CIMBRA· Revista del Colegio de Ingenieros Técnicos de Obras Públicas e Ingenieros Civiles · enero-abril 2015 - page 47

enero-abril 2015 /
pág 47
Cimbra
Métodos para el di-
mensionamiento
de
un intercambiador de
calor enterrado
En este estudio se
detallan los dos más uti-
lizados: por un lado, el
que sigue la norma ale-
mana VDI y, por otro, el
método americano que
es el que se está utili-
zando en España (Inter-
nacional Ground Source
Heat PumpAssociation).
La norma VDI
diferencia entre
instalaciones menores de 30KW y más
grandes. Para el primer caso, que es en
el que entrarían nuestro ámbito de es-
tudio, puede utilizarse para calcular la
longitud del sondeo una tabla con va-
lores de extracción de calor específico
en W/m. Hay que tener en cuenta:
• Solo extracción de calor (calefac-
ción incluyendo agua caliente).
• La longitud del intercambiador de
calor vertical, debe estar comprendida
entre 40 y 100 m. (se refiere a la profun-
didad del sondeo).
• La distancia mínima entre dos
sondeos debe ser:
-Al menos 5 metros para sondeos
de 40 a 50 metros de longitud.
-Al menos 6 metros para sondeos
de 50 a 100 metros de longitud.
• Tubos en forma de doble U con
DN 20, 25 ó 32, o tubos coaxiales con
un diámetro mínimo de 60 mm.
• No es aplicable a un gran número
de pequeños sistemas en un área limi-
tada.
El método americano IGSHPA
es un método de cálculo estático que
asume que el sistema funciona duran-
te un tiempo determinado a una carga
constante y con el suelo a la tempe-
ratura más desfavorable, es decir, el
mes de enero para calefacción y el
mes de julio para refrigeración, y con
una temperatura de agua fija. Duran-
te los restantes meses, la temperatura
del aire será más moderada y, por lo
tanto, la carga calorífica o frigorífica
será menor. Además el suelo no esta-
rá tan frío (en inverno) o tan caliente
(en verano), lo que hará que la tem-
peratura del agua sea más moderada
y el sistema funcionará con un mayor
rendimiento.
El diseñador debe elegir esta Tº lle-
gando al compromiso de que cuanto
más baja sea la temperatura en invier-
no (más alta en verano), mayor será la
diferencia con la temperatura del suelo,
y menor tendrá que ser el intercambia-
dor enterrado para el mismo intercam-
bio de calor, por lo que se reducen los
costes de inversión. Y cuanto más alta
sea la temperatura en invierno (más
baja en verano), mayor será el COP del
sistema, por lo que el ahorro energético
será mayor.
Se dimensionará en régimen de re-
frigeración y de calefacción. Se elegirá
la mayor de las dos longitudes así po-
drá cumplir el régimen de las dos es-
taciones.
REFRIGERACIÓN
CALEFACCIÓN
La elección del material de relleno
de las sondas también es importante
para un buen dimensionamiento, ya
que algunos materiales pueden ayudar
a una buena transmisión del calor.
• Q
f
es la potencia térmica a extraer del local a
climatizar (W).
• EER eficiencia de enfriamiento de la máquina
(Efficiency Energy Ratio).
• RT es la resistencia térmica de la tubería
(mK/W).
• Rs es la resistencia térmica del suelo (mK/W).
• Fu,r es el factor de utilización.
• TMAX del fluido.
• TH del suelo.
• Q
c
es la potencia térmica a ceder al local a
climatizar (W).
• COP eficiencia de calentamiento de la
máquina (Coefficient of performance).
• RT es la resistencia térmica de la tubería
(mK/W).
• Rs es la resistencia térmica del suelo (mK/W).
• Fu,r es el factor de utilización.
• TMAX del fluido.
• TH del suelo.
W
Q
c
Q
f
Intercambiador
enterrado
Bomba
decalor
Local a
climatizar
 
W
Q
f
Q
c
Intercambiador
enterrado
Bomba
decalor
Local a
climatizar
 
1...,37,38,39,40,41,42,43,44,45,46 48,49,50,51,52,53,54,55,56,57,...76
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