En este capítulo, te proporcionaremos las respuestas a la pregunta que aparece al final de cada uno de los ocho capítulos del curso.
Pregunta 1.1
(Ir a la pregunta original)
Se está construyendo un edificio residencial junto a un edificio de oficinas. A primera vista, ¿cuál de las tres opciones de este capítulo recomendarías?
Un edificio residencial y uno de oficinas suelen tener perfiles de carga totalmente diferentes: las oficinas se utilizan durante los días laborables, mientras que los edificios residenciales necesitan calefacción y refrigeración sobre todo por la mañana, por la tarde y los fines de semana. Pero, además, un edificio de oficinas suele necesitar mucha más refrigeración que calefacción, por lo que el desequilibrio es menor o incluso está dominado por la inyección, mientras que los edificios residenciales (por supuesto, dependiendo de la zona) suelen estar dominados por la extracción debido a la mayor demanda de calefacción y de agua caliente sanitaria.
Por lo tanto, conectar ambos al mismo campo de perforaciones geotérmicas reduciría el desequilibrio general y, por consiguiente, el tamaño necesario del campo de perforaciones. Probablemente sea más sencillo seguir trabajando con bombas de calor independientes (al menos una para la parte residencial y otra para el edificio de oficinas), ya que es probable que ambos tengan una estructura de propiedad completamente diferente y mantener las bombas de calor separadas puede ser la opción más sencilla.
Pregunta 1.2
(Ir a la pregunta original)
Se está construyendo una nueva zona residencial compuesta por 10 edificios más pequeños de dos plantas, cada uno con 4 apartamentos, y un edificio más grande de seis plantas con 12 viviendas. ¿Recomendarías un sistema individual o colectivo?
En este caso, probablemente lo mejor sea optar por una solución semicollectiva en la que cada edificio cuente con su propio campo de pozos colectivo. En el caso de los cuatro pisos, podría tener sentido utilizar bombas de calor individuales, ya que no se consigue un gran ahorro al utilizar una bomba de calor centralizada, debido al bajo grado de simultaneidad. El uso de pequeños sistemas colectivos también tiene la ventaja de que, si un piso presenta un perfil de uso significativamente diferente (por cualquier motivo), la carga se distribuye y se promedia entre los distintos pozos.
En un edificio de 12 viviendas, optar por una bomba de calor centralizada ya puede resultar útil, aunque probablemente aún no lo sea, debido a la menor escala de la comunidad de propietarios.
Pregunta 1.3
(Ir a la pregunta original)
Imagina que una empresa de servicios energéticos (ESCO) invierta en todas las bombas de calor geotérmicas y en los campos de perforación, y se encargue de su mantenimiento y funcionamiento. Teniendo en cuenta que existe un único propietario de todos los sistemas, ¿cambiaría tu respuesta a la pregunta anterior?
Cuando hay un propietario central del sistema, el coste y la complejidad del mantenimiento también influyen. En este caso, al tratarse de 12 viviendas, podría resultar más ventajoso disponer de una sola bomba de calor centralizada que de 12 individuales. Además, desde el punto de vista de los costes y la inversión, contar con una unidad de producción centralizada en este edificio puede resultar beneficioso. En el caso de cuatro viviendas, dependerá de si hay una estancia central donde instalar la bomba de calor centralizada.
Dado que todos los edificios tienen el mismo perfil de carga (todos son residenciales), no resulta muy ventajoso conectarlos a un único campo de perforaciones geotérmicas. Por lo tanto, es probable que la empresa de servicios energéticos (ESCO) opte por soluciones colectivas para cada edificio, ya que el coste de una red de distribución horizontal probablemente no resulte económicamente interesante a esta escala. La situación sería diferente, por ejemplo, si hubiera también un tipo de edificio distinto (como una oficina) en las inmediaciones que pudiera compensar el desequilibrio a mejor.
Pregunta 2.1
(Ir a la pregunta original)
Tras el aumento del tamaño de los campos de perforación en el primer caso, ¿por qué se reduce la interferencia?
Hay dos aspectos que influyen en este caso:
- Dado que los campos de perforación son ahora más amplios, la tasa específica de extracción de calor por pozo disminuye, ya que el desequilibrio se distribuye ahora entre un mayor número de pozos, lo que hace que la contribución de cada pozo a la interferencia global sea ligeramente menor.
- Dado que los pozos adicionales se encuentran un poco más alejados de los demás campos de perforación, la interferencia que reciben de estos es ligeramente menor, lo que reduce la interferencia global de ese campo de perforación.
Pregunta 2.2
(Ir a la pregunta original)
¿Qué repercusiones tendría en el diseño el hecho de que los tres pozos, separados hidráulicamente en el primer caso, se combinaran en un único campo de pozos? Puedes suponer que los pozos permanecen en su ubicación actual, pero que ahora estarán conectados hidráulicamente, como ocurre en una red de calefacción y refrigeración urbana de quinta generación.
Cuando todos los pozos se conectan en un único sistema geotérmico, el diseño inicial de 76 pozos en total da como resultado una temperatura media mínima del fluido de 1,18 °C. Esto implica que el número original de pozos es incluso excesivo para todo el proyecto, mientras que resultaba insuficiente cuando se tuvo en cuenta la interferencia. ¿Cómo es posible esto?
La razón es que, cuando todos los pozos están conectados en un único campo geotérmico, la contribución de cada pozo a la transferencia de calor total cambia. Al tener en cuenta la interferencia, cada campo geotérmico se sigue calculando como un sistema independiente, y los pozos que más contribuyen se sitúan en los límites del campo. Cuando todos los pozos están conectados hidráulicamente, los que más contribuyen siguen siendo los situados en el límite, pero ahora en el límite de todo el sistema. Esto modifica significativamente la forma en que se intercambia la energía con el suelo.
Pregunta 2.3
(Ir a la pregunta original)
Vuelve a realizar el cálculo de interferencias para la zona, pero esta vez con un solo pozo por sistema, situado en el centro geométrico del yacimiento. Puedes descargar el archivo CSV correspondiente más abajo.
En este caso, la interferencia es ligeramente superior a la que se observa cuando se analizan los dos pozos por separado. Por ejemplo, el sistema 1 presenta ahora una interferencia total de -0,32 °C en lugar de -0,31 °C. Esto demuestra que la hipótesis del centro geométrico para los sistemas geotérmicos pequeños es bastante precisa.
Pregunta 2.4
(Ir a la pregunta original)
¿Qué cambiaría si, en lugar de utilizar la fuente lineal finita, se utilizara la fuente lineal infinita para modelar la interferencia? Hazlo para el primer y el segundo caso.
En ambos casos, cuando se utiliza la fuente lineal infinita, la interferencia total aumenta significativamente. En el caso de los tres edificios de viviendas, la interferencia alcanza los -1,61 °C (en lugar de -0,74 °C). En el caso de las 20 viviendas, la diferencia es menor (-0,68 °C en lugar de -0,48 °C para la vivienda 6), ya que aquí los pozos están más separados entre sí.
Pregunta 3.1
(Ir a la pregunta original)
¿Cómo varía el tamaño requerido del campo de búsqueda al tener en cuenta esta simultaneidad con la heurística?
Al recalcular el tamaño y la profundidad necesarios del campo de perforación, se obtienen 56 pozos (dispuestos en una cuadrícula de 14×4, con una separación igual de 7 m) con una profundidad de 184,41 m. Esto reduce la longitud total necesaria de los pozos de 13 112 m a 10 271 m.
Pregunta 3.2
(Ir a la pregunta original)
¿Cómo varía el tamaño necesario del campo de perforación si se tiene en cuenta esta simultaneidad con el desplazamiento de la carga?
Cuando se aplica lo mismo al campo de perforación con simultaneidad y desplazamiento de carga, se obtiene el mismo campo de perforación de 14×4 con una separación de 7 m, pero ahora con una profundidad de perforación ligeramente mayor, de 188,71 m. Esto eleva la longitud total de los pozos a 10 512 m, lo que supone una cifra superior a la obtenida en el caso del método heurístico.
Esto concuerda con la simulación de la temperatura del perfil horario con simultaneidad, en comparación con la simulación mensual. En este caso, la simulación horaria también arrojó temperaturas ligeramente inferiores, lo que indica que se necesita un campo de perforación más amplio.
Pregunta 3.3
(Ir a la pregunta original)
¿Cómo cambiaría el perfil de temperatura si se supusiera una simultaneidad máxima de 70%? ¿Cambiaría esto el tamaño necesario del campo de perforación?
Cuando la simultaneidad se reduce a 70%, la potencia de calefacción resultante es de 190,04 kW y la potencia de refrigeración resultante es de 112 kW. Esto da lugar a una temperatura media mínima del fluido inferior en 0,47 °C en comparación con la obtenida con una simultaneidad mayor, que es de 0,67 °C. Esto se debe a que la potencia máxima en el campo de perforación es ahora (ligeramente) mayor.
Esto también da lugar a unas dimensiones requeridas diferentes, con 14×4 perforaciones, separadas 7 m entre sí, pero ahora con una profundidad de 192,85 m, lo que da como resultado una longitud total de perforación de 10 743 m, que es, efectivamente, superior a los 10 512 m anteriores.