Este documento describe una tecnología para viviendas de energía cero que integra la captación de energía solar, su almacenamiento en el subsuelo y su distribución para climatizar la vivienda de manera eficiente. El sistema aprovecha la energía solar térmica, la geotermia natural y las ganancias internas de calor para proporcionar calefacción, refrigeración y agua caliente con un balance energético nulo o negativo.

1. G E O S O L M A X
g e o t h e r m i c s a n d s o l a r e n e r g y
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M E M O R I A

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TECNOLOGIA VIVIENDAS DE ENERGIA CERO
En el sector de la edificación, las razones del derroche energético son básicamente tres:
1 - Existen límites físicos reales a la eficiencia de algunas transformaciones termodinámicas.
2 - Existen factores culturales importantes que inciden en el gasto energético.
3 - Existen factores tecnológicos y de diseño, que hacen que nuestras construcciones sean
ineficientes en energía.
Esto último implica que la forma en que se desarrolla la arquitectura en general, adolece de un
pensamiento energético integral relativo al uso eficiente de la energía y la sostenibilidad a largo plazo de
los modos de construir y vivir en esas edificaciones.
En el límite, es posible suponer que hay que practicar una arquitectura inteligente en energía, que haga
buen uso de la oferta no convencional de los recursos existentes.
Este tipo de viviendas se denominan Viviendas de energía Cero y básicamente se definen como aquellas
construcciones que consumen la misma energía que generan, presentando un balance de energía global
inferior 15kW/ m2 año según definición de Instituto Fraunhofer alemán.
Ahora bien, una vivienda de consumo cero, es también un emisor cero de contaminantes, y su impacto en
el medio es mínimo.
La experiencia de miles de viviendas construidas indica que no tiene por que ser más cara que lo usual y
su nivel de confort es superior al de una vivienda convencional.
Este planteamiento es aplicable no solo a viviendas unifamiliares aisladas sino también a viviendas en
edificaciones en altura.
La perspectiva de la presente propuesta se basa en cubrir el salto desde la gestión racional de la
energía desde unos principios físicos fundamentales a su aplicación integrada dentro del proceso
constructivo. Así se atiende a la energía solar térmica recibida durante el día en el edificio, su transporte y
almacenamiento en el subsuelo y su dosificación hacia el interior de la vivienda según los criterios de
confort establecidos.
La importancia de la climatización basada en el intercambio térmico con el subsuelo esta cobrando una
especial importancia en los últimos años de forma que las características del terreno apuntan a nuevos
criterios de diseño y crecimiento urbano en el inmediato futuro [Parriaux, 2004] junto a los métodos de
extracción de calor en cada caso [Rybach 1978].
El empleo de la corteza terrestre como almacén de la energía captada en el exterior es un procedimiento de
enorme capacidad, coste muy bajo y elevada eficiencia como demuestran los numerosos trabajos
publicados al efecto tanto para calefacción como para refrigeración [Öztürk, 2004][Rosen,1999],
[Yumrutas,2005].
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Este intercambio de energía puede realizarse mediante un fluido, usualmente el agua que, por su densidad
y calor especifico, es capaz de mayor capacidad de transporte o por el aire que se incorpora directamente a
la ventilación del interior [Pfafferott, 2003].
La utilización de la propia estructura del edificio, cubiertas y muros, como superficie capaz de captura de la
energía solar tiene así mismo una larga trayectoria.
Por ello se lleva a cabo en la presente propuesta un esquema integrado de construcción y gestión de
energía que contribuya a la reducción de costes de edificación en unión de los elementos de
gestión térmica en los elementos constructivos para lograr una drástica disminución del consumo
de energía en el uso posterior de la vivienda.
La propuesta consiste básicamente en la integración de la gestión de energía dentro de los elementos
constructivos capaces de captar la energía solar en la cubierta, almacenarla en el subsuelo, dosificando su
incorporación al interior de la vivienda para maximizar el confort con el menor consumo de energía.
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FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA SOLAR - GEOTÉRMICO
En cuanto a su funcionamiento hay que comentar los siguientes puntos:
Absorbedor solar del tejado: Mediante las tuberías de absorción hechas de tubos de PP y situadas
debajo de la cubierta, se utiliza la totalidad de la energía de radiación solar.
Los circuitos del tejado convergen a través de un colector que está conectado por el avance y el
retorno con el distribuidor de los circuitos del acumulador de materia sólida.
Tan pronto como la temperatura del absorbedor sobrepase en 2 grados Kelvin la temperatura del
acumulador situado más al exterior se activará una bomba de circulación.
Por la alimentación según áreas de temperatura establecidas y a través de los distribuidores de
válvula termostática que dirigen de forma selectiva, se garantiza que incluso el poco calor del sol del
invierno, o la ganancia adicional de energía solar de las superficies del tejado que no estén
orientadas exclusivamente hacia el sur se aprovechen del circuito periférico alrededor del acumulador
de materias sólidas.
Según las temperaturas que se necesiten en el avance del absorbedor del tejado, se abren o se
cierran las válvulas termostáticas y de manera selectiva se alimentan los respectivos circuitos de
alimentación.
La placa de base de la cimentación de hormigón armado y el terreno debajo acumulan el calor solar
con el cual han sido alimentados.
A través del recuperador de calor dentro del acumulador del núcleo se precalienta el agua de uso
doméstico, antes de calentarla dentro del calentador permanente (calentador de circulación)
térmicamente regulado hasta alcanzar la temperatura necesaria para el consumo final.
Con temperaturas del acumulador del núcleo de +35 º C como mínimo, no es a penas necesario un
calentamiento posterior, según las costumbres de los usuarios.
El agua de uso doméstico precalentada podrá ser utilizada directamente.
Ganancia geotérmica.- La casa como elemento de recogida de calor geotérmico cuyo transporte se realiza
mediante un pequeño sistema de bombeo en distintos circuitos que adquieren energía de la cubierta, la
difunden en el suelo para su almacenamiento, la distribuyen sobre los muros estableciendo una barrera
térmica entre la vivienda y el entorno o directamente pre-calientan el agua caliente sanitaria.
Un segundo sistema utilizado para ventilación acondiciona el aire de entrada a la vivienda a la temperatura
idónea, recuperando mediante tubos de acero concéntricos el calor residual del aire interior expulsado en
su renovación con una eficacia superior al 90%.
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La geotermia natural existente es recogida por la casa plenamente aislada, de manera que, incluso con
alimentación cero de energía solar en las áreas de acumulación del núcleo, se producen temperaturas de +
19 º C y más (dependiendo del tamaño de la casa, de la calidad del suelo, etc.).
Es preciso hacer constar que la temperatura de la superficie terrestre es una fuente de energía respetuosa
con el medio ambiente, que no precisa transporte, a prueba de crisis y precios de mercado, económica y
casi infinita , cuyo uso puede ser de inapreciable valor en climas como el de España donde el equilibrio
térmico estacional exige un aporte neto casi nulo.
A través del sistema de climatización y compensación de las paredes exteriores se utiliza esta geotermia
para la compensación de pérdidas de calor de transmisión a través de la pared exterior.
Adicionalmente podrá aumentarse el efecto de elemento de recogida de la casa, si se prevé un faldón de
aislamiento alrededor de la solera y la tierra debajo, hasta una profundidad de 2 metros. Lo que no
encarece la obra pues hoy en día todas las casas tienen garaje, o se aprovecha el semisótano para
diversos usos.
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FLUJO DE AIRE a TRAVÉS DEL ACUMULADOR TÉRMICO
DEL SUBSUELO
Este sistema de regulación de temperatura de las paredes cumple con las tareas siguientes:
A. La climatización en los meses de verano mediante la evacuación de energía solar excedente.
B. La compensación de pérdidas de calor de transmisión durante los meses de invierno mediante una
regulación de la temperatura con energía solar acumulada y geotermia así como la formación de una
barrera de temperatura.
C. Evitar problemas de punto de rocío y mantener seco y proteger contra la condensación las zonas de
humedad ascendente o las zonas de partes constructivas que estén en contacto con la tierra.
En edificios con un aislamiento óptimo, donde la ganancia adicional de energía interior juega un papel
decisivo, el sistema de calefacción mural se transforma en un sistema de compensación en área de
temperatura baja.
La reducción de la pérdida de calor por transmisión aumenta la sensación de confort y crea un clima
ambiental sano.
La temperatura de superficie de la pared interior es idéntica a la temperatura del aire en la habitación o se
sitúa unos grados por encima o por debajo según la temperatura deseada.
En verano se refrigeran las paredes, transportando el exceso de calor de los muros al circuito periférico
alrededor del acumulador de materia maciza.
En invierno se lleva calor procedente del acumulador de materia maciza a las paredes exteriores
alimentándoles prioritariamente de los acumuladores centrales y periféricos (BARRERA DE
TEMPERATURA)
Así pues EL SISTEMA ESTÁ BASADO en:
1. Paredes construidas con poliestireno y hormigón armado , de acuerdo a los datos que aporte
para cada proyecto el calculista de estructuras, con un aislamiento perfecto y que llevan
incluidas todas las instalaciones de tuberías integradas en las paredes (barrera térmica,
cables eléctricos, agua y saneamiento.
2. Energía solar disponible que se puede obtener mediante el absorbedor del tejado. Energía
acumulable que se utiliza en el acumulador de materia sólida para la calefacción o para la
compensación de pérdidas de calor de transmisión de las paredes exteriores. Es muy
importante el aprovechamiento de la energía geotérmica de la corteza terrestre.
3. Hay muchas experiencias sobre la utilización de la geotermia y de la acumulación a largo
plazo de la energía solar.
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4. Las ganancias adicionales de energía interior que se producen durante el funcionamiento
de aparatos electrodomésticos como son: lámparas eléctricas, televisores, placas de
cocina, frigorífico, etc., así como por la emisión de calor de los usuarios.
5. Creación de una barrera térmica en las fachadas.
6. Tubo de aspiración dirigido por termostato situado en el exterior para la ventilación
invierno / verano por canal subterráneo, equipado con filtros y, en caso de necesidad, con
tamiz antipolen, dirigirá la corriente del aire entrante a través de dos circuitos
recuperadores de calor ( instalación de contracorriente).
La interacción de estos elementos en un sistema de construcción y de energía hace posible una
construcción económica, favorecedora del medio ambiente y favorable en energía primaria.
Es decisivo el coste de un edificio y de sus instalaciones, los costes de energía primaria, así como los
gastos corrientes de energía.
Desde nuestro punto de vista existe aquí el punto de partida más importante – no debe producirse ningún
gasto adicional por la obra gris ni por las instalaciones sino una bajada de los costes de inversión y de
mantenimiento con un máximo ahorro de energía simultáneo mediante la utilización de energías del medio
ambiente y construcciones con aislamiento óptimo.
En la actualidad se utiliza una elevada proporción de todas las materias primas energéticas (petróleo, gas y
carbón) quemadas exclusivamente para calefacción y climatización, un lujo, si tenemos en cuenta que ya
existen a nuestra disposición una serie de alternativas útiles desde el punto de vista de la política
medioambiental.
Todavía construimos con piezas demasiado pequeñas, lo cual hace aumentar el coste en salarios.
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P L A N O S
esquemas funcionamiento

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PLANOS DE TEMPRANALES
SAN SEBASTIÁN DE LOS REYES

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VIVIENDAS EN TEMPRANALES – SAN SEBASTIÁN DE LOS REYES
PLANTA DEL CONJUNTO
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VIVIENDAS EN TEMPRANALES – SAN SEBASTIÁN DE LOS REYES
ALZADO BLOQUE
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VIVIENDAS EN TEMPRANALES – SAN SEBASTIÁN DE LOS REYES
ALZADOS CONJUNTO
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g e o s o l m a x
Secciones - detalles

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SECCIÓN TIPO
ENCUENTRO MURO CON SOLERA
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CUMBRERA
SECCIÓN TIPO
ALERO
ENCUENTRO CON FORJADO
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CUBIERTA PLANA
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DETALLES DE ENCUENTROS DE PANELES – SECCIONES HORIZONTALES
ENCUENTRO PANELES MUROS EN ESQUINA ENCUENTRO MUROS EXTERIOR E INTERIOR ENCUENTRO MURO PANELES ALINEADOS
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i n f o g r a f í a s

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CUBIERTA
Captadores de Calor en Cubierta
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SECCIÓN ESQUEMÁTICA
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CONDUCTOS SUBSUELO
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