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Koven Air · Bombas de calor industriales y comerciales
Bombas de calor geotérmicas comerciales
Ninguna planta geotérmica central puede superar el rendimiento de su campo de perforaciones. Koven Air fabrica el equipo central —la bomba de calor geotérmica de tornillo enfriada por agua KASCMF, de 367-1,852 kW— y trabaja con usted en el diseño del circuito cerrado subterráneo para que funcione bien durante 20 años, no solo 1.
Diseñada para plantas centrales comerciales e institucionales (de 367 kW en adelante). No es una unidad paquete residencial.
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367–1,852
kW de enfriamiento por unidad (KASCMF)
20
modelos de tornillo, R134a
6.1–6.4
COP de enfriamiento medido en campo
≤2 °C
deriva medida del campo de perforaciones por temporada
44–50%
ahorro energético medido
35
países de exportación desde 2007
En los proyectos geotérmicos comerciales, el éxito depende del circuito, no del equipo
Una bomba de calor geotérmica transfiere calor entre un edificio y un circuito cerrado enterrado, en lugar de quemar combustibles fósiles o expulsar calor residual al aire exterior caliente. En una planta central comercial, los chillers con bomba de calor se instalan en el cuarto de máquinas y transfieren energía renovable desde o hacia un campo de perforaciones verticales. Se basan en el mismo principio físico que los sistemas residenciales, pero con una potencia aproximadamente cien veces mayor.
En los edificios comerciales, el rendimiento de los sistemas geotérmicos se evalúa durante toda su vida útil con una sola métrica: la eficiencia energética. Esta sube o baja según el circuito subterráneo, no según la marca o el modelo del equipo de calefacción. Si el circuito se diseña correctamente, el equipo proporcionará calefacción y enfriamiento renovables y eficientes durante décadas; si se diseña mal, ningún compresor podrá compensarlo.
Un sistema geotérmico no es una bomba de calor de fuente de aire. Una unidad de fuente de aire extrae calor del aire exterior frío y reduce su capacidad en invierno, pero un campo de perforaciones extrae calor de la temperatura subterránea, relativamente estable, durante todo el año. Por eso, un sistema geotérmico comercial de calefacción y enfriamiento centralizados mantiene una capacidad de calefacción eficiente incluso durante la semana más fría del año.
Este es el aspecto que otras empresas no suelen abordar: si dos bombas de calor idénticas se conectan a campos de perforaciones distintos y de diferente capacidad térmica, su rendimiento energético no será igual en el año cinco. Según un estudio de diseño canadiense, muchos diseñadores no dimensionan adecuadamente el campo subterráneo. Así, un campo de perforaciones subdimensionado acumula una deriva térmica de una temporada a otra y puede superar el umbral que hace que la temperatura del agua de salida de la bomba de calor quede fuera de su rango de operación.
Por eso, empezamos por el circuito subterráneo. Nuestra unidad de tornillo KASCMF es un equipo confiable que se utiliza en instalaciones de plantas centrales con bombas de calor en muchos lugares. Sin embargo, para mantener el ahorro energético del 44-50% en este sistema central de calefacción y enfriamiento, hay que dimensionar y equilibrar correctamente la parte subterránea. En el resto de esta página explicamos el proceso con más detalle: primero, cómo dimensionamos el campo de perforaciones; después, cómo elegir el equipo; y, por último, presentamos pruebas de nuestro método de diseño.
[MODO DE FALLA] El modo de falla, dicho claramente: estimar de más la carga de enfriamiento desperdicia capital; dimensionar por debajo de lo necesario el campo de perforaciones reduce silenciosamente la eficiencia. En la práctica, rara vez falla primero el equipo: falla el circuito subterráneo. Mientras que la mayoría de los proveedores vende el equipo y deja el circuito en manos del contratista, Koven Air dimensiona ambos en conjunto. Una unidad de 1,520 kW que no corresponda a un campo de perforaciones insuficiente es clave: el error puede convertir un periodo de recuperación de 6 años en uno de 12 años. Este es el verdadero costo que pocas veces se les muestra a los compradores.
Cómo dimensionamos su campo de perforaciones: regla de las tres escalas de tiempo
Uno de los errores más comunes en los diseños geotérmicos comerciales —y una causa todavía más frecuente del bajo rendimiento del sistema— es utilizar las reglas simplificadas de «vatios por metro de perforación» para dimensionar un intercambiador de calor subterráneo. Según el manual de diseño geotérmico de la Oficina de Planificación de D.C., estas reglas solo pueden formularse para un tipo de edificio en un clima específico; no son aplicables de manera general.
Nuestro enfoque para diseñar campos de perforaciones es distinto. Aplicamos el método de 3 puntos de verificación descrito en las normas de ASHRAE e IGSHPA, que exige evaluar tres escalas de tiempo para detectar posibles modos de falla. Así analizamos el campo subterráneo en las tres dimensiones en las que podría fallar. Como los principios físicos no son nuevos, hacemos transparente la metodología para asegurarnos de no pasar nada por alto.
Por hora (pico)
- Qué determina Temperatura máxima de entrada del agua, flujo del lado de la fuente y capacidad del equipo
- Dato de diseño Carga horaria del lado de la fuente para el día de diseño = carga del edificio ± potencia del compresor
- Qué falla si se omite El equipo se detiene por temperatura alta o baja del agua de entrada (EWT) en la hora de mayor exigencia
Mensual (estacional)
- Qué determina Variación estacional de la temperatura del terreno cerca del campo de perforaciones
- Dato de diseño Calor rechazado frente al extraído cada mes (predominio del enfriamiento frente al de la calefacción)
- Qué falla si se omite El terreno se calienta o enfría durante la temporada; el COP cae a mitad de temporada
A lo largo de varios años (deriva)
- Qué determina Deriva de la temperatura del terreno a largo plazo y necesidad de una fuente híbrida
- Dato de diseño Desequilibrio térmico neto anual, modelado para 20+ años mediante una función g
- Qué falla si se omite La EWT sale del rango de operación años después del comisionamiento
La directriz de ASHRAE para sistemas comunitarios y comerciales con bomba de calor es clara en el punto 3: si el diseño está desequilibrado, debe modelarse para un mínimo de 20 años y dimensionarse de modo que las temperaturas del circuito se mantengan dentro del rango de diseño en el año 20 y en adelante. Cuando las cargas de enfriamiento y calefacción difieren mucho —como en un centro de datos, un hotel o un centro comercial— usamos un equipo híbrido de rechazo de calor o recuperación de calor para corregir el desequilibrio antes de que provoque una deriva.
Quizá no parezca intuitivo: más grande no siempre es mejor, y bombear demasiado el circuito puede consumir más energía de la que ahorra. A diferencia de una hoja de cálculo basada en reglas generales, nuestras revisiones de dimensionamiento utilizan la carga horaria real de su aplicación —por ejemplo, un complejo con predominio del enfriamiento de 1,520 kW y un campo de 280 perforaciones de 100 m— y calculan la temperatura del agua de entrada en el año 20, no solo un número redondo. Así se dimensiona correctamente una bomba de calor geotérmica comercial.
«Tratamos el campo de perforaciones como una batería térmica de 20 años, no como un detalle de tuberías. Si la carga y descarga anuales no se equilibran, agregamos perforaciones, un enfriador híbrido o más recuperación de calor. Lo resolvemos durante el diseño, no después del primer verano».
Rango de compatibilidad del circuito de la planta central: modelos KASCMF y adaptación al circuito
Una vez dimensionado el circuito, elegir los modelos consiste en encontrar la combinación adecuada entre el tipo de edificio, la carga máxima y la cantidad de chillers con bomba de calor de tornillo que se conectarán al cuarto de máquinas. La línea KASCMF abarca desde el modelo 105 de un solo compresor hasta el modelo 530 de dos compresores, por lo que la mayoría de las cargas comerciales se cubren con varias unidades de una misma plataforma.
| Modelo KASCMF | Enfriamiento (kW) | Calefacción (kW) | Compresores | Recuperación de calor (kW) | Flujo del lado de la fuente (m³/h) |
|---|---|---|---|---|---|
| 105.1 | 367 | 384 | 1 compresor de doble tornillo | 115 | 73 |
| 175.1 | 617 | 698 | 1 compresor de doble tornillo | 209 | 134 |
| 265.1 | 926 | 956 | 1 compresor de doble tornillo | 287 | 184 |
| 390.2 | 1,234 | 1,280 | 2 compresores de doble tornillo | 384 | 245 |
| 440.2 | 1,520 | 1,575 | 2 compresores de doble tornillo | 472 | 302 |
| 530.2 | 1,852 | 1,913 | 2 compresores de doble tornillo | 574 | 367 |
Cada equipo utiliza R134a en un compresor semihermético de doble tornillo y ofrece 4 etapas de control de capacidad (100, 75, 50, 25, 0 por ciento), arranque estrella-triángulo y un haz integrado de recuperación de calor de carcasa y tubos. Este mecanismo permite producir agua caliente sin costo para el proyecto hotelero que se presenta a continuación.
Rango de compatibilidad del circuito: tipo de edificio y campo subterráneo
| Tipo de edificio | Carga máxima típica de enfriamiento | Configuración KASCMF | Campo de perforaciones (según nuestros proyectos) | Modo del circuito |
|---|---|---|---|---|
| Complejo grande de uso mixto | >14 MW | 8 × 440.2 (con N+1) | 280 perforaciones verticales, 100 m, doble U | Predominio del enfriamiento + balance híbrido |
| Hotel de cadena + ACS | 3–4 MW | 4 × 175.1 | 86 perforaciones verticales, 80 m, doble U | Calefacción y enfriamiento simultáneos mediante recuperación |
| Campus / manzana urbana | 2–6 MW | Configuración modular 175–390 | Campo de perforaciones por zonas y etapas | Carga y descarga anuales equilibradas |
| Reutilización del calor residual de centros de datos | Determinado por el proceso | Tornillo + recuperación | Campo de perforaciones como disipador térmico durante todo el año | Rechazo de calor + recuperación (consulte la patente de EE. UU. US20250358960A1, 2025) |
Las dos primeras filas no son ejemplos hipotéticos: corresponden exactamente a los campos de perforaciones de los dos proyectos que se detallan a continuación. Por eso podemos informar la cantidad y profundidad de las perforaciones para cada modelo de equipo.
Un error típico en las solicitudes de cotización es proponer un equipo basándose solo en su capacidad, sin considerar el circuito subterráneo. A diferencia de la página de catálogo de un fabricante, esta tabla vincula cada modelo KASCMF con una aplicación real —ya sea un complejo con 280 perforaciones o un hotel con 86— y permite al comprador seleccionar una carga de 1,520 kW o 617 kW considerando tanto el equipo como el campo subterráneo en un único proceso de compra. Ambos componentes se diseñan en conjunto o no se diseñan como un sistema.
Sistema central de tornillo frente a sistema distribuido de fuente de agua y unidad geotérmica paquete pequeña
Hay tres formas de construir un sistema geotérmico comercial y no son intercambiables. Una planta central conecta en paralelo algunos chillers grandes con bomba de calor de tornillo en un solo cuarto de máquinas; un sistema distribuido instala muchas bombas de calor pequeñas de agua a aire en las zonas ocupadas; las unidades geotérmicas paquete pequeñas alcanzan su límite justo donde empieza una planta central de verdad.
| Dimensión | Sistema central de tornillo KASCMF | Bomba de calor de fuente de agua distribuida (WSHP) | Sistema geotérmico paquete pequeño |
|---|---|---|---|
| Capacidad por unidad | 367–1,852 kW | ~3–18 kW cada una, muchas unidades | ~42–285 kW (límite de 12–81 ton) |
| Compresores en espacios ocupados | Ninguno (cuarto de máquinas) | En cada zona o cerca de ella | Variable |
| Ruido cerca de los ocupantes | ≤28 dB medidos en habitaciones de huéspedes | Ruido del compresor en cada zona | Depende de la zona |
| Redundancia | N+1 a nivel de planta | A nivel de unidad, con muchos puntos | Limitada |
| Puntos de mantenimiento | Pocos y centralizados | Muchos y distribuidos | Pocos, pero con capacidad limitada |
| Calefacción y enfriamiento simultáneos | Sí, mediante recuperación de calor | Sí, por unidad | Poco común |
Aplicación del sistema
Reconocemos las desventajas de las plantas centrales: los sistemas distribuidos ofrecen mejor control por zonas y una unidad paquete pequeña cuesta menos para una instalación pequeña. Sin embargo, el sistema central de tornillo compensa con creces sus desventajas gracias a su capacidad por metro cuadrado de superficie ocupada, la redundancia centralizada, el mantenimiento centralizado y la ventaja acústica de retirar todos los compresores de los espacios controlados por los ocupantes. Esas mismas ventajas hacen que un hotel de 320 habitaciones o un complejo de 224,000m2 lo elijan. Por debajo de 285 kW, una línea de unidades paquete puede ser adecuada; pero, por encima de 367 kW, nuestro equipo más pequeño ya supera en tamaño al más grande que puede comprar de esa línea.
Análisis de las ventajas y desventajas de costos
El error más grave es elegir basándose únicamente en el COP anunciado. Una planta descentralizada con cien compresores dentro de zonas ocupadas ofrece cien puntos de falla y cien equipos que mantener. Por eso, una instalación de 224,000m que funciona 16 horas de día y de noche prefiere instalar seis equipos enormes que se pueden mantener en las instalaciones desde un solo foso de servicio. Ese es el verdadero costo que se paga a cambio del mejor control que ofrecen varias unidades pequeñas.
Resultados medidos en plantas centrales: reducción energética de 44–50%, deriva del campo de perforaciones ≤2 °C
La objeción que más escuchamos es: «Simplemente no salen las cuentas». Empezamos a recibir comentarios en contra de análisis independientes del costo del ciclo de vida en EE. UU. Sin embargo, un estudio preliminar de NYSERDA indicó que los costos del ciclo de vida a 30 años de la geotermia eran inferiores a los de las prácticas habituales, y un informe de Oak Ridge/LBL concluyó que las bombas de calor geotérmicas eran la opción de menor costo del ciclo de vida entre las analizadas. Nuestros dos proyectos en operación ayudan a aportar datos reales que respaldan estas cifras.
En EE. UU., un crédito fiscal federal y varios programas de incentivos de las compañías de servicios públicos pueden cubrir una parte significativa del costo de los sistemas comerciales geotérmicos de calefacción y enfriamiento. Un solo sistema geotérmico que aprovecha la energía renovable del subsuelo proporciona calefacción y enfriamiento, a diferencia de un horno de gas o de un sistema de calefacción independiente, y elimina la necesidad de una planta aparte para gas natural. Esto cambia la economía del proyecto incluso antes de hacer la primera perforación.
5.8–6.5 años
periodo simple de recuperación medido en dos proyectos con plantas centrales en operación, más rápido que los ~10 años típicos de la geotermia residencial
Caso A · complejo de uso mixto (China)
44.5%
de ahorro energético medido frente a la planta anterior de chiller y caldera de gas
8 KASCMF440.2 conectadas a 280 perforaciones verticales (100m, doble U); COP de enfriamiento de 6.4 y COP de calefacción de 4.9; ambos medidos y superiores a los valores de diseño;
La deriva del campo de perforaciones se mantuvo en 2C tras una temporada completa de calefacción y enfriamiento, lo que confirma el buen funcionamiento de la verificación multianual. Al retirar las torres de enfriamiento instaladas en el techo, se liberaron approaximately 2,000m de superficie en la azotea para generar ingresos.
Caso B · hotel de cadena de 320 habitaciones (China)
50%
de ahorro total de energía medido con calefacción y enfriamiento simultáneos
4 KASCMF175.1 conectadas a 86 perforaciones verticales (80m, doble U); COP de enfriamiento medido de 6.1 y eficiencia total de recuperación de calor de 8.7.
El sistema de recuperación proporcionó abundante agua caliente sanitaria sin costo durante el verano y redujo considerablemente el consumo energético de agua caliente. Además, el ruido nocturno en el interior fue de solo 28dB, una ventaja de contar con los equipos en un cuarto de máquinas.
CE
Conformidad con el mercado de la UE
ISO 9001
Gestión de calidad
AHRI 550/590
Calificado según el método
R134a
Configuración para mercados de exportación
Probado en laboratorio
Laboratorio interno de chillers y bombas de calor
Refrigerantes, normas de clasificación y certificación
Preferimos informarle claramente de cualquier posible problema durante la etapa de especificación, en lugar de dejar que usted o su consultor de diseño lo descubran durante la compra o instalación. Todas las bombas de calor geotérmicas KASCMF vienen de serie con refrigerante R134a (GWP = 1,430). Las normativas varían mucho según el lugar de instalación, por lo que la ubicación del proyecto es importante. Elegir un refrigerante no permitido en esa ubicación puede ser uno de los errores más costosos al especificar equipos HVAC comerciales, ya que podría impedir que su proyecto en EE. UU. o la UE supere la etapa de revisión de especificaciones. Mientras que muchos proveedores solo ofrecen un catálogo con un único refrigerante, Koven Air configura el sistema según el mercado de destino.
Cumplimiento de la normativa sobre refrigerantes según el mercado: lea esta información antes de especificar
En EE. UU., las normas de Transición Tecnológica de la Ley AIM de la EPA limitan a 700 el GWP de los nuevos chillers de aire acondicionado y bombas de calor (vigentes para aplicaciones de enfriamiento de confort en 2025 y chillers de procesos industriales en 2026). Esto significa que el R134a ya no cumple con la normativa para esas aplicaciones en Estados Unidos. El Reglamento F-Gas 2024/573 de la UE restringe, a partir de 2027, los chillers estacionarios de más de 12kW con un GWP de 750 o superior. Para los proyectos comerciales de EE. UU. y la UE, definimos una configuración conforme con refrigerante de bajo GWP y ofrecemos principalmente la versión con R134a para mercados de exportación donde sigue permitido. Consúltenos sobre la normativa vigente en su ubicación antes de hacer un pedido.
En cuanto a las clasificaciones de rendimiento, nuestras unidades se ajustan a la categoría de capacidad y a la familia de normas pertinentes para una bomba de calor geotérmica de planta central. Como todas las unidades superan el umbral de 135,000 BTU/h (aproximadamente 39.5 kW), sus clasificaciones se elaboran con los métodos de prueba AHRI Standard 550/590 y 551/591. La norma para sistemas de fuente de agua Bemenbel Kesoras solo abarca unidades por debajo de ese umbral. Clasificamos los sistemas «según el método AHRI 550/590»; no anunciamos ni afirmamos que tengan certificación AHRI a menos que el modelo específico esté incluido en el Directorio AHRI.
Especificación, entrega y servicio durante toda la vida útil para proyectos de plantas centrales de exportación
Una bomba de calor geotérmica para una planta central no es una compra puntual, sino un compromiso que a menudo se extiende durante varios años. Por eso, estructuramos nuestra colaboración en torno a la operación a largo plazo del sistema, no a una sola venta. Desde 2007, fabricamos y enviamos equipos HVACR para aplicaciones comerciales e industriales a más de 35 países desde nuestras instalaciones de 20,000m2, que cuentan con un laboratorio de pruebas de última generación para chillers y bombas de calor.
En la etapa de preventa, el diseño del campo de perforaciones puede determinar si el proyecto ahorra o pierde dinero. Volver a perforar un campo es costoso y genera interrupciones. La opción más rentable es diseñar correctamente el campo subterráneo desde el principio, con mediciones reales del sitio tanto de la conductividad del suelo como de la respuesta térmica, para prevenir problemas como la deriva del circuito. En una planta central de 1,520 kW, es arriesgado asociarse con un proveedor que no cuente con capacidad de medición interna ni laboratorios de prueba. A diferencia de un simple proveedor de equipos, Koven Air integra en su proceso los cálculos para dimensionar el campo de perforaciones y la experiencia de comisionamiento en sitio: un sistema de 20 años se diseña, no solo se entrega.
Qué hacemos antes, durante y después del pedido
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FASE.01 Preventa:
asistencia para el diseño del proyecto, verificación de la precisión de los parámetros y revisión independiente de los cálculos de carga y dimensionamiento del campo de perforaciones, incluidos el análisis del sitio, la geología y los permisos. El diseño del campo subterráneo debe considerar las normas sobre aguas subterráneas, relleno de perforaciones y distancias municipales, además del rendimiento térmico.
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FASE.02 Durante la venta:
Cada unidad se prueba en fábrica antes del envío, y nuestros técnicos ofrecen asistencia en sitio para la instalación y el comisionamiento, adaptada a las condiciones reales de la obra.
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FASE.03 Posventa:
Nuestros servicios de soporte técnico gratuito de por vida ofrecen atención inmediata durante el período de garantía y capacitación continua para sus contratistas de ingeniería y operadores.
Calculadoras y estimadores de ingeniería
Acceda a nuestras herramientas técnicas para modelar las cargas del campo de perforaciones, verificar el cumplimiento regional de las normas sobre refrigerantes y calcular el período de recuperación de la inversión.
Preguntas frecuentes sobre bombas de calor geotérmicas
¿Cuánto cuesta un sistema geotérmico comercial y en cuánto tiempo se recupera la inversión?
El costo inicial depende de la capacidad del equipo, la perforación del campo de pozos y las condiciones del sitio, por lo que dar una cifra fija sería engañoso; solicite una cotización según su carga térmica. En cuanto a la recuperación de la inversión, nuestros dos proyectos de plantas centrales puestos en servicio registraron períodos simples de recuperación de 5.8–6.5 años, más rápidos que el plazo de aproximadamente 10 años habitual en sistemas geotérmicos residenciales. Además, estudios estadounidenses del costo del ciclo de vida (NYSERDA, LBL) concluyen que la geotermia tiene el menor costo del ciclo de vida a 30 años.
¿Cuál es la diferencia entre un sistema geotérmico centralizado y uno distribuido?
Una planta centralizada conecta en paralelo unos pocos chillers de bomba de calor de gran capacidad en un cuarto de máquinas, que alimentan unidades manejadoras de aire hidrónicas y unidades fan coil; un sistema distribuido instala muchas unidades pequeñas de agua a aire en distintas zonas. La planta centralizada ofrece mayor capacidad por superficie ocupada, redundancia N+1, mantenimiento centralizado y espacios ocupados más silenciosos; el sistema distribuido permite controlar cada zona con mayor precisión. Fabricamos la opción centralizada con compresor de tornillo.
¿Cambiará la temperatura del suelo con el tiempo y reducirá la eficiencia?
Solo si el campo de perforaciones está subdimensionado o tiene un desequilibrio térmico, que es la causa real de fallas en el sector. Modelamos el circuito durante más de 20 años y agregamos pozos, rechazo de calor híbrido o recuperación de calor hasta equilibrar la carga y la descarga anuales. En nuestro complejo de uso mixto, la variación medida se mantuvo dentro de 2 °C después de una temporada completa.
¿Qué profundidad deben tener los pozos y cuántos necesito?
Depende de la carga térmica, la conductividad térmica del suelo y el terreno disponible; por eso no sirven las reglas generales. Como referencia real, nuestro hotel de 320 habitaciones utilizó 86 pozos de 80 m, y nuestro complejo grande utilizó 280 pozos de 100 m, ambos con configuración de doble U. En proyectos de mayor envergadura, confirmamos la cantidad final mediante una prueba de respuesta térmica.
¿El R134a puede ser un problema para mi proyecto?
Depende del mercado. El R134a (GWP 1,430) supera el límite de 700 GWP de la EPA de EE. UU. para chillers de aire acondicionado y bombas de calor, así como el límite de 750 GWP de la UE para chillers de más de 12 kW a partir de 2027. Por eso, para proyectos en EE. UU. y la UE especificamos una configuración conforme con un bajo GWP, y destinamos los equipos con R134a a mercados donde todavía está permitido. Indíquenos el destino y confirmaremos la opción que cumple las normas.
¿Cuál es la unidad individual de mayor capacidad y cómo puedo ampliar el sistema más allá de ella?
El modelo KASCMF de mayor capacidad ofrece 1,852 kW de enfriamiento; para superar esa capacidad, conectamos varias unidades en paralelo en una planta central, como hicimos en nuestro complejo de uso mixto con ocho equipos de 440.2 para superar los 14 MW. La capacidad se amplía agregando equipos y pozos, no forzando a una sola unidad a superar sus límites.
Dimensione el circuito y luego el equipo, con un ingeniero, no con un catálogo
Envíenos los requisitos de calefacción y enfriamiento del edificio, su ubicación y los detalles del sitio del proyecto. Le confirmaremos el dimensionamiento del campo de perforaciones y el modelo KASCMF adecuado, con base en mediciones reales.
