La geotermia aplicada a la edificación ha sido tradicionalmente asociada a sistemas de intercambio térmico mediante circuitos hidráulicos, en los cuales el subsuelo se utiliza como foco térmico para la climatización de espacios interiores, principalmente a través de suelo radiante o fancoils. Estos sistemas, aunque eficientes desde el punto de vista energético, presentan una elevada complejidad técnica, costes iniciales significativos y necesidades de mantenimiento asociadas a bombas, intercambiadores, válvulas y circuitos presurizados.

En contraste, los sistemas de geotermia por aire, también conocidos como earth-air heat exchangers o túneles climáticos, constituyen una solución pasiva o semipasiva que aprovecha la inercia térmica del terreno para preacondicionar el aire de ventilación. A pesar de su potencial, este tipo de sistemas no se encuentra ampliamente implantado en el ámbito residencial, siendo escasa su presencia en normativas, proyectos convencionales y literatura técnica aplicada.

Estado actual de la tecnología

La mayor parte de las instalaciones geotérmicas actuales se basan en intercambios térmicos agua–suelo, empleando sondas verticales o captadores horizontales que alimentan bombas de calor. Estos sistemas presentan rendimientos elevados, pero su dependencia de maquinaria activa implica:

• Consumo eléctrico continuo.

• Costes de instalación elevados.

• Necesidad de mantenimiento periódico.

• Vida útil limitada de componentes electromecánicos.

Por el contrario, los sistemas de geotermia de aire natural aprovechan directamente la temperatura prácticamente constante del terreno a partir de ciertas profundidades (normalmente entre 1,5 y 3 metros), permitiendo que el aire exterior se enfríe en verano y se precaliente en invierno antes de su introducción en la vivienda.

A pesar de su simplicidad conceptual, estos sistemas apenas se utilizan en edificación contemporánea, fundamentalmente por la falta de estudios experimentales sistematizados, la ausencia de estandarización constructiva y la escasa difusión de sus ventajas reales.

Objetivo del proyecto

El objetivo de este trabajo es desarrollar, implementar y analizar experimentalmente un sistema de geotermia de aire natural en una vivienda unifamiliar, evaluando su comportamiento térmico, energético y económico.

Actualmente, se desconoce con precisión:

• La profundidad óptima de enterramiento.

• La longitud necesaria del conducto.

• La sección transversal más eficiente.

• El material más adecuado.

• El comportamiento comparativo entre convección natural y ventilación forzada.

• El impacto real sobre la demanda energética del edificio.

Estas variables serán objeto de estudio durante el desarrollo del sistema, con el fin de obtener datos reales que permitan establecer criterios de diseño replicables.

Fundamento físico

El sistema se basa en el principio de transferencia de calor por conducción entre el aire en movimiento y el terreno circundante. A partir de cierta profundidad, la temperatura del suelo se mantiene prácticamente constante a lo largo del año, amortiguando las oscilaciones térmicas exteriores.

Durante el verano, el aire caliente exterior cede calor al terreno y entra en la vivienda a una temperatura inferior. En invierno, el aire frío absorbe calor del suelo, accediendo al interior a una temperatura superior a la exterior.

Este proceso permite reducir significativamente la carga térmica de calefacción y refrigeración, actuando como sistema de preacondicionamiento pasivo.

Ventajas energéticas

Desde el punto de vista de la eficiencia, este sistema presenta múltiples beneficios:

• Reducción directa de la demanda energética de climatización.

• Funcionamiento pasivo o de muy bajo consumo.

• Posibilidad de operar sin equipos activos (convección natural).

• Mejora del confort térmico interior.

• Disminución de picos térmicos.

• Integración con ventilación higiénica.

Al tratarse de un sistema de intercambio directo aire–terreno, se eliminan pérdidas asociadas a bombas de calor, intercambiadores secundarios y conversiones energéticas intermedias.

Ventajas económicas

Las ventajas económicas derivadas de este sistema son notables:

• Coste de instalación bajo en comparación con sistemas geotérmicos hidráulicos.

• Ausencia de maquinaria compleja.

• Vida útil muy prolongada.

• Nulo o casi nulo mantenimiento.

• Ahorro energético continuo a lo largo de la vida útil del edificio.

• No dependencia de combustibles ni de sistemas activos.

Una vez ejecutada la canalización enterrada, el sistema funciona de manera indefinida sin necesidad de recambios, lubricaciones ni sustituciones de componentes críticos.

Ausencia de mantenimiento

Una de las características más relevantes del sistema propuesto es su condición de infraestructura pasiva permanente. Al no depender de componentes electromecánicos, el mantenimiento se reduce a:

• Inspecciones ocasionales.

• Limpieza de filtros si se instalan.

• Verificación de entradas y salidas de aire.

Esto contrasta fuertemente con sistemas activos, cuya vida útil está condicionada por la fatiga mecánica y la obsolescencia tecnológica.

Conclusión

La geotermia de aire natural representa una alternativa altamente eficiente, económica y sostenible para la climatización pasiva de edificios residenciales. Su escasa implantación no responde a limitaciones técnicas, sino a la falta de investigación aplicada y estandarización.

El desarrollo experimental de este sistema permitirá obtener datos reales sobre su comportamiento térmico, definir parámetros de diseño óptimos y demostrar su viabilidad como solución de climatización de bajo impacto ambiental, bajo coste y mantenimiento prácticamente nulo.

Este proyecto pretende sentar las bases para una nueva tipología de sistemas pasivos aplicables a la edificación contemporánea, alineados con los principios de arquitectura bioclimática y construcción sostenible.