Desarrollo de un modelo numérico y experimental para el análisis térmico y económico de un sistema de climatización basado en una bomba d calor geotérmica y suelo radiante

Zusammenfassung

El objetivo fundamental de esta tesis doctoral, es el análisis termoeconómico de un sistema de climatización de un edificio destinado a uso como oficina, mediante un sistema compuesto por un intercambiador geotérmico vertical, una bomba de calor geotérmica y suelo radiante, mediante el desarrollo de un modelo de simulación y su posterior validación a través de la instalación piloto desarrollada, que permitirá analizar la viabilidad de este tipo de instalaciones bajo diferentes premisas de cálculo. La importancia de esta tesis doctoral, radica en que no existen sistemas de análisis termoeconómicos para esta tipología de instalaciones, que consideren la influencia de todos los parámetros que afectan al rendimiento de la misma, es decir, desde su fase de diseño hasta su fase de explotación, sino que en la mayoría de los casos utilizan la energía geotérmica como elemento climatizador, obteniendo resultados favorables pero sin alcanzar el valor óptimo de eficiencia energética de la instalación. Adicionalmente, la validación del modelo desarrollado a través de los resultados reales obtenidos en la instalación experimental, permite garantizar que los análisis y conclusiones desarrollados en esta tesis doctoral, gocen del rigor científico necesario.Con esta premisa de partida, podemos garantizar que nuestra instalación cumple con la normativa definida en el Código Técnico de la Edificación, en cuanto a criterios térmicos, lo cual queda plasmado a través de la obtención del certificado de calificación energética. Esta tesis no sólo analiza las instalaciones de nueva creación bajo estos criterios, sino que además este tipo de tecnología puede ser utilizada en edificios ya construidos, que si bien tendrán menores rendimientos térmicos por las características de la envolvente, permitirán mejorar la eficiencia energética y medioambiental. De la revisión bibliográfica efectuada se desprende que durante los últimos años, han evolucionado y se han desarrollado nuevas tecnologías en cuanto a los intercambiadores de calor, bombas geotérmicas y sistemas de transporte de energía. De ese modo, el primer objetivo será el estudio de esas tecnologías, los componentes de la misma, así como la realización de los cálculos térmicos de cada componente y el global de la instalación. Una vez cubierto lo anterior, el siguiente objetivo es el desarrollo del modelo de simulación y su posterior validación, que permitirá analizar el comportamiento termoeconómico de la instalación objeto, para que con los diferentes resultados obtenidos, podamos determinar la viabilidad de la misma. Finalmente, se plasmarán las conclusiones de esta investigación en función de los resultados obtenidos, así como las posibles mejoras a realizar en el futuro y que permitirán alcanzar un grado de eficiencia superior al actual.