Proceso de Diseño

El diseño completo del sistema de calefacción y enfriamiento de un edificio se compone de varios pasos. Cada uno es importante para que el sistema tenga un rendimiento satisfactorio. Sin embargo, las estimaciones de carga de calefacción y enfriamiento son las más críticas pues todo lo demás en el sistema depende de ellas. A los cálculos de carga más básicos se les denomina como carga de diseño, y las cargas del suelo y por el uso de energía también se consideran.

1. Las cargas de diseño se utilizan para dimensionar y seleccionar el equipo para un sistema y para diseñar los componentes de calefacción y enfriamiento en concordancia. Las cargas de diseño se basan en condiciones aceptadas o estándar para una ubicación dada.
2. Las cargas de energía se utilizan para predecir la energía necesaria para operar el sistema durante un cierto periodo de tiempo. La metodología básica de cálculo puede ser la misma que la de la carga de diseño, sin embargo, se utilizan datos reales de clima y condiciones de operación.
3. Las cargas del suelo se asocian con la parte geotérmica y se refieren al diseño del dispositivo de acoplamiento o geo cambiador. En principio, estos cálculos son similares a las cargas de energía excepto por que la carga del suelo es el calor expulsado hacia el suelo (en modo de enfriamiento) o recuperado de él (en modo de calefacción).

El dimensionamiento del equipo de calefacción o enfriamiento para un sistema es fundamentalmente el paso más importante en el diseño de proceso. Para sistemas residenciales, el equipo está normalmente integrado como una unidad (un conjunto de componentes acoplados diseñados para funcionar como un todo); una vez que se ha seleccionado una unidad, ciertos parámetros quedan determinados o tienen un margen de ajuste muy reducido. Por ejemplo, una unidad se diseña para una tasa de flujo de aire nominal en un sistema de ductos, y solo un pequeño ajuste es posible. Una bomba de calor basada en agua no es la excepción, pues está diseñada para un rango limitado de tasas de flujo de agua. Por lo tanto, otras partes del sistema tales como los circuitos bajo el suelo (o un sistema de ductos), el geo cambiador y la bomba de circulación de salmuera deben tener la capacidad apropiada para la bomba de calor.

Esta es otra parte crítica, ya que dependiendo de las condiciones del clima y de los niveles de humedad algunos sistemas pueden resultar completamente inapropiados. Se debe tener cuidado para cumplir con los requerimientos de calefacción y enfriamiento.

Ésta se calcula a partir de los siguientes datos:

1. Carga de calefacción y enfriamiento del edificio.
2. Tipo y tamaño de la bomba de calor.
3. Condiciones del clima y del suelo.

El diseño del geo cambiador para un sistema geotérmico requiere información referente a la cantidad de calor transferida hacia o desde el suelo durante un cierto periodo de tiempo. Normalmente los meses más calurosos y los más fríos se usan como referencia.

Durante la estación en la que se requiere enfriamiento toda la energía entrante al sistema debe ser expulsada hacia el suelo, y durante los meses invernales se retira calor del suelo en una cantidad igual a la capacidad de la unidad menos la energía eléctrica aportada para su funcionamiento.