Las aguas residuales urbanas podrían revolucionar la climatización de edificios

Investigadores de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) han evaluado el potencial de las aguas residuales y pluviales que circulan por los sistemas de alcantarillado urbanos como una fuente de energía térmica para la climatización de edificios. Su investigación ha demostrado que este método es más eficiente que los sistemas geotérmicos tanto en calefacción como en refrigeración de instalaciones.

Con este propósito, los investigadores de la UPM seleccionaron un edificio de oficinas con un diseño de baja energía ubicado en Madrid como modelo, y llevaron a cabo una evaluación para determinar si la energía proporcionada por las aguas residuales sería adecuada para la climatización y refrigeración del mismo.

El estudio evalúa el potencial de las aguas residuales

"Inmaculada Martínez, investigadora de la Etsem y una de las autoras de este estudio, explicó que el objetivo principal de la investigación es evaluar el potencial de las aguas fecales para cubrir la demanda térmica anual de calefacción y refrigeración. Además, se busca determinar el impacto de las aguas subterráneas y pluviales en la eficiencia térmica de un intercambiador de calor de estas aguas, con el fin de asegurar el confort térmico dentro del edificio".

Los expertos consideraron diversos factores que podrían afectar los resultados, como el momento más adecuado del año para utilizar esta energía, el impacto de las aguas pluviales en el flujo y la temperatura del sistema de alcantarillado, y cómo esto influye en la eficiencia de las bombas de calor en relación con la temperatura del lado de la fuente, la demanda del edificio y la ubicación del intercambiador de calor dentro del sistema de alcantarillado. También evaluaron la eficiencia hipotética del intercambio térmico de las aguas residuales en función de mediciones reales de temperatura y flujo.

El potencial energético

Según los hallazgos de los investigadores de la UPM, las aguas fecales del alcantarillado que fluyen a un caudal superior a 5 litros por segundo pueden suministrar la energía térmica necesaria para cubrir las demandas energéticas de un edificio de oficinas con una demanda de 45 kW (60 W/m2): "La eficiencia es mayor en términos de calefacción que en el caso de la refrigeración, aunque los datos muestran buenos resultados en ambas aplicaciones".

"Según los autores del estudio, la contribución energética de las aguas residuales del alcantarillado resulta más ventajosa en escenarios de calefacción que en los de refrigeración, aumentando el rendimiento del sistema en más de un 22 % en comparación con los sistemas geotérmicos. Además, el agua de lluvia mejora el rendimiento en refrigeración en más de un 14 % en comparación con los sistemas geotérmicos".

El estudio reveló que el caudal es el factor que incide de manera más directa en el cálculo de la potencia máxima disponible en la red de alcantarillado, partiendo de la premisa de un salto térmico constante (2 °C).

La red de alcantarillado

"La red de alcantarillado urbano asegura caudales adecuados y una renovación constante del agua durante todo el año. Por lo tanto, la rentabilidad de un intercambiador de calor instalado en la red de alcantarillado, dimensionado correctamente, sería superior a la de otros sistemas geotérmicos. Además, garantizaría la cobertura de la demanda energética del edificio con el máximo rendimiento".

el rendimiento del sistema se basa en los intercambiadores de calor y la temperatura de la fuente. Las aguas residuales en el sistema de alcantarillado mantienen una temperatura constante entre 15 °C y 25 °C durante todo el año, lo que las convierte en una fuente de energía alternativa viable. Este trabajo, publicado en la revista 'Buildings', destaca la importancia de aprovechar las aguas residuales como una fuente de energía renovable. Además, proporciona datos para decidir la ubicación y dimensionamiento de los intercambiadores de calor en los sistemas de alcantarillado, lo que puede contribuir al diseño eficiente de sistemas de climatización en edificios.