials, hotels, restaurants, càmpings, edificis públics, hospitals, granges, hivernacles... resumint, qualsevol activitat que requereixi una aportació de fred o calor.

 
       
 

La calefacció està garantida durant tot el període hivernal?
Sí, la calor emmagatzemat a l'interior de la terra és inesgotable, renovable i totalment gratuïta.

És possible amb la mateixa instal·lació refrigerar la vivenda a l'estiu?
Sí, mitjançant el mateix sòl radiant o amb unitats terminals tipus fancoil individual o centralitzat tipus conductes.

A part de calefacció i refrigeració, el mateix sistema pot subministrar aigua calenta sanitària?
Sí, el generador geotèrmic incorpora un dispositiu per a la producció d'aigua calenta sanitària (acs) alimentant un acumulador. En època estival el cost energètic de producció del acs és 0.

De quina superfície de terreny he de disposar?
Per intercanviadors horitzontals, es necessita de 1,5 a 3 vegades de superfície de terreny, de la superfície habitable a climatitzar, resultat en funció del nivell d'aïllament tèrmic de l'edifici. Per intercanviadors verticals (sondes geotèrmiques) molt poc, entre 20 i 30 m2, el mínim necessari per a la correcta manipulació de la perforadora i complements.

Puc tenir arbres i plantes al meu jardí?
Sí, qualsevol tipus de plantes i arbustos, inclòs arbres, sempre i quan es contempli al projecte inicial (Captació horitzontal). En captació vertical no hi ha limitacions.

El sòl radiant és un sistema confortable?
Sí, és el sistema de calefacció més confortable que existeix. La millor sensació tèrmica de la persona s'obté quan la temperatura de la zona inferior (peus) és lleugerament superiora a l'existent a la zona superior (cap).

Es pot circular per la zona de captadors?
Sí, la superfície de captació permet sense cap problema el trànsit de camions i cotxes.

El sòl radiant és perjudicial per a la circulació sanguínia de les cames?
No, antigament els deficients sistemes de control i l'absència de regulació mantenien una temperatura del paviment massa elevada, actualment la normativa vigent limita la temperatura superficial del sòl a la zona ocupada a 29 ºC.

És possible substituir una caldera de gasoil, gas, o elèctrica per una bomba de calor geotèrmica?
Sí, previ estudi del circuit de distribució interior.

Pot la bomba de calor geotèrmica escalfar l'aigua de la piscina?
Sí, col·locant un intercanviador de calor al circuit primari de recuperació d'ACS, ens permet allargar la temporada de bany en aquells dies de finals de primavera o principis de tardor en què segueix sent necessària la refrigeració de la vivenda. Recordar que en aquest tipus d'instal·lació, la producció d'ACS i escalfament de l'aigua del got de la piscina és amb un cost d'energia 0.

 

Puc instal·lar geotèrmia en una vivenda construïda que no disposa de calefacció?
Sí, instal·lant convectors d'alt rendiment, emissors de temperatura baixa o fancoils no cal fer reformes. Per a sòl radiant-refrescant és necessari fer un mínim de reformes.

Són realment certs els estalvis econòmics que es publiciten?
Sí, en cada projecte-presupost entreguem una comparativa de costos energètics i emissions de CO2 respecte a altres fonts d'energia.

Quina és la inversió inicial d'una instal·lació?
El cost del generador i la instal·lació són similars a un sistema de climatització convencional que ofereixi les mateixes prestacions, només cal afegir el cost del sistema de captació. Al estar considerada una energia renovable té accés a subvencions d'organismes autonòmics.

Pot qualsevol empresa instal·ladora realitzar aquest tipus d'instal·lacions?
No és aconsellable, si no es disposa de prou capacitació tècnica.

Es pot esgotar l'energia geotèrmica?
No, l'energia que prové del subsòl es renova constantment per tant és inesgotable i gratuïta.

És adequat qualsevol tipus de terreny?
Sí, en qualsevol tipus de terreny és possible realitzar un intercanvi geotèrmic, previ coneixement de les seves característiques tècniques (temperatura, humitat, conductivitat tèrmica, capacitat tèrmica volumètrica, porositat, etc).

Puc canviar el sistema de climatització en el futur?
Sí, no hi ha cap inconvenient.

Requereix algun manteniment car i complicat?
No, el servei de manteniment és molt simple.

És una tècnica segura i duradora?
Sí, es tracta d'un sistema totalment segur, fiable i durador. Una instal·lació geotèrmica ben realitzada pot durar més de 25 anys, els intercanviadors enterrats en funció del material utilitzat tenen una vida útil de 50 a 100 anys.

En obra nova o reforma important la geotèrmia pot substituir les plaques solars per a la producció d'aigua calenta sanitària?
Sí, al estar considerada energia renovable, pot substituir perfectament les plaques solars complint la normativa vigent.

Hi ha prou experiència mundial en aquesta mena d'instal·lacions?
Sí, més d'un milió d'instal·lacions realitzades amb èxit als Estats Units, el Canadà, el Japó, Centre i Nord d'Europa, les primeres superen els 30 anys d'antiguitat.