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Investigadores del instituto ITACA de la Universitat Politècnica de València (UPV) han logrado un importante avance en el campo de la climatización, al desarrollar un nuevo diseño de intercambiador térmico enterrado que mejora la eficiencia de los sistemas de climatización mediante bomba de calor geotérmica. Su trabajo ha sido publicado en la revista Renewable Energy.

Los sistemas de climatización mediante bomba de calor geotérmica aprovechan el calor almacenado en la tierra para calentar y enfriar edificaciones de manera eficiente. Para ello, utilizan un conjunto de tuberías enterradas que aprovechan la temperatura casi constante del terreno para transferir el calor al interior de los edificios en invierno y eliminar el exceso de calor en verano.

Además de ser respetuosos con el medio ambiente al reducir las emisiones de carbono, estos sistemas geotérmicos ofrecen un ahorro significativo en los costos de energía a largo plazo y proporcionan un confort térmico constante y uniforme en el interior de los edificios. “Esta tecnología constituye hoy una alternativa eficiente y sostenible a los sistemas de climatización convencionales”, destaca Javier F. Urchueguía, del Grupo de Investigación de Tecnologías de la Información contra el Cambio Climático (ICTvsCC) del Instituto ITACA de la UPV y autor del trabajo, junto con Borja Badenes, Miguel A. Mateo Pla, Bruno Armengot y Hossein Javadi.

Ventaja y detalles de la innovación desarrollada

El diseño Trilobular desarrollado por los investigadores de la UPV incluye un tubo central de flujo ascendente y tres tubos descendentes satélites construidos con materiales de alta conductividad térmica, que han sido desarrollados en el marco del proyecto europeo GEOCOND.

En este caso concreto, la principal ventaja reside en su superior eficiencia térmica respecto a los sistemas tradicionales. Este avance significativo no solo reduce considerablemente los costes de instalación de un sistema geotérmico, sino que también facilita su diseño e instalación, abriendo nuevas oportunidades en el ámbito de la climatización geotérmica.

"Nuestro trabajo ofrece una alternativa más sostenible y eficiente en el diseño de sistemas de calefacción y refrigeración", añade Borja Badenes. Además, la propuesta de los investigadores de la UPV destaca también por la utilización de materiales innovadores para estos sistemas de climatización: la tubería central está diseñada con un material compuesto térmicamente muy aislante, mientras que las tuberías satélites utilizan un material plástico altamente conductor.

“Esta combinación de materiales asegura una transferencia de calor eficiente con el terreno, lo que permite un mayor rendimiento térmico”, destaca Miguel A. Mateo Pla.

Para evaluar el rendimiento de este diseño, se llevaron a cabo pruebas térmicas (TRT) en el Laboratorio Geotérmico de la Universitat Politècnica de Valencia, cuyos resultados experimentales mostraron que el nuevo sistema “tiene una temperatura significativamente menor que los intercambiadores de calor de pozo convencionales, lo que permite una mayor eficiencia en la inyección de calor”, afirma Bruno Armengot.

“Estos hallazgos tienen importantes implicaciones para la industria de la energía geotérmica, y ofrecen una alternativa energética prometedora para el futuro de la calefacción y refrigeración de edificios, contribuyendo así en la lucha contra el cambio climático y la promoción de energías renovables”, concluye Hossein Javadi.

Referencia

Javier F. Urchueguia, Borja Badenes, Miguel A. Mateo Pla, Bruno Armengot, Hossein Javadi, New trilobular geometry using advanced materials for experimentally validated enhanced heat transfer in shallow geothermal applications, Renewable Energy, Volume 222, 2024, 119816, ISSN 0960-1481, https://doi.org/10.1016/j.renene.2023.119816