Es un hecho bien conocido que calentar una casa particular con una bomba de calor es la forma más eficiente de todas las existentes actualmente. El tema es de interés para muchos propietarios debido al aumento constante en el costo de los portadores de energía o su ausencia en un área en particular. Consideremos con más detalle qué es la calefacción geotérmica de una casa privada, cómo funciona y qué se necesita para su instalación.

El principio de funcionamiento de los sistemas geotérmicos.

Si nunca ha tocado la parte posterior del refrigerador de su hogar donde se encuentra la rejilla del intercambiador de calor, pruébelo. Encontrará que la rejilla está caliente. Se calienta porque cede calor al exterior desde el espacio interior donde se almacenan los alimentos. Como resultado, la temperatura del interior disminuye y el calor del exterior se disipa en el área de la cocina. Es decir, la máquina de refrigeración transfiere energía térmica de un lugar a otro.

Una bomba de calor es como un refrigerador, solo que funciona al revés. Este es el principio de funcionamiento de la calefacción geotérmica, de modo que el calor disponible en el exterior de la casa se traslada al interior para calentarla. Teóricamente, cualquier sustancia o cuerpo cuya temperatura esté por encima del cero absoluto (menos 273 ºС) contiene calor en forma de energía de movimiento molecular. ¿Qué podemos decir sobre la temperatura del suelo por debajo de la profundidad de congelación, que siempre es constante y se mantiene dentro de más 5-7 ºС?

Para referencia. Puedes verificar esto bajando a un sótano profundo. Tiene la misma temperatura durante todo el año. Debido a esto, en el verano, los sistemas de calefacción geotérmica pueden funcionar a la inversa, aportando frescura a la casa en lugar de calor.

Por sí sola, la temperatura de +7 ºС no es adecuada para calentar un edificio, esto es comprensible. La tarea que resuelve el sistema de calefacción geotérmica es precisamente tomar parte de este calor, convertirlo y transferirlo a la casa. Para ello, se dispone en el suelo un circuito de extracción de calor a partir de una pluralidad de tuberías tendidas por debajo de la profundidad de congelación. Un líquido que no se congela se mueve constantemente a lo largo del circuito, impulsado por una bomba de circulación.

Habiéndose calentado a la temperatura de la tierra, el líquido ingresa al intercambiador de calor, el evaporador. Allí intercambia calor con el segundo circuito, donde el refrigerante (freón) circula bajo la presión creada por el compresor. Debido a esto, el refrigerante se evapora a baja temperatura, eliminando una gran cantidad de calor del circuito primario.

Además, al pasar la válvula de expansión, el freón ingresa al segundo intercambiador de calor: el condensador. Al mismo tiempo, su presión cae y el refrigerante se condensa, transfiriendo calor al tercer circuito: nuestro sistema de calefacción. Este es el principio de la calefacción geotérmica, cuando el sistema transfiere energía desde el exterior a la casa a un costo mínimo. Después de todo, resulta que para su funcionamiento se necesita electricidad para hacer girar los rotores del compresor y los motores de la bomba. En promedio, se utilizarán 3 kWh de electricidad para calentar una casa particular con un área de 300 m2. En el video se describen más detalles sobre el principio de funcionamiento:

Tipos de sistemas geotérmicos

De hecho, los sistemas pueden diferir solo en la estructura del circuito externo, de lo contrario, el equipo es el mismo. Actualmente existen 3 tipos de contornos externos:

• colocado horizontalmente en el suelo;
• sondas geotérmicas verticales;
• sumergido hasta el fondo del cuerpo de agua más cercano.

En el primer caso, se colocan muchas tuberías a lo largo del fondo de una excavación horizontal del área calculada. La desventaja de este método es que la instalación de calefacción geotérmica requerirá mucho espacio en el terreno y se recomienda su uso en la etapa de construcción de una casa, cuando puede cavar un pozo de cimentación y enterrar tuberías justo debajo de la futura casa.

Las sondas verticales en forma de haces de tubos con refrigerante se introducen en pozos profundos. Este método es el más común, ya que está disponible en áreas pequeñas ya construidas por el propietario. La inmersión del contorno hasta el fondo del depósito se utiliza en la medida de lo posible, es decir, si dicho depósito está disponible. En términos de eficiencia del sistema, estos 3 métodos prácticamente no difieren, solo hay una diferencia en el costo de construcción.

Conclusión. La principal ventaja que tienen las bombas de calor geotérmicas para la calefacción es su altísima eficiencia. Pero esta ventaja se ve contrarrestada por una desventaja como la complejidad y el costo demasiado alto del trabajo y el equipo. Además, el sistema depende de la electricidad, por lo que tendrás que invertir adicionalmente en un generador diesel para no congelarte en caso de un apagón.

Inmediatamente haga una reserva de que la calefacción geotérmica de bricolaje es un mito. El trabajo relacionado con el cálculo de la longitud de los circuitos y la potencia de la unidad de intercambio de calor, y el desarrollo del proyecto en su conjunto, solo puede ser realizado por un especialista en este campo que tenga educación y experiencia en ingeniería. En cuanto a la implementación del proyecto, entonces no se puede prescindir del equipo de movimiento de tierras o perforación, no cavará un pozo manualmente. Lo mismo se aplica a la instalación de tuberías, su tendido en la casa y la instalación de equipos.

Lo único que puede hacer con sus propias manos es ensamblar un sistema de calefacción para el hogar. Sobre este tema, puedes encontrar bastante información en otros artículos. Daremos algunas recomendaciones generales:

• se debe celebrar un contrato formal con la empresa contratista y se deben especificar todos los puntos en él;
• debido a las peculiaridades del funcionamiento de los sistemas solares para calentar una casa privada, el esquema de calefacción de baja temperatura es el más adecuado. Estos incluyen calefacción por suelo radiante y convectores de agua de zócalo. También se pueden suministrar radiadores tradicionales, pero esta intención debe ser comunicada previamente a los especialistas involucrados en los cálculos de la bomba de calor;
• por seguridad, no estaría de más tener una caldera de respaldo en la casa, preferiblemente una caldera no volátil que funcione con leña o gasóleo. Esto evitará situaciones en las que te puedas quedar sin calefacción en pleno invierno a consecuencia de algún tipo de mal funcionamiento del sistema o accidente;
• para el mismo propósito, es necesario comprar un generador de electricidad diesel o gasolina. Los sistemas de alimentación ininterrumpida ordinarios no funcionarán, no tendrán suficiente potencia ni carga;

es mejor cuando el intercambiador de calor de calefacción geotérmica está ubicado en el sótano o sótano de la casa, junto con otros equipos de calefacción. Entonces es más conveniente y más barato llevar comunicaciones.

Conclusión

La bomba de calor, como creación de las tecnologías más avanzadas, es bastante común en Europa Occidental. En nuestro país se considera un lujo inaccesible por su considerable coste. Incluso los ciudadanos adinerados no tienen prisa por invertir en este tipo de calefacción, porque poseen casas de campo de gran superficie, donde la calefacción geotérmica dará sus frutos durante demasiado tiempo. Desde este punto de vista, una vivienda de 150 m2 de superficie se considera la mejor opción.

Las reservas limitadas de recursos energéticos naturales hacen que la humanidad busque fuentes de energía alternativas. La calefacción geotérmica del hogar es una gran alternativa a los métodos tradicionales de calefacción. Esto puede ser confirmado por datos fácticos sobre el uso generalizado de sistemas de calefacción geotérmicos en Europa y América como las principales fuentes de calor.

¡Un poco de historia! Los sistemas de calefacción geotérmica se "expandieron" significativamente a finales de los años ochenta del siglo pasado, principalmente en América. Al principio, una inversión sólida en la instalación de una instalación de este tipo permitió que solo la gente adinerada la usara, y después de unos años, este sistema gordo se volvió asequible para los estadounidenses menos ricos, lo que aumentó la importancia de los sistemas de calefacción geotérmica en el mercado de la calefacción.

En Europa, hace dos décadas, el número de instalaciones geotérmicas superó los 12 millones, y hoy solo se puede adivinar el tamaño del "asentamiento" de las instalaciones geotérmicas en casas particulares.

¿Por qué está pasando esto?

¡Todo es muy simple! El sistema de calefacción de gas más asequible y conveniente reduce las reservas de combustibles fósiles para sacar dinero de su bolsillo. Y la quema de combustibles sólidos (madera, carbón, turba) no solo es inconveniente, sino que también va acompañada de la liberación de dióxido de carbono, hollín y alquitrán nocivos. También necesita espacio adicional para el almacenamiento de combustible.

Cómo funciona el sistema

Los sistemas de calefacción geotérmica tienen un principio de funcionamiento similar al de un refrigerador (aire acondicionado). Solo un refrigerador refrigerador enfría el aire y una bomba de calor geotérmica calienta el refrigerante del sistema de calefacción.

El calor (energía) de la Tierra se utiliza para calentar el local. Una bomba de calor ubicada en la casa toma energía del agua subterránea o del suelo mismo, convirtiéndola en calor. Luego, este "calor" se usa para calentar el refrigerante del sistema de calefacción de la casa.

El principio de funcionamiento de una bomba de calor se basa en el ciclo inverso de Carnot, desarrollado en el siglo XIX.

El "corazón" de dicho sistema es el compresor, que "comprime" y "transfiere" el calor. Para hacer esto, necesita una fuente externa de energía: una red eléctrica.

En la empresa, los compresores del circuito interno de la bomba de calor son: condensador, evaporador y válvula de mariposa.

La bomba de calor funciona así:

• El colector de admisión se llena con un líquido anticongelante (mezcla de glicol, mezcla de agua y alcohol o agua salada) que transportará el calor "subterráneo" o "subacuático" a la bomba.
• Esta energía térmica en el evaporador se transfiere al refrigerante con un punto de ebullición muy bajo, lo que conduce a su rápida ebullición y evaporación (convirtiéndose en vapor).
• Un compresor en funcionamiento aumenta la presión de este vapor, lo que en consecuencia conduce a un aumento de su temperatura.
• En el condensador, el refrigerante se enfría, transfiere calor al circuito de calefacción de la casa y se condensa.
• A través de la válvula de mariposa, el refrigerante ingresa al compresor y el ciclo se repite nuevamente ...

Una bomba de calor también se puede llamar, en otras palabras, un refrigerador "al revés". De hecho, en el refrigerador, el refrigerante se calienta por el calor de los productos colocados en él (el refrigerador) y, a través del sistema de tubos, se descarga a la pared posterior, calentando el aire fuera del refrigerador.

Y en el caso de una bomba de calor, este calor liberado calienta el refrigerante en el sistema de calefacción de la propia casa. Como dispositivos de calefacción en tales sistemas de calefacción, los "pisos cálidos" se usan con mayor frecuencia y de manera más eficiente.

¡Darse cuenta! ¡En presencia de un circuito de "toma de calor" de alta calidad y correctamente calculado, al consumir 1 kW de electricidad, la bomba de calor puede suministrar hasta 5 kW de energía térmica al sistema!

Tipos de intercambiadores de calor para sistemas de calefacción geotérmicos

Intercambiador de calor horizontales

Las tuberías de contorno horizontal se colocan a una profundidad que excede el espesor de la capa de congelación del suelo.

Esta versión del circuito termal es óptima cuando hay una gran área de la parcela personal sin plantaciones de jardín (árboles). No se permite el tendido de la tubería circular a una distancia inferior a 1,5 m de la copa del árbol.

Al calentar una casa de 250 m 2, se necesitará un área de 600 m 2 para acomodar el circuito de intercambio de calor. Y esta área no siempre está disponible. Especialmente en pueblos de cabañas densamente poblados.

Este factor se puede llamar una desventaja de este tipo de intercambiador de calor.

Intercambiador de calor verticales

Un intercambiador de calor vertical es un lujo que no todos los desarrolladores pueden permitirse. Para "arreglar" un intercambiador de calor de este tipo, necesitará un equipo de perforación especial.

El circuito del intercambiador de calor se sumerge en un pozo con una profundidad de 50-200 M. Para aumentar la potencia térmica, se utilizan varios pozos de este tipo, cuyas tuberías están conectadas a través de unidades colectoras especiales.

La ventaja de organizar un sistema de circuito de intercambiador de calor de este tipo es la posibilidad de trabajar en un área desarrollada; este método no dañará el paisaje existente.

Intercambiador de calor colocado en agua

Esta opción es la instalación más económica: no es necesario realizar trabajos de excavación, pero requiere un depósito con un área de al menos 200 m 2 a una distancia de no más de 100 m de la casa. Las tuberías del circuito se colocan a una profundidad mayor que la profundidad de congelación (al menos 2-3 m) hasta el fondo.

Ventajas y desventajas de los sistemas de calefacción geotérmica.

Una de las ventajas más significativas de los sistemas de calefacción geotérmicos es su seguridad ambiental para su hogar. Después de todo, el proceso de funcionamiento normal de la bomba de calor no se acompaña de emisiones nocivas a la atmósfera. Y la ausencia de sustancias combustibles en la bomba de combustible en presencia de cableado eléctrico reparable en realidad niega el riesgo de incendio.

La ausencia de combustible significa la ausencia de gastos para su entrega y almacenamiento.

El bajo consumo de electricidad con una transferencia de calor relativamente alta (de 1 kW de electricidad a 5 kW de energía térmica) es otro factor importante (o el más importante) que determina la elección de un sistema de calefacción geotérmica para una casa de campo.

La autonomía de un sistema de calefacción geotérmica lo libera de la necesidad de monitorearlo y mantenerlo.

Una importante ventaja funcional de un sistema de calefacción geotérmica es su capacidad para funcionar como acondicionador de aire en climas cálidos. En este modo, sucede lo contrario: el calor de la habitación calienta el refrigerante, que lo transfiere a un colector de calor externo.

La desventaja de dicho sistema es la complejidad de su instalación y, en consecuencia, el alto costo tanto del trabajo de instalación como del equipo en sí.

Un sistema de calefacción geotérmica es el equipo más caro de instalar y comprar.

En este caso, puede ahorrar dinero al instalar este sistema usted mismo, pero debe prestar mucha atención a los cálculos y consultas con los "profesionales".

Usando un esquema de calentamiento bivalente

El sistema bivalente implica el uso paralelo de dos fuentes de calor durante los picos de carga (a bajas temperaturas ambiente).

En tal sistema, una caldera adicional, como una caldera eléctrica, se conecta en paralelo a la bomba de calor. Se utiliza cuando es necesario utilizar un modo de calentamiento intensivo a bajas temperaturas ambientales.

Si hay pocos días "helados" al año en la región de su residencia, entonces la presencia de dicho "asistente" le permite ahorrar en la potencia de la bomba de calor, lo que afecta significativamente su costo.

Hay una serie de sistemas de ingeniería autónomos que son parte integral de cualquier casa de campo privada. Uno de ellos es el sistema de calefacción, que proporciona una temperatura confortable del aire interior de la casa para vivir en cualquier época del año, de acuerdo con las condiciones climáticas.

La calefacción geotérmica es una opción prometedora para la calefacción, que se basa en el uso de recursos naturales: el calor de la tierra, que es un recurso inagotable. La bomba de calor transfiere el calor del suelo o del agua superficial al portador de calor que circula por el sistema de calefacción dentro de la casa.

Hydroinzhstroy realizará todo el trabajo necesario para la organización de la calefacción geotérmica: prepararemos un proyecto, seleccionaremos y traeremos equipos, realizaremos movimientos de tierra, realizaremos instalación y puesta en marcha. Todo se hará a tiempo y con la mayor calidad posible. Damos garantía por el trabajo realizado.

Beneficios de la calefacción geotérmica

Calefacción geotérmica en casa: cómo funciona

El sistema de calefacción geotérmica de la casa tiene tres circuitos cerrados. Por los conductos del circuito exterior, situado en el suelo o en el agua, circula solución salina o anticongelante, que elimina el calor. Al pasar por el intercambiador de calor (evaporador) de la instalación de bomba de calor, cede calor al refrigerante del circuito interno. El refrigerante calentado es bombeado por el compresor, como resultado de lo cual aumenta la temperatura del refrigerante. A través de otro dispositivo de intercambio de calor (condensador), el refrigerante transfiere su energía al circuito de calefacción de la casa.

El bucle exterior puede ser un colector horizontal o una sonda vertical.

colector horizontal

1. Los tubos colectores se colocan en la superficie horizontal del fondo de una zanja excavada a una profundidad de 1,5 metros, por debajo del nivel de congelación del suelo. Para colocar tuberías, se requiere un área libre de un área grande, en promedio, alrededor de 500 metros cuadrados.

2. El colector se coloca en el fondo del depósito.

Sonda vertical

Si no hay un río, un estanque, un lago cerca, y el área del sitio es tal que no es posible montar un colector de calor horizontal, puede perforar un pozo artesiano y bajar una sonda vertical, una un par de tuberías de HDPE en forma de U a través de las cuales fluirá la salmuera y recogerá el calor del suelo. El número y la profundidad de los pozos se calculan según el área calentada de la casa y las condiciones hidrogeológicas del sitio.

Desventajas de la calefacción geotérmica

El costo de la calefacción geotérmica

La organización de la calefacción basada en una bomba de calor geotérmica requerirá costos financieros considerables. Pero en este caso, el alto costo solo puede atribuirse a las deficiencias con un tramo. Un sistema eficiente, respetuoso con el medio ambiente y económico bien merece la elevada inversión inicial (que se amortizará con el tiempo). El costo del sistema depende de muchos factores: el área de las instalaciones calentadas, la potencia de la bomba de calor, la opción de instalación del colector, etc. 000 a 850,000 rublos.

Otras opciones para sistemas de calefacción.

Hasta la fecha, existen muchos sistemas de calefacción diferentes, pero el sistema de calefacción que utiliza un portador de calor líquido se ha convertido en el más utilizado. En comparación con otros sistemas, tiene la mayor eficiencia, practicidad y seguridad. El principio de su funcionamiento es que el generador de calor (caldera) calienta agua o líquido anticongelante (anticongelante), que ingresa a los dispositivos de calefacción (radiadores, convectores) a través de tuberías, calentándolos, que a su vez calientan el aire en la habitación, y vuelve al lugar de su calentamiento.

Según el tipo de portador de energía, los generadores de calor se dividen en 4 grupos:

Gas.
La opción más común y relativamente económica. El calentamiento de gas requiere la presencia de una tubería de gas principal o la instalación de soportes de gas. Ventajas: economía y alto grado de automatización.

Combustible líquido.
La calefacción con combustible diesel líquido es un método más costoso.

Eléctrico.
Es conveniente, pero no barato, calentar el local de la vivienda con la ayuda de una caldera eléctrica.

Combustible sólido.
Con una caldera que funciona con madera u otros materiales combustibles sólidos, hay muchos problemas: debe cargar combustible regularmente y limpiar la cámara de combustión de cenizas.

El principio de funcionamiento, instalación, ventajas y desventajas de la calefacción geotérmica para el hogar.

Cualquier propietario de una casa privada siempre se enfrenta al problema de proporcionar calor a la casa. Hoy en día, hay muchas opciones diferentes para proporcionar calefacción en una casa privada. Una forma es la calefacción geotérmica. Muchas personas, cuando escuchan este nombre, piensan que tales sistemas se construyen solo en lugares de fuentes de agua caliente y géiseres. Pero esto está lejos de ser cierto. Las modernas instalaciones térmicas geotérmicas funcionan con éxito incluso en el centro de Rusia, donde la temperatura media anual es baja. En este artículo, hablaremos sobre el principio de funcionamiento de las instalaciones geotérmicas para calentar el hogar, sus ventajas y desventajas, así como las características de uso.

El principio de funcionamiento de una instalación de calefacción geotérmica es similar a un sistema de refrigeración o aire acondicionado. En tales instalaciones, la energía térmica se toma del suelo a través de una especial. El principio de funcionamiento es el siguiente. La bomba de calor en sí se instala en la casa o en el cuarto de servicio, y se baja un intercambiador de calor al suelo, a través del cual circula el refrigerante. Dichos sistemas de calefacción geotérmica se pueden usar no solo en una casa privada, sino también en locales industriales.

La temperatura del suelo donde se encuentra el intercambiador de calor suele ser de 5-7 grados. Debido a la propiedad de los gases de cambiar su temperatura durante la compresión y expansión, una temperatura tan baja del suelo se convierte en un refrigerante calentado, que es suficiente para calentar una casa. Después de la liberación de calor en el sistema de calefacción, el refrigerante vuelve a su presión original y se enfría por debajo de la temperatura del suelo. Luego se envía nuevamente al intercambiador de calor, donde se calienta desde el suelo. El proceso anterior se llama el ciclo de Carnot. Este fenómeno se basa en el principio de funcionamiento de la calefacción geotérmica en el hogar.

Formas de implementar la calefacción geotérmica

Hay varias opciones para implementar la calefacción geotérmica en el hogar. Las principales diferencias entre estas opciones son la ubicación del circuito de intercambio de calor externo. En este caso, el contorno interno es el mismo en todos los casos. Dos formas principales de implementar:

• Con intercambiador de calor vertical;
• Con intercambiador de calor horizontal.

Además, existe una opción cuando el intercambiador de calor se coloca en un depósito cercano. Consideremos estos métodos con más detalle.

Intercambiador de calor verticales

A una profundidad de unos 100 metros desde la superficie de la Tierra, el suelo tiene una temperatura de unos 10 grados durante todo el año. Para utilizar esta energía térmica, se están perforando pozos. Para dañar menos el paisaje circundante, los especialistas a menudo perforan pozos en diferentes ángulos desde un punto. En estos pozos se monta el contorno exterior del sistema geotérmico. Esto asegura una eliminación eficiente del calor del suelo. Este método es bastante limpio y no estropea mucho el área cercana a la casa. Pero sin equipo especial, no funcionará, ya que se requiere la perforación de pozos verticales profundos.

Este método de implementación de la calefacción geotérmica tendrá demanda cuando se construya la casa y se equipe el área que la rodea. La profundidad de los pozos en diferentes casos puede ser de 70 a 200 metros. La profundidad final depende de los parámetros de la instalación geotérmica y de la situación geológica de una región en particular. Los expertos llaman a la vida útil de tales instalaciones alrededor de 100 años, pero en realidad, se requerirá el reemplazo de unidades individuales en 20-30 años.

Si se crea un intercambiador de calor vertical que extraerá energía térmica del agua subterránea, se harán dos pozos. El primer pozo se llama pozo de débito. Utiliza una bomba para extraer agua. Esta agua cede calor en el circuito interno y luego desemboca en el segundo pozo, que se denomina pozo receptor. Entre las desventajas de tales sistemas con dos pozos está la falta de eficiencia. Aquí, se gasta una gran cantidad de electricidad para garantizar el funcionamiento de la bomba de circulación. Sin embargo, tales sistemas geotérmicos son bastante adecuados para la calefacción por suelo radiante en la casa.

Intercambiador de calor horizontales

Como su nombre lo indica, el intercambiador de calor en tales instalaciones geotérmicas para calentar una casa se coloca horizontalmente. Antes de hacer esto, necesita saber exactamente la profundidad de congelación de la tierra en su área. Los tubos del intercambiador de calor se colocan en zanjas que están por debajo del nivel de congelación del suelo. En este caso, se requiere un gran espacio para colocar el intercambiador de calor.

Entonces, para calentar una casa con un área de 250 metros cuadrados, será necesario colocar un intercambiador de calor en un área de 600 "cuadrados". Y esta es toda una zona suburbana de 6 acres. El área ocupada es la principal desventaja de esta opción. Si tiene mucho espacio frente a la casa en forma de césped con césped, entonces esta opción es adecuada. Y si los árboles crecen allí, hay invernaderos y similares, entonces esta opción de calefacción geotérmica no es adecuada para usted.

En el caso de una instalación de calefacción geotérmica con intercambiador de calor horizontal, se lleva a cabo una gran cantidad de movimiento de tierras. Recuerde que los tubos del intercambiador de calor no deben ubicarse a menos de un metro y medio de los árboles. Por lo general, esta opción de instalación geotérmica se utiliza en el momento de la construcción. Es decir, mientras la construcción de la casa está en marcha y todavía no se ha ajardinado nada en el sitio. Es mejor si los cálculos para construir una casa, organizar la calefacción y el paisajismo del sitio se realizan simultáneamente.

Intercambiador de calor horizontal en un cuerpo de agua cercano

Este es un caso bastante raro. Se requiere que la casa no se encuentre a más de 100 metros del embalse. Puede ser un reservorio natural o artificial, pero no debe congelarse hasta el fondo en invierno. Es en la parte inferior donde se colocará el contorno horizontal del intercambiador de calor. El área del depósito debe ser de al menos 200 "cuadrados". Se cree que este método de organizar un intercambiador de calor externo es el menos costoso. Pero tal arreglo de casas es raro. Y si se trata de un depósito público, colocar un intercambiador de calor en él puede convertirse en un problema con la ley.

Una clara ventaja de esta opción de calefacción geotérmica es la ausencia de movimientos de tierra. Pero no piense que la ubicación submarina del intercambiador de calor es muy fácil de organizar. Es posible que se requiera el permiso de las autoridades reguladoras para realizar dicho trabajo. Sin embargo, esta opción sigue siendo la más económica de las anteriores.

Peculiaridades

Vale la pena mencionar varias características de los sistemas de calefacción geotérmica para el hogar.

La diferencia, por ejemplo, con una caldera de gas o eléctrica es que no requiere calentar el refrigerante a altas temperaturas. La operación en modo de baja temperatura proporciona menores costos de energía. Como saben, en el sistema de calefacción, para compensar la baja temperatura del refrigerante, se utiliza un aumento de la superficie del radiador. Para evitar esto, se recomienda utilizar calefacción por suelo radiante. En este caso, este tipo de calefacción doméstica será más racional, ya que el calor fluirá directamente hacia la sala de estar y no hacia el espacio debajo del techo de la habitación.

Además, se debe registrar un mínimo de pérdida de calor en el activo de los pisos cálidos. La cantidad de pérdida de calor depende principalmente del delta de temperatura. En el caso de la calefacción geotérmica de baja temperatura, estas pérdidas son mínimas. La segunda ventaja importante de un suelo cálido es que hay un calentamiento directo de las propias estructuras de la casa (en este caso, el suelo). En el caso de los radiadores, el aire calentado apenas cubre el acristalamiento de la ventana y parte de la pared cercana.

Ventajas y desventajas

• Una fuente de energía casi inagotable y estable;
• Los fabricantes de tales sistemas llaman a este tipo de calefacción gratis para el propietario. Pero esto no es así, porque no debemos olvidarnos del coste de la electricidad. Sin embargo, es más económico que los sistemas de calefacción tradicionales;
• La calefacción geotérmica se puede utilizar en casi cualquier región, con la excepción de las del norte;
• Las instalaciones de calefacción geotérmica no tienen emisiones nocivas;
• Ocupan poco espacio en la casa (aproximadamente del tamaño de un refrigerador);
• Es posible ajustar el funcionamiento de las unidades tanto para calefacción como para refrigeración;
• Si es necesario, la instalación geotérmica se puede integrar en el sistema de calefacción de una casa con una caldera de gas o eléctrica.

menos

• Largo período de recuperación;
• Una gran cantidad de inversión inicial en la compra e instalación de un sistema de calefacción geotérmica.

Gastos

Los costos de compra de equipos y su instalación dependen principalmente de la capacidad y el fabricante. En cuanto a la empresa fabricante, muchos aquí se guían por sus propias consideraciones, así como por las recomendaciones de amigos. Pero la potencia de las instalaciones geotérmicas se selecciona según el área de la habitación calentada. En función de la potencia de las instalaciones geotérmicas para calentar una vivienda se puede indicar el siguiente rango de precios:

• 4─5 kW - de 3 a 7 mil $;
• 5─10 kW - de 4 a 8 $;
• 10─15 kW - de 5 a 10 $.

A estos montos se suman los costos de instalación de equipos, que representan aproximadamente el 30 por ciento del costo de la instalación geotérmica en sí. El resultado será una cantidad completamente insoportable para la mayoría de la población de nuestro país. Además, el período de recuperación será bastante largo. Solo tendrá que consolarse con el hecho de que ahora tiene una pequeña cantidad de electricidad en los costos de calefacción.

Para aumentar la eficiencia de los sistemas de calefacción geotérmicos, a menudo se utilizan como auxiliares, junto con calderas de gas y eléctricas. Y también hay opciones cuando se construyen en combinación con varios intercambiadores de calor. Los expertos dicen que la calefacción geotérmica de la casa es beneficiosa cuando el área de la habitación calentada comienza a partir de 150 metros cuadrados. Luego, todos los costos de compra e instalación de equipos se pagarán en 8-10 años.

El problema de organizar un sistema de calefacción de alta calidad para una casa privada cada vez requiere soluciones no estándar. Los tipos bien conocidos de calefacción que generan calor durante la combustión del combustible se han reconocido durante mucho tiempo como económicamente poco rentables. Una novedad que está comenzando a popularizarse activamente es la calefacción doméstica geotérmica de bricolaje. Dado el aumento de los precios de la electricidad y el gas, la mayoría mira cada vez más esta opción, aunque es bastante complicada de diseñar e instalar.

La energía geotérmica se usa, por regla general, a escala industrial, por ejemplo, en el Lejano Oriente, algunas centrales eléctricas funcionan sobre la base del calor del interior de la tierra. Para muchos, la idea de la calefacción doméstica geotérmica de bricolaje limita con las novelas de ciencia ficción sobre el futuro. ¡Pero esto está lejos de ser cierto! Gracias al desarrollo de las tecnologías actuales, esto se ha hecho posible.

El principio de funcionamiento del sistema geotérmico.

La tierra no se congela ni siquiera en invierno. Esta función la utilizan los equipos de instalación que colocan la tubería por debajo del punto de congelación. Sorprendentemente, la temperatura en estas capas de la tierra rara vez cae por debajo de +5 +7 ° C. ¿Es posible que la tierra acumule calor y luego lo extraiga y lo use para calentar el refrigerante? ¡Naturalmente!

Pero antes de implementar la calefacción alternativa de una casa privada utilizando el calor de la tierra, es necesario abordar los siguientes problemas:

1. Recibir calor: será necesario recolectar energía térmica para su posterior transferencia a un dispositivo de almacenamiento especial.
2. Calentamiento por portador de calor. El anticongelante calentado debe transferir energía térmica al líquido que circula en el sistema de calefacción y agua caliente.
3. El anticongelante enfriado debe devolverse al intercambiador de calor para su posterior calentamiento.

Para solucionar estos problemas se ha desarrollado una bomba geotérmica que aprovecha el calor de la tierra. Este dispositivo permite extraer la cantidad necesaria de energía térmica, que es suficiente para producir una gran cantidad de calor y utilizarlo como equipo principal o adicional para calefacción.

La calefacción geotérmica de la casa utiliza el principio de funcionamiento similar al del aire acondicionado en el modo de calefacción. El elemento principal es, cuyas dimensiones son aproximadamente similares a las dimensiones de la lavadora, este elemento incluye dos circuitos.

El primer circuito (interno) parece el sistema de calefacción de una casa privada que ya nos es familiar en un diseño que incluye tuberías y radiadores comunes. El segundo (externo) es un intercambiador de calor, que se encuentra bajo tierra o bajo el agua. Este circuito puede hacer circular tanto agua ordinaria como un líquido especial con la adición de anticongelante.

Un circuito exterior por el que circula el refrigerante (agua) que recibe la temperatura del ambiente, tras lo cual entra en la bomba de calor, que puede configurarse tanto para calefacción como para climatización. El calor que se acumula en la bomba durante el calentamiento se transfiere al circuito interno y, durante el enfriamiento, al externo.

Los colectores de agua se montan en las capas inferiores del suelo, en el fondo de un río o lago, por donde circula el anticongelante. Los colectores liberan frío y absorben calor. Con la ayuda de una bomba, el anticongelante se eleva. El intercambio de calor tiene lugar en el depósito de inercia. El anticongelante calentado transfiere energía térmica al refrigerante o calienta el agua. El anticongelante enfriado vuelve a los colectores.

Existen unidades capaces de calentar de forma independiente grandes estancias, el resto se utilizan como equipos auxiliares que pueden aportar del 50% al 75% de la demanda de calor de una estancia.

Ventajas y desventajas de la calefacción subterránea.

El descubrimiento de nuevas tecnologías hace posible que casi todos los propietarios de viviendas utilicen el potencial energético de la tierra, lo que abre la posibilidad de utilizar un sistema de calefacción geotérmica en el hogar en el sector privado. El suelo puede acumular el 98% de la energía solar, que se disipa sobre la superficie.

Gracias a este fenómeno, incluso en invierno, se almacena una gran cantidad de calor en el espesor de la tierra, que puede calentar las casas, solo es necesario dirigirlo en la dirección correcta con la ayuda de un equipo especial.

Los aspectos positivos de este tipo de calefacción:

1. No hay proceso de combustión. Este sistema es totalmente ignífugo, gracias al cual la vivienda queda protegida de la aparición de incendios que puedan producirse por un sistema de calefacción con método de combustión de fuel. No hay necesidad de buscar un lugar para almacenar combustible, su preparación o entrega.
2. Confort sonoro. La bomba de calor funciona casi en silencio.
3. Importante beneficio económico. Durante la operación del sistema, no hay necesidad de subsidios monetarios adicionales. El calentamiento anual se lleva a cabo gracias a procesos naturales que no necesitan ser comprados. Naturalmente, se necesita electricidad para el funcionamiento de una bomba de calor, pero al mismo tiempo, la cantidad de energía producida es mucho mayor que el costo del consumo de electricidad.
4. factor medioambiental. La calefacción geotérmica de una vivienda privada suburbana es la solución más ecológica. Debido al hecho de que se excluye el proceso de combustión, se excluye la emisión de diversos productos de combustión a la atmósfera.
5. La compacidad del sistema. No es necesario construir o asignar una habitación separada para la sala de calderas. Todo lo que se necesita es una bomba de calor, que se puede instalar, por ejemplo, en el sótano. El contorno más grande en términos de volumen estará bajo el agua o la tierra, por lo que no habrá necesidad de enmascararlo.
6. Multifuncionalidad. Dicho sistema se puede utilizar tanto para calefacción como para refrigeración. En esencia, desempeñará el papel no solo de un calentador, sino también de un acondicionador de aire.
7. La disponibilidad de este recurso en casi cualquier parte del mundo, además, bajos costos para la operación y mantenimiento de este sistema.

Un recurso como la energía geotérmica es realmente gratuito, los principales gastos son para pagar la electricidad, que es necesaria para el funcionamiento de la bomba de calor. Al gastar 1 kW de electricidad, puede obtener 3-5 kW de energía térmica.

Cabe señalar que el precio de la calefacción geotérmica es bastante alto. Este equipo se amortiza en unos 5-8 años. Esto es repulsivo para muchos que van a instalar equipos económicos pero bastante eficientes para calentar sus hogares, pero no están dispuestos a gastar fondos suficientes para comprar equipos.

Equipo geotérmico necesario

El calentamiento de la tierra funciona absorbiendo y liberando su energía, y se basa en el uso de equipos especiales. Estos dispositivos acumulan calor del ambiente y lo transfieren al refrigerante del sistema de calefacción de una casa privada. Para esto, se utilizan los siguientes dispositivos de calefacción:

1. Evaporador: colocado a gran profundidad para acumular la energía térmica que se encuentra en el medio ambiente.
2. Condensador: lleva el líquido que no se congela a la temperatura deseada.
3. Estación de bombeo geotérmica: responsable de la circulación del refrigerante en el circuito y controla el funcionamiento de toda la instalación de calefacción.
4. Depósito de inercia: concentra el líquido que no se congela calentado en un lugar para la posterior transferencia del estado térmico. En su interior contiene un depósito que contiene agua del circuito y un serpentín, por cuyo interior circula anticongelante calentado.

Ahora ha quedado aún más claro cómo funciona la geotermia, gracias a la cual una casa privada se calienta con el calor de la tierra o del medio acuático.

Tenga en cuenta que el rendimiento de la bomba de calor depende de la temperatura del medio en el que se coloca el intercambiador de calor. En este caso, los habitantes de Kamchatka tienen mucha suerte, ya que aquí hay muchos géiseres.

Antes de instalar equipos para calefacción térmica, es necesario realizar una exploración geológica. Si la fuente de calor está ubicada en el sitio cerca de la casa, es mejor hacer un depósito en este lugar y colocar el intercambiador de calor en su parte inferior. Entonces, la calefacción geotérmica de una casa privada se amortizará mucho antes.

Esquemas básicos de desacoplamiento

Existen tres esquemas para organizar la calefacción térmica alternativa, es decir, equipar un circuito para acumular energía térmica:

1. Se considera que la tubería más eficaz es un sistema vertical con una bomba de pozo. Sin embargo, la disposición de dicho contorno requiere el uso de equipos especiales y la perforación de pozos con una profundidad de 50 a 200 metros. Al mismo tiempo, este método justifica el gasto, ya que la vida útil del pozo es de unos 100 años.
2. Menos costosa y más sencilla es la tubería horizontal, en la que las tuberías están bajo una capa de tierra por debajo del nivel de congelación del suelo. La principal desventaja de esta opción es que el contorno ocupa un perímetro muy grande. Por ejemplo, para un edificio con un área de 180 m2. 450 metros cuadrados espacio libre en el sitio para que el árbol más cercano esté a dos metros de las tuberías.
3. La forma más económica y conveniente es colocar el intercambiador de calor a una profundidad suficiente del depósito para que el suelo no se congele allí. La disposición de dicho sistema no requiere el trabajo de costosos equipos especiales. Esta opción es la más óptima para crear calefacción geotérmica en el hogar, siempre que el depósito no esté a más de 100-120 metros del edificio.

El circuito externo se ensambla a partir de tuberías de polietileno, con el cálculo de la relación de 40-50 W de energía térmica por metro del colector. Entonces, con una potencia de equipo de bombeo de 10 kW, será necesario equipar un pozo con una profundidad de aproximadamente 165-195 metros. Para obtener la longitud estimada deseada, en lugar de un pozo, se pueden perforar 2-3 menos profundos desde un punto, pero en diferentes direcciones, es decir, mediante el método de agrupamiento.

¿Cómo hacerlo tú mismo?

Es bastante difícil, pero bastante posible, hacer calefacción geotérmica por su cuenta, algo parecido a las plantas de energía (geoPP). Una fila con una casa, debe construir una estructura a partir de una tubería de tubería cerrada y colocarla a una profundidad considerable. El tamaño del colector y el diseño de la bobina depende del grado de conductividad térmica y la profundidad del suelo. Si realiza la instalación de calefacción geotérmica en el hogar con sus propias manos, entonces es mejor comprar el circuito externo ya hecho.

Para crear las condiciones mínimas para el funcionamiento de un sistema geotérmico, se deben cumplir las siguientes condiciones:

1. La temperatura de la capa de suelo donde se ubicará el circuito de tuberías no debe ser inferior a +5°C.
2. A lo largo de la tubería anticongelante, se debe hacer un aislamiento para proteger el circuito de la congelación.
3. El calentamiento térmico del edificio se lleva a cabo después de cuidadosos cálculos y creación del proyecto.

Dados estos requisitos, queda claro que la calefacción geotérmica puede ser efectiva. Sin embargo, para las regiones del norte, el uso de una instalación de este tipo está justificado para calentar edificios de un área pequeña, hasta 200 m2.

Considere solo formas de crear calefacción geotérmica horizontal en el hogar con sus propias manos debajo del suelo o el agua. Montar el colector verticalmente es mucho más difícil y muy costoso.

Una bomba de calor no ocupa mucho espacio, ya que este equipo es comparable en tamaño a una caldera convencional. Conectar el depósito al contorno interior del edificio tampoco es difícil. La tarea principal es equipar el contorno exterior.

Lo mejor es instalar el colector en un estanque a una distancia de no más de 100 metros. Es necesario que el área del estanque sea de más de 200 metros cuadrados y la profundidad, de al menos 3-3,5 metros. Si no tiene derechos para usar este depósito, primero deberá obtener el permiso para instalar el equipo necesario.

Si el estanque está en tu propiedad, entonces no te será difícil vaciarlo por un tiempo para tender y fijar las tuberías en espiral en su fondo sin ningún problema. El movimiento de tierras consiste únicamente en cavar una zanja necesaria para conectar un circuito externo a una bomba geotérmica. Después de completar todo el trabajo de instalación, el depósito se puede volver a llenar.

Si su sitio aún no tiene espacios verdes y muchas estructuras, puede diseñar una forma horizontal de colocar el intercambiador de calor bajo tierra. Para hacer esto, debe calcular qué área ocupará el futuro colector, teniendo en cuenta los parámetros indicados anteriormente: 250-300 m2. contorno por 100 m2. área de construcción.

Si hay árboles y edificios temporales en su sitio, pero realmente desea hacer calefacción geotérmica horizontal, entonces todas las estructuras y espacios verdes deberán ser cortados y demolidos. El proceso es complejo, lento, pero necesario.

La tecnología de calefacción de edificios con calor subterráneo es muy común en Occidente, ya que los occidentales pueden realizar inversiones a largo plazo que se amortizan en 5-10 años. En nuestro país no hay muchas personas dispuestas a pagar unos $20.000 por el arreglo de tal sistema. Sin embargo, la calefacción geotérmica alternativa de una casa privada se está volviendo cada vez más popular.