Climatizá tu casa con sistemas pasivos
Por la Ing. Belén Birche, Investigadora de energía geotérmica de baja entalpía
La realidad climática no se contempla a la hora de proyectar una construcción hoy en la Argentina. La prevalencia de materiales como el ladrillo hueco sin aislación y ventanas simples, impacta negativamente en el consumo energético necesario para mantener un ambiente térmicamente confortable en el interior, tanto en invierno como en verano. Incluso con un alto gasto energético, muchos usuarios aún no logran alcanzar el deseado confort, enfrentándose al frío o al calor persistente. Te voy a contar en este post dos de los sistemas que podes implementar a bajo costo en tu hogar.
En esto puede tener que ver las tarifas de servicios, pero también el desconocimiento de estos sistemas pasivos que ayudan a tener confort térmico sin uso extra de energía.
Esta problemática no solo afecta el bienestar de los habitantes, sino que también da origen a otros inconvenientes como la proliferación de humedad y condensación, que deterioran los elementos estructurales y repercuten en la salud. Sin embargo, profesionales comprometidos con la construcción sostenible,han adoptado en sus proyectos pautas bioclimáticas, aislamientos eficientes y la selección de materiales reciclables, lo que potencia significativamente el rendimiento térmico de las viviendas y reduce su huella ambiental.
La fuente predominante de energía para cubrir estas necesidades energéticas es el gas natural y la electricidad, de la cual el 88% en 2021 derivó de fuentes fósiles. Este enfoque conlleva impactos ambientales ligados a la extracción, transporte y combustión de recursos fósiles, un patrón insostenible a largo plazo. La demanda energética sigue aumentando año tras año, lo que implica la necesidad de inversiones considerables en infraestructuras para prevenir cortes de suministro. Los costos de la energía proveniente de fuentes fósiles, actualmente subvencionados, probablemente se incrementarán conforme los recursos se agoten y las restricciones ambientales se intensifiquen.
De acuerdo con CAMMESA, en 2023, el porcentaje de participación de las energías renovables en la demanda eléctrica no supera el 15%. Esto subraya la urgente necesidad de abrazar prácticas de construcción sostenible y tecnologías eficientes para enfrentar los retos climáticos y energéticos que se avecinan.
Participación por tecnología (%) en el cubrimiento de la demanda. Fuente: CAMMESA
Sin embargo, existen numerosos ejemplos de edificios que satisfacen su propia demanda con energías de origen limpio y renovable. Un ejemplo actual, el edificio Lucía de consumo de energía casi nulo, en España.
En síntesis, como pauta para construir viviendas con menor impacto ambiental es necesario un buen diseño arquitectónico y la utilización de energías renovables que disminuyan la dependencia del sistema energético. Así además se evitarán los cortes de suministro y aumentos de precios. Es importante considerar el costo e impacto de la vivienda a lo largo de los años de su vida útil y no solo en el momento inicial.
¿QUÉ ES GEOTERMIA, QUÉ TIPOS HAY, CÓMO FUNCIONA?
La geotermia, aunque menos conocida que sus contrapartes eólica y solar, es una forma de energía renovable que merece atención. Además de la geotermia de alta temperatura, que puede generar electricidad, existe una variante de baja temperatura que se presta a mejorar el rendimiento térmico de los hogares.
El calor terrestre, una fuente de energía inmune a las fluctuaciones climáticas y disponible las 24 horas del día, los 365 días del año, yace en la corteza terrestre. Diferentes culturas han aprovechado el calor terrestre de baja temperatura durante siglos, y un ejemplo notable se halla en Villas Castozza, Italia, donde construcciones del siglo XVI se asientan en una ladera sobre cuevas naturales.
Geotermia de baja temperatura en Villas Castozza, Italia. Fuente: Díaz, Sergio Martín (2008) El terreno como intercambiador. Enfriamiento pasivo aplicado a un edificio de nueva planta.
Estos edificios como el ya mencionado Lucía en España, también demuestran el potencial de la geotermia. De hecho, hay numerosos ejemplos, incluso barrios enteros, que utilizan esta tecnología. La geotermia de baja temperatura se basa en la capacidad del subsuelo para almacenar energía en forma de calor. A tan solo unos 3 metros de profundidad, la temperatura del suelo se mantiene estable y se asemeja a la temperatura atmosférica media anual. El calor almacenado proviene tanto de la radiación solar como del calor interno de la Tierra.
Esta propiedad única del suelo resulta en saltos térmicos menores para los sistemas de acondicionamiento térmico en comparación con los intercambios de calor con la atmósfera. Por ejemplo, en La Plata, durante el verano, la temperatura máxima alcanza los 35,5ºC, mientras que en invierno, la mínima llega a -2,5ºC. Al apuntar a un confort térmico de 22ºC, el salto térmico en verano es de 13,5ºC y en invierno de 24,5ºC. Sin embargo, al intercambiar calor con el suelo, estos saltos térmicos disminuyen considerablemente. El suelo se mantiene a aproximadamente 16ºC durante todo el año, lo que reduce el salto térmico para alcanzar el confort en verano y elimina casi por completo el salto térmico en invierno (22ºC – 16ºC).
La geotermia emerge como una valiosa alternativa para alcanzar una climatización más eficiente y sostenible en el entorno construido, al tiempo que reduce la dependencia de fuentes no renovables. (Más info)
Temperaturas del suelo en La Plata a diferentes profundidades calculadas según guía técnica IDAE. Fuente: Artículo presentado en CES 2023 Bahía Blanca por Birche M.B., Czajkowski J.D. y Ferrer Tevar J.A.
¿CÓMO SE IMPLEMENTA LA GEOTERMIA DE BAJA TEMPERATURA EN UN HOGAR?
Hay muchas formas de aprovechar el calor presente en el suelo. A continuación voy a describir dos de ellas. Una es el pozo canadiense, un tubo horizontal que utiliza aire como fluido para transportar el calor. Otra forma es el uso de las sondas verticales, que son tubos verticales que utilizan agua para transportar el calor.
En ambos casos vamos a encontrar que para que el sistema funcione se requieren tres elementos: un sistema de distribución de aire o agua en el interior de la vivienda, un equipo que impulse y acondicione el aire o el agua y un intercambiador de calor que tome o ceda calor al suelo.
A diferencia de lo que solemos estar acostumbrados, ambos son sistemas centrales. Las estufas, los aires acondicionados tipo Split, son sistemas localizados para cada habitación.
POZOS CANADIENSES
Los pozos canadienses o prevenzales se utilizaron en diferentes partes del mundo y desde hace siglos. Como se mencionó anteriormente, consiste en un tubo que intercambia calor con el suelo haciendo circular aire por el interior. Por ejemplo, si en verano hace 28°C en el exterior, pero a tres metros de profundidad hace 16°C, el aire en su recorrido, irá cediendo calor e irá reduciendo su temperatura. A veces para alcanzar la temperatura del suelo se requiere una longitud muy grande de tuberías, por lo que a veces se consigue acercarse a los 16°C pero no llegar a ellos. En Buenos Aires se hizo una experiencia en la que puede verse los resultados con una simple imagen:
Diferencia de temperatura entre el interior (con pozo canadiense) y la temperatura exterior
En el siguiente esquema presentado por Birche M.B., Czajkowski J.D. y Ferrer Tevar J.A. en el CES 2023 se puede apreciar los componentes del sistema:
SONDAS GEOTÉRMICAS VERTICALES (DE CIRCUITO CERRADO)
Las sondas geotérmicas verticales tienen la ventaja de ocupar menos espacio en el terreno y evitar grandes excavaciones. Es un sistema que trabaja con agua que circula verticalmente y luego llega a una bomba de calor. La bomba de calor recibe el agua y tiene la capacidad de elevar o disminuir su temperatura, además de impulsarla luego hacia el interior de la vivienda. Así este sistema puede conectarse a una losa radiante, convectores o fan coils. Los dos primeros reciben agua y distribuyen el calor con agua, el último recibe agua y distribuye el calor con aire. Suele ser un sistema más costoso económicamente y requiere una cuidada ejecución para que funcione. A continuación se muestra una imagen del sistema:
Geotermia de baja entalpia – sistema con sonda vertical. Fuente: Catálogo Ferroterm
Los sistemas con bomba de calor geotérmica están muy extendidos como sistema de calefacción en Europa desde hace más de treinta años, especialmente en los países del norte. Los ahorros en las instalaciones se generan por el menor consumo de electricidad, por los escasos costes de mantenimiento y por la mayor duración de la vida útil que otros sistemas. Se estima que el ahorro energético, en comparación con los sistemas convencionales de calefacción y refrigeración (gas-oil, gas o electricidad), puede situarse entre el 30 y el 70%, pues la electricidad que los genera se emplea únicamente para recolectar, concentrar y suministrar el calor, no para producirlo, de acuerdo al catálogo Ferroterm.
¿CUÁNTO AHORRO?
Esta pregunta, no es una pregunta sencilla y aún me encuentro trabajando para dar una respuesta correctamente argumentada. Pero se puede compartir algunos datos que ayudan a tener una idea.Los pozos canadienses tienen un buen comportamiento en verano y podrían incluso anular la necesidad de uso de aires acondicionados. En invierno reducirían el salto térmico como muestra la siguiente tabla:
Saltos térmicos para la ciudad de La Plata. Fuente: elaboración propia.
En el caso de las sondas geotérmicas verticales tenemos el dato anteriormente mencionado: Se estima que el ahorro energético, en comparación con los sistemas convencionales de calefacción y refrigeración (gasoil, gas o electricidad), puede situarse entre el 30 y el 70%, pues la electricidad que los genera se empleaúnicamente para recolectar, concentrar y suministrar el calor, no para producirlo, de acuerdo al catálogo Ferroterm.
