Instalar calefacción geotérmica en tu hogar: ¿merece la pena apostar? Cómo aprovechar el calor de la tierra para calentar una casa Utilizar el calor de la tierra para calentar
Hoy en día, muchas personas buscan soluciones alternativas para ahorrar en la calefacción de su hogar. Ya se han inventado dispositivos que funcionan con energía solar y eólica. Pero el primero sólo se puede utilizar en las regiones del sur, donde prevalece el tiempo despejado, y el segundo no se puede utilizar en lugares donde la calma permanece durante mucho tiempo. Sin embargo, recientemente se ha inventado una nueva solución: utilizar el calor de la tierra para calentar.
Ventajas y desventajas
Calentar una casa con el calor de la tierra, también llamado geotermia (de “geotermia” - calor de la tierra), no requiere el uso de ningún combustible. Además, el sistema requerirá mucha menos electricidad para funcionar que los aparatos termoeléctricos. Todo esto habla de la eficiencia del nuevo sistema de calefacción. Calefacción geotérmica tiene una serie de ventajas adicionales:
La desventaja de este tipo de calefacción son los costes iniciales relativamente altos del equipo y su instalación.
Además, la instalación requerirá perforación, lo cual es más conveniente durante la construcción, cuando aún no se han realizado trabajos de mejora en el sitio.
También hay que tener en cuenta que el calentamiento del calor de la tierra es más eficaz en las latitudes sur y templadas, pero en las regiones del norte solo se puede utilizar para calentar casas con una superficie de no más de 200 m².
Calor desde el subsuelo. Programa "Milagro de la tecnología" en el canal NTV
Principio de funcionamiento
La temperatura de las capas media y profunda de la tierra, por regla general, no cae por debajo de +6 °C (por eso se permite tender una tubería por debajo del nivel de congelación sin temor a que el agua que contiene se congele). Este hecho llevó a la idea de utilizar la energía de la tierra para calentar una casa. Naturalmente, para ello fue necesario crear un equipo especial capaz no solo de recibir calor de las profundidades, sino también de transferirlo al refrigerante.
Para hacer frente a estos problemas, se inventó un sistema geotérmico, cuyo principio es similar al funcionamiento de los acondicionadores de aire en modo calefacción. El sistema consta de tres circuitos:
- externo;
- bomba caliente;
- interno.
Cada circuito tiene sus propias tareas y especificaciones. El circuito exterior está lleno de anticongelante que, bajo la influencia del calor procedente del suelo, se calienta hasta +6 °C y más. La bomba lo eleva al tanque intermedio, donde transfiere su energía al refrigerante, cuya temperatura de evaporación es inferior a 6 grados. A continuación, el refrigerante fluye hacia el compresor, donde su temperatura después de la compresión aumenta a +70 °C. En el circuito interno, la energía se transfiere del refrigerante al agua, que se mueve en el sistema de calefacción dentro de la casa. Mientras tanto, el anticongelante enfriado regresa al circuito externo.
Calefacción geotérmica de la casa. Costo llave en mano.
El corazón del sistema de calefacción es la bomba de calor. Consta de varios compartimentos: un evaporador, un compresor, un capilar y un sistema de control. Cada uno de ellos afecta no sólo el funcionamiento de la bomba en su conjunto, sino también la eficiencia de todo el sistema.
Tipos de sistemas
Los sistemas de calefacción que utilizan el calor de la tierra se diferencian por sus esquemas de circuitos externos. Actualmente, los esquemas verticales y horizontales se utilizan ampliamente. Elegir una opción u otra dependerá de varios factores:
- profundidad de congelación del suelo;
- composición del suelo;
- área terrestre;
- disponibilidad de agua subterránea.
El método más comúnmente utilizado para instalar un sistema geotérmico es diagrama horizontal Ubicación del contorno externo.
Su ventaja es una instalación más sencilla con la posibilidad de instalar la calefacción usted mismo. Además, la disposición horizontal le permite reemplazar de manera rápida y sencilla las áreas defectuosas, por lo que la calefacción funcionará casi continuamente.
El circuito externo en este caso es un sistema colector. Varios circuitos ubicados a una distancia de al menos 30 cm entre sí están conectados por un colector a través del cual ingresa anticongelante a la bomba de calor. Un sistema de este tipo garantiza la máxima recepción de energía térmica de la Tierra en un esquema horizontal.
La disposición horizontal supone algunos puntos importantes:
- este circuito requiere una gran parcela(por ejemplo, una casa de 150 m² requerirá una parcela de 300 m²);
- la profundidad de las tuberías debe ser mayor que la profundidad de congelación;
- para los circuitos se deben utilizar tuberías con alta conductividad térmica;
- No es aconsejable ubicar el circuito en áreas donde son posibles fuertes inundaciones primaverales, ya que el movimiento del suelo puede desplazar las líneas de calefacción.
Intercambiador de calor de tierra de bricolaje
El esquema vertical es más efectivo que el horizontal, pero su instalación requiere más mano de obra. Las tuberías se colocan en pozos cuya profundidad alcanza los 50-200 m.
La mayor eficiencia del calentamiento vertical desde el suelo se explica por un aumento en el grado de calentamiento: cuanto más profundas están las tuberías, más energía se puede obtener del subsuelo. Otra ventaja del esquema es que su instalación no requiere una gran superficie de terreno.
Al instalar un circuito vertical pueden surgir ciertas dificultades. Por lo tanto, para la instalación en suelos pedregosos, se requerirán perforadoras especiales, y en suelos arcillosos, la instalación de una capa protectora de hormigón armado o plástico de paredes gruesas. Además, el funcionamiento de dicho sistema requerirá potentes bombas de circulación.
Además, al instalar un sistema con una estructura vertical, las reparaciones serán mucho más complicadas y, si se produce algún mal funcionamiento, puede provocar una falla a largo plazo de toda la estructura.
Existe otra opción para la calefacción geotérmica: con la ubicación del circuito externo bajo el agua. En este caso, las tuberías se colocan a lo largo del fondo del depósito más cercano, lo que elimina la necesidad de realizar trabajos de excavación. Pero hay que tener en cuenta que el estanque debe:
- estar ubicado a no más de 100 m de la casa;
- tener suficiente volumen (una casa con una superficie de 100 m² requiere un depósito con un volumen de 200 m³);
- no congelar completamente en horario de invierno.
Buscar fuentes alternativas La energía llevó a la invención de dispositivos capaces de acumular calor, que se encuentra en grandes cantidades en el entorno humano. Los rayos del sol, los géiseres, el suelo: todo esto, en un grado u otro, puede satisfacer la necesidad de calentar el refrigerante para el sistema de calefacción y el suministro de agua caliente.
Aunque la calefacción geotérmica utilizando el calor de la Tierra es una dirección relativamente nueva, las perspectivas de tal solución son obvias. Gracias a la instalación de equipos especiales, es posible obtener un tipo de energía térmica barata y casi infinita.
Cómo llevar calor a una casa desde el suelo
La tierra está nivelada periodo de invierno no se congela completamente con el tiempo. Esta característica la utilizan los equipos de instalación que colocan la tubería por debajo del punto de congelación. Sorprendentemente, la temperatura de estas capas rara vez desciende por debajo de +5 +7°C grados.¿Es posible aprovechar la capacidad de la tierra para acumular calor, extraerlo y utilizarlo para calentar el refrigerante? ¡Ciertamente! pero para hacer calefacción alternativa Para una casa particular que utiliza el calor de la tierra, se pueden resolver los siguientes problemas:
- Recibir calor: será necesario acumularlo. energía térmica y enviarlo al tanque de almacenamiento.
- Calentar el refrigerante. El anticongelante calentado debe transferir energía térmica al líquido que circula por el sistema de calefacción y agua caliente.
- El anticongelante enfriado debe devolverse al intercambiador de calor para calentarlo aún más.
¿Cómo funciona la calefacción geotérmica en casa, principio de funcionamiento?
El calentamiento subterráneo desde el suelo ya no es una fantasía. Estas instalaciones se pueden adquirir fácilmente en Rusia. Además, las instalaciones geotérmicas pueden funcionar tanto en latitudes del norte como del sur. Pero ¿qué principio utilizan en su trabajo?Ya en el siglo pasado se observó que durante la evaporación ciertos tipos Los líquidos son capaces de enfriar la superficie. Esto es exactamente lo que sucede cuando se limpia la piel con alcohol antes de una inyección o se riega una zona pavimentada calentada bajo el sol. Este principio se tomó como base para el desarrollo de equipos de refrigeración.
Entonces surgió la idea: ¿por qué no iniciar el proceso de enfriamiento en reverso y no pases frío en su lugar aire caliente. La mayoría de los acondicionadores de aire modernos no solo pueden enfriar el aire de la habitación, sino también calentarlo. Pero la desventaja de tales dispositivos es que están limitados por la temperatura. ambiente. Entonces, después de que la marca alcanza los -5 grados, dejan de funcionar.
Las bombas geotérmicas para calentar casas privadas desde el suelo carecen por completo de esta desventaja, aunque utilizan un principio que recuerda en muchos aspectos al funcionamiento de un aire acondicionado para calentar una habitación.
¿Cómo funciona la calefacción geotérmica?
Como ya se señaló, un sistema de calefacción geotérmica procedente de las entrañas de la tierra es en muchos aspectos similar al funcionamiento de un aire acondicionado en modo calefacción. ¿Qué está pasando en este momento? - En las capas inferiores del suelo, en el fondo de un río o lago, se instalan colectores de agua por donde circula el anticongelante. Los colectores absorben calor y liberan frío.
- El anticongelante calentado sube a la superficie mediante una bomba.
- El intercambio de calor se produce en el tanque intermedio. El anticongelante calentado transfiere energía térmica al refrigerante o calienta el agua.
- El anticongelante enfriado regresa a los colectores.
Hay instalaciones que son capaces de calentar de forma independiente grandes espacios, otras se utilizan exclusivamente como equipos auxiliares capaces de cubrir entre el 50 y el 75% de las necesidades de calor de la habitación.
Equipos geotérmicos para aprovechar el calor de la tierra.
El principio de funcionamiento de un sistema de calefacción doméstica profunda que utiliza energía terrestre se basa en el uso de equipamiento especial. Realiza las siguientes funciones: acumula calor del ambiente y lo transfiere al refrigerante del sistema de calefacción. Para ello se utilizan los siguientes nodos: - El evaporador está ubicado a gran profundidad. La función del evaporador es absorber la energía térmica que se encuentra en el suelo circundante.
- Condensador: lleva el anticongelante a la temperatura requerida.
- Bomba de calor: hace circular anticongelante en el sistema. Supervisa el funcionamiento de toda la instalación.
- Tanque de compensación: recoge el anticongelante calentado en un solo lugar para transferir energía al refrigerante. Consiste en un tanque interno que contiene agua del sistema de calefacción y un serpentín interno a través del cual se mueve el anticongelante calentado.
Aunque la calefacción geotérmica natural de baja temperatura de una casa con el calor de la tierra proporciona suficiente energía térmica, la forma más opción práctica Calentar con esta solución consiste en conectarlo al sistema de “suelo cálido”.
Instalación e instalación de calefacción geotérmica.
La principal dificultad en la instalación de equipos geotérmicos está asociada a la instalación del circuito del intercambiador de calor en el suelo. Aunque lo puedes encontrar en Internet. un gran número de consejos sobre cómo hacer este trabajo usted mismo, la práctica muestra que la mayoría de los consejos no se pueden aplicar sin una educación especial especializada, por lo tanto, todo el trabajo debe ser realizado por instaladores profesionales que sean representantes del fabricante.Después de contactar con especialistas, los sistemas de calefacción geotérmica para casas particulares que utilizan el calor de la tierra se instalan en las siguientes etapas:
- Ingeniero visitando tu casa. Durante la primera visita se toman muestras de suelo, se determinan las características del área y se toma una decisión sobre la instalación más efectiva del sistema geotérmico. La eficiencia de la instalación también puede verse afectada por la fuente de calor deseada. Se considera más productivo instalar intercambiadores de calor en el fondo de un depósito o en las fuentes de fuentes de calor.
- Celebrar un acuerdo y comprar el equipo necesario.. Los precios pueden variar significativamente dependiendo de la complejidad de la implementación. trabajo de instalación y otros matices. Pero en promedio, si se elige uno de calidad fabricante alemán, el costo de instalación será aproximadamente igual a su precio. Compra llave en mano de instalación Vaillant para una casa de 350 m2. m costará aproximadamente 21 mil $
- Trabajo de instalación. Calentar una casa particular con fuentes de calor geotérmicas subterráneas, o mejor dicho, su eficiencia depende en gran medida de la correcta ejecución del trabajo en la etapa de instalación. Una vez instalados los intercambiadores de calor de agua en el suelo, se realiza una conexión a la instalación geotérmica y al sistema de calefacción de la casa.
- Trabajos de puesta en servicio. El ingeniero inicia el sistema y realiza ajustes precisos en el dispositivo. Después de la configuración, se firma el Certificado de finalización del trabajo.
Según la legislación vigente, la empresa instaladora del equipo podrá otorgar garantías adicionales previo pago de estos servicios. Estas garantías costarán 1.000 dólares adicionales.
¿Es eficaz la calefacción geotérmica en el Norte?
Para crear las condiciones mínimas necesarias para el funcionamiento de una instalación geotérmica, basta con cumplir con las siguientes condiciones:- La temperatura de la capa de suelo en la que se encuentran los intercambiadores de calor no debe descender por debajo de +5,+7°C grados.
- A lo largo de todo el sistema por el que fluye el anticongelante, se han creado las condiciones para evitar que se congele.
- Calefacción geotérmica casa de Campo completado después de que se hayan llevado a cabo todos los cálculos necesarios y la documentación de diseño.
Calefacción por géiser de una casa privada.
El rendimiento de una bomba geotérmica depende en gran medida de la temperatura del suelo o del agua en la que se encuentra el intercambiador de calor. En este sentido, los habitantes de Kamchatka se encuentran en una posición más ventajosa. En la península de Kamchatka hay una gran cantidad de fuentes termales, géiseres que no se enfrían ni siquiera en la temporada de invierno.Antes de la instalación del equipo, se debe realizar una exploración geológica. Si primavera cálida Ubicado en el territorio de la casa, tiene sentido colocar los intercambiadores de calor en el fondo de este depósito. En este caso, la energía geotérmica se amortizará mucho más rápido.
Cómo calentar una casa con una bomba geotérmica
La tecnología de calentar una casa con calor subterráneo es la más demandada en Occidente. Esto se debe principalmente a la mentalidad de los habitantes de los países occidentales. Están acostumbrados a realizar inversiones a largo plazo que sólo se amortizan por completo al cabo de unos años. Y son pocas las personas que pueden pagar unos 20.000 dólares a la vez por la instalación del equipo. Pero el número de personas que quieren independizarse de otras fuentes de calefacción crece constantemente.Los métodos alternativos de calefacción geotérmica para el hogar son cada vez más populares, especialmente teniendo en cuenta el coste cada vez mayor del gas.
La energía térmica se encuentra literalmente bajo tus pies. Sólo es cuestión de agacharse y “recogerlo”. Una instalación geotérmica puede ayudar con esto. La instalación de una bomba permite, según la zona, compensar completamente las necesidades de energía térmica o satisfacerlas parcialmente, reduciendo significativamente la carga sobre la fuente principal de calefacción y el sistema de agua caliente sanitaria de una vivienda particular.
Reservas limitadas de recursos naturales. Recursos energéticos obliga a la humanidad a buscar fuentes de energía alternativas. La calefacción geotérmica en el hogar es una gran alternativa formas tradicionales calefacción. Esto puede confirmarse con datos reales sobre el uso generalizado de sistemas de calefacción geotérmica en Europa y América como principal fuente de calor.
¡Una pequeña historia! Los sistemas de calefacción geotérmica se “expandieron” significativamente a finales de los años ochenta del siglo pasado, principalmente en Estados Unidos. Al principio, la importante inversión en la instalación de una unidad de este tipo permitió que fuera utilizada sólo por personas adineradas, pero unos años más tarde este sistema se hizo accesible a los estadounidenses menos ricos, lo que aumentó la importancia de los sistemas de calefacción geotérmica en el mercado de equipos de calefacción.
En los países europeos, hace apenas dos décadas, el número de instalaciones geotérmicas superaba los 12 millones, pero hoy sólo se puede adivinar el tamaño de la “población” de instalaciones geotérmicas en hogares privados.
¿Por qué está pasando esto?
¡Todo es muy sencillo! El sistema más accesible y conveniente. calefacción de gas Reduce las reservas naturales de combustible para sacar dinero de tu bolsillo. y ardiendo combustible sólido(leña, carbón, turba) no solo es un inconveniente, sino que también va acompañado de la liberación de sustancias nocivas. dióxido de carbono, pérdida de hollín y resinas. Y también se necesita espacio adicional para el almacenamiento de combustible.
Principio de funcionamiento del sistema.
Los sistemas de calefacción geotérmica tienen un principio de funcionamiento similar al de un frigorífico (aire acondicionado). Simplemente, un refrigerador enfría el aire y una bomba de calor geotérmica calienta el refrigerante del sistema de calefacción.
El calor (energía) de la Tierra se utiliza para calentar la habitación. Una bomba de calor ubicada en la casa toma energía de agua subterránea o el propio suelo, convirtiéndolo en calor. Este "calor" se utiliza luego para calentar el refrigerante en el propio sistema de calefacción de la casa.
Basado en el principio de funcionamiento. bomba de calor Se encuentra el ciclo inverso de Carnot, desarrollado allá por el siglo XIX.
El "corazón" de dicho sistema es el compresor, que "comprime" y "transfiere" calor. Para ello, necesita una fuente externa de energía: una red eléctrica.
En una empresa con compresores funciona el circuito interno de la bomba de calor: un condensador, un evaporador y una válvula de mariposa.
La bomba de calor funciona así:
- El colector de admisión de calor está lleno de un líquido anticongelante (mezcla de glicol, una mezcla de agua y alcohol, o agua salada) que transportará calor "subterráneo" o "submarino" a la bomba.
- Esta energía térmica en el evaporador se transfiere al refrigerante de muy bajo punto de ebullición, lo que hace que hierva y se evapore rápidamente (se convierta en vapor).
- Un compresor en funcionamiento aumenta la presión de este vapor, lo que en consecuencia conduce a un aumento de su temperatura.
- En el condensador el refrigerante se enfría transfiriendo calor al circuito de calefacción de la casa y se condensa.
- A través de la válvula de mariposa, el refrigerante regresa al compresor y el ciclo se repite nuevamente...
Una bomba de calor también puede denominarse, en otras palabras, frigorífico “de adentro hacia afuera”. Al fin y al cabo, en un frigorífico el refrigerante se calienta debido al calor de los productos colocados en él (el frigorífico), y a través de un sistema de tubos se descarga a pared posterior, calentando el aire fuera del frigorífico.
Y en el caso de una bomba de calor, este calor generado calienta el refrigerante en el sistema de calefacción de la propia casa. Los "pisos cálidos" se utilizan con mayor frecuencia y de manera más eficiente como dispositivos de calefacción en este tipo de sistemas de calefacción.
¡Aviso! Si existe un circuito de “entrada de calor” de alta calidad y correctamente calculado, con un consumo de 1 kW de electricidad, ¡la bomba de calor es capaz de entregar hasta 5 kW de energía térmica al sistema!
Tipos de intercambiadores de calor para sistemas de calefacción geotérmica.
Intercambiador de calor horizontal
Las tuberías horizontales se colocan a una profundidad que excede el espesor de la capa de congelación del suelo.
Este tipo de circuito termal es óptimo cuando hay una gran superficie trama personal sin plantaciones de jardín (árboles). No se permite tender la tubería del circuito a una distancia inferior a 1,5 m de la copa del árbol.
Al calentar una casa con un área de 250 m2, se necesitará un área de 600 m2 para acomodar el circuito de intercambio de calor. Pero ese espacio no siempre está disponible. Especialmente en ciudades rurales densamente pobladas.
Este factor puede considerarse una desventaja de este tipo de intercambiador de calor.
Intercambiador de calor vertical
Un intercambiador de calor vertical es un lujo que quizás no todos los desarrolladores puedan permitirse. Para "disponer" un intercambiador de calor de este tipo, necesitará un equipo de perforación especial.
El circuito del intercambiador de calor se baja a un pozo de 50 a 200 m de profundidad. Para aumentar la potencia térmica, se utilizan varios de estos pozos, cuyas tuberías están conectadas a través de unidades colectoras especiales.
La ventaja de organizar un sistema de circuito de intercambiador de calor de este tipo es la posibilidad de trabajar en un área desarrollada; este método no dañará el paisaje existente.
Intercambiador de calor colocado en agua.
Esta opción es la más económica de instalar: no es necesario realizar trabajos de excavación, pero requiere la presencia de un depósito con un área de al menos 200 m2 a una distancia de no más de 100 m de la casa. Las tuberías del circuito se colocan en el fondo a una profundidad mayor que la profundidad de congelación (al menos 2-3 m).
Ventajas y desventajas de los sistemas de calefacción geotérmica.
Nos gustaría destacar una de las ventajas más importantes de los sistemas de calefacción geotérmica: su seguridad medioambiental para tu hogar. Después de todo, el proceso de funcionamiento normal de la bomba de calor no va acompañado de emisiones nocivas a la atmósfera. Y la ausencia de sustancias inflamables en la bomba de combustible, en presencia de cableado eléctrico que funcione, prácticamente elimina la amenaza de incendio.
La ausencia de combustible significa la ausencia de costes por su entrega y almacenamiento.
El bajo consumo de electricidad con una transferencia de calor relativamente alta (de 1 kW de electricidad a 5 kW de energía térmica) es otro factor importante (o el más importante) que determina la elección de un sistema de calefacción geotérmica para una casa de campo.
La autonomía de un sistema de calefacción geotérmica le libera de la necesidad de controlarlo y mantenerlo.
Importante ventaja funcional Un sistema de calefacción geotérmica es su capacidad de funcionar como un aire acondicionado en climas cálidos. En este modo ocurre lo contrario: el calor de la habitación calienta el refrigerante, que lo transfiere al colector de calor externo.
La desventaja de un sistema de este tipo es la complejidad de su instalación y el correspondiente coste elevado tanto del trabajo de instalación como del propio equipo.
El sistema de calefacción geotérmica es el equipo más caro de instalar y comprar.
En este caso, puede ahorrar dinero en autoinstalación este sistema, pero es necesario prestar mucha atención a los cálculos y consultas con los "profesionales".
Usando un circuito de calefacción bivalente
El sistema bivalente implica uso paralelo dos fuentes de calor durante las cargas máximas (a temperaturas bajas ambiente).
En un sistema de este tipo se conecta en paralelo a la bomba de calor una caldera adicional, por ejemplo una caldera eléctrica. Se utiliza cuando es necesario utilizar el modo de calefacción intensiva a bajas temperaturas ambiente.
Si en la región donde vive hay pocos días "helados" al año, entonces la presencia de un "asistente" de este tipo le permite ahorrar energía en la bomba de calor, lo que afecta significativamente su costo.
El desarrollo de cualquier civilización está asociado con el cumplimiento de los requisitos del hogar. Dondequiera que una persona viviera en una cueva o en un rascacielos moderno, cuidar el calor y la comodidad era tan importante como obtener comida. Calentar con un fuego pequeño, estufa o sistema moderno Para calentarse, se vio obligado a utilizar leña, carbón, turba, combustible diesel, quemando los invaluables regalos de la naturaleza.
El desarrollo técnico ha permitido construir potentes centrales hidroeléctricas, aprender a utilizar la energía eólica y, habiendo comprendido los secretos de las capas internas de la tierra, pensar en crear método alternativo utilizando el calor almacenado en forma de sistemas de energía geotérmica.
La solución al funcionamiento fundamental de un sistema de calefacción geotérmica se basa en las leyes de la física descubiertas por los científicos. La búsqueda de materiales capaces de cambiar sus propiedades liberando una determinada cantidad de calor ha permitido crear no solo unidades de refrigeración y aire acondicionado convencionales, sino también potentes.
Es con su ayuda que podemos trasladar el calor que siempre existe en las entrañas de la tierra a nuestro hogar, realizando un control coordinado de los tres circuitos especiales que componen el sistema de calefacción. La finalidad del circuito externo es recoger energía térmica del suelo o del agua. El refrigerante que contiene es un líquido que no se congela.
Este calor se transfiere a través del intercambiador de calor al freón, que llena el segundo circuito del sistema. Su propiedades físicas, que consisten en un bajo punto de ebullición, permiten obtener energía durante la transición al estado gaseoso. Además, la temperatura procedente del circuito exterior es suficiente para ello. El tercer circuito interno del sistema de calefacción es cantidad requerida Radiadores, tuberías utilizadas en la casa. Puede ser independiente o común con el circuito de suministro de agua caliente incluido en el proyecto.
Características funcionales del sistema.
Principio de funcionamiento y características funcionales Los sistemas de calefacción geotérmica para una vivienda constan de los siguientes pasos:
- La solución ubicada en el circuito exterior adquiere un calentamiento adicional en el suelo de unos 5 grados. Su temperatura final puede rondar los 3.
- Al ingresar al intercambiador de calor de la bomba, la solución transfiere incluso su pequeña energía al freón, para lo cual es suficiente para la evaporación. Al pasar a estado gaseoso, el freón ingresa al compresor, donde se comprime. Los procesos termodinámicos que ocurren en este caso conducen a un aumento de temperatura a 100ºC. Y el gas caliente se suministra al intercambiador de calor, donde transfiere energía al refrigerante del circuito interno, generalmente agua. Gracias a trabajo científico físicos e ingenieros, este proceso ha sido estudiado en detalle y está integrado en los principios fundamentales del funcionamiento de varios tipos de equipos modernos.
- El refrigerante del circuito interno alcanza una temperatura de 50-70ºC y entra a los radiadores y tuberías. El freón enfriado ingresa a la pantalla de expansión, su temperatura y presión caen a sus valores originales y el ciclo completo se puede repetir nuevamente. La solución del contorno exterior se mueve de la misma manera hacia las profundidades de la tierra para obtener una nueva porción de energía.
Diseños y tipos de sistemas de calefacción geotérmica.
La primera cuestión que hay que resolver en el proceso de creación de un sistema de calefacción geotérmica altamente económico es la elección del tipo de circuito externo, que es un intercambiador de calor ubicado bajo tierra o en el agua. En este caso, es necesario tener en cuenta no solo sus deseos sobre las fantasías arquitectónicas de una casa nueva, sino también estudios geodésicos detallados del área en la que se ubicará o ya se construyó esta casa.
No en todas partes hay aguas termales, géiseres, volcanes, pero se nos da la oportunidad de aprovechar el calor de la Madre Tierra en casi cualquier lugar del planeta. Lo principal es tener una comprensión clara del aspecto técnico del asunto y la cantidad de inversiones financieras necesarias en cualquier proyecto para crear un sistema de calefacción geotérmica.
El más extendido las siguientes opciones intercambiadores de calor:
- Intercambiador de calor horizontal. Esta opción puede considerarse una propuesta eficaz solo si hay una gran zona libre al lado de la casa. Sólo se puede utilizar como un simple césped verde. Además, con una superficie de casa de, por ejemplo, 220 metros cuadrados. m el intercambiador de calor estará ubicado en un área de 600 m2. Las tuberías se colocan en zanjas especiales, cuya profundidad debe estar por debajo del nivel de congelación del suelo en esta área.
- Intercambiador de calor vertical. Desde el punto de vista del ahorro de espacio, esta opción tiene, por supuesto, ciertas ventajas. Un problema puede ser la creación de pozos especiales, cuya profundidad alcanza los 200 m, con un diámetro de unos 150 mm. Los trabajos de excavación con equipos de perforación no son baratos en ninguna región. Pero el suelo a tal profundidad siempre tiene una temperatura de aproximadamente 15ºC, lo que garantiza Operación confiable Sistemas con intercambiador de calor vertical.
- Intercambiador de calor en el fondo del depósito. El método más económico y sencillo para crear el circuito exterior de un sistema de calefacción geotérmica. Especialmente si tiene su propio estanque confiable o permiso para usar un embalse público. La distancia al depósito desde la casa no debe exceder los 100 m y su profundidad debe ser de 3 m.
- Hay una opción sistema abierto Calefacción basada en el aprovechamiento de agua procedente de pozo artesiano. Pasa a través de una bomba de calor como refrigerante. Para revertir el vertido de agua, es necesario construir un segundo pozo artesiano. Pero un sistema así no es posible en todos los lugares. Al mismo tiempo muy factor importante Es el retorno de agua en la misma cantidad a las capas profundas del suelo para mantener la presión en las capas.
Curiosamente, los primeros intentos de perforar pozos para aprovechar el calor se hicieron a mediados del siglo XVIII, pero no fue hasta 1907 que un granjero islandés pudo dirigir vapor caliente desde una fuente cercana a través de una tubería de cemento hasta su casa.
El siguiente paso también se dio en Islandia y recién en 1903 apareció en Reykjavik el primer oleoducto, de 3 km de longitud. Actualmente, los sistemas de calefacción geotérmica son muy populares en muchos países europeos, Estados Unidos, México, Japón y Nueva Zelanda.
Ventajas y desventajas
La energía geotérmica, cuyas reservas son tan grandes que sólo el 1%, escondida en la corteza terrestre a una profundidad total de 10 km, puede proporcionar un volumen 500 veces mayor que todas las reservas de petróleo y gas del mundo.
Hay cuatro tipos principales de energía geotérmica:
- Este es el calor de la tierra procedente de poca profundidad, utilizado por las bombas de calor.
- La energía del vapor caliente, agua de la corteza terrestre, se utiliza actualmente para producir electricidad.
- Calor procedente de capas profundas sin presencia de agua y energía magmática acumulada en zonas volcánicas.
- El uso de este asombroso regalo de la naturaleza está determinado únicamente por el nivel existente de tecnología, capacidades tecnológicas y cálculos económicos.
Diseños geotérmicos modernos sistemas de calefacción tienen aspectos tanto positivos como negativos.
El principal punto negativo es el coste. Pero esto sólo parece en el momento inicial. Todos los costes se recuperan, según diversos datos, en 4 o 5 años. Esto se debe al hecho de que los modelos modernos de bomba de calor utilizan mucha menos energía para su funcionamiento que cualquier otro sistema de calefacción. Cuando consumen 1 kW de electricidad, su potencia es de 5 kW.
Puntos positivos:
- No queman combustible y no producen emisiones nocivas de diversos compuestos al medio ambiente.
- Costes mínimos de mantenimiento con alta eficiencia.
- La seguridad ambiental.
- Propiedades confiables seguridad contra incendios sistemas.
Eficiencia y recuperación de la inversión
no se puede llamar energía geotérmica regalo gratuito de la naturaleza. La creación de sistemas de calefacción basados en él puede costar más de un millón de rublos, excluyendo el costo de una bomba de calor. Todo depende de los volúmenes de calefacción necesarios, su finalidad funcional y su tipo. Normalmente, la viabilidad económica de los sistemas de calefacción geotérmica se calcula comparando los costes de su mantenimiento.
El coste de cualquier tipo de energía utilizada no es constante y nunca disminuirá. En este sentido, su sustitución alternativa mediante el uso del calor de las capas internas es, por supuesto, económicamente rentable y conveniente, ya que las bombas de calor no consumen mucha energía y para extraer y procesar reservas térmicas no es necesario construir costosas. fábricas y centrales eléctricas.
Además, cada generación de científicos encuentra nuevas soluciones para crear equipos y tecnologías en esta dirección. Además, es más correcto estimar el coste de los sistemas de calefacción por igual para todos los tipos de combustible desde cero sin utilizar los existentes. sistemas centralizados suministrar, por ejemplo, gas. Y luego la recuperación de la inversión del sistema en 5 años se convertirá en un valor real.
El uso de sistemas de calefacción geotérmica nos recuerda a la pregunta: ¿por qué no conducir hoy en día un coche de Zaporozhets? Por supuesto, también se puede, sobre todo en todoterreno y en el bosque, recoger setas. Pero lo quieres más rápido y cómodamente. Así es en este caso. Uno pensó que propio sistema La calefacción no perturba el medio ambiente, no interfiere con la vida ni siquiera de las criaturas más pequeñas y desconocidas de la naturaleza, confirmará la corrección de la elección de un sistema geotérmico.
Instalación e instalación
Es mejor instalar un sistema de calefacción de este tipo no usted mismo, sino involucrando a especialistas al menos para especies individuales trabajar con confianza en uno mismo.
Las principales etapas son las siguientes:
- Cálculo del circuito interno del sistema de calefacción. Esto incluye en detalle la longitud total de la tubería, la cantidad de radiadores, la creación de pisos con calefacción, el uso de calor para producir agua caliente en la casa.
- Cálculo de la profundidad de tendido de tuberías del circuito externo para el tipo de intercambiador de calor seleccionado. Es necesario tener en cuenta los datos geodésicos de la zona.
- Perforar el pozo requerido e instalar tuberías. Si al mismo tiempo no existe un suministro de agua centralizado, la forma más sencilla es solucionar el problema creando otros pozos de agua. La tecnología para su creación es diferente y requiere conocimientos especiales.
- Selección e instalación. modelo requerido bomba de calor.
- Instalación dispositivos automáticos , monitoreando el funcionamiento de todo el sistema y regulando el microclima en cualquier zona de la habitación.
Descripción general de la bomba: fabricantes y modelos
El funcionamiento eficaz de todo el sistema está determinado por la elección correcta bomba de calor. Según los principios de funcionamiento, las bombas pertenecen a las normas medioambientales modernas. tipo puro equipo. Durante su operación no hay liberación. sustancias nocivas al medio ambiente.
Se dividen en:
- compresión;
- bombas de calor de absorción;
Los primeros funcionan con electricidad, los segundos pueden utilizar la energía de otros tipos de combustible.
Actualmente, existe un número bastante elevado de empresas en el mercado de este tipo de equipos. Permite adquirir una bomba de calor para cualquier potencia mediante una combinación varios modelos, lo cual es conveniente para crear sistemas de calefacción geotérmica a escala industrial.
La opción clásica es el uso de bombas de calor de Waterkotte Alemania. Este es un equipo con valor constante Eficiencia hasta 500%, independiente de factores externos. La empresa, que empezó a producir bombas de calor desde 1970, actualiza constantemente una amplia gama. modelos modernos sin perder alta calidad.
La nueva y galardonada serie de bombas EcoTouch lo confirma. Incluye modelos como DC 5027 con potencia de salida de 6 a 26 kW y cómodos controles táctiles intuitivos. Entre lo mejor bombas modernas Incluye modelo Nibe F1245 (Suecia), “Corsa”, Rusia. La tabla muestra el costo estimado de los modelos de bombas individuales.
Costo de la bomba de calor
| Nombre | Potencia de calefacción, valor máximo, kW | Área climatizada, m2 | Precio, rublos |
| EcoTouch Ai 1 Geo | de 7,8 a 13,8 | 200-400 | 538 800 – 590 700 |
| EcoTouch DS 5027 AI | de 5,9 a 7,3 | 100-200 | 337 800 – 379 000 |
| F1126 | desde 5,56 | 100-200 | desde 240.000 |
| F1145 PC | 3,85 | hasta 100 | 316 300 – 397 200 |
| HOTJET H-16w | desde 5,53 | 200-400 | 291 560 |
Revisión de precios de calefacción geotérmica en casa.
Un cálculo completo de la creación de un sistema de calefacción geotérmica solo se puede realizar según una aplicación específica, teniendo en cuenta todos los requisitos. Lo correcto es elegir la empresa más cercana que trabaje en esta dirección y trabajar todos los detalles bajo la dirección de especialistas. Un ejemplo es el costo de una gama de servicios. empresa rusa"Geotermia-Confort".
Costo de instalación de calefacción geotérmica:
| Área calentada de la casa (m2) | Potencia bomba de calor (kW) | Precio de la bomba de calor (RUB) | La suma de todos los costos de instalación de un circuito de tierra, incluida la perforación de pozos y la conexión de una bomba (frotar). | Total: |
| 90-110 | 10,5 | 250 000 | 324 000 | 574 000 |
| 140-150 | 14 | 260 000 | 427 000 | 687 000 |
| 170-190 | 17,5 | 280 000 | 476 000 | 756 000 |
| 200-230 | 21 | 315 000 | 529 000 | 844 000 |
| 330-370 | 35 | 470 000 | 850 000 | 1 320 000 |
Perspectivas de desarrollo
Las tecnologías industriales modernas utilizadas para crear nuevos equipos permiten a casi todos los propietarios de su propia casa aprovechar el calor de las capas profundas de la tierra. La importancia de la posibilidad de reducir los costes energéticos para el mantenimiento de una vivienda no hará más que aumentar con el tiempo. Por lo tanto, el proceso de desarrollo e implementación de sistemas de calefacción geotérmica no puede detenerse ni siquiera mediante proyectos costosos. Porque, en definitiva, se trata de una ganancia indudable y también de una preocupación por el patrimonio medioambiental de las siguientes generaciones de nuestro planeta.
Para el sistema de calefacción se utiliza calefacción geotérmica.
Sirve como fuente de calor principal o adicional. energía terrestre.
Calentar una casa con calor del subsuelo: ¿qué es?
En territorio ruso manantiales (térmicos) de alta temperatura están ubicados de manera extremadamente desigual, en su mayoría lejos de asentamientos, lo que dificulta su uso con fines de calefacción.
Con el desarrollo de la tecnología y la introducción de nuevos tipos de equipos, fue posible utilizar y fuentes de baja temperatura .
Entre otras cosas, las capas subterráneas ubicadas a distancia. 50-100 metros bajo la superficie de la tierra, tener una temperatura positiva igual a 10-12 ºC. Estos valores se mantienen independientemente del tiempo, lo que permite utilizar la calefacción durante todo el año.
Ventajas sistemas de calefacción geotérmica:
- Económico. Las fuentes son Recursos renovables, lo que permite evitar inversiones económicas en la compra de combustible, como en el caso del uso de sistemas tradicionales. No habrá costos adicionales asociados con el transporte y almacenamiento de combustible.
- Seguridad. Es poco probable que se produzcan emergencias, explosiones o incendios.
- Respetuoso con el medio ambiente. Dado que el proceso de combustión no se utiliza en un sistema geotérmico, se eliminan sus emisiones inherentes a la atmósfera.
- Autonomía. En la presencia de Control automático, no requiere intervención frecuente ni control externo constante.
Defectos:
- inicial considerable gastos de dinero.
- Laborioso instalación.
- Necesidad fuente de energía eléctrica.
¿Cómo funciona un sistema de calefacción geotérmica?
El calor para calentar una casa o suministrar agua caliente se obtiene mediante el método transformación a partir de la energía del medio ambiente utilizando un especial unidad.
El elemento principal de una instalación geotérmica es Bomba de calor, que está conectado al circuito de calefacción interior y exterior.
La estructura del circuito interno es similar a la opción de calefacción tradicional (gas, agua). Este: Tuberías y radiadores.
Contorno externo, cuyo tamaño es mucho mayor que el interno, colocando subterráneo, es invisible durante su funcionamiento. Por su interior circula refrigerante. Esto es: o sobre agua corriente, o anticongelante, por regla general, basándose en etilenglicol. Y la segunda opción es mucho más preferible.
La temperatura del refrigerante se iguala con la temperatura del medio cuando está en el circuito externo y luego se envía a la bomba de calor. Al pasar a través de él, las masas calentadas se dirigen a lo largo contorno interior.
La presencia de una bomba de calor es el factor principal para la obtención de energía térmica, que está destinada al uso posterior por parte del consumidor (calefacción de la vivienda, suministro de agua caliente).
Eficiencia Este dispositivo puede sorprender a algunos. Consumidor energía eléctrica en volumen 1 kilovatio como resultado de su trabajo “cede” un poco más - 4-5 kilovatios, lo cual parece muy extraño.
Esto se debe tanto a las características de diseño del dispositivo como al hecho de que, además de la energía eléctrica, utiliza la energía térmica de la tierra como energía adicional (incluso a bajas temperaturas del suelo).
La bomba de calor es capaz de funcionar todo el año y ser utilizado para 15-25 años.
¡Nota! Algunos expertos afirman que teniendo en cuenta la fricción o el desgaste, tiempo real comportamiento sistemas sin detenerse a realizar trabajo de reparación asciende a unos 10 años.
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Antes de decidirse a dar ese paso, es necesario comparar capacidades con el volumen y la complejidad de todo el trabajo necesario para la instalación de un sistema geotérmico.
Cálculo de costo
El cálculo del costo de instalación de un sistema geotérmico se calcula en relación con:
- adquisiciones bomba de calor un cierto poder;
- precios totales tubería, de acuerdo con la potencia de la bomba;
- producción de relacionados movimiento de tierras (perforación de pozos, excavación de zanjas), así como el costo de tendido de redes;
- instalación y conexión bomba de calor.
Foto 1. Bomba de calor geotérmica modelo Vitocal 300-W Pro con accionamiento eléctrico para calefacción, fabricante - Viessmann.
El cálculo también incluye la compra de una bomba de calor, cuyo precio varía en función de la potencia y del fabricante.
Modelos con capacidad en la zona. 4-5 kilovatios será evaluado en 3-7 mil. mi. Alimentación del dispositivo 5-10 kilovatios costos 4-8 mil. mi. Detrás 10-15 kilovatios— 5-10 mil. mi.
Colocación del colector
Hay una división según el método de instalación del contorno exterior ( coleccionista). EN suelo se puede colocar verticalmente o horizontalmente. En el suelo reservorio— horizontalmente. Cada uno de estos casos tiene sus propias ventajas y desventajas.
tipo vertical
Al construir una instalación de tipo vertical, es necesario perforar Pozos de 50 a 200 metros de profundidad. Es decir, hasta la capa que tiene temperatura elevada. Uno de los pozos, llamado pozo de salida, sirve para recoger el calor.
El refrigerante que contiene sube, gracias a la bomba, luego se suministra a las tuberías y radiadores del circuito interno.
Devolviendo, después de completar todo el ciclo, el refrigerante arrojado a través de otro pozo de regreso a las capas subterráneas.
Se cree que la vida útil de dicha instalación es de aproximadamente cientos de años.
Al instalar un colector de tipo vertical. con dos ejes la eficiencia de su uso para calentar una casa particular se reduce, ya que para garantizar el funcionamiento de la bomba circular será necesario cantidad importante de electricidad. Esto es opción adecuada para instalar un sistema de “suelo cálido”.
Con un precio más económico. grupo método, el número de pozos aumenta, pero su profundidad disminuye.
Para instalación vertical También existe una opción que consiste en reforzar el recipiente (tanque) que contiene anticongelante, a una profundidad de 100 m. El movimiento continuo de este líquido, calentado por el suelo, lo proporciona una bomba de calor.
Si no considera la opción de perforar pozos para una estructura vertical, que requiere habilidades y equipo, entonces el trabajo se puede realizar de forma independiente.
Intercambiador de calor horizontal
Para instalar un intercambiador de calor de tipo horizontal, se requerirá un poco de esfuerzo, pero la producción de calor en este caso será menor. Se requerirán trabajos de excavación para construir excavación por debajo de la marca de congelación del suelo. La tubería del circuito externo se coloca en las zanjas excavadas y posteriormente se vuelve a cubrir toda la estructura con tierra.
La temperatura de la capa de suelo será mucho menor y la longitud será mayor que cuando se utiliza un intercambiador de calor de tipo vertical. Cuadrado aproximadamente el doble habitación a calentar.