El calor geotérmico representa aproximadamente el dos por ciento del mercado total de calefacción en los EE. UU., Con más de 1.3 millones de sistemas instalados. Un sistema geotérmico no quema combustibles fósiles para generar calor. Transfiere calor. Y ese es su encanto: transferir calor requiere menos energía que producir calor.
Cómo funcionan los sistemas geotérmicos
Para aprovechar el calor almacenado en la tierra, un sistema geotérmico captura y convierte ese calor para su uso en el hogar. Los componentes del sistema incluyen un bucle de tubería, un líquido para absorber y transferir calor y una unidad de bomba de calor para procesar el calor para su uso. Para capturar el calor, el líquido circula a través de una tubería enterrada en el suelo. A medida que circula, absorbe el calor almacenado en la tierra, que permanece constante entre 50 y 60 grados Fahrenheit a 10 pies por debajo del nivel del suelo.
El líquido calentado entra en una unidad de bomba de calor. En esta unidad, el calor del líquido entubado es absorbido por un refrigerante líquido sellado en la unidad. Ese refrigerante se evapora y se comprime, lo que eleva su temperatura a unos 100 grados Fahrenheit.
Ahora un gas, el refrigerante pasa a través de un intercambiador de calor donde se extrae el calor y se bombea a la casa. Con el calor eliminado, el refrigerante se enfría. Vuelve a su estado líquido y continúa circulando, absorbiendo y utilizando continuamente el calor transferido desde la tierra a través del líquido canalizado.
Calefacción eficiente y de bajo mantenimiento
Las bombas de calor geotérmicas se han vuelto bastante eficientes. Su eficiencia de calefacción está indicada por el coeficiente de rendimiento, o COP, la relación de calor proporcionado por unidad térmica británica (Btu) de entrada de energía.
Las bombas de calor con calificación Energy Star tienen un COP de calefacción a partir de 2.8, lo que significa que por cada unidad de energía utilizada para alimentar el sistema, se suministran 2.8 unidades de calor.
Los sistemas geotérmicos son fáciles de mantener. Un circuito bien instalado y enterrado puede durar casi 50 años. Los componentes mecánicos se instalan en interiores y, por lo general, solo requieren controles periódicos y cambios de filtro.
Sistemas de circuito cerrado
Los sistemas de calefacción geotérmica funcionan como configuraciones de circuito cerrado o circuito abierto. Determinar qué circuito usar depende de factores del sitio como la composición del suelo, el paisajismo y los servicios públicos subterráneos.
Un circuito cerrado utiliza la solución líquida en un circuito de tubería sellado instalado horizontal o verticalmente bajo tierra.
Los bucles horizontales se utilizan cuando hay suficiente terreno utilizable disponible. Las tuberías se instalan en zanjas excavadas a unos seis pies de profundidad y de 100 a 600 pies de largo, según el tamaño del sistema.
Los bucles verticales son la única opción cuando hay un espacio limitado disponible, si el propietario no quiere que se altere el paisaje o donde se encontrarían muchas rocas al excavar. Para instalar la tubería, se perforan orificios de diámetro pequeño de 100 a 400 pies de profundidad utilizando equipo de perforación de pozos. Los bucles verticales están conectados a la casa a través de una tubería subterránea horizontal. Al perforar para bucles verticales, se aplican los códigos de perforación de pozos.
También se puede colocar un sistema sellado en el fondo de un estanque si hay un estanque disponible en la propiedad. Los bucles de estanque pueden ser la opción más económica porque se puede eliminar gran parte del costo de excavación.
Sistemas de circuito abierto
Un sistema de circuito abierto utiliza el calor del agua de pozo en lugar del calor de la tierra. El agua subterránea, que también permanece a una temperatura relativamente constante durante todo el año, se transporta a la unidad de bomba de calor y el calor se extrae en un método similar al sistema de circuito cerrado.
El agua no circula sino que hace una pasada y se elimina. Puede verterse en una zanja, baldosas de drenaje o un estanque. También podría devolverse al nivel freático a través de un pozo de retorno perforado en el suelo. Sin embargo, con las preocupaciones sobre el deterioro de los acuíferos y la contaminación, es importante verificar las condiciones y los códigos locales antes de decidirse por este tipo de sistema.
Costos y recuperación de la inversión
Los costos iniciales de instalación y equipo de las bombas de calor geotérmicas varían según la madurez del mercado local, el tipo y tamaño del sistema y el sitio. No hay duda de que el sistema costará más al principio que un horno convencional de combustibles fósiles.
Si una casa no tiene conductos, es posible que el propietario deba agregarlos al costo. Sin embargo, es posible que una casa pequeña que use calefacción de zócalo pueda prescindir de la instalación de conductos.
Estimaciones aproximadas sitúan un sistema geotérmico de fuente terrestre en $ 1,000 a $ 2,500 por tonelada de capacidad. Una tonelada de capacidad, según el Programa Federal de Gestión de Energía del Departamento de Energía, se traduce en 12.000 Btu por hora. En climas cálidos, se estima que se necesita una tonelada de capacidad por cada 550 pies cuadrados.
El costo atractivo del calor geotérmico está en la recuperación operativa. El sistema entrega más energía por unidad consumida que los sistemas convencionales, hasta un 400% de eficiencia en comparación con un 75 a 90% de eficiencia para los hornos de combustibles fósiles.
Según Jim Bose, director ejecutivo de la Asociación Internacional de Bombas de Calor de Fuente Terrestre en la Universidad Estatal de Oklahoma en Stillwater, OK, una casa existente con un horno más antiguo podría esperar una mejora de eficiencia de alrededor del 50 por ciento al cambiar a geotérmica. Un nuevo hogar con el mejor horno de combustibles fósiles esperaría una mejora del 30 por ciento.
Aproveche al máximo su sistema geotérmico
No espere que un nuevo sistema resuelva sus problemas de calefacción a menos que reduzca su carga de calefacción. Selle todas las fugas. Verifique que el burlete esté en buen estado y que el sistema de conductos no tenga fugas. Elimina corrientes de aire. Considere la posibilidad de realizar una evaluación de pérdida / ganancia de calor / fugas de la casa.
Encuentre una empresa que esté certificada, con personas capacitadas específicamente en tecnología geotérmica, y obtenga más que una oferta. Solicite referencias y llame a esos propietarios. Solicite ver las instalaciones que la empresa ha completado.
Analice los beneficios de un sistema híbrido. Se puede agregar una bomba de calor de fuente terrestre a un horno de aire forzado existente y usar su soplador. Las bombas de calor de fuente dual son menos costosas de instalar y más eficientes que la unidad de fuente de aire sola. Pregunte acerca de los ventiladores de velocidad variable y los compresores de varias velocidades en el sistema para mejorar la comodidad y la eficiencia.
Considere la capacidad del sistema para producir agua caliente. Un dispositivo llamado "atemperador" puede complementar la producción de agua caliente sanitaria utilizando el exceso de calor cuando el sistema está en funcionamiento. Para aquellos que desean que el sistema cubra todas las necesidades de agua caliente, se ofrecen algunos sistemas de demanda completa que utilizan una unidad separada para el uso de agua caliente sanitaria.