Dimensionado de intercambiadores de calor horizontales enterrados para instalaciones de energía geotérmica de muy baja entalpía. Un caso práctico

Abstract

En la actualidad, un parámetro fundamental para el correcto dimensionamiento de las instalaciones de energía geotérmica de muy baja entalpía (VLGE), sobre todo en aquellas con enterramiento horizontal, es conocer el valor correcto de la difusividad térmica (α) del terreno (ratio entre la capacidad de conducción y la capacidad térmica, expresada en m2/s) a la profundidad a la que se realiza el enterramiento del intercambiador geotérmico. Son numerosos los métodos utilizados para su cálculo, tanto de forma teórica y aproximada, como de forma más exacta, a través de costosos ensayos realizados en el propio terreno donde se va a enterrar el intercambiador. Raramente el cálculo teórico se aproxima a la realidad, provocando que la instalación diseñada nunca llegue a funcionar de forma correcta. Esto es especialmente grave si la instalación va situada, como es habitual, debajo del edificio o vivienda, pues no admite actuaciones de mejora a posteriori. Este trabajo demuestra de forma práctica, con un ejemplo real, como la utilización de un sistema de medición de temperatura del terreno in situ, de muy bajo costo, como el diseñado y expuesto en el artículo, proporciona una herramienta útil y precisa para el dimensionado correcto de este tipo de instalaciones. El método desarrollado se compara con el teórico y se cuantifica el error.

Currently, a fundamental parameter for the correct sizing of very low enthalpy geothermal energy (VLEGE) facilities especially in those with horizontal burial, is to know the right value of the thermal diffusivity (α) of the ground (ratio between the conduction capacity and the thermal capacity, expressed in m2/s) at the depth at which the geothermal heat exchanger is to be buried. Numerous methods are used for its calculation, both theoretical and approximate, as well as more accurate, through costly tests carried out in the ground where the exchanger is to be buried. Rarely does the theoretical calculation come close to reality, causing the designed facility to never work properly. This is especially serious if the facility is located, as is usual, under the building or dwelling, as it does not allow for subsequent improvement actions. This work demonstrates in a practical way, with a real example, how the use of a very low-cost in situ ground temperature measurement system, such as the one designed and presented in the article, provides a useful and accurate tool for the right sizing of this type of facilities. The developed method is compared with the theoretical one, and the error is quantified.