La quema de las reservas naturales de hidrocarburos -petróleo y gas- ha alcanzado tales proporciones que el espectro de una catástrofe ecológica y energética ha comenzado a tomar formas bastante reales.
Al darse cuenta, finalmente, de la gravedad de la situación, la humanidad está desarrollando cada vez más fuentes de energía renovables (o alternativas).
Nikola Tesla argumentó que nuestro mundo está lleno de energía libre, solo necesitas aprender a extraerla. Científicos de todo el mundo están haciendo un gran esfuerzo para dar vida a esta tesis.
Su trabajo no fue en vano: además de las turbinas eólicas tradicionales y los paneles solares, se agregó otra fuente de energía gratuita: la calefacción geotérmica. Su esencia se desprende del nombre: el calor de la Tierra se utiliza para calentar.
Mito uno: se necesitan aguas termales.
De hecho, ante la mención del término “calor de la Tierra”, la imaginación del ciudadano medio dibuja de inmediato géiseres silbantes y lagos de agua hirviendo contra el telón de fondo de un volcán despierto.
Estamos de acuerdo: las aguas termales también se pueden usar en la calefacción geotérmica, pero esto es raro, ya que solo se encuentran en algunas regiones.
En otros casos, el término "calor de la Tierra" significa una temperatura de 5 a 7 grados, que se mantiene estable en el suelo o el agua por debajo de la profundidad de congelación.
Sí, sí, esta es la frialdad que los científicos insolentes llaman "calor" e incluso logran calentar agua en el sistema de calefacción.
Mito dos: la calefacción geotérmica es algo así como una máquina de movimiento perpetuo y, por lo tanto, no puede existir.
La razón de la aparición de este concepto erróneo fue la asombrosa eficiencia de los sistemas de calefacción geotérmica: con un costo de energía de 1 kW, es posible obtener de 3 a 5 kW.
Y esto, como ya se mencionó, en ausencia total de fuentes de calor visibles: géiseres hirvientes, volcanes que escupen fuego, o al menos una estufa con leña o carbón ardiendo.
Pero, como saben, la energía no puede venir de la nada y desaparecer en la nada. Desafortunadamente, la existencia de una máquina de movimiento perpetuo es realmente imposible.
Pero el sistema de calefacción geotérmica no tiene nada que ver con eso. Y las razones de su eficacia radican en la hábil aplicación de las conocidas leyes de la física.
Dispositivo y principio de funcionamiento.
El sistema de calefacción geotérmica consta de tres circuitos y una bomba de calor, que mantiene la circulación del medio en los circuitos y el intercambio de calor entre ellos. La bomba de calor tiene un tamaño similar al de una lavadora moderna. Consideremos cada uno de los circuitos con más detalle. 
Bucle exterior
A través del circuito exterior, todo el sistema percibe la energía térmica del suelo o embalse en el que se encuentra este circuito.
Un requisito previo es que el contorno debe estar por debajo de la profundidad de congelación característica de esta región.
Un refrigerante circula dentro del circuito - salmuera u otro líquido que no se congela. La energía térmica acumulada a través del intercambiador de calor instalado en la bomba de calor se transfiere al freón contenido en el segundo circuito.
circuito de freón
Este circuito está completamente ubicado en la carcasa de la bomba de calor y está lleno de freón. Un rasgo característico del freón es su bajo punto de ebullición, durante el cual el freón se evapora y se convierte en gas.
Contorno interior
Este es, de hecho, un circuito de calefacción, que consta de tuberías y radiadores de calefacción. En una versión más compleja, el circuito interno se puede dividir en circuitos de calefacción, suministro de agua caliente, calefacción de porche (descongelador), etc.
Tradicionalmente, el circuito interno se llena de agua, pero también se pueden usar otros tipos de refrigerantes.
Cómo funciona
El principio de funcionamiento de un sistema de calefacción geotérmica es el siguiente:
- A la salmuera situada en el circuito exterior se le aporta la energía térmica del suelo o del agua, lo que hace que su temperatura aumente unos 5 grados y se iguale, por ejemplo, a +3 grados.
- Dentro de la bomba de calor, la salmuera se bombea a través de un intercambiador de calor, en el que parte de su energía térmica se transfiere al freón. La salmuera que se ha enfriado después vuelve a entrar en el circuito externo.
- Habiendo recibido algo de calor de la salmuera, el freón en el segundo circuito se evapora. El gas resultante ingresa al compresor, donde se comprime. Como resultado, la temperatura del freón sube a 100 grados. El gas caliente se suministra al intercambiador de calor, en el que cede parte de su energía térmica al portador de calor del tercer circuito interno.
- Calentado a una temperatura de 50-70 grados, el refrigerante del circuito interno se suministra a los radiadores de calefacción, de modo que se mantiene una temperatura agradable en la casa. El freón, cuya temperatura como resultado del intercambio de calor cae a 70 grados, ingresa a la pantalla de expansión, donde su presión y temperatura descienden a sus valores originales.
- Todo el ciclo se repite de nuevo.
Entre otros sistemas de calefacción poco comunes, merece atención.
Ventajas y desventajas
Lado positivo
Este sistema tiene una amplia gama de ventajas: 
- La eficiencia del sistema oscila entre el 300% y el 500%.
- La energía utilizada para la calefacción es inagotable y renovable.
- No hay riesgo de incendio.
- No hay necesidad de entrega y almacenamiento de materiales combustibles.
- Seguridad medioambiental absoluta: el funcionamiento del sistema de calefacción geotérmica no va acompañado de emisiones de sustancias nocivas ni de formación de residuos.
- Modo de funcionamiento totalmente autónomo.
- Costos mínimos de operación.
Lado negativo
La principal desventaja del sistema de calefacción geotérmica de una casa de campo es su costo. Así, el precio de una bomba de calor puede variar de 3 a 10 mil euros.
El costo del trabajo de instalación en promedio es la mitad del costo de la bomba, pero en caso de circunstancias desafortunadas, puede excederlo.
Esquemas para construir un sistema de calefacción.
A pesar de la simplicidad del sistema, la instalación de calefacción geotérmica para una casa de campo es un proceso bastante costoso y lento.
Esto se debe no tanto al alto costo de la bomba de calor como a la escala del circuito externo: en promedio, su área debe exceder el área calentada en 2,5 veces. Organice el contorno exterior de una de estas tres maneras:
Horizontalmente en el suelo
Las tuberías del circuito están ubicadas debajo de la superficie de la tierra por debajo de la profundidad de congelación.
Al calentar una casa con un área de 200 metros cuadrados. m para la colocación horizontal del contorno externo, necesitará un terreno con un área de 500 metros cuadrados. metro.
Las desventajas de este método son obvias: tendrá que excavar un terreno sólido, destruyendo completamente el paisaje ubicado en él.
Si crecen árboles en el sitio, la tarea se vuelve más complicada: las tuberías del circuito en el plan no deben estar a menos de 1,5 m del árbol.
Todo el trabajo sobre la colocación horizontal del contorno exterior en el suelo se puede realizar de forma independiente, y estas son las principales ventajas de este método. El proceso es relativamente sencillo, aunque laborioso: cavar zanjas, soldar y tender tuberías.
Colocación horizontal en el fondo del depósito.
Si hay un depósito cerca de su casa, puede prescindir de la excavación, mientras mantiene el paisaje existente del sitio cerca de la casa. Los requisitos para el depósito son los siguientes: debe ubicarse a no más de 100 m de la casa y tener un área de no menos de 200 metros cuadrados. metro.
Si no es de su propiedad, lo más probable es que necesite el permiso de las autoridades locales para colocar el bucle exterior de su sistema geotérmico en el depósito.
La profundidad óptima a la que se deben colocar las tuberías es de 2,2 a 2,5 m.
También puede colocar el contorno exterior en el depósito usted mismo, dicho trabajo no requiere experiencia especial o altas calificaciones. Si es posible drenar el agua del depósito durante la instalación, la tarea requerirá un esfuerzo aún menor.
Colocación vertical en el suelo
En este caso, se construye un pozo para acomodar el contorno exterior. Tanto la construcción en sí como la instalación de las tuberías circulares en el pozo requerirán la participación de especialistas y equipos de perforación. Pero todas las plantas existentes y elementos de jardinería permanecen intactos.
Además, colocar el circuito en un pozo hace que el sistema de calefacción sea más eficiente, ya que el suelo a grandes profundidades (la profundidad del pozo es de 50 a 200 m) mantiene una temperatura constante de 10-12 grados durante todo el año.
Una ventaja adicional es la larga vida útil del pozo, que puede ser de 100 años.
Existe otro tipo de sistema de calefacción geotérmica para una casa de campo, que se llama abierto. No tiene un circuito externo, y el papel del refrigerante lo desempeña el agua, que se bombea a la bomba de calor desde un pozo artesiano.
Para descargar agua a la misma profundidad, se está construyendo un segundo pozo. Parte del agua artesiana se puede utilizar para abastecer de agua a la casa, por lo que este tipo de calefacción geotérmica es más común en regiones donde no hay un suministro de agua centralizado.
A veces, la calefacción geotérmica por sí sola puede no ser suficiente y es necesario calentar el refrigerante.
Para tales casos, por ejemplo, o. Elija según la disponibilidad de combustible.
El tema de este artículo es el uso del calor de la tierra para calefacción. ¿Es posible tomar energía térmica de los intestinos?
Y si es así, ¿se trata solo de estructuras complejas y costosas de alta tecnología, o se puede hacer algo con las propias manos?
requisitos previos
¿Por qué, de hecho, necesita calefacción desde el suelo? Después de todo, el mercado moderno ofrece muchas soluciones listas para usar para electricidad, gas, solarium y combustibles sólidos ...
Todo es simple. Los precios de la energía están aumentando, superando significativamente el crecimiento de los ingresos de los rusos. Al mismo tiempo, no es difícil predecir un mayor crecimiento exponencial: dado que las reservas de gas y petróleo llegarán a su fin durante la vida de nuestra generación, sus restos se venderán a precios exorbitantes.
Es lógico cambiar a fuentes renovables de energía térmica. ¿Pero que?
Evaluemos las posibilidades.
- El sol es una gran fuente de calor.. Pero es demasiado voluble: unas pocas semanas de tiempo despejado pueden ser reemplazadas por nieve y un velo gris sobre nuestras cabezas.
Además, la noche obligará a acumular calor o a utilizarlo solo como fuente auxiliar de energía.
Útil: en un clima cálido y soleado, el calentamiento de los colectores solares es, en principio, eficiente, pero con su gran área y en presencia de un acumulador de calor de gran capacidad.
Sin embargo, aún se necesita una fuente de calor de respaldo en caso de mal tiempo prolongado.
- El viento también es demasiado voluble.. Además, no se puede usar en todas partes: los valles y los pliegues del relieve crean muchas áreas con una calma constante.
Pero calentar la casa con el calor de la tierra, con ayuda de la energía geotérmica, no tiene tal problema. A una profundidad de uno a cinco o seis metros, el suelo en todas partes y siempre tiene una temperatura constante, que aumenta al aumentar la profundidad.
bomba geotérmica
¿Cómo puedes usar el calor de la tierra para calentar?
Las soluciones listas para usar existen desde hace un par de décadas. Estos son geotérmicos. ¿Cómo se organizan?
Imagina cómo funciona un frigorífico.
- El refrigerante gaseoso es comprimido por el compresor, calentándose mucho al mismo tiempo.
- Luego se conduce a través del intercambiador de calor, disipando el exceso de calor y enfriándolo a temperatura ambiente.
- El refrigerante enfriado ingresa al circuito de enfriamiento del congelador, donde se expande y, como cualquier sustancia, cuando el estado de agregación cambia de líquido a gaseoso, se enfría bruscamente y ... enfría el espacio a su alrededor.
- Luego, el refrigerante vuelve al compresor para su compresión, y así sucesivamente en un círculo.
Tenemos curiosidad por dos hechos:
- El frigorífico es capaz de tomar calor de un objeto frío y dárselo a uno tibio. En este caso, el calor se transfiere desde el congelador con su -18C al aire de la habitación.
- La cantidad de energía térmica bombeada es varias veces mayor que el consumo de energía para el funcionamiento del compresor.
Y ahora sustituya el suelo a poca profundidad con su temperatura constante en lugar del congelador, y obtendrá un modelo funcional de una bomba de calor geotérmica. Nota: en su mayor parte, utilizan la energía de la tierra para calentar su hogar. Los costos de electricidad no cubren más del 30 por ciento de su producción de calor.
Está claro que la calefacción por tierra necesita no solo un radiador para la transferencia de calor, sino también un intercambiador de calor en el segundo lado del circuito, que tomará el calor de la tierra. ¿Qué puede ser?
colector vertical
Muy a menudo, el calor se transfiere mediante sondas verticales sumergidas a una profundidad de varias decenas de metros. A poca distancia de la casa, se perforan varios pozos en los que se sumergen tuberías (generalmente de polietileno reticulado). Gran profundidad significa temperatura absolutamente estable y alta; además, mientras que los intercambiadores de calor no requieren un área grande para acomodarse.
Un inconveniente importante de calentar la casa con la energía de la tierra en una implementación de este tipo es el alto costo del trabajo de instalación. Más precisamente, el precio de la perforación: comienza a partir de 2.000 rublos por metro lineal de pozo. El costo total de 2-4 pozos con una profundidad de 50-60 metros es fácil de calcular.
colector horizontal
Sin embargo, en aquellas regiones del país donde el invierno no es demasiado severo y la profundidad de congelación del suelo no excede un metro, uno y medio, a menudo se usan colectores horizontales. Las mismas tuberías del intercambiador de calor se colocan en una zanja, que es fácil de cavar usted mismo. Está claro que el costo de instalación en este caso se reducirá muchas veces.
Tenga en cuenta: no subestime la escala del trabajo. Por ejemplo, la longitud total de las tuberías colectoras para una casa con un área de 275 m2 será de aproximadamente 1200 metros.
Además de los callos de una pala, calentar con el calor de la tierra en tal implementación te promete otro problema. El colector ocupará un área grande, muchas veces mayor que el área total de la casa. Además, no podrá usarlo para un huerto o jardín: el recolector congelará las raíces de las plantas.
En la foto, colocando un intercambiador de calor horizontal.
Colector de aire
Afortunadamente, además del costo de decenas de miles de unidades de hoja perenne, puede encontrar otras formas de realizar la calefacción de una casa de campo desde el suelo. Uno de los más simples es un colector de tierra de aire.
Recuerde: para calentar el aire a un nivel aceptable en un área residencial, necesita una cierta cantidad de energía térmica. Además, cuanto menor sea la temperatura inicial del aire, mayores serán los costes.
Pero puede aumentar la temperatura del aire en la entrada del sistema de ventilación de forma totalmente gratuita. Temperatura del suelo constante, ¿recuerdas?
La instrucción para usar la energía de la tierra es extremadamente simple:
- Llevamos la entrada de aire de ventilación al suelo por debajo del punto de congelación.
- Colocamos con tuberías de alcantarillado ordinarias un colector recto, curvo o de múltiples tuberías. La forma está determinada por su trama personal. La longitud total aproximada del colector es de 1,5 metros por metro cuadrado de superficie de la vivienda.
- Realizamos una toma de aire en el extremo más alejado del colector de la vivienda, llevando el tubo a una altura mínima de metro y medio del suelo y dotándolo de un paraguas-deflector. Eso sí, tendrás que forzar la entrada de aire a la casa.
No se engañe: el calentamiento descrito del calor de la tierra no resolverá sus problemas con la energía térmica de forma completa y gratuita.
Pero le permitirá implementar uno de los esquemas simples y económicos:
- El aire entrante con una temperatura de unos 10C puede calentarse con cualquier calentador (eléctrico, gas, solar, etc.) y distribuirse por las habitaciones mediante conductos de ventilación. Los costos en comparación con la necesidad de calentar el aire exterior frío se reducirán muchas veces.
- Una solución alternativa es utilizar aire soplado desde el suelo para soplar la unidad exterior de una bomba de calor aire-aire o un acondicionador de aire convencional. A +10C, CUALQUIER unidad externa de cualquier dispositivo de esta clase puede funcionar de manera efectiva. El principal problema técnico es proporcionar el flujo de aire requerido.
Conclusión
Y por último, alguna experiencia personal. El autor del artículo vive en una casa particular, en una región con un clima bastante cálido. Debajo de la casa hay un sótano con piso de concreto con una superficie de 75 m2, que tiene una temperatura de 10-12 grados todo el año. Está claro que con tal área del intercambiador de calor, la temperatura del aire en el sótano es bastante estable.
Uno de los dispositivos de calefacción de la casa es un acondicionador de aire doméstico común con una unidad externa en el sótano y una interna en la planta baja. Como resultado de esta disposición, incluso cuando la temperatura exterior es notablemente inferior a cero, el acondicionador de aire funciona con la máxima eficiencia, tomando el calor del aire en el sótano y más allá del suelo.
La unidad externa del sistema split se ubica tradicionalmente en la calle. Sin embargo, si su sótano tiene una temperatura estable, ¿por qué no moverlo allí?
Como de costumbre, puede encontrar información adicional en el video adjunto al artículo. Inviernos cálidos!
El método progresivo de calefacción geotérmica del hogar utiliza el principio de funcionamiento, que consiste en utilizar el calor de la tierra para calentar la habitación. Dado que el combustible tradicional es un recurso natural agotable, vale la pena preocuparse por cambiar de antemano a las últimas fuentes de energía inagotable.
Los países escandinavos son los líderes en la producción y operación de sistemas de calefacción geotérmica para casas. Popularizan esta opción vegetal y la ofrecen a regiones con un amplio potencial para su uso.
Aplicación de equipos
Es erróneo suponer que la calefacción del suelo solo se puede usar donde hay fuentes de agua caliente, géiseres calientes y otras fuentes de calefacción subterráneas naturales. Las últimas tecnologías le permiten operar con éxito la calefacción geotérmica en el hogar y en latitudes templadas.
Hoy, en nuestro país, este tipo de calefacción todavía pertenece a los métodos alternativos de producción de calor. Sin embargo, en la mayoría de los casos es casi ideal para casas de campo o de campo. La calefacción geotérmica instalada por usted mismo en el hogar puede funcionar de dos modos:
- calefacción en invierno;
- enfriamiento durante el clima cálido.
Por lo tanto, se forma la atmósfera más favorable en la habitación.
VIDEO: Cómo funciona la calefacción geotérmica
Operación del sistema
La casa necesita instalar una bomba de calor. Tomará energía del suelo o agua subterránea, dándosela al refrigerante que circula en la casa a través de las tuberías. Este principio de funcionamiento fue identificado allá por el siglo XIX por el físico francés Sadi Carnot.
Los elementos constitutivos del nodo base son:
El compresor se dedica a "comprimir" el calor y trasladarlo a los consumidores. El dispositivo en sí necesita una fuente de alimentación externa.
El funcionamiento de la bomba de calor se realiza según el siguiente algoritmo:
- La toma de calor del colector debe contener un líquido en su interior que tenga un bajo punto de congelación. A menudo, en la fabricación de calefacción geotérmica con sus propias manos, se vierte agua con un alto contenido de sal, alcohol diluido con agua y mezclas de glicol.
- En el módulo evaporador se transfiere calor al refrigerante, que tiene un punto de ebullición bajo, en este momento hierve y pasa a estado de vapor.
- El compresor instalado en el circuito contribuye a un aumento de la presión de vapor, lo que provoca un aumento de la temperatura de la sustancia a 78-80 0 C.
- Al ingresar al condensador, la sustancia refrigerante pasa a la fase líquida, al mismo tiempo que se libera energía para el circuito de calefacción.
- El retorno del líquido formado al compresor se realiza a través de la válvula de mariposa.
Dado que una bomba de calor para calentar una casa funciona según el principio de un refrigerador, a menudo se le llama "refrigerador al revés". En muchos casos, la energía de la tierra se utiliza para instalar calefacción por suelo radiante.
Los cálculos correctos y la instalación bien ejecutada del intercambiador de calor pueden proporcionar un aumento de cinco veces en la potencia de salida de un kilovatio consumido por la bomba.
VÍDEO: Cómo funciona una bomba de calor geotérmica
Instalación de intercambiador de calor
Los tipos de instalación actuales son:
- vertical, cuando se necesita perforar varios pozos;
- horizontal, donde se cavan trincheras por debajo de la profundidad de congelación;
- bajo el agua, cuando la colocación se realiza a lo largo del fondo del depósito más cercano.
Perforación de los pozos
Para el uso eficiente de la energía térmica de la tierra, si el área cercana al edificio es pequeña, es necesario perforar pozos profundos. En las profundidades de la tierra se mantiene una temperatura positiva estable durante varios metros. El uso de dichos pozos geotérmicos proporciona calor al circuito del intercambiador de calor. Además, este calor se transfiere al segundo circuito interno ubicado en la habitación.
A menudo, la perforación de varios pozos cuesta incluso menos que la colocación a lo largo del fondo de un yacimiento. Esto hace que el proceso sea accesible para más personas.
El proceso se lleva a cabo con un equipo de perforación de pequeño tamaño y una pequeña cantidad de equipos auxiliares. Prácticamente no afecta a los alrededores. Se permite la disposición de un pozo incluso en el agua, pero no debe estar a menos de 2-3 m de un edificio residencial.
La profundidad máxima utilizable es de hasta 200 m, pero a menudo la eficiencia aparece a partir de un nivel de 50 m El siguiente paso es la construcción del pozo. Se coloca un tubo de plástico con un diámetro de 40 mm o más dentro de la cavidad. Se le pasan de uno a cuatro bucles colectores.
La cavidad entre el suelo y la pared exterior del tubo debe llenarse con un material conductor de calor. Se está cableando una tubería principal de calefacción con una conexión a una bomba de calor.
energía del agua
Esta opción de costo es la más racional, ya que no requiere la preparación de zanjas, un pozo de cimentación y otros movimientos de tierra. Pero esto no está disponible para todos: el volumen mínimo de un depósito suficiente para calentar una casa es de 100 m2. debe tener al menos 200 metros cúbicos y estar ubicado a no más de 100 metros de la construcción de la vivienda.
En los embalses, las tuberías se colocan a lo largo del fondo para evitar que se congelen durante el pico de las heladas.
Realización de cálculos
Para realizar un cálculo del sistema, es necesario tener en cuenta los parámetros básicos:
- a una profundidad superior a 15-20 m en el centro de Rusia, la temperatura se mantiene en +8-+10 0 С;
- para estructuras verticales, se acostumbra tomar en los cálculos el valor de potencia resultante de 50 W por 1 m de altura, y los valores más precisos dependen del grado de humedad de la roca, la presencia de agua subterránea, etc .;
- roca seca da 20-25 W / m;
- arcilla humedecida o arenisca 45-55 W/m;
- las rocas de granito duro proporcionarán hasta 85 W / m;
- la presencia de agua subterránea da hasta 110 W/m.
Usando una bomba de calor
La durabilidad del sistema depende de las características y condiciones en las que opera la bomba de calor. En instalaciones geotérmicas es capaz de funcionar durante aproximadamente 1800 horas al año. Este es un valor promedio para latitudes sin fuentes térmicas subterráneas.
Cómo funciona una bomba de calor
El principio de funcionamiento del sistema de calefacción térmica es idéntico y no tiene nada que ver con el país de origen o la marca. Las bombas geotérmicas pueden variar en diseño, tamaño y apariencia, pero el coeficiente de producción de calor siempre será el mismo para bombas de diferentes empresas y diferentes países. Esto se debe precisamente a la peculiaridad de transformar la energía natural en energía térmica.
No se debe permitir un rendimiento excesivo de la bomba, ya que este proceso puede conducir a una disminución significativa de la temperatura del suelo alrededor del pozo y, en ocasiones, se llega a congelar.
Las consecuencias de tales errores de cálculo finalmente conducen a consecuencias desastrosas: el suelo se hunde de manera desigual, en algunos lugares se profundiza mucho, como resultado de lo cual se dañan las tuberías protectoras de plástico. Si la casa está ubicada cerca, es posible que se deformen los cimientos o las paredes debido a cambios geológicos.
Periódicamente, es necesario tomar medidas para "regenerar" el suelo, para lo cual se suministra energía térmica adicional al intercambiador de calor. Esto puede ser energía solar o calefacción por sonda cuando la bomba de calor se utiliza en el modo de refrigeración de habitaciones.
En conclusión, cabe señalar que la instalación geotérmica aún no está al alcance de todos. En algunos casos, el período de amortización puede durar más de 10 años, pero al final, son estos métodos para calentar una casa los que pronto se convertirán no solo en alternativas, sino en las únicas posibles.
Calentamiento geotérmico de bricolaje en el hogar: diagrama, dibujo, costo, instrucciones fotográficas y en video
Cómo hacer calefacción geotérmica con tus propias manos. El principio de funcionamiento de una bomba de calor. Cómo la energía de la tierra y el agua puede calentar una casa sin leña ni gas.
No todos saben que crear calefacción geotérmica en el hogar no requiere conocimientos o habilidades específicas. Pero en comparación con los tipos alternativos de calefacción, la geotermia no es tan popular, y la razón de esto es extremadamente simple: grandes costos financieros que se amortizarán solo después de ocho años. En tales condiciones, pocas personas quieren invertir dinero y es completamente en vano.
Bomba de calor geotérmica de bricolaje
En una palabra, eche un vistazo más de cerca a la calefacción geotérmica, especialmente porque el costo de la electricidad y el gas está en constante crecimiento y no está claro cuál de los vectores de energía será más barato de usar en unos pocos años.
¡Nota! Por primera vez, este método de calefacción se utilizó en Estados Unidos durante la crisis financiera de los años ochenta. Con el tiempo, la novedad se ha hecho popular en Europa. En Suecia, por ejemplo, hoy ¾ de todo el calor se sintetiza mediante bombas de calor.
Construcción de sistemas geotérmicos
Construcción de sistemas geotérmicos
Incluso por el nombre, está claro que la esencia de este tipo de calefacción es utilizar la energía de la tierra. De acuerdo con el principio de funcionamiento, se parece remotamente a los acondicionadores de aire o refrigeradores.
El elemento principal es una bomba de calor conectada a dos circuitos.
- El circuito interno significa el sistema de calefacción que nos es familiar, consiste en radiadores y tuberías.
- Externo: este es un intercambiador de calor muy dimensional instalado bajo tierra o en un depósito. En ella, el refrigerante (y puede ser agua corriente o anticongelante), habiendo tomado la temperatura ambiente, se suministra a la bomba de calor, desde donde el calor acumulado entra en el circuito interior. Así es como se calientan los calentadores de la casa.
El elemento principal del sistema es precisamente la bomba de calor, un dispositivo que no ocupa más espacio que una estufa de gas. El rendimiento de una bomba de calor es bastante alto: por cada kilovatio de energía utilizado, genera hasta cinco kilovatios de calor.
Diagrama de funcionamiento de la bomba de calor
¡Nota! Un acondicionador de aire ordinario, cuyo principio es muy similar, produce exactamente tanta energía como la que consume, es decir, uno a uno.
Por supuesto, la calefacción geotérmica es, con mucho, la más lenta y costosa. La mayor parte del dinero deberá gastarse en movimiento de tierras y equipos relacionados, incluida una bomba de calor. Y muchos se preguntan si es posible ahorrar en esto y construir, por ejemplo, una bomba de calor casera. Para averiguarlo, debe comprender los tipos y características del equipo.
Pros y contras del sistema.
Estas son las principales ventajas de este método de calentamiento:
- uso de la energía inagotable de la tierra;
- alto factor de productividad;
- sin riesgo de incendio;
- rentabilidad;
- facilidad de mantenimiento y operación;
- no es necesario almacenar combustible;
- autonomía;
- respeto al medio ambiente y seguridad.
Las desventajas incluyen quizás el alto costo de instalación, pero, como ya se mencionó, estos costos ciertamente valdrán la pena.
¡Nota! La calefacción geotérmica es más beneficiosa junto con la calefacción por suelo radiante, así como en casas cuya superficie no exceda los 150 metros cuadrados.
Métodos para construir sistemas geotérmicos.
Métodos para construir sistemas geotérmicos.
Uno de los elementos más importantes es el circuito termal. Cuando está ubicado verticalmente, puede estar a una profundidad de 20 ma 150 m, dependiendo de la circulación geológica del calor. Los circuitos horizontales se instalan a una profundidad de hasta 2,5 m y se calientan por las fluctuaciones de temperatura durante el calentamiento solar o la pérdida de calor.
1. Intercambio de calor directo
Los dispositivos térmicos con intercambio de calor directo están en contacto directo con el suelo. El refrigerante sale del cuerpo del dispositivo, se mueve a lo largo de la tubería de cobre subterránea, intercambia energía térmica y regresa.
Tal transferencia de calor se llama directa porque el líquido entra en contacto con el suelo sin ningún "intermediario". Por supuesto, no interactúa directamente con el suelo, sino que solo intercambia calor con él a través de las paredes de las tuberías. Hoy en día, tales bombas rara vez se usan, no deben confundirse con dispositivos en los que el intercambio de calor se realiza a través de circuitos intermedios.
Sin embargo, la eficiencia del intercambio de calor directo es bastante alta y los costos financieros de instalación son más bajos que en la mayoría de los sistemas cerrados. No es el último papel en esto la conductividad térmica del cobre, así como la ausencia de una bomba de agua eléctrica y un intercambiador entre el refrigerante y el agua, que, como saben, es la principal fuente de pérdida de calor.
También vale la pena señalar que la tubería de cobre es costosa y el refrigerante en sí se requiere más que para otros tipos de sistemas.
2. Sistemas cerrados
La mayoría de estos sistemas consisten en un circuito primario lleno de refrigerante y un circuito secundario lleno de agua e instalado bajo tierra. Para la fabricación del circuito secundario se utilizan principalmente tuberías de polipropileno, y se llena de agua con una pequeña cantidad de anticongelante.
El agua sale del intercambiador de calor, se mueve a lo largo del contorno exterior, intercambia energía térmica con el suelo y regresa. Es característico que el contorno exterior esté por debajo del nivel de congelación del suelo, donde la temperatura es estable; todavía está sumergido en el cuerpo de agua más cercano.
¡Nota! Los sistemas sumergidos en agua o ubicados en suelo húmedo son mucho más productivos que los circuitos secos. Por ello, en terrenos secos junto al circuito, es conveniente instalar una manguera de desagüe que lo humedezca.
Los sistemas cerrados son menos eficientes que la opción anterior porque requieren perforaciones laboriosas y tuberías largas. También tenga en cuenta que los circuitos cerrados se instalan de dos maneras: vertical y horizontalmente.
El contorno vertical consta de dos tuberías que van bajo tierra en ángulo recto a una profundidad de 20-120 m Sus partes inferiores están conectadas entre sí por un conector en forma de U. Los pozos excavados para tuberías generalmente se llenan con una solución especial que mejora la transferencia de calor y protege los acuíferos subterráneos de la contaminación.
En el caso de una colocación horizontal del sistema, las tuberías se entierran por debajo del nivel de congelación del suelo. Naturalmente, corren horizontalmente. Por razones obvias, este método es más económico que la colocación vertical (léase: perforación), por lo que se usa donde haya suficiente espacio en el sitio.
3. Contornos de perforación horizontal
Contornos de perforación horizontal
Una alternativa a las dos opciones anteriores puede ser el tendido del contorno mediante perforación horizontal. Esto hace posible instalar tuberías debajo del jardín, el patio, la carretera y otros objetos sin destruirlos.
En términos de costo, dicho sistema se encuentra en algún lugar entre la instalación horizontal y vertical. Su característica distintiva es que las bisagras se pueden conectar a una sola cámara, y esto reduce el área requerida para la instalación.
¡Nota! Los contornos que utilizan perforación horizontal se instalan después de la construcción del edificio.
4. Circuitos de agua
Los circuitos cerrados que están sumergidos en cuerpos de agua son una tubería colocada en bucles. Se pueden colocar en cualquier lago o estanque, que se encuentran en las inmediaciones de la casa.
5. Sistemas abiertos
En tales sistemas, el circuito exterior se llena con agua natural. Luego se traslada a un intercambiador de calor ubicado en la carcasa del dispositivo, donde se extrae el calor y se transfiere al circuito primario. Después de eso, el agua se devuelve. El suministro y el "retorno" deben colocarse lejos uno del otro para alimentar efectivamente la fuente de calor.
¡Nota! Todos los elementos del sistema deben estar bien protegidos contra la corrosión, ya que no se puede controlar la composición química del agua en circulación. Por eso es deseable utilizar circuitos cerrados si se incrementa el nivel de minerales y sales en el agua.
A pesar de que la eficiencia de los sistemas abiertos es un orden de magnitud superior a la de los cerrados, pueden surgir problemas durante la instalación, principalmente de carácter legal. Es posible que se requieran permisos de instalación ya que estos sistemas contaminan los pozos y agotan los acuíferos.
6. Columnas de líquido
Los circuitos con columnas de líquido son una de las variedades de sistemas de tipo cerrado. En este caso, el agua proviene del fondo de un pozo profundo, pasa a través de una bomba y vuelve a hundirse, intercambiando calor con el suelo circundante.
A menudo, las columnas de líquido se utilizan cuando el espacio libre es limitado. No es deseable utilizar este sistema en suelos arcillosos o arenosos.
También notamos que la estructura puede constar de varios pilares a la vez y se usa principalmente en edificios pequeños.
La etapa uno. Antes de proceder con la fabricación de la bomba, es necesario llevar a cabo una serie de medidas para mejorar la eficiencia energética de la vivienda. Estas medidas incluyen aislamiento de techos y paredes, reemplazo de puertas y ventanas con goteras, aislamiento térmico del techo y techo.
Etapa dos. Luego, debe realizar una exploración geológica para averiguar la profundidad de la congelación del suelo. Después de eso, debe elaborar un proyecto basado en la tecnología seleccionada.
Etapa tres. Comprando todo lo que necesita: partes del sistema de calefacción, tuberías y un compresor para la bomba.
El compresor, el corazón de cualquier bomba geotérmica, debe analizarse por separado. Es imposible hacerlo con sus propias manos y la única opción que queda es comprar un producto terminado.
Es mejor comprar un dispositivo con una capacidad de más de 7 kW, utilizado en acondicionadores de aire de alto rendimiento (dichos compresores se venden en centros de servicio especializados en el servicio de electrodomésticos).
Bomba de calor geotérmica de bricolaje
Etapa cuatro. Entonces puede comenzar a ensamblar el intercambiador de calor interno. Recuerde que es necesario transferir la energía térmica acumulada a la red de calefacción. Los materiales para este elemento, así como su volumen, dependen completamente de las condiciones climáticas específicas. Normalmente se utilizan tubos de cobre para hacer circular el refrigerante, mientras que el recipiente está hecho de un material no corrosivo. Lo ideal es que esta capacidad sea un tanque de acero inoxidable de 150 litros.
Etapa cinco. La bobina de cobre preparada previamente debe colocarse en el tanque. No funcionará sin dañar este último: debe cortarse en dos partes y, después de fijar la bobina, soldarla a su estado original.
Etapa seis. Luego debe perforar minas o trincheras, instalar una tubería allí. Al final del trabajo, es necesario realizar una prueba de funcionamiento del sistema.
¡Nota! Debido al alto grado de complejidad del trabajo, es mejor confiar el diseño y la instalación de dicha calefacción a profesionales experimentados. Lo mismo puede decirse de la fabricación de una bomba de calor.
Bomba de calor geotérmica de bricolaje
¡Aprenda a construir su propia bomba de calor geotérmica! Sistema de calefacción geotérmica, tipos de bombas de calor, pasos de fabricación, foto + video.
Calentamiento geotérmico hágalo usted mismo en el hogar: una descripción general comparativa de los métodos del dispositivo
Muchos propietarios de viviendas privadas todavía creen que la calefacción geotérmica es casi un término de ciencia ficción, y solo es relevante para aquellas regiones donde las aguas termales burbujean y hay una alta actividad volcánica. Y dado que tales fenómenos naturales son raros, las perspectivas de usar esta energía alternativa en nuestras condiciones parecen vagas para muchos. De hecho, una bomba geotérmica genera calor con éxito incluso a bajas temperaturas, por lo que incluso en un clima templado puede usarse de manera bastante eficiente. Pero, ¿es posible instalar calefacción geotérmica en casa con sus propias manos? Tratemos de resolver esto.
Clasificación por tipo de construcción
El principio de funcionamiento de la calefacción geotérmica es similar al principio de funcionamiento de un acondicionador de aire o un refrigerador. El elemento principal es una bomba de calor incluida en dos circuitos.
El principio de funcionamiento de una bomba geotérmica (calor)
El circuito interno es un sistema de calefacción tradicional que consta de tuberías y radiadores. Externo: un intercambiador de calor de tamaño impresionante ubicado bajo tierra o en la columna de agua. En su interior puede circular tanto un líquido especial con anticongelante como agua ordinaria. El portador de calor asume la temperatura del medio y "calentado" ingresa a la bomba de calor, el calor acumulado se transfiere al circuito interno. Así, el agua se calienta en tuberías y radiadores.
La bomba geotérmica (de calor) es un elemento clave del sistema. Esta es una unidad compacta, no ocupa más espacio que una lavadora familiar a nuestros ojos. Si hablamos de rendimiento, por cada 1 kW de electricidad consumida, la bomba "produce" hasta 4-5 kW de energía térmica. Mientras que un acondicionador de aire convencional, que tiene un principio de funcionamiento similar, por 1 kW de electricidad consumida, 1 kW de calor "responderá".
Esquema de un dispositivo de calefacción geotérmica en una casa privada.
Debe admitirse que el dispositivo de este tipo de calefacción es el más costoso y lento en la actualidad. La mayor parte de su costo es la compra de equipos y, por supuesto, el movimiento de tierras. Naturalmente, un propietario ahorrativo piensa, ¿es posible ahorrar dinero, por ejemplo, en la instalación y hacer calefacción geotérmica con sus propias manos? Para responder a esta pregunta, es necesario comprender qué sistemas se utilizan con mayor frecuencia y comprender las características de su dispositivo.
Intercambiador de calor horizontal
Muy a menudo, se usa un contorno horizontal, durante el cual las tuberías se colocan en zanjas a una profundidad mayor que el nivel de congelación del suelo en un área determinada.
La desventaja de un sistema de calefacción geotérmica con circuito horizontal es la gran área que ocupa el colector
La desventaja es que el área ocupada por el circuito debe ser mucho más grande que la casa misma, por lo tanto, para calentar un edificio con un área de 250 m², alrededor de 600 m² "dejarán" debajo de las tuberías. No todos los desarrolladores pueden permitirse este lujo.
Además, existen inconvenientes si el sitio ya está ennoblecido, hay que observar, por ejemplo, la distancia a los árboles (1,5 m) y muchos otros matices.
Intercambiador de calor verticales
Una opción más compacta, pero también más cara, es un intercambiador de calor vertical. Su instalación no requiere un área grande, pero requerirá un equipo de perforación especial.
La instalación de un intercambiador de calor vertical requiere el uso de un equipo de perforación especial
La profundidad del pozo, según la tecnología, puede alcanzar los 50-200 m, pero su vida útil es de hasta 100 años. Este método es especialmente relevante cuando se planea calefacción geotérmica para una casa de campo con un territorio adyacente equipado, le permite guardar el paisaje casi en su forma original.
Intercambiador de calor colocado por agua
La instalación geotérmica más económica utiliza la energía térmica del agua. Se recomienda si la distancia al cuerpo de agua más cercano no supera los 100 m.
El intercambiador de calor colocado por agua es el más ventajoso y por lo tanto más apropiado para el dispositivo.
Se coloca un contorno de tuberías en forma de espiral en la parte inferior, la profundidad de ocurrencia debe ser inferior a 2,5-3 m, es decir, más profunda que la zona de congelación. El área del embalse es de 200 m². La principal ventaja es que no es necesario realizar laboriosos movimientos de tierra, pero es necesario obtener el permiso de los servicios especiales. Habiendo gastado una cantidad significativa de dinero en equipos costosos, no debe ahorrar en una instalación de alta calidad. Después de todo, la calidad y la eficiencia de todo el sistema dependerán de ello.
Como puede ver, instalar calefacción geotérmica en casa con sus propias manos no es tan simple. De todos los tipos enumerados, quizás solo la última opción sea bastante fácil de implementar por su cuenta. Pero incluso en este caso, vale la pena sopesar todos los pros y los contras.
Sobre las ventajas y desventajas del sistema.
Por primera vez, la calefacción geotérmica fue analizada de cerca en los EE. UU., durante la crisis de los años 80. Se registraron instalaciones bastante caras en los hogares de los más ricos y avanzados, pero poco a poco se hicieron más accesibles y populares. Europa tomó nota de la novedad y comenzó a introducirla activamente en sus espacios abiertos. Ahora este tipo de calefacción ya no es una curiosidad; en Suecia, por ejemplo, alrededor del 70% de todo el calor se sintetiza mediante bombas de calor.
Los fabricantes de equipos milagrosos y verdes hablan unánimemente sobre las ventajas de este tipo de calefacción sobre todos los demás, las principales ventajas que se destacan son:
- para la calefacción se utiliza la energía térmica de la tierra, que es renovable e inagotable;
- no hay riesgo de incendio;
- no hay necesidad de entrega y almacenamiento de materiales combustibles;
- durante el funcionamiento del equipo, no se forman emisiones nocivas, el sistema es absolutamente seguro y respetuoso con el medio ambiente;
- el sistema funciona de forma autónoma, no necesita monitoreo e intervención constantes;
- es económico, prácticamente no requiere gastos de mantenimiento por parte del propietario;
- con toda la variedad de modelos, el coeficiente de productividad del equipo se mantiene constantemente alto.
El sistema de calefacción geotérmica funcionó bien en combinación con "suelos cálidos". Tal dúo asegura una distribución uniforme de la temperatura y evita la formación de zonas de sobrecalentamiento.
¡Importante! Este tipo de calefacción es más beneficioso para casas con un área de hasta 150 m², los propietarios de casas tan pequeñas aseguran que los costos se amortizan en unos 3-4 años.
Tenga en cuenta que estos sistemas aún no se han vuelto populares en el espacio postsoviético. Esto se debe en gran parte a las inversiones de capital bastante significativas que deberán realizarse desde el principio y al período de recuperación bastante largo. Es bastante difícil convencer a nuestros conciudadanos de que, después de todo, es económicamente rentable de todos modos. Aunque, dada la subida anual del precio de los refrigerantes habituales y que el sistema está diseñado para una media de 100 años de funcionamiento eficiente, la elección parece bastante justificada.
Calentamiento geotérmico de bricolaje en el hogar: ¿es posible?
Sistema de calefacción geotérmica - dispositivo, principio de funcionamiento. Qué calefacción geotérmica de una casa de campo elegir. ¿Es posible hacer calefacción geotérmica en casa con tus propias manos?
Calentamiento geotérmico de bricolaje en el hogar
Al construir una casa, cada propietario intenta pensar en el peso de los matices de diseño. La calefacción es un punto igualmente importante que requiere consulta con especialistas. Para muchos, la calefacción geotérmica parece inalcanzable, porque está asociada solo con lugares donde brotan las aguas termales. Sin embargo, en la práctica, una bomba especial puede generar energía, por lo que esta opción es adecuada para cualquier condición climática y terreno. Sin embargo, ¿vale la pena hacer calefacción geotérmica en casa con sus propias manos, porque el equipo en sí ya es costoso? Para encontrar la respuesta a esta pregunta, vale la pena estudiar las opciones y características existentes del trabajo de instalación.
El principio de funcionamiento de la calefacción geotérmica.
La calefacción geotérmica funciona según el mismo principio que el aire acondicionado. Los componentes son dos circuitos y una bomba de calor.
El circuito interno incluye una tubería y radiadores ubicados en toda la casa. El circuito externo es un intercambiador de calor, que se coloca bajo tierra o debajo de la columna de agua. En su interior circula líquido con anticongelante o agua corriente. El líquido calentado ingresa a la bomba, que lo acelera a través de los elementos del circuito interno, por lo que el agua en los radiadores siempre está tibia.
La bomba no ocupa mucho espacio, pero realiza una de las funciones clave del sistema. Por cada kW de electricidad utilizada, se produce 4 veces el calor. El acondicionador de aire no es tan productivo, porque tomando 1 kW de electricidad, da la misma cantidad.
Clasificación según el tipo de construcción.
Este tipo de arreglo de calefacción en la casa se considera uno de los más costosos y esto se debe al precio de los equipos y el trabajo del terreno. En esos momentos, muchos consumidores piensan en lo que pueden ahorrar y lo único que les viene a la mente es la instalación. Sin embargo, para comprender si esto es así, vale la pena evaluar las características del dispositivo y las posibles opciones de diseño.
- Intercambiador de calor horizontales. Al elegir este diseño, las tuberías se colocan bajo tierra, mientras que la profundidad debe ser mayor que el nivel de congelación del suelo. Sin embargo, esta opción requiere la asignación de territorio bajo el contorno. Imagínese, si necesita calentar una casa con un área de 250 m 2, se requerirán 600 m 2 para equipar el circuito. Además, hay que tener en cuenta algunos puntos técnicos. Por ejemplo, todos los elementos deben ubicarse a una distancia mínima del árbol: 1,5 metros. Si el sitio está ennoblecido, esto ya crea ciertos inconvenientes.
- La opción vertical no requiere la asignación de un área grande, sin embargo, el uso de equipos de perforación implicará costos significativos. Crear un pozo es un proceso laborioso, sin embargo, este diseño durará al menos cien años. Esta opción es adecuada para áreas que ya están equipadas.
- La opción de colocación de agua utiliza la energía del agua y le permite ahorrar significativamente en el arreglo. El único requisito es la presencia de un reservorio dentro de los 100 metros, su área debe ser de al menos 200 m 2 y la estructura debe ubicarse a una profundidad no superior a tres metros.
Como muestra la práctica, es difícil realizar la instalación con sus propias manos. Teniendo en cuenta que habrá mucho dinero invertido en equipos, no vale la pena escatimar en el proceso de instalación, y debe recurrir a profesionales.
Beneficios de la calefacción geotérmica
Anteriormente, tales instalaciones se podían encontrar en casas lujosas y ricas, pero ahora se han vuelto más asequibles. Fueron utilizados por primera vez por residentes de los Estados Unidos en los años 80, y ahora los residentes de países europeos han tomado nota. Esta solución permitió ahorrar en calefacción en general. Hace veinte años, 12 millones de ciudadanos europeos se beneficiaron de un diseño similar, pero hoy en día su número ha aumentado de forma espectacular.
En Suecia, la mayor parte del calor ya se produce mediante bombas de calor. En consecuencia, su popularidad ha aumentado debido a una serie de ventajas sobre todos los sistemas alternativos:
- La energía inagotable y renovable de la tierra se utiliza para calentar tu propia casa;
- No hay riesgo de incendio;
- No tienes que buscar combustible barato y pensar en los lugares para su almacenamiento;
- Sistema respetuoso con el medio ambiente, sin la formación de emisiones nocivas, por lo que los ecologistas lo apoyan activamente;
- Falta de monitoreo e intervención regulares, en todos los niveles el sistema funciona de manera autónoma;
- Energía ilimitada disponible en cualquier momento y en cualquier cantidad;
- No tiene que gastar dinero en mantenimiento del sistema;
- Alto rendimiento en comparación con las alternativas existentes.
Masters recomienda combinar la instalación de un sistema geotérmico y calefacción por suelo radiante para lograr el máximo efecto de beneficio. En primer lugar, se garantiza una distribución uniforme de la temperatura y, en segundo lugar, será posible evitar la formación de zonas de sobrecalentamiento.
Para que los costos se paguen por completo en 3-4 años, debe tenerse en cuenta que este tipo de calefacción es beneficioso para los propietarios de casas de campo de hasta 150 m 2. Teniendo en cuenta el hecho de que las redes de calor habituales aumentan regularmente de precio y fallan, la decisión hacia un sistema geotérmico le permitirá olvidarse del suministro de calor durante al menos 100 años. La opción elegida se justificará rápidamente. En el espacio postsoviético, esta opción es menos popular debido a la gran inversión. Todavía es difícil convencer a nuestros conciudadanos de que es mejor gastar el dinero una vez y olvidarse del problema.
Características de montaje
Si el precio del gas y la electricidad aumenta constantemente, y con ellos la calefacción de una casa privada, al elegir un sistema geotérmico, puede olvidarse de esta característica. Además, no hay que tener en cuenta que las reservas de gas acabarán por agotarse. El uso de combustible sólido es una solución aún más costosa. Al quemar madera y carbón, se liberan sustancias nocivas. Entre todas las alternativas, esta opción es la más segura, sin embargo, a diferencia de la calefacción de gas y combustible sólido, la instalación del sistema es más lenta y costosa. Por lo tanto, debe confiarse a maestros con amplia experiencia en este campo. Solo ellos conocen todos los matices de la instalación. Con un trabajo adecuado, el problema de la calefacción se resolverá durante muchos años.
Al mismo tiempo, las mismas tuberías y baterías estarán dentro de la habitación, a través de las cuales fluirá el calor. Los elementos principales estarán ocultos bajo tierra: un pozo y un intercambiador de calor. La casa debe tener un dispositivo que convierta el calor. Es debajo de él que debe asignar la mayor cantidad de espacio posible. Con él, el propietario del local puede regular la temperatura y el suministro de energía térmica. Como regla general, en casas particulares, el generador está ubicado en el sótano o en una habitación separada.
Calefacción geotérmica de bricolaje en el hogar: esquema y características de instalación
Características de la elección e instalación de calefacción geotérmica. Instalación de bombas y equipos adicionales en la casa por su cuenta.
En el mundo moderno, casi todos los propietarios de una casa privada sueñan que su hogar sea realmente cómodo en cualquier época del año: en el verano hacía un poco de frío en el edificio, pero en el frío del invierno hacía calor.
Hoy en día, hay una gran cantidad de tipos de combustible para calentar casas: madera, electricidad, turba, gas y carbón, así como la calefacción geotérmica de una casa de campo.
Cabe señalar que los equipos que pueden funcionar con gas, carbón, turba y otros materiales combustibles no pueden clasificarse como respetuosos con el medio ambiente. El daño de tales tipos de calentamiento es obvio.
Además, el costo del combustible aumenta constantemente. Hoy, muchos consumidores quieren usar el calor recibido de la tierra para calentar una casa privada.
Tipo moderno de calefacción.
Las ventajas de la calefacción geotérmica son la economía, el respeto al medio ambiente, la limpieza y la seguridad.
Los usuarios están seguros de que la calefacción de gas de una casa particular es la mejor opción, pero debe prestar atención a algunas cualidades muy negativas. Las desventajas de tal sistema de calefacción son "obvias".
En principio, es imposible instalar tal calefacción si no se ha conectado una tubería de gas a la casa o casa de campo. La instalación de la instalación de gas en sí requiere un mantenimiento casi constante y un estricto cumplimiento de todas las normas de seguridad.
Los propietarios también deben tener permisos especiales para este tipo de calefacción de espacios.
La solución más óptima al problema de calentar una casa de campo o simplemente una casa de campo privada es la calefacción geotérmica.
Casi a diario, el número de usuarios que están convencidos de la eficacia de este sistema y ahora lo utilizan crece muy rápidamente.
El calentamiento de este tipo tiene una gran cantidad de ventajas. Una de las ventajas más significativas es la economía de este sistema de calefacción, así como su respeto por el medio ambiente, limpieza y seguridad.
¿Cómo calentar una casa de campo con la ayuda de la naturaleza?
En los últimos años, algunos consumidores han comenzado a calentar sus hogares con el calor de la tierra. Hoy en día, a muchos les interesa la siguiente pregunta: "¿Qué es una instalación geotérmica?".
El propio diseño y funcionamiento de este sistema es bastante complicado para la percepción y comprensión, por lo que, para mayor claridad, vale la pena poner un ejemplo.
Un sistema de calefacción geotérmica de alguna manera funciona según el principio de un refrigerador, solo que al revés. El papel del congelador en este esquema lo desempeña el evaporador, que se encuentra muy profundo bajo tierra.
Se fabrica un condensador en forma de bobina de cobre, que se utiliza para llevar el aire o el agua a la temperatura deseada. Vale la pena señalar que la temperatura del evaporador, que se encuentra bajo tierra, es significativamente más baja que sobre la superficie.
Los fabricantes de tales sistemas de calefacción declaran audazmente que la temperatura fluctúa en un rango de 5 a 8 grados centígrados. Hoy en día, calentar desde el suelo es una práctica comprobada que se está volviendo cada vez más popular en diferentes partes del país.
Es gracias al uso de compresores confiables y duraderos, así como a otras tecnologías innovadoras de sistemas de refrigeración, que fue posible crear formas inusuales y únicas de obtener "calor de baja calidad", que en la superficie de la tierra puede ser convertido en "calor de calidad" y posteriormente utilizado libremente en la calefacción geotérmica de una casa de campo.
Los expertos han demostrado la eficacia de un sistema de calefacción de este tipo, por lo que hay muchas razones para comenzar la producción industrial del elemento principal de este método para calentar una habitación: las bombas de calor.
El principio de funcionamiento de los sistemas geotérmicos.
El principio de funcionamiento de una bomba de calor. Click para agrandar.
El calentamiento debido al calor de la tierra ya no es un mito, sino una práctica común.
Los sistemas de calefacción geotérmica pueden funcionar según el principio de la transferencia física de energía térmica del medio ambiente al refrigerante.
Un proceso similar se observa en el funcionamiento de un frigorífico convencional.
Más del 75% de la cantidad total de calor que se puede liberar durante el funcionamiento de un sistema que calienta una casa con el calor de la tierra es energía del medio ambiente.
Los expertos llaman la atención sobre el hecho de que este tipo de energía tiene una asombrosa capacidad de autocuración, por lo que el sistema de calefacción geotérmica no daña ni daña en absoluto la energía o el equilibrio ecológico del medio ambiente y nuestro planeta.
El sistema de calefacción tiene una ventaja importante: es absolutamente seguro de usar.
Equipo que no ocupa mucho espacio.
La calefacción de una casa privada con el calor de la tierra se ha introducido activamente recientemente. La razón principal de la aparición de tales sistemas de calefacción para casas particulares, los expertos llaman crisis energética, que a menudo apareció en los años 70 del siglo XX.
En un principio, calentar con la energía de la tierra se consideraba un lujo, por lo que solo las familias más ricas y de élite podían permitirse un sistema de calefacción doméstico completamente innovador.
Además, debido al desarrollo activo de la ciencia, la tecnología y la aparición de tecnologías completamente nuevas, los sistemas de calefacción geotérmica se han generalizado y el costo de su instalación y mantenimiento ha disminuido.
La bomba de calor ocupa poco espacio en tu hogar. Click para agrandar.
Hoy, una familia pequeña, incluso con un ingreso promedio, puede permitirse instalar un sistema para calentar la casa sin una violación grave de su presupuesto familiar. El equipo geotérmico moderno ha sido mejorado cualitativamente y modernizado.
La mejora de los sistemas continúa hasta el día de hoy, ya que la creación de nuevas unidades conduce a una disminución del consumo de energía y un mayor ahorro.
En un nivel cualitativamente nuevo, el funcionamiento de dichos sistemas de calefacción se lleva a cabo, ya que se utiliza un combustible nuevo e inusual, como la energía de la tierra, para el aire acondicionado y la calefacción de una casa privada.
Calentar una casa privada con el calor de la tierra es popular en todos los rincones del planeta.
Después de todo, es esta energía la que puede crear condiciones acogedoras, cómodas y óptimas para la vida de cada persona, no contamina el medio ambiente con sustancias nocivas y negativas, como sucede durante la combustión de turba, carbón o gas.
La calefacción geotérmica puede funcionar fácilmente sin ningún proceso de combustión, por lo que los propietarios no tienen que preocuparse por el problema de incendios y explosiones del sistema, es completamente seguro de operar.
Beneficios de la calefacción geotérmica
Además de todas las ventajas anteriores, otra ventaja importante es la ausencia de la necesidad de comprar chimeneas o campanas adicionales, que posiblemente se pueden utilizar para el buen funcionamiento de otros tipos de sistemas de calefacción.
El sistema de calefacción geotérmica es práctico porque no emite humos, olores y otras cosas nocivas, también cabe destacar la ausencia de ruido. El equipo en sí es compacto, es decir, ahorra espacio.
La calefacción desde el suelo también es práctica porque su equipo es invisible para las personas, a diferencia de los sistemas de calefacción de combustible líquido y sólido. La integridad de la fachada y el interior de la casa de campo o casa de campo no sufrirá.
Características comparativas de varios sistemas de calefacción. Click para agrandar.
Además, no hay necesidad de perder tiempo en temas como la adquisición, almacenamiento y entrega de combustible, porque los expertos creen que la energía del planeta es inagotable.
Otro dato muy destacable es la asombrosa capacidad de una bomba geotérmica para calentar habitaciones durante el invierno, y en verano, cuando hace calor, de nuevo, para refrescar la casa con la ayuda de una bomba.
Sí, el uso del calor obtenido de la tierra para calentar una casa particular o una casa de campo requiere costos considerables. Por lo tanto, cuesta varias veces más que los equipos de gas o diesel.
Sin embargo, debe recordarse que dicho sistema consume mucha menos energía, por lo tanto, si cuenta con su uso a largo plazo, dicho sistema se pagará completamente por sí mismo.
La perspectiva y la viabilidad económica de utilizar este tipo de equipo se está volviendo cada vez más evidente en la actualidad.
Ahorro de espacio al instalar bombas de calor
Hoy en día existen tres formas de ahorrar espacio al instalar bombas de calor:
- explotación de aguas termales subterráneas;
- operación de sombrillas subterráneas;
- colocando sombrillas especiales en posición horizontal, que estarán por debajo del nivel de la glaciación invernal en el fondo del embalse.
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.
