¿Es eficaz calentar una casa utilizando el calor y la energía de la tierra: análisis y consejos de disposición? Calefacción geotérmica de una casa con sus propias manos: una revisión comparativa de los métodos de diseño Calefacción autónoma desde el suelo

Absolutamente todo el mundo sueña con un hogar bueno y confortable. Y uno de los componentes principales de un sueño es la atmósfera adecuada en la habitación, es decir, cuando está en horario de invierno cálido y en verano te sientes cómodo y fresco. En este momento Hay muchos tipos de sistemas de calefacción, por lo que hay donde elegir. En algunos lugares todavía calientan sus casas quemando leña, en otros prefieren turba o carbón, mientras que en otros se utiliza gas natural o electricidad para estos fines. En diferentes tipos La calefacción y los precios son diferentes. Hay preocupaciones de seguridad sistema de calefacción, así como cuestiones medioambientales.

Alternativa a la tradición

Muy a menudo se puede escuchar que la mejor opción para calentar una casa es el uso de gas natural. Es más barato que otras fuentes de calor, sin embargo, también tiene ciertos problemas. No todo el mundo tiene acceso al gas natural, ya que todavía no se han instalado gasoductos en todas partes. Géiser Necesita monitoreo y mantenimiento constante. Además, se requiere cumplir con las medidas de seguridad, así como obtener permiso previo de oficinas especiales.

Existe una alternativa como la calefacción geotérmica. Esta idea se basa en el principio de transferencia física al refrigerante desde ambiente energía térmica. La ventaja más importante energía geotérmica es que es completamente independiente del entorno, estación y hora del día, y además es casi inagotable. Incluso carece de estas propiedades. energía solar, que también se refiere a los recursos renovables. Esta tecnología se utilizó con bastante éxito en los años ochenta del siglo pasado en la Unión Soviética. Sin embargo, en aquellos días era inaccesible y muy caro. Por el momento la situación es completamente diferente.

Desarrollos rusos en el campo de los recursos renovables

Por el momento, Rusia no puede presumir de tener avances únicos en este ámbito. Al fin y al cabo, también requieren inteligencia, ciertos estudios. Calefacción geotérmica, basado en el uso de la energía del mismo nombre, tiene ventajas básicas como la total independencia y la práctica inagotabilidad. Ahora sólo podemos hablar de las increíblemente enormes posibilidades de utilizar el calor de las profundidades de la Tierra como perspectiva fundamental. Se puede utilizar agua o una mezcla de vapor y agua para calefacción y suministro de agua caliente, así como para generar energía eléctrica, diseñado para diferentes propósitos. Todo depende de la temperatura.

Se debe utilizar calor a alta temperatura para generar energía eléctrica y suministro de calor. La estación tiene una estructura específica dependiendo de las fuentes de energía geotérmica que se utilicen allí. Si en la región existe una fuente de agua termal subterránea, se puede utilizar para suministro de calor.

Los sistemas de calefacción geotérmica se utilizan cada vez más, ya que dicha calefacción tiene muchas ventajas, entre ellas la seguridad, el respeto al medio ambiente y la eficiencia. Uno de los principales problemas es la necesidad de reinyectar agua en los acuíferos subterráneos. Normalmente, las aguas termales contienen muchas sales, además de metales tóxicos y diversos compuestos químicos. Debido a esto, es imposible descargar dichas aguas en sistemas de aguas superficiales.

Hasta el momento no hay muchas estaciones geotérmicas en Rusia. Sin embargo, año tras año son cada vez más los partidarios y usuarios que prefieren la calefacción geotérmica.

¿Cómo funciona?

Es muy difícil presentar el principio de funcionamiento de una instalación de este tipo de forma accesible, ya que tiene bastante diseño complejo. Es más fácil de explicar recurriendo a algún ejemplo abstracto. Vale la pena imaginar el sistema como un refrigerador, pero al revés. Aquí, el papel de congelador lo desempeña un evaporador ubicado en las profundidades de la tierra. Un condensador hecho de una bobina de cobre lleva la temperatura del aire al nivel deseado. Y la temperatura del evaporador es mucho más baja que en la superficie. En tales sistemas, la energía terrestre se utiliza no sólo para calefacción, sino también para aire acondicionado.

La calefacción geotérmica implica el uso de compresores fiables y duraderos basados ​​en tecnologías innovadoras sistemas de refrigeración, lo que le permite crear tales métodos inusuales transformación del calor de las profundidades de la tierra en calor de alta calidad, que luego se utiliza para calentar la habitación. La bomba de calor en un sistema de este tipo es uno de los componentes más importantes.

Base del sistema

Como principio básico El funcionamiento de dicho sistema utiliza la transferencia física de energía térmica al refrigerante desde el medio ambiente. Esto se puede ver en cualquier frigorífico. La geotermia supone que más del 75% del volumen térmico total liberado durante el funcionamiento de dichos sistemas es energía ambiental, que se acumula y entra a la casa. Es por eso que energía dada Tiene propiedades tan excelentes como la autocuración. Resulta que la calefacción geotérmica en casa es segura de usar y no es capaz de causar ningún daño al equilibrio energético o ambiental del planeta.

Desarrollo tecnológico

Los sistemas de calefacción geotérmica comenzaron a desarrollarse tras las crisis energéticas de los años setenta del siglo pasado. Cuando aparecieron por primera vez instalaciones innovadoras, sólo las familias muy ricas podían utilizarlas en sus hogares. Sin embargo, posteriormente los sistemas se generalizaron, haciendo que su coste fuera más asequible. Ahora incluso una familia con ingresos medios puede utilizar la calefacción geotérmica, cuyo precio oscila entre 35 y 40 mil rublos y se ha vuelto asequible para muchos. Naturalmente, ahora se está trabajando para mejorar los equipos diseñados para estos fines. Cada año aparecen unidades cada vez más económicas y cómodas.

Respetuoso con el medio ambiente

La calefacción geotérmica de una vivienda privada, cuyo precio cada año es más asequible, se basa en un combustible cualitativamente diferente, inusual para nosotros. La calefacción y el aire acondicionado de una vivienda individual se realizan utilizando la energía de la tierra, con la ayuda de la cual es posible crear condiciones óptimas por vida. Además, dicha calefacción es respetuosa con el medio ambiente, ya que su uso no provoca contaminación ambiental con emisiones tóxicas y residuos nocivos.

Seguridad operativa

Las instalaciones de calefacción geotérmica funcionan sin el uso de procesos de combustión. Gracias a esto, se excluyen por completo las condiciones previas de explosiones o incendios. Como ventajas importantes, a menudo se cita la ausencia de la necesidad de comprar e instalar campanas y chimeneas adicionales, lo que se requiere para los sistemas de calefacción que funcionan según otros principios. Durante el funcionamiento de dicho sistema, no olores nocivos o humos. Además, cabe mencionar el funcionamiento silencioso de dicho sistema de calefacción, así como su tamaño compacto.

Si comparamos las instalaciones geotérmicas con los sistemas de combustible sólido o líquido, cabe destacar que no solo no perturban el interior de la vivienda, sino que además no requieren tiempo para solucionar los problemas asociados a la adquisición, entrega y posterior almacenamiento del combustible. , ya que la energía de la tierra se puede llamar inagotable .

Precio de emisión

Cuando se trata de elegir aparatos y sistemas de calefacción, las cuestiones económicas siempre son lo primero. La instalación de un sistema de calefacción geotérmica requerirá costos significativamente más altos que el diesel o equipo de gas. Sin embargo, aquí conviene recordar el nivel notablemente más bajo de consumo de energía. Entonces, a largo plazo, comprar e instalar un sistema de este tipo resulta más económico.

Ahorro de espacio

Hay varias formas de reducir significativamente el espacio ocupado por las bombas de calor si realiza su propia calefacción geotérmica:

• utilice sondas subterráneas especiales, para las cuales se baja al pozo un circuito lleno de anticongelante;
• el uso de agua subterránea cálida, para lo cual es necesario perforar un pozo profundo, y el agua bombeada por una bomba será impulsada a través de un intercambiador de calor;
• Las sondas se colocan horizontalmente a un nivel por debajo del nivel de glaciación del fondo de los embalses en invierno.

Actualmente, muchos propietarios de propiedades privadas y casas de campo Creen que la calefacción geotérmica de una casa es algo del reino de la ciencia ficción extranjera, y tal milagro sólo puede instalarse donde hay alguna actividad volcánica o fuentes termales. Y como este tipo de fenómeno no es típico de Rusia, se sabe poco sobre la calefacción geotérmica en el hogar, y este conocimiento es sólo superficial.
Sin embargo, esta opinión es errónea, ya que, de hecho, la bomba produce calor con bastante éxito, incluso si la temperatura es baja. Por tanto, esta fuente de calefacción todavía alternativa se puede utilizar en climas templados. ¿Es posible instalar tú mismo la calefacción geotérmica? La respuesta a esta pregunta es sí, pero antes de hacerlo conviene estudiar material adicional sobre las características del sistema, sus ventajas y también sobre los peligros que en este caso se refieren únicamente a los recursos financieros.

Calefacción geotérmica para el hogar

Tipos por tipo de construcción

La calefacción geotérmica en una cabaña funciona según un principio similar al de un frigorífico. El elemento principal aquí es una bomba de calor, que se conecta simultáneamente en dos circuitos. El circuito interior es un sistema de calefacción tradicional formado por tuberías y radiadores. Y el externo es un gran intercambiador de calor, que se coloca debajo de la columna de agua o bajo tierra.

Normalmente, dentro del intercambiador de calor circula un líquido que contiene anticongelante. Este tipo de refrigerante adquiere régimen de temperatura ambiente, que posteriormente, ya calentado, pasa a la bomba de calor. El calor previamente acumulado pasa al circuito interno, tras lo cual se calienta el agua de las tuberías y radiadores.

Así, la calefacción geotérmica llave en mano de una casa incluye uno elemento esencial- Bomba de calor. Este es un dispositivo compacto que ocupa poco espacio.

Tenga en cuenta que la instalación del sistema es bastante cara y requiere mucha mano de obra. Para comprar equipos especiales y realizar trabajos de excavación a gran escala se necesitarán muchos recursos económicos.

No hace falta decir que la instalación de un sistema de este tipo también será costosa. Por ello, muchos propietarios de casas particulares y de campo deciden calentar ellos mismos sus casas particulares con el calor de la tierra.

En primer lugar, es necesario tener en cuenta que existen tres tipos de intercambiadores de calor: horizontales, verticales y de agua.

• Intercambiador de calor horizontal. Este tipo se utiliza con bastante frecuencia. Cuando se usa, las tuberías se colocan en zanjas especialmente hechas a una profundidad ligeramente superior al nivel de congelación de la cubierta del suelo en el área. Sin embargo, este sistema tiene un inconveniente: requiere un área grande para colocar el colector y no todos pueden permitirse ese diseño. Y si hay árboles en su territorio, entonces el equipo debe colocarse a una distancia de aproximadamente 1,5 metros de ellos.

• Intercambiador de calor vertical. Un dispositivo de este tipo es más compacto, pero al mismo tiempo más caro. Para equipar su hogar con calefacción geotérmica con un dispositivo de este tipo, no necesita un área grande, pero sí equipo de perforación. De hecho, en este caso, la profundidad del pozo debe ser necesariamente de 50 a 200 metros. Tenga en cuenta que este es el método más caro, ¡pero puede durar hasta 100 años! Si desea geocalentar una casa ubicada fuera de la ciudad, entonces el sistema es adecuado. Y el paisaje permanece intacto.

• Intercambiador de calor a base de agua. Este tipo es el más económico, ya que utiliza el calor del agua. Se recomienda instalar el sistema a una distancia de una masa de agua de no más de 100 metros. El contorno de la tubería se coloca en el fondo en forma de espiral y la profundidad no debe ser más de 3 metros. En cuanto al embalse, se recomienda que su superficie sea de al menos 200 metros cuadrados. Con un sistema de este tipo, no se requieren permisos ni trabajos que requieren mucha mano de obra.

Así, se puede observar que hacer calefacción geotérmica casa de Campo hacerlo solo es bastante difícil. Sin embargo, puedes implementar tu plan con al menos un asistente. El tercer método es la mejor opción, pero hay varios puntos necesarios sin los cuales no funcionará, y en particular, un estanque.

Ten en cuenta que, a pesar de que instalar un sistema que recibe calor de la tierra para calentar una casa es bastante caro, no escatimes en la instalación. Después de todo, la eficiencia de la calefacción dependerá de la calidad de la instalación.

¿Por qué es tan buena la calefacción geotérmica?

Las ventajas de la calefacción geotérmica incluyen varios puntos que conducen a la difusión de dicho sistema:

• La energía de la Tierra para calentar una casa no se puede agotar.
• Aquí no hay riesgo de incendio.
• No es necesario comprar combustible y almacenarlo.
• El sistema es completamente ecológico y seguro.
• Funciona de forma autónoma.
• No tienes que gastar dinero en mantenimiento de calefacción.
• La productividad es alta.

Calentar una casa con energía terrestre va bien con la calefacción por suelo radiante. Si utilizas esta combinación de dos sistemas de calefacción, tendrás una temperatura distribuida uniformemente en todas las habitaciones y no habrá zonas de sobrecalentamiento. Si estudia las revisiones, notará que los costos de instalación del sistema se amortizan, en promedio, después de tres años.

Consideraciones de instalación

A pesar de que la calefacción térmica de una vivienda en Rusia sigue siendo sólo una fuente adicional o alternativa de energía térmica, este sistema se está generalizando. Aunque el método de calentar una casa es bastante inusual para nosotros, los elementos del sistema le recordarán mucho calentamiento de agua. Después de todo, la habitación también se calentará mediante radiadores, donde el calor fluirá a través de la tubería.

Calefacción geotérmica de una casa particular en obligatorio Se supone que la parte principal del sistema estará ubicada bajo tierra cuando se utilizan intercambiadores de calor verticales u horizontales. Y el propio dispositivo se instala en el local, generando energía térmica.

resumámoslo

La calefacción de una casa desde el suelo se puede instalar de forma independiente, casi todos los propietarios de una casa privada o de campo que puedan comprar equipo son capaces de hacerlo. Calentar una casa de campo desde el suelo es cada vez más común hoy en día. Y hoy en día incluso se pueden encontrar universidades especialmente creadas que están estudiando dicho sistema para su posterior modernización.

La calefacción geotérmica para el hogar es una especie de forma innovadora de calentar el hogar, que, sin embargo, existe desde hace relativamente mucho tiempo.

Hoy en día, se está mejorando la calefacción subterránea de una casa privada, se está desarrollando el método de instalación más simple, pero al mismo tiempo funcional. En este caso, se supone que es posible calcular de forma independiente todos los parámetros, etc. La calefacción del suelo de una casa de campo muy pronto se convertirá en la forma principal de calentar su hogar, y a continuación puede encontrar un video sobre cómo instalar dicho sistema.

Actualmente, existen muchas formas de organizarse. La mayoría de ellos se caracterizan por su baja eficiencia y se utilizan únicamente como sistema auxiliar. Sin embargo, existe verdaderamente método efectivo suministro de calor desde fuentes alternativas el calor de la tierra. Cómo hacer calefacción geotérmica en casa con sus propias manos: principios de funcionamiento, bombas y revisiones ayudarán a resolver este problema.

Cómo funciona la calefacción geotérmica

Dependiendo de la composición del suelo, se produce un aumento natural de la temperatura de +3°C por cada 100 m. En este fenómeno se basa la calefacción geotérmica en Europa, que se utiliza desde hace décadas. Pero, ¿cómo utilizar este efecto en la práctica?

El principio de funcionamiento de la calefacción geotérmica en el hogar es la transferencia de energía térmica mediante varios tipos de refrigerante. Esto requiere varios circuitos, cada uno de los cuales realiza su propia función:

• Exterior. Las tuberías están ubicadas en un ambiente donde la temperatura oscila entre +7°C y +10°C. Esta energía se transfiere al refrigerante que ingresa al siguiente circuito.
• De intercambio de calor. El elemento principal es una bomba de calor. En él circula un refrigerante en el que, a medida que aumenta la presión, aumenta la temperatura. Calentado por el refrigerante del circuito externo, ingresa al compresor. Como resultado, la temperatura aumenta de +7°C a +65°C. Para repetir el ciclo, el líquido ingresa al evaporador a través del acelerador. Este es el principio operativo básico de la calefacción geotérmica.
• circuito interior. En él, con la ayuda de un intercambiador de calor, la energía térmica se transfiere del refrigerante al refrigerante en el sistema de calefacción principal de la casa.

Para hacerlo correctamente, primero debes seleccionar el esquema del circuito primario y la bomba de calor correspondiente.

La calefacción geotérmica se puede combinar con tipos tradicionales de suministro de calor: con una caldera de gas, eléctrica o de combustible sólido. De esta manera se pueden reducir los costes de funcionamiento del refrigerante.

Tipos de calefacción geotérmica en casa

Antes de realizar la calefacción geotérmica de una casa de campo con sus propias manos, se deben tomar una serie de medidas preliminares. En primer lugar, busque la forma óptima de disponer las tuberías del circuito primario.

La principal condición para ello es la temperatura del ambiente donde se ubicarán las líneas. No debe ser inferior a +7°C. En la práctica, esto implica instalar tuberías en el suelo. En algunos casos, el entorno principal puede ser un estanque o un río. Sin embargo, las revisiones sobre la calefacción geotérmica para este tipo de viviendas suelen indicar una baja eficiencia en invierno.

Para organización adecuada suministro de calor alternativo, debe realizar los siguientes pasos:

1. Calcular la potencia óptima. Si la calefacción geotérmica de una casa privada será la principal, su potencia nominal debería garantizar el calentamiento del aire en todo el edificio.
2. Analizar la composición del suelo y la profundidad de su congelación.. De esto depende la elección del trazado de las tuberías del circuito primario.
3. Determinar la ubicación bomba de calor . Para minimizar las pérdidas de calor, los sistemas de calefacción geotérmica de bricolaje se instalan en una habitación separada: un sótano o dependencia. Es importante que la temperatura en él no sea inferior a +14°C.

El incumplimiento de estos reglas simples puede provocar un mal funcionamiento del sistema. A menudo, las revisiones de los propietarios de calefacción geotérmica indican la importancia del análisis inicial y la selección del equipo adecuado.

Para garantizar el funcionamiento ininterrumpido del sistema, es necesario instalar una fuente de energía autónoma: un generador.

Con colocación horizontal

El método que requiere menos mano de obra para instalar tuberías del circuito primario es el horizontal. Están ubicados a una profundidad de 0,5 a 3 m. Para reducir el área de la carretera, se disponen por turnos. Pero al mismo tiempo, la distancia entre cada uno debe ser de al menos 20 cm.

Antes de realizar calefacción geotérmica, se realiza un análisis primario del estado del suelo. Primero, se determina su transferencia de calor. Puede oscilar entre 20 y W/m². En base a esto se calcula largo total circuito primario.

Además, debes realizar los siguientes pasos:

• Comprobación del nivel de congelación del suelo.. La profundidad de las tuberías debe estar por debajo de este indicador;
• Agua subterránea. Para eliminarlos de forma natural durante los períodos de grandes inundaciones, se vierte una capa de arena en el fondo del pozo;
• Selección de material de tubería.. Debe ser suficientemente flexible y mecánicamente fiable. Para la calefacción geotérmica en Europa, se utilizan con mayor frecuencia tuberías de polietileno reticulado.

Si la pregunta importante es cuánto cuesta un sistema de calefacción geotérmica, entonces una disposición horizontal ayudará a reducir significativamente los costos actuales de instalación del sistema. Al instalar varios circuitos primarios, es necesario instalar colectores de entrada y salida.

Con tuberías verticales

Teniendo en cuenta los principios básicos de funcionamiento de la calefacción geotérmica de una casa, durante el diseño es necesario lograr el máximo calentamiento del refrigerante del suelo. Esto solo se puede hacer al instalar líneas verticales.

Para organizar la calefacción geotérmica de tipo vertical de una casa de campo con sus propias manos, debe hacer pozos con una profundidad de 30 a 100 m. En ellos se colocan tuberías del circuito primario.

Este esquema requiere más mano de obra que el vertical, pero tiene una serie de ventajas:

• Gran profundidad de carreteras. En este caso, la transferencia de calor al ambiente aumenta entre un 25 y un 30%, hasta 70 W/m²;
• Pequeña área para instalación;
• Prácticamente no existe dependencia de la congelación del suelo.

Además de este método, los principios básicos de la calefacción geotérmica se utilizan a menudo para el suministro de agua caliente en verano. Para ello, el circuito primario se coloca en agua: un lago o un río.

Antes de perforar pozos, es necesario hacer un análisis del suelo y determinar profundidad óptima. La composición del suelo afectará directamente la complejidad del proceso.

Instalación de calefacción geotérmica de bricolaje

En la práctica, realizar este tipo de suministro de calor es una tarea complicada. Una característica del diseño e instalación de calefacción geotérmica con sus propias manos es la presencia de una bomba de calor, la unidad principal del sistema.

El diseño de este dispositivo incluye un circuito frigorífico interno, un compresor, un acelerador y un evaporador. Se requiere una unidad electrónica para controlar la operación. ¿A qué hay que prestar atención a la hora de elegir una bomba de calor geotérmica para calefacción?

• Tipo de dispositivo. En el suministro de calor se utilizan modelos de agua subterránea. Además de ellos, existen “agua-agua” y “aire-agua”;
• Nominal energía térmica . Depende directamente de los parámetros de diseño. Vale la pena considerar que casi todos los modelos tienen un valor de esta característica de hasta 18 kW;
• El consumo de energía. Esta es la suma de la energía eléctrica necesaria para operar el compresor, la bomba y la unidad de control electrónico. Depende directamente de la potencia nominal del dispositivo;
• Parámetros del sistema de calefacción.– condiciones de temperatura e indicadores de presión óptimos. Para todos los sistemas de calefacción geotérmica de bricolaje, esta última cifra no suele superar los 3 bar;
• Precio. Actualmente, instalar calefacción geotérmica en una vivienda particular es lo más caro. Y la mayor parte de los costes son la compra de una bomba de calor. Por lo tanto, es necesario prestar especial atención la elección correcta este componente del sistema.

Además de una bomba de calor geotérmica para calefacción, conviene seleccionar las tuberías adecuadas para el circuito exterior. Deben cumplir ciertos requisitos. En particular, tener una resistencia mínima a la transferencia de calor. Lo ideal sería utilizar líneas de acero para esto. Sin embargo, su funcionamiento en este entorno plantea múltiples desafíos. Por lo tanto, la calefacción geotérmica suele fabricarse a partir de tuberías flexibles de polímero.

Tras analizar las opiniones sobre la calefacción geotérmica en casa, se pueden destacar las siguientes: rasgos positivos tubos de polímero para este tipo de suministro de calor:

• Flexibilidad suficiente. Esto es importante a la hora de organizar de forma independiente calefacción geotérmica horizontal para una casa de campo.
• Fácil de instalar y conectar circuitos individuales. Para ello se utilizan acoplamientos mecánicos.
• Posibilidad de pronta reposición de la zona dañada en caso de emergencia.

Además, no te olvides del costo. Teniendo en cuenta que el principio de funcionamiento del suministro de calor geotérmico se basa en una bomba de calor, conviene reducir los costes para adquirir el modelo óptimo de este dispositivo.

Para el pleno funcionamiento del sistema, se recomienda utilizar composición especial refrigerante que tiene un punto de congelación inferior a 0°C.

Cálculo del coste de calefacción geotérmica.

Para el consumidor, uno de los factores determinantes del suministro de calor es su precio y costes de mantenimiento. Dada la amplia experiencia del uso europeo de la calefacción geotérmica, primero conviene calcular el presupuesto óptimo.

Para crear calefacción geotérmica usted mismo, no se recomienda fabricar usted mismo una bomba de calor. Esto se debe a la complejidad del diseño y a los cálculos técnicos obligatorios de sus parámetros. La mejor opción– compra de una bomba de calor geotérmica ya preparada.

Hay muchos modelos en el mercado. fabricantes europeos. Existe una calificación de ellos que te ayudará a decidir cuál es la mejor opción:

• HELIOTERO;
• NEURA;
• OCHSNER;

Todos los modelos de estas empresas difieren no solo buena calidad, pero también a un precio elevado. Por ello, antes de planificar la calefacción geotérmica para una vivienda particular, se recomienda analizar las ofertas del mercado.

Además de estos costos, se debe tener en cuenta el costo de otros componentes: tuberías, elementos de conexión y cableado de la calefacción interna de la casa. Se pueden lograr ahorros significativos mediante autoinstalación sistema de calefacción geotérmica. Sin embargo, al elegir un esquema de instalación vertical para el circuito primario, no puede prescindir del uso de equipos especiales. El coste medio de un proyecto llave en mano oscila actualmente entre 700.000 y 1,2 millones de rublos. Todo depende de la capacidad y el presupuesto previstos.

Antes de comprar una bomba, asegúrese de leer las reseñas de los propietarios de calefacción geotérmica. Esto le ayudará a descubrir el verdadero actuación equipo.

El tema de este artículo es el uso del calor de la tierra para calefacción. ¿Es posible sacar energía térmica de las profundidades?

Y si es así, ¿estamos hablando exclusivamente de diseños complejos y costosos de alta tecnología, o se puede hacer algo con nuestras propias manos?

Requisitos previos

¿Por qué, de hecho, se necesita calefacción desde el suelo? Después de todo mercado moderno ofrece mucho soluciones listas para usar en electricidad, gas, energía solar y combustibles sólidos...

Es sencillo. 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 pasar a fuentes renovables de energía térmica. ¿Pero cuáles?

Evaluemos las posibilidades.

• El sol es una excelente fuente de calor.. Pero es demasiado voluble: varias semanas de tiempo despejado pueden dar paso a la nieve y a un velo gris sobre nuestras cabezas.
  Además, la noche te obligará a acumular calor o utilizarlo únicamente como fuente auxiliar de energía.

Útil: en un clima cálido y soleado, la calefacción mediante colectores solares es, en principio, viable, pero sólo en una superficie enorme y en presencia de un acumulador de calor de gran capacidad.
Sin embargo, todavía se necesita una fuente de calor de respaldo en caso de mal tiempo prolongado.

• El viento también es demasiado voluble.. Además, no se puede utilizar en todas partes: los valles y los pliegues del terreno crean muchas zonas con una calma constante.

Pero calentar una casa con el calor de la tierra utilizando energía geotérmica no tiene ese problema. A una profundidad de uno a cinco o seis metros, el suelo tiene en todas partes y siempre una temperatura constante, que aumenta a medida que aumenta la profundidad.

bomba geotérmica

¿Cómo se puede utilizar el calor de la tierra para calentar?

Las soluciones ya preparadas existen desde hace un par de décadas. Estos son geotérmicos. ¿Cómo se construyen?

Imagínese cómo funciona un frigorífico.

• El compresor comprime el gas refrigerante y se calienta mucho.
• Luego pasa a través de un intercambiador de calor, disipando el exceso de calor y enfriándolo a temperatura ambiente.
• El refrigerante enfriado ingresa al circuito de refrigeración. 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 que lo rodea.
• Luego, el refrigerante regresa al compresor para comprimirlo y continúa en un círculo.

Tenemos curiosidad por dos hechos:

1. Un frigorífico es capaz de tomar calor de un objeto frío y dárselo a uno caliente. En este caso, el calor se transfiere desde el congelador desde sus -18 ° C al aire de la habitación.
2. La cantidad de energía térmica bombeada es varias veces mayor que el consumo de energía para el funcionamiento del compresor.

Ahora reemplace el congelador con tierra a poca profundidad con temperatura constante y obtendrá un modelo funcional de una bomba de calor geotérmica. Tenga en cuenta que, en su mayor parte, utiliza la energía de la tierra para calentar su hogar. Los costos de electricidad no cubren más del 30 por ciento de su capacidad térmica.

Está claro que para calentar el suelo se necesita no sólo un radiador para liberar calor, sino también un intercambiador de calor en el segundo lado del circuito, que eliminará el calor del suelo. ¿Cómo podría ser?

Colector vertical

Muy a menudo, la transferencia de calor se realiza 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). Una gran profundidad significa temperatura absolutamente estable y alta; Además, los intercambiadores de calor no requieren una gran superficie para su colocación.

Un inconveniente importante de calentar una casa utilizando la energía de la tierra en esta implementación es el alto costo de los trabajos de instalación. Más precisamente, el precio de la perforación: comienza en 2.000 rublos por metro lineal de pozo. El coste total de 2 a 4 pozos con una profundidad de 50 a 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 de un metro a un metro y medio, a menudo se utilizan colectores horizontales. Los mismos tubos del intercambiador de calor se colocan en una zanja, que es fácil de cavar usted mismo. Está claro que el coste de instalación 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 una superficie de 275 m2 será de aproximadamente 1200 metros.

Además de los callos de la pala, calentar la tierra con calor en esta implementación le promete otro problema. El coleccionista ocupará un área grande, muchas veces mayor que el área total de la casa. Además, no podrá utilizarlo para un huerto o jardín: el recolector congelará las raíces de las plantas.

La foto muestra la instalación de un intercambiador de calor horizontal.

colector de aire

Afortunadamente, además del coste de decenas de miles de unidades de hoja perenne, se pueden encontrar otras formas de calentar una casa de campo desde el suelo. Uno de los más sencillos es el colector aire-tierra.

Recuerde: para calentar el aire a un nivel aceptable en una sala de estar, se necesita una cierta cantidad de energía térmica. Además, cuanto menor sea la temperatura inicial del aire, mayores serán los costes.

Pero aumente la temperatura de entrada del aire. sistema de ventilación absolutamente libre. Temperatura constante del suelo, ¿recuerdas?

Las instrucciones para utilizar la calefacción con energía terrestre son extremadamente sencillas:

• Llevamos la entrada de aire de ventilación al suelo por debajo del punto de congelación.
• Colocamos colectores rectos, curvos o multitubulares utilizando tuberías de alcantarillado convencionales. La forma está determinada por su trama personal. La longitud total aproximada del colector es de 1,5 metros por metro cuadrado zona de la casa.
• La entrada de aire la realizamos por el extremo del colector más alejado de la casa, llevando el tubo a una altura de al menos un metro y medio del suelo y equipándolo con un paraguas-deflector. Está claro que habrá que introducir aire en la casa.

No se equivoque: el calentamiento descrito a partir del calor de la tierra no solucionará sus problemas con la energía térmica de forma totalmente gratuita y gratuita.

Pero le permitirá implementar uno de los esquemas simples y económicos:

• El aire entrante con una temperatura de unos 10 ° C puede calentarse con cualquier calentador (eléctrico, de gas, solar, etc.) y distribuirse por las habitaciones mediante conductos de ventilación. Los costes se reducirán considerablemente en comparación con la necesidad de calentar el aire frío de la calle.
• Una solución alternativa es utilizar aire forzado desde el subsuelo para soplar sobre la unidad exterior de una bomba de calor aire-agua o un aire acondicionado convencional. A +10C CUALQUIER unidad externa de cualquier dispositivo de esta clase puede funcionar eficazmente. Principal problema técnico— proporcionar el flujo de aire requerido.

Conclusión

Y finalmente - un poco 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 suelo de hormigón de 75 m2, con todo el año la temperatura es la misma de 10 a 12 grados. Está claro que con un área de intercambio de calor de este tipo, la temperatura del aire en el sótano es bastante estable.

Uno de los dispositivos de calefacción de la casa es un aire acondicionado doméstico normal con unidad externa en el sótano e interno en el primer piso. Como resultado de esta disposición, incluso cuando la temperatura exterior es notablemente inferior a cero, el aire acondicionado funciona con la máxima eficiencia, tomando calor del aire del sótano y más lejos 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 trasladarlo allí?

Como es habitual, podéis encontrar información adicional en el vídeo adjunto al artículo. ¡Inviernos cálidos!

Un método progresivo de calefacción geotérmica de una casa utiliza el principio de funcionamiento de utilizar el calor de la tierra para calentar la habitación. Dado que los combustibles tradicionales son agotables recursos naturales, entonces debería preocuparse de antemano por la transición a las últimas fuentes de energía inagotables.

Los países escandinavos son líderes en la producción y operación de sistemas de calefacción geotérmica para hogares. Popularizan esta opción de instalación y la ofrecen a regiones que tienen un amplio potencial para su uso.

Aplicación de equipos

Es incorrecto suponer que la calefacción por suelo sólo se puede utilizar cuando hay agua caliente. fuentes de agua, hay géiseres cálidos y otras fuentes naturales de calefacción subterránea. Nuevas tecnologías le permitirá operar con éxito la calefacción geotérmica en casa y en latitudes templadas.

Hoy en día en nuestro país este tipo de calefacción todavía se clasifica como formas alternativas recibiendo calor. Sin embargo, en la mayoría de los casos es casi ideal para casas de campo o casas de campo. La calefacción geotérmica instalada en casa por su propia cuenta puede funcionar en dos modos:

• calefacción en invierno;
• enfriamiento durante el clima cálido.

Esto crea la atmósfera más favorable en la habitación.

VIDEO: Cómo funciona la calefacción geotérmica

Operación del sistema

Es necesario instalar una bomba de calor en la casa. Tomará energía del suelo o del agua subterránea y la entregará al refrigerante que circula por la casa a través de las tuberías. Este principio de funcionamiento fue identificado en el siglo XIX por el físico francés Sadi Carnot.

Los componentes del nodo base son:

• compresor;
• evaporador;
• condensador;
• la válvula del acelerador.

El compresor es responsable de “comprimir” el calor y trasladarlo a los consumidores. El dispositivo en sí requiere una fuente de alimentación externa.

La bomba de calor funciona según el siguiente algoritmo:

1. El colector de entrada de calor debe contener en su interior un líquido que tenga baja temperatura congelación. A menudo, al hacer calefacción geotérmica con sus propias manos, se vierte en el interior agua con un alto contenido de sal, alcohol diluido con agua y mezclas de glicol.
2. En el módulo del evaporador, el calor se transfiere al refrigerante, que tiene un punto de ebullición bajo, momento en el que hierve y pasa a estado de vapor.
3. El compresor instalado en el circuito aumenta la presión del vapor, lo que resulta en un aumento de la temperatura de la sustancia a 78-80 0 C.
4. Una vez que la sustancia refrigerante ingresa al condensador, pasa a la fase líquida y al mismo tiempo se libera energía para el circuito de calefacción.
5. El líquido resultante regresa al compresor 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 la llama "refrigerador inverso". En muchos casos, la energía del suelo se utiliza para instalar suelos radiantes.

Los cálculos realizados correctamente y la instalación bien ejecutada del intercambiador de calor pueden proporcionar cinco veces más potencia de salida de un kilovatio consumido por la bomba.

VIDEO: Cómo funciona una bomba de calor geotérmica

Instalación de intercambiador de calor.

Los tipos de instalación actuales son los siguientes:

• vertical, cuando es necesario perforar varios pozos;
• horizontal, donde se cavan zanjas por debajo de la profundidad de congelación;
• bajo el agua, cuando la colocación se realiza a lo largo del fondo del cuerpo de agua más cercano.

Perforación de los pozos

Para uso efectivo energía térmica de la tierra, si el área cerca del edificio es pequeña, es necesario perforar pozos profundos. Una temperatura positiva estable permanece a varios metros de profundidad en la tierra. El uso de dichos pozos geotérmicos proporciona calor al circuito del intercambiador de calor. Este calor luego se transfiere a un segundo circuito interno ubicado en la habitación.

A menudo, perforar varios pozos cuesta incluso menos que colocarlos en el fondo de un yacimiento. Gracias a esto, el proceso se vuelve accesible para más deseoso.

El proceso se lleva a cabo con una plataforma de perforación de pequeño tamaño y una pequeña cantidad de equipo auxiliar. Esto prácticamente no afecta al entorno. Se permite la construcción 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. En la siguiente etapa, se equipa el pozo. Dentro de la cavidad se coloca un tubo de plástico con un diámetro de 40 mm. Se pasan por él de uno a cuatro bucles colectores.

La cavidad entre el suelo y la pared exterior del tubo debe llenarse con material conductor de calor. Se está cableando y conectando la tubería de calefacción a la bomba de calor.

Esta opción es la más racional en cuanto a coste, ya que no requiere la preparación de zanjas, fosos, etc. movimiento de tierras. Pero esta capacidad no está al alcance de todos: el volumen mínimo del depósito es suficiente para calentar una casa de 100 metros cuadrados. Debe tener al menos 200 metros cúbicos y estar ubicado a no más de 100 metros de la construcción de la vivienda.

Se colocan tuberías a lo largo del fondo de los depósitos para evitar que se congelen durante el pico de heladas.

Realizar cálculos

Para realizar el cálculo del sistema es necesario tener en cuenta los parámetros básicos:

• a una profundidad superior carril central Rusia 15-20 m, la temperatura se mantiene entre +8-+10 0 C;
• Para estructuras verticales Se acostumbra tomar en los cálculos el valor de potencia resultante de 50 W por 1 m de altura, y valores más precisos dependen del grado de humedad en la roca, la presencia de agua subterránea, etc.;
• la roca seca produce 20-25 W/m;
• arcilla humedecida o arenisca 45-55 W/m;
• las rocas de granito duro proporcionarán hasta 85 W/m;
• Disponibilidad agua subterránea Produce hasta 110 W/m.

Usando una bomba de calor

La longevidad del sistema depende de las características y condiciones en las que opera la bomba de calor. En instalaciones geotérmicas es capaz de funcionar aproximadamente 1800 horas al año. Este es el valor medio para latitudes sin manantiales termales subterráneos.

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, apariencia, pero el coeficiente de producción de calor siempre será el mismo para las bombas. diferentes empresas Y diferentes paises. Esto se debe precisamente a las peculiaridades del procesamiento. energía natural a térmica.

La bomba no debe usarse demasiado, ya que este proceso puede provocar una disminución significativa de la temperatura del suelo alrededor del pozo y, en ocasiones, provocar su congelación.

Las consecuencias de tales errores de cálculo conducen en última instancia a consecuencias desastrosas: el suelo se hunde de manera desigual, en algunos lugares se hunde mucho, lo que resulta en daños a la protección. tubos de plastico. Si la casa está ubicada cerca, pueden ocurrir deformaciones de 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. podría ser energía Batería solar o calefacción por sonda cuando se utiliza una bomba de calor en modo de refrigeración de espacios.

En conclusión, cabe señalar que instalación geotérmica aún no está disponible para todos. En algunos casos, el período de recuperación puede durar más de 10 años, pero al final, estos métodos de calentar una casa en un futuro próximo no serán solo una alternativa, sino los únicos posibles.

VÍDEO: Bombas de calor geotérmicas