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Modelado y aspectos de diseño de pilas de energía geotérmica superficial: un estudio de caso en un gran complejo de edificios comerciales en Zagreb, Croacia

Autores: Maceni, Marija; Kurevija, Tomislav

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2025

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Acceso abierto

Artículo científico
2025

Modelado y aspectos de diseño de pilas de energía geotérmica superficial: un estudio de caso en un gran complejo de edificios comerciales en Zagreb, Croacia


Categoría

Ciencias Naturales y Subdisciplinas

Subcategoría

Ciencias de la Tierra y Geología

Palabras clave

Fuentes de energía renovable
Calefacción y refrigeración
Pilotes energéticos
Sistema geotérmico
Prueba de respuesta térmica
Sistema bivalente

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 19

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Con objetivos ambiciosos establecidos por la UE para la reducción de emisiones del sector energético para 2030, existe la necesidad de diseñar y desarrollar más proyectos de construcción utilizando fuentes de energía renovables. A pesar de que en Europa, la proporción de calefacción y refrigeración proveniente de recursos renovables está aumentando, y en 2021, la participación total en este sector en Croacia fue del 38%, la proporción de producción de calor mediante bombas de calor es bastante baja. Una posibilidad para aumentar esta proporción es instalar pilotes energéticos al construir un edificio, lo cual se está convirtiendo en una práctica cada vez más común. Este estudio de caso se centra en un sistema diseñado para un gran edificio no residencial en Zagreb, Croacia. El complejo fue diseñado como 13 dilataciones separadas, con calefacción y refrigeración central de todas las instalaciones, cubiertas por 260 pilotes energéticos (130 pares en conexión en serie), con una longitud del tubo de polietileno de 20 m en un doble circuito insertado dentro del pilote. El sistema termo-técnico fue diseñado como un sistema bivalente paralelo, con gas natural cubriendo las cargas de calefacción pico y un enfriador seco cubriendo las cargas de refrigeración pico cuando las cargas no pueden ser cubiertas solo por bombas de calor geotérmicas. En el sistema bivalente paralelo, la fuente geotérmica funcionará con un número mucho mayor de horas de trabajo a plena carga que en el caso de los sistemas geotérmicos que están dimensionados para el consumo pico. Por lo tanto, se realizó una prueba de respuesta térmica en dos pilotes energéticos, conectados en serie, para obtener parámetros termogeológicos y determinar las tasas de extracción y rechazo de calor. La tasa de calor en estado estacionario establecida define la capacidad a largo plazo para extraer energía térmica durante una carga térmica constante, con la temperatura del agua de entrada del pilote completamente estabilizada, es decir, no se logra un subenfriamiento significativo adicional en función del tiempo de operación del campo geotérmico. Considerando las cargas de calefacción y refrigeración del edificio, se realizó un modelado del sistema de tal manera que utilizara energía renovable tanto como fuera posible al encontrar un punto bivalente donde el sistema geotérmico funcione de manera eficiente. Se concluyó que el uso óptimo del campo geotérmico cubre las necesidades totales de calefacción y el 70% para refrigeración, con enfriadores secos cubriendo el 30% restante. Además, basándose en los parámetros termogeológicos medidos, se realizaron simulaciones de la prueba de respuesta térmica para determinar las tasas de extracción y rechazo de calor para pilotes energéticos con varios parámetros geométricos del tubo del intercambiador de calor y variaciones en el flujo del fluido.

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