Estudio del comportamiento térmico estacional de los intercambiadores tierra-aire de los edificios IndUVa y LUCIA

Abstract

Los objetivos orientados a la descarbonización de los edificios implican la necesidad de instalaciones de energía renovable in situ o cercanas. Entre las aplicaciones de energía renovable menos estudiadas se encuentra el uso de energía geotérmica somera a través de intercambiadores de calor tierra aire (Earth to-Air Heat Exchangers, EAHE). Este Trabajo Fin de Grado tiene como principal objetivo caracterizar el rendimiento térmico de un sistema EAHE instalado en el edifico IndUVa, edificio de consumo de energía casi nulo (near Zero Energy Building nZEB) en la Universidad de Valladolid y revisar la monitorización de otro sistema EAHE instalado en el edifico LUCIA, edificio de consumo de energía casi nulo en la misma institución. El estudio se centra en la temporada de calefacción (octubre a marzo). Para ello, se miden tanto las temperaturas del terreno a distinta profundidad, como las condiciones del aire a la entrada y salida de los sistemas de ambos edificios. Para caracterizar el rendimiento térmico del sistema EAHE instalado en el edifico IndUVa, también se miden los caudales de aire para verificar los valores proporcionados por el sistema de supervisión y adquisición de datos (SCADA) del edificio. Los resultados permiten una evaluación de la capacidad de calefacción del sistema EAHE. Si bien las temperaturas de suministro siguen la tendencia decreciente de las temperaturas del suelo a lo largo del invierno, los saltos de temperatura logrados aumentan a medida que se endurecen las temperaturas exteriores. Finalmente, se comprueba que el sistema EAHE del edificio IndUVa cubre entre el 25% y el 34% de las cargas térmicas relacionadas con la ventilación durante toda la temporada de calefacción.

The objectives aimed at building decarbonization involve the need for on-site or nearby renewable energy installations. Among the less studied renewable energy applications is the use of shallow geothermal energy through Earth-to-Air Heat Exchangers (EAHE). This Bachelor's Thesis primarily aims to characterize the thermal performance of an EAHE system installed in the IndUVa building, a near Zero Energy Building (nZEB) at the University of Valladolid, and to review the monitoring of another EAHE system installed in the LUCIA building, also a near Zero Energy Building at the same institution. The study focuses on the heating season (October to March). For this purpose, ground temperatures at various depths are measured, as well as the air conditions at the inlet and outlet of the systems in both buildings. To characterize the thermal performance of the EAHE system in the IndUVa building, air flow rates are also measured to verify the values provided by the building's Supervision, Control, and Data Acquisition (SCADA) system. The results allow for an evaluation of the heating capacity of the EAHE system. While the supply temperatures follow the decreasing trend of ground temperatures throughout the winter, the achieved temperature gains increase as outdoor temperatures become more severe. Finally, it is confirmed that the EAHE system in the IndUVa building covers between 25% and 34% of the ventilation-related thermal loads during the entire heating season.