La instalación de un sistema geotérmico de bombas de calor puede ser una medida inteligente destinada al ahorro de dinero y energía. A diferencia de otros tipos de sistemas de calefacción que convierten el combustible en calor, una bomba de calor está diseñada para mover el calor de un lugar a otro. Incluso a temperaturas externas relativamente frías, una bomba de calor extrae el calor del exterior para calentar la casa. Durante el verano, invierte la dirección del movimiento del calor a fin de enfriar la vivienda.
En el pasado, la mayoría de las bombas de calor eran de tipo aire a aire o de fuente de aire. Las bombas de calor con fuente de aire dependen del aire exterior que funciona como su fuente de calor. Conforme descienden las temperaturas del aire externo, se reducen la capacidad (cantidad de calor suministrado) y la eficiencia del sistema. Las bombas de calor geotérmico extraen el calor de la tierra o del agua debajo de la superficie. Debido a que las temperaturas de la tierra o del agua subterránea regularmente son de 50° a 55° F durante todo el año, una bomba de calor geotérmica no se ve afectada por la temperatura del aire externo y resulta, por lo tanto, mucho mas eficiente.
Existen dos tipos básicos de sistemas geotérmicos, bucle abierto y bucle cerrado. Un sistema de bucle abierto utiliza normalmente un pozo convencional como su fuente de calor. El agua se bombea del pozo a través del intercambiador térmico de la bomba de calor, donde el calor se extrae y transfiere a un sistema refrigerante. A continuación, el calor se transfiere al aire de la casa. Posteriormente, el agua se regresa a un estanque, arroyo o segundo pozo. Las condiciones locales, como la cantidad y calidad de agua disponible, pueden afectar el uso de este tipo de sistemas. Los reglamentos locales sobre uso y disposición del agua limitan también el uso de sistemas de bucle abierto.
Los sistemas de bucle cerrado circulan un fluido de transferencia térmica (por lo general, una solución de agua y anticongelador) por medio de un sistema de tubería de plástico enterrada, acomodada en forma horizontal o vertical. Los sistemas de bucle horizontales toman el calor de los bucles de la tubería enterrada a una profundidad de 6 – 8 pies en trincheras o estanques. Los sistemas de bucles verticales utilizan hoyos perforados de 150 y 200 pies de profundidad con bucles de tubería en forma de U. Funcionan de manera similar a los sistemas de bucles horizontales, pero pueden instalarse en lugares donde el espacio es limitado debido al tamaño, el entorno u otros factores.
Otro tipo de sistema geotérmico de bomba de calor se conoce como sistema de “intercambio directo” o “DX”. Este tipo de sistema utiliza un bucle mucho más pequeño de tubería subterránea, por medio del cual se circula el mismo refrigerante, reemplazando el fluido de transferencia térmica utilizado en otros sistemas geotérmicos. Debido a que el calor se transfiere directamente entre la tierra y el refrigerante, la cantidad de la tubería puede reducirse en forma drástica. Este tipo de sistema es ideal en situaciones donde la cantidad de espacio para el bucle de tubería es muy limitado.
Funcionamiento de la bomba de calor
La bomba de calor opera conforme al principio de que el calor puede transferirse mediante un ciclo de alternancia entre vaporización y condensación, que es el mismo ciclo utilizado en los refrigeradores, congeladores y sistemas de aire acondicionado. Cuando un líquido se evapora, el calor se absorbe y cuando un vapor se condensa, el calor se libera. Mediante la presurización y despresurización alterna de una sustancia con un punto muy bajo de ebullición (conocido como refrigerante), la bomba de calor puede absorber el calor de un medio relativamente frío y transferirlo a uno caliente.
Aunque la temperatura de la tierra o del agua de la tierra puede estar relativamente fría a unos 50° F, el fluido de circulación puede absorber cierto calor y el ciclo de compresión de vapor de la bomba de calor puede transferirlo al aire interior.
Durante el verano, el mismo refrigerante circula a través del bucle de la tubería y el intercambiador térmico de la bomba de calor, aunque se invierte el ciclo de la bomba de calor. En lugar de absorber el calor del refrigerante y transferirlo al aire interior, ahora absorbe el calor del aire interior y los transfiere al refrigerante, donde se emite a la tierra o al agua subterránea. Debido a la temperatura constante relativamente fría de la tierra o del agua, el sistema geotérmico resulta, en realidad, más eficiente para el enfriamiento que un acondicionador de aire normal, que debe rechazar el calor para calentar el aire externo.
El sistema geotérmico es un sistema de acondicionamiento de espacios de alta eficiencia, económico y funcional durante todo el año. Puede ahorrar un máximo de 60% en los costos de calefacción y hasta un 30% en los costos de aire acondicionado, al mismo tiempo que proporciona un ambiente limpio y seguro todo el año.
