El pozo climático
ELIXAIR®
Una fuente infinita de ahorro de energía
destinado a los edificios terciarios
Resumen
PRESENTACIÓN
del pozo climático ELIXAIR®
¿Cuál es su importancia?
El objetivo principal del pozo climático ELIXAIR® es reducir significativamente las necesidades de calefacción y refrigeración de un edificio (entre un 20 y un 30 % de aumento de la calefacción en épocas frías y entre un 80 y un 100 % de refrigeración en épocas cálidas), basándose en una energía renovable, gratuita e ilimitada: la geotermia.
¿Cómo funciona?
El pozo climático ELIXAIR®, con un tamaño que depende de un caudal de aire nuevo y del rendimiento que se desea alcanzar, es una red de tuberías enterradas que funciona como un intercambiador aire-tierra.
Se utiliza para renovar el aire y se debe enterrar a una profundidad media mínima de dos metros. La solución ELIXAIR® aprovecha la inercia térmica de la masa de tierra que rodea los tubos y permite que el pozo climático actúe como un regulador natural de temperatura. La diferencia de temperatura entre el exterior y el subsuelo permite, de forma natural y gratuita, el precalentamiento en períodos fríos y el enfriamiento en períodos cálidos.
Cuando se combina con una central de tratamiento de aire (CTA), el pozo climático ayuda a proporcionar aire templado, filtrado y confortable al edificio. El aire filtrado se distribuye a una temperatura constante, sin problemas ni sensación de soplado o corriente de aire.
Cubre hasta 100% de las necesidades de refrigeración durante el verano
Y hasta 30% de las necesidades de calefacción durante el invierno
Sistema económico
Resiste a través del tiempo
* Datos promedio constatados
Aire exterior
a Cabezal de toma de aire y filtro
b Red de tuberías enterradas
Garantiza un confort térmico templado durante todo el año
Fabricado en hierro fundido reciclado y reciclable
¿Lo sabía?
La reversibilidad del pozo climático permite utilizarlo durante todo el año con la ayuda de una derivación, para el confort de las personas y las máquinas, así como la conservación de las propiedades.
Temperatura del aire inyectado
+7 °C*
+21 °C*
c Recogida de condensados en ausencia de subsuelo
d Sistema de ventilación
Acoplamiento a los equipos de ventilación
Un pozo climático siempre está conectado a una central de ventilación, que se elige en función del objetivo térmico global del proyecto.
Existen varios tipos de ventilación que pertenecen a la familia de las CTA.
Dictamen técnico y normativa
El sistema ELIXAIR® cuenta con el dictamen técnico CSTB (AT 14.5/23-2310).
El dictamen técnico y la normativa ofrecen un marco para todos los temas que se deben tener en cuenta, por ejemplo, el ASPECTO TÉRMICO, el TÉCNICO y el HIGIÉNICO.
Este conjunto normativo también permite beneficiarse con la garantía de diez años del instalador.
DE
Flujo de insuflación único
Principio: el aire nuevo se insufla en las habitaciones a través del pozo climático, lo que da lugar a una pequeña sobrepresión. A continuación, se extrae el aire viciado a través de la ventilación natural de carpinterías o respiraderos.
Se aconseja rebajar las puertas. También se puede recomendar un sistema complementario de tipo VMC (ventilación mecánica controlada). Este sencillo principio es adecuado para una zona climática con inviernos benignos. Se puede operar en una zona más fría, pero preferentemente para el confort de una propiedad o de una máquina (por ejemplo, descongelación de una zona de almacenamiento). El insuflador debe estar equipado con un variador de caudal para maximizar la comodidad durante todo el año. Se trata de una solución en crecimiento.
LAS VENTAJAS de conectar un pozo climático ELIXAIR®
• Instalación y mantenimiento sencillos y poco engorrosos.
• Bajo consumo de energía.
• Ideal para regiones con inviernos benignos.
• Variación de velocidad que le permite al usuario controlar su confort.
Flujo de insuflación único Flujo doble
CENTRAL
TRATAMIENTO DE AIRE (CTA)
Flujo doble
Su principio: la VMC de doble flujo funciona durante todo el año. Está compuesta por un sistema de extracción e insuflación con intercambiador térmico. El pozo climático se conecta fácilmente a la toma de aire nuevo del sistema.
En épocas frías, el aire viciado (caliente) se extrae del edificio y transmite sus calorías al aire nuevo (frío) en el intercambiador térmico.
En épocas cálidas, el intercambiador de doble flujo se deriva o desvía y, habitualmente, un flujo de aire mayor se distribuye por la CTA. En este caso, el pozo climático permite enfriar las áreas ventiladas. La clave del rendimiento será contar con un flujo de aire adecuado para las necesidades del edificio. El intercambiador tiene un rendimiento mayor o menor.
Se recomienda combinar un pozo climático con un intercambiador de doble flujo de rendimiento bajo para evitar un sobredimensionamiento.
Derivación del intercambiador de doble flujo
La derivación de doble flujo tiene que ver con su intercambiador térmico, que es muy útil en invierno para recuperar las calorías del edificio, pero es contraproducente en verano. De hecho, convendrá «derivar» en épocas de calor, porque, de lo contrario, las temperaturas exteriores calentarán el edificio, lo cual no es deseable en épocas cálidas.
«Desviar» el intercambiador de doble flujo también permite aprovechar al máximo la refrigeración que proporciona el pozo climático ELIXAIR®.
No confundir con la derivación del pozo climático
Recomendamos una derivación para el pozo climático, es decir, una válvula (manual o electrónica) que pueda seleccionar la temperatura de aire nuevo más útil según la época del año, o bien entre el día y la noche.
En temporadas frías y cálidas, el pozo climático se utilizará casi el 100 % del tiempo. Sin embargo, puede ser más interesante aprovechar la temperatura exterior entre estaciones que la temperatura del pozo climático. El ajuste de la derivación se realizará en función del tipo de edificio (alta o baja inercia, aportes internos y externos, ocupación, etc.) y de la sensación de los ocupantes.
La derivación del pozo climático es ante todo una herramienta de seguridad en caso de avería o mantenimiento, que permite seguir operando la central de aire sin privar al edificio de aire nuevo.
LAS VENTAJAS de instalar un pozo climático ELIXAIR®
• El aporte del pozo climático en invierno permite utilizar un intercambiador de ventilación más pequeño.
• Gracias a la descongelación a través del pozo climático, no es necesario equipar la ventilación con una batería de protección contra heladas y se evitan los consumos que ocasiona.
• En épocas cálidas, el enfriamiento a través del pozo climático es suave y se distribuye perfectamente.
• Una VMC de flujo doble suele tener una variación de velocidad, ideal para gestionar el confort.
Aplicaciones del pozo climático ELIXAIR® desde 2011
1 4 2 3 FRANCIA
Brujas
Tipología del edificio: grupo Escolar Frida Kahlo.
Tipo de ventilación: insuflación.
Caudal de aire total: 15 500 m3h.
Margaux
Tipología del edificio: bodega de vinos Cantenac Brown.
Tipo de ventilación: doble flujo.
Caudal de aire total: 4400 m3h.
Tours
Tipología del edificio: relevador eléctrico de alto voltaje.
Tipo de ventilación: insuflación.
Caudal de aire total: 2800 m3h.
1 4 2 3 ESPAÑA
Extremadura
Tipología del edificio: grupo escolar.
Tipo de ventilación: doble flujo.
Caudal de aire total: 29 000 m3h.
1 4 2 3 MARRUECOS
Marrakech
Tipología del edificio: mezquita.
Tipo de ventilación: insuflación.
Caudal de aire total: 18 000 m3h.
Xion’an
Tipología del edificio: sala de exposiciones polivalente.
Tipo de ventilación: doble flujo.
Caudal de aire total: 12 000 m3h.
Distribución de los logros de Elixair® en todo el mundo, en función de los tipos de edificios
Cantidad Caudal en m3/h
Edificio
Oficinas
Hospitalidad: hospital, EPHAD, instituto
Vivienda colectiva
Casa individual Superficie comercial
¿Lo sabía?
El pozo climático ELIXAIR®, que es una aplicación natural pasiva, está destinado a una gran cantidad de tipologías de edificios. Podemos hablar de confort pasivo de personas, propiedades y máquinas.
El pozo climático se utiliza en oficinas, escuelas y otros establecimientos abiertos al público, pero también en la producción y el almacenamiento agrícola o industrial y en áreas técnicas, como un servidor informático local. El principio sigue siendo el ahorro de energía y el confort, pero las necesidades y los rendimientos de las inversiones son diferentes según cada tipo de proyecto.
Desafíos medioambientales y térmicos
A diferencia de las soluciones activas que requieren energía, el pozo climático ELIXAIR® funciona sin insumos energéticos y no consume recursos naturales. Los beneficios energéticos obtenidos por la simple transferencia geotérmica no requieren ninguna materia prima. Esta solución permite obtener el máximo ahorro, ya que evita el consumo innecesario.
De este modo, el pozo climático responde perfectamente a las exigencias de sobriedad energética y descarbonización de los edificios. También contribuye a la independencia energética. Además, en muchos casos, el pozo climático facilita la obtención de etiquetas, como LEED, Net Zero, BDM, Passivhaus, etc.
VENTAJAS TÉRMICAS
Conductividad y espesor del hierro fundido
El hierro dúctil o gris es el material metálico con la mejor conductividad térmica del mercado: 36 y 46 W/mK (vatios por metro-kelvin) respectivamente. Por ejemplo, los polímeros pueden ser de 0.2 a 0.4 W/mK, la arenisca de 1.3 W/mK y el hormigón de 1.5 a 2 W/mK.
El hierro fundido, además de tener una fuerte resistencia mecánica, tiene un espesor bajo: entre 3.4 y 4.8 mm. Los otros materiales tienen entre uno y varios centímetros. (Datos promedio constatados: fuente pendiente).
Estas dos propiedades del hierro fundido (conductividad térmica y bajo espesor) tienen un impacto importante en el rendimiento, ya que este material no ofrece resistencia con el suelo: al contrario, permite estar en conductividad con el suelo.
A título informativo, un suelo seco tendrá aproximadamente 0.7 W/mK y un suelo saturado de agua, más de 2 W/mK. Estas características dan lugar a una reducción significativa de los elementos lineales en comparación con otros materiales que tienen un impacto significativo en la huella de la obra y en su costo global. Por ejemplo, para una red de hierro fundido de DN300 es posible cambiar a una velocidad de 5 m/seg., equivalente a 1400 m3h cuando un material de síntesis de DN300 debe limitarse a 3 m/seg., es decir, 720 m3h aproximadamente.
Relación entre conductividad y espesores de los materiales
Espesor en cm
Hierro fundido ELIXAIR® W/mK Hormigón Arenisca PEAD
Normas de simulación en Francia: RE2020
La regulación térmica francesa RE2020 permite la valorización de la geotermia y del pozo climático. En nuestra página web está disponible un documento completo del pozo climático en la RE2020 realizado por TRIBU Energie. Este es un extracto de dos zonas climáticas de un edificio escolar de 4384 m² en Estrasburgo y en Marsella (zonas climáticas H1b y H3):
DH (grados/hora): indicador de confort de verano
Cep, nr: consumo de energía no renovable
Cep, nr con y sin pozo climático
La reducción de las horas de falta de confort de verano permite prescindir de la necesidad de frío en la zona H1b y bajar del umbral máximo reglamentario de 950 DH en la zona H3.
El consumo de energía en calor y frío disminuye drásticamente, mientras que el consumo de energía de la ventilación aumenta levemente debido a la pérdida de carga del sistema. El balance sigue ofreciendo una ganancia excedente.
Simulaciones térmicas dinámicas
En ingeniería, la simulación térmica dinámica es el cálculo de la evolución temporal del estado térmico de un sistema mediante un modelo digital similar al objeto real.
La adición de un pozo climático a un cálculo de STD permite distinguir mejor el valor de la solución en un edificio determinado.
Ejemplo 1
Centro cultural en Cambrai, al norte de Francia (Extracto de STD realizado por BE BERIM: software Pleiades + Comfie, versión 3.3.3.0).
Los caudales de renovación del aire considerados son los siguientes:
• 25 m3/h para las oficinas.
• 18 m3/h para los demás locales.
Zona
Oficinas en planta baja con jardín
de horas de falta de confort (Temp. int. >28 °C)
interiores máximas Cantidad de horas de falta de confort (Temp. int. >28 °C)
Variante con 1 persiana exterior
Variante con más de 2 pozos climáticos ELIXAIR® (8 ramas)
Variante con más de 3 pozos climáticos ELIXAIR® (10 ramas)
En síntesis, la incorporación del pozo climático de ocho ramas a esta STD muestra la eficacia del sistema en comparación con lo siguiente:
• Caso de base.
• Colocación de una persiana exterior.
• La construcción de un pozo climático de diez ramas.
En síntesis, la incorporación de un pozo climático en la simulación térmica dinámica (STD) del centro cultural de Cambrai demuestra claramente la eficacia de esta solución. Los resultados muestran que el pozo climático mejora significativamente el rendimiento térmico del edificio y supera los escenarios comparativos, como el caso de base o la instalación de persianas exteriores. Este estudio destaca la importancia y los beneficios tangibles del pozo climático ELIXAIR® en términos de regulación térmica y eficiencia energética para los edificios.
Ejemplo 2
Superficie comercial de 500 m² en Bénesse-Maremne (40) (Extracto de STB BE INSPYR: software PLEIADE + COMFIE, versión 5.22.1.1).
Objetivo de temperatura interior: 19 °C en invierno y 27 °C en verano.
ÍNDICE DE FALTA DE CONFORT = CANTIDAD DE HORAS DE FALTA DE CONFORT/CANTIDAD DE HORAS DE OCUPACIÓN.
Zona
Exposición
Cantidad de horas de falta de confort Sin pozo [horas/año]
Índice de falta de confort sin pozo
Cantidad de horas de falta de confort Con pozo [horas/año]
Cantidad de horas de falta de confort con pozo
Autoservicio 2217 h
Ahorro en necesidad de frío vs. bomba de calor (PAC) con COP 3.
Caso práctico: rentabilidad de la inversión
HIPÓTESIS
• Precio kWh = €0.289.
• Aumento del costo del kWh/año = 10 %.
• Costo del pozo climático = €43 000.
SEGÚN LA STD CENTRO COMERCIAL
Necesidad de frío
• Necesidad de frío global sin pozo climático (espacio de exposición + autoservicio) = 25 719 kWh/año.
• Necesidad de frío global con pozo climático = 16 083 kWh/año.
• Ahorro en necesidad de frío = diferencia entre la necesidad de frío con o sin pozo climático = 25 719 - 16 083 = 9636 kWh/año.
Necesidad de calor
El mismo cálculo que para las necesidades de frío, ahorro en necesidad de calor realizado: 782 kWh/año.
Total de kWh/año ahorrados
= ahorro en necesidad de calor y frío = 9636 + 782 = 10 418 kWh/año.
kWh/año ahorrados
Retorno de la inversión
Conclusión: en este ejemplo, el pozo dará una rentabilidad entre los años noveno y décimo.
Resultados de temperatura reales (Point P Massy)
En cualquier tipo de edificio, el pozo climático ELIXAIR® debe ser parte integral de la estrategia de calefacción y refrigeración. Por ejemplo, imaginemos un centro comercial equipado con instrumentos para medir las temperaturas
VERANO
Objetivos de VERANO ALCANZADOS:
• Reducir significativamente los picos de calor: doce grados menos a la salida del pozo climático.
• Refrescar por flujo continuo o por ventilación en función de la inercia del edificio.
• Limitar el uso o no utilizar el aire acondicionado.
INVIERNO
Objetivos de INVIERNO ALCANZADOS:
• Precalentar las temperaturas frías de manera significativa: diez grados más a la salida del pozo climático.
• Precalentar el aire nuevo de la CTA sin batería de protección contra heladas.
• Reducir la necesidad de calefacción.
VENTAJAS TÉCNICAS
Un sistema de hierro fundido
La vida útil del hierro fundido oscila entre 70 y 100 años, lo que ha quedado demostrado durante más de 150 años.
Resistencia mecánica (Mpa)
Una resistencia reconocida: el hierro fundido tiene propiedades mecánicas excepcionales, como la resistencia a los golpes (fuerzas de flexión y ovalización), a las cargas de tierra (sin deformación) y a las cargas rodantes (se puede enterrar bajo una zona circulante sin riesgo de aplastamiento).
Gracias a sus características mecánicas, el sistema ELIXAIR® es sólido y duradero.
Estas propiedades mecánicas están justificadas por los resultados del ensayo de tracción (valor mínimo de 200 Mpa para el hierro fundido con grafito laminar), la resistencia mínima al aplastamiento en anillo (valor mínimo de 332 MPa para DN300 y DN500; 350 MPa para DN200), una dureza Brinell máxima de 260 HB y un módulo de elasticidad E de 110 GPa.
Gracias a sus características mecánicas, el sistema ELIXAIR® puede soportar las cargas de obra, instalarse con una altura de cobertura de hasta 6 m, implantarse debajo de un edificio, bajo un estacionamiento, debajo del pavimento, así como bajo carreteras y caminos, de una manera sostenible y duradera.
Los revestimientos exteriores
Los revestimientos exteriores (responden a la gran mayoría de los suelos, figuran en la nota de cálculo) se aplican de acuerdo con la norma NF EN 877: 2021.
Los revestimientos exteriores de las juntas están formados por un revestimiento epoxídico de 300 µm.
Los revestimientos exteriores de los tubos están formados por una primera capa de zinc anticorrosión de 200 g/m²
Estanqueidad al agua y al aire
La estanqueidad al agua y al aire del pozo climático ELIXAIR® se garantiza mediante la aplicación del sistema de conformidad con las disposiciones que se indican en el expediente técnico (NF EN877, NF EN1610).
Además, el hierro fundido no sufre ovalización con el paso del tiempo, por lo que conserva su estanqueidad.
Siguiendo el método L de la NF EN 1610, se recomienda enfáticamente realizar una prueba de estanqueidad de las redes antes del relleno final para garantizar la correcta aplicación de los elementos.
Una prueba realizada como corresponde facilita la aceptación de la obra y permite acceder a la garantía de diez años del instalador.
Todos los conjuntos de una red de pozos climáticos ELIXAIR® cumplen con los siguientes requisitos mínimos según el método de ensayo definido en la norma NF EN 877:
• Estanqueidad al aire en caso de depresión de 0.4 bar (presión interna negativa al aire).
• Estanqueidad al agua en caso de presión interna de 2 bares.
• Estanqueidad al agua en caso de presión externa de 0.5 bares.
Prueba de penetración radicular
Las pruebas realizadas demuestran que las juntas utilizadas en la línea ELIXAIR® no permiten la penetración de las raíces (prueba según la norma EN 17970:2024).
Forma genérica (bucle de Tickelmann)
Dos ejemplos de bifurcación en 4*DN300 (reenviar AT)
El principio del bucle de Tickelmann es la igualación de las pérdidas de carga entre las diferentes ramas de una red hidráulica o aeráulica (calefacción, aire acondicionado, red solar, etc.), asignándoles a cada una la misma longitud, los mismos codos y el mismo equipo. De este modo, cada rama de la red tiene la misma pérdida de carga.
El pozo climático debe seguir el bucle de Tichelmann: una entrada de aire diametralmente opuesta a la salida de aire. De esta manera, respetamos el acoplamiento del flujo en los conductos del pozo climático.
Tipos de implantación
En algunos casos, podemos integrar varias entradas de aire. Esto limita el costo y reduce significativamente la pérdida de carga relacionada con el pozo climático.
Luego debemos lograr un equilibrio en las ramas: acortar las ramas más alejadas de la aspiración (seguimos el mismo principio porque las ramas trabajan de manera equivalente).
El sistema de pozos climáticos ELIXAIR® está diseñado para instalarse en los siguientes lugares:
• Debajo de jardines y espacios verdes.
• Debajo de vegetación de cualquier tipo.
• Debajo de estacionamientos de vehículos.
• Debajo de la calzada y la red vial.
• Debajo de edificios.
de la calidad del aire interior PRESERVACIÓN
El Instituto MEDIECO llevó a cabo las pruebas para el revestimiento interior. Los siguientes dos puntos se refieren al revestimiento interior.
COV (higiene del producto), clase A+
El pozo climático transporta aire nuevo, por lo que es clave tener un recubrimiento adecuado para proteger la calidad del aire, la salud de los ocupantes y la vida útil del hierro bruto.
La protección interior de nuestros tubos es una resina epoxi eficaz y adherente que impide el contacto del aire con el metal. Por otra parte, las pruebas han demostrado que no libera solventes ni COV una vez que se seca. En conclusión, el revestimiento interior es totalmente inerte químicamente.
La captación se realiza mediante una entrada de aire equipada con un filtro ISO grueso 60 %, anteriormente denominado G4, destinado a retener las partículas presentes en el aire exterior y que pueden perjudicar el confort de los edificios (polen, polvo, etc.).
Prueba de hongos y bacterias ISO 16000
• NF EN ISO 846: resistencia al crecimiento fúngico.
• Prueba de 28 días a 28 °C y 95 % de humedad relativa.
• Prueba de fungicida con puntuación de 2 en 6 niveles (buen resultado).
• Prueba de biodegradabilidad con puntuación de 0 en 6 niveles (muy buen resultado).
Conclusión: el recubrimiento epoxi presenta resistencia al crecimiento fúngico, por lo que no favorece el crecimiento. Dicho de otro modo, el recubrimiento utilizado no ofrece «alimento» a los organismos ni permite su desarrollo.
Filtros
Los filtros G4 pueden hacer que el aire sea más limpio a la salida de un pozo climático que al aire libre.
Por el efecto de la prefiltración, la vida útil del filtro de la central de aire (que suele ser más caro) aumenta de forma significativa.
Es imprescindible controlar al menos tres veces al año la posible obstrucción del filtro y cambiarlo si es necesario.
El mantenimiento del filtro es imprescindible para el correcto funcionamiento de la obra.
Gestión de condensados
Pueden formarse condensados en la red, por lo que es necesario generar una pendiente de 1.5 % para que los condensados puedan recuperarse en el punto bajo, en un pozo de registro especialmente previsto y equipado con una microbomba de elevación.
Además, gracias a nuestro pozo de registro hermético, los condensados no están en contacto con el aire, lo que permite evitar cualquier riesgo de malos olores.
Se debe prohibir el uso de un pozo ciego (perforar el fondo del pozo de registro para evitar que se eleve el nivel de las napas o la contaminación por radón, gas, etc.).
Si el pozo climático llega al subsuelo, la evacuación de los condensados se puede realizar por gravedad por medio de un sifón y no requiere un pozo de registro exterior.
NUESTRA OFERTA ELIXAIR®
lo acompañará durante toda la elaboración de un proyecto, desde la concepción hasta la realización.
Los servicios asociados con la línea ELIXAIR® incluyen lo siguiente:
ESTUDIO DE VIABILIDAD
Dependiendo del contexto y del proyecto, tenemos la experiencia suficiente para ofrecerle información sobre el potencial de nuestra aplicación para su proyecto.
NOTA DE CÁLCULO TÉRMICO Y DE PÉRDIDA DE CARGA
• Algoritmo RE2020 con el método THBCe.
• Algoritmo COSTC con el método RAGE.
• Parámetros posibles:
- Variación de caudal.
- Carga de una zona climática específica.
- Hora de funcionamiento.
- Etc.
REALIZACIÓN DE PLANO ISOMÉTRICO
• DWG.
• BIM.
ASESORAMIENTO TÉCNICO
• Instrumentación del pozo climático.
• Administración de la derivación.
• Sistema de ventilación más adecuado.
• Aplicación del sistema.
• CCTP, FDES, dictamen técnico.
ACOMPAÑAMIENTO DE LAS EMPRESAS DE INSTALACIÓN
• En la fase de licitación.
• En la fase previa a la ejecución para preparar la colocación.
• En la obra, durante la fase de ejecución.
DURANTE LA OPERACIÓN
• Protocolo de puesta en marcha.
PAM Building
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ELIXAIR® Saint-Gobain PAM Bâtiment
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