Sistemas de calefacción geotérmica para una casa de campo: características de arreglo de bricolaje

Principio de operación

Un fenómeno como el calentamiento geotérmico, cuyo principio se asemeja a un refrigerador convencional, solo que al revés, se está volviendo cada vez más popular. La tierra retiene calor constantemente, es posible calentar objetos ubicados en su superficie. La conclusión es que el magma caliente calienta la tierra desde el interior y, gracias al suelo, no se congela desde arriba.

Y el principio de funcionamiento aquí es el siguiente: se coloca una bomba de calor en la parte superior, se baja un intercambiador de calor a un pozo de tierra especial. El agua subterránea pasa a través de la bomba y se calienta. Así, el calor que se obtiene en este caso se utiliza con fines industriales o domésticos. Así es como funciona la calefacción por suelo radiante.

Diagrama esquemático de la bomba de calor.

Tenga en cuenta que la principal ventaja de un sistema de este tipo es que con un costo de electricidad de 1 kW, obtenemos energía térmica útil en el rango de 4 a 6 kW. A modo de comparación, un acondicionador de aire convencional no puede convertir 1 kW de electricidad en 1 kW de energía térmica (la ley de conservación de la energía, ya que las pérdidas durante la conversión de un tipo de energía a otro, lamentablemente, aún no se han cancelado). ). El calentamiento del calor de la tierra dará sus frutos lo suficientemente rápido con el enfoque correcto para la implementación del calentamiento geotérmico.

Costes aproximados y payback del sistema

Al elegir la calefacción térmica, cuyo principio de funcionamiento ya se conoce, los propietarios deben tener en cuenta que se requerirán ciertas inversiones. La marca del equipo se selecciona de acuerdo a los requerimientos del usuario, el precio de las unidades depende de muchos factores, por ejemplo, la potencia.

Los dispositivos para 4-5 kW se estiman en $ 3000-7000, para 5-10 kW cuestan $ 4000-8000, para 10-15 kW ya $ 5000-10000. Además, el 40-50% del monto será el costo del trabajo de instalación y el lanzamiento del sistema. El resultado es una cantidad impresionante de costos. Pero todos ellos se pagarán en aproximadamente 3-5 años, y luego solo quedarán las facturas de electricidad que consumirá la bomba de calor.

El principio de obtención de energía geotérmica.

El funcionamiento de las estaciones de calefacción geotérmica a menudo se compara con el principio de funcionamiento de los sistemas de aire acondicionado o un refrigerador convencional. Cualquiera de los esquemas consta de dos circuitos de intercambio de calor. En general, se acepta que en el circuito ubicado en el suelo, el portador se calienta (la mayoría de las veces, el freón que no se congela desempeña este papel), que luego se transfiere al "circuito doméstico" en el evaporador del intercambiador de calor.

El líquido que se ha enfriado después de circular por la casa hay que calentarlo de nuevo a unos +7°C para repetir el ciclo. Al mismo tiempo, en verano, el sistema funciona según el principio opuesto, enfriando el aire de la casa, por lo que sería más correcto llamarlo no calefacción, sino aire acondicionado.

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.

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.

VÍDEO: Bombas de calor geotérmicas

Calefacción geotérmica: analizamos el principio de funcionamiento.

El principio de funcionamiento de este tipo de calefacción es bastante simple y radica en la propiedad de la tierra de no congelarse incluso a temperaturas bastante bajas. Por ejemplo, a una temperatura del aire de aproximadamente menos quince, la tierra se congelará entre cinco y siete grados. Y ahora respondamos a la pregunta, ¿es posible extraer con bastante éxito el beneficio de esta propiedad de la tierra y calentar la casa con la ayuda de dicho recurso? La respuesta es obvia: ¡claro que sí! Entonces por qué no hacerlo? La cosa es que no es tan simple. Para instalar dicha calefacción, es necesario resolver los pequeños problemas asociados, que se enumeran a continuación.

Instalación de calefacción geotérmica

• Para obtener el máximo calor de la tierra, debe acumular esta misma energía térmica y concentrarla en calentar la casa, y esto vale la pena.
• Es necesario mantener la temperatura del conductor. El tubo ascendente calentado debe conducir calor en los fluidos que pasarán a través del sistema de calefacción central.
• Si este conductor se ha enfriado, su temperatura debe restablecerse inmediatamente por calentamiento. Para resolver este problema, se inventaron bombas de calor geotérmicas especiales, que ayudan a hacer frente a la tarea.Este dispositivo ayuda a extraer la cantidad de calor necesaria para la calefacción normal de la casa, que se puede utilizar para una variedad de necesidades. Por cierto, tales bombas pueden hacer frente a volúmenes de trabajo bastante grandes. Las posibilidades de diseño dependen directamente de su ubicación en la casa.

Si antes un fenómeno como calentar una casa con la ayuda de la energía térmica de la tierra se podía encontrar exclusivamente fuera de nuestro país, hoy en día tales dispositivos no son un milagro ni una rareza.

El esquema de funcionamiento de las estructuras térmicas.

Al mismo tiempo, tenga en cuenta que están instalados no solo en las partes cálidas del sur, como podría pensar. En las regiones del norte, esto es aún más común.

Echemos un vistazo más de cerca a qué tipo de esquema de trabajo tienen las estructuras. Hace mucho tiempo, la gente se preguntaba por qué, cuando ciertos líquidos se evaporan de una superficie, la superficie se enfría y por qué se quita energía. Tan pronto como se dio la respuesta a esta pregunta, surgió la idea de por qué no ejecutar este mecanismo en el orden inverso, es decir, por qué no obtener aire caliente en lugar de hielo. Un ejemplo es el funcionamiento de los modernos sistemas de aire acondicionado: muchos de ellos no solo pueden enfriar, sino también calentar el aire. La única desventaja de tales dispositivos es su funcionamiento limitado a bajas temperaturas. A cierta temperatura, simplemente no pueden funcionar. A diferencia de ellos, la calefacción geotérmica de una casa de campo carece por completo de ese inconveniente, aunque el principio de funcionamiento para ellos y para el dispositivo mencionado es aproximadamente el mismo.

Calefacción geotérmica de una casa de campo.

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.

Esto es interesante: averigüémoslo juntos: ¿cuál es el sistema de calefacción de tubería única o de dos tuberías más eficiente?

Instalación del sistema

La calefacción geotérmica de una casa de campo en la etapa de arreglo requiere una inversión financiera sólida. El elevado coste total del sistema se debe en gran medida a la gran cantidad de trabajo de terreno asociado a la instalación del circuito de calefacción.

Con el tiempo, los costes financieros se amortizan, ya que la energía térmica utilizada durante la temporada de calefacción se extrae de las profundidades de la tierra con un consumo mínimo de electricidad.

• la parte principal debe ubicarse bajo tierra o en el fondo del reservorio;
• en la casa en sí, solo se instalan equipos bastante compactos y se coloca un radiador o un circuito de calefacción por suelo radiante. El equipo ubicado dentro de la casa le permite ajustar el nivel de calentamiento del refrigerante.

Al diseñar la calefacción por el calor de la tierra, es necesario determinar la opción de instalación para el circuito de trabajo y el tipo de colector.

Hay dos tipos de colectores.:

1. Vertical: se sumerge en el suelo durante varias decenas de metros. Para hacer esto, a poca distancia de la casa, se requiere perforar varios pozos. Se sumerge un circuito en los pozos (la opción más confiable son las tuberías hechas de polietileno reticulado).

2. Desventajas: Grandes costos financieros para perforar varios pozos en el suelo con una profundidad de 50 metros o más.

   Ventajas: La ubicación subterránea de las tuberías a una profundidad donde la temperatura del suelo es estable, asegura una alta eficiencia del sistema. Además, el colector vertical ocupa una pequeña superficie de terreno.

3. Horizontal. El uso de un colector de este tipo está permitido en regiones con clima cálido y templado, ya que la profundidad de congelación del suelo no debe exceder los 1,5 metros.

4. Desventajas: La necesidad de utilizar una gran área del sitio (la principal desventaja). Este terreno después de la colocación del contorno no puede ser utilizado para un jardín o huerta, ya que el sistema funciona con la liberación de frío durante el transporte del refrigerante, lo que hará que las raíces de las plantas se congelen.

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   Beneficios: Trabajo de tierra más barato que incluso puedes hacer tú mismo.

La energía geotérmica se puede producir colocando un circuito geotérmico horizontal en el fondo de un depósito que no se congela. Sin embargo, esto es difícil de implementar en la práctica: el depósito puede estar ubicado fuera del área privada, y entonces será necesario coordinar la instalación del intercambiador de calor. La distancia desde el objeto calentado hasta el depósito no debe ser superior a 100 metros.

Requisitos para la calefacción geotérmica en casa con tus propias manos.

A primera vista, puede parecer que los costos de instalación son demasiado altos, sin embargo, al usar la instalación durante mucho tiempo, todos podrán asegurarse de que esta calefacción se amortiza rápidamente y no requiere ninguna inversión.

El geocalentamiento requerirá:

• Inversión única de una gran cantidad de fondos;
• Fuerzas considerables para el arreglo;
• Preparación correcta y competente.

Además, se puede notar el aumento regular de los precios de recursos como el gas y la electricidad, que ocurre casi todos los meses, pero el sistema geotérmico no depende de estos precios.

Parte del sistema tiene una ubicación subterránea, por lo que la tierra se utiliza como fuente de calor. El calentamiento de este tipo requerirá un pozo, una sonda y un intercambiador de calor. Solo se instala un dispositivo en el territorio de la casa, por lo que se genera calor y, por regla general, no requiere demasiado espacio. Gracias a este dispositivo, se regula la temperatura y se suministra energía térmica. Al instalar el sistema, se requiere una pequeña ramificación de tuberías y un radiador, y si el edificio es pequeño, el generador se instala en el sótano.

Instalamos nosotros mismos la calefacción geotérmica

El costo del proyecto y el trabajo para instalar una estructura geotérmica es bastante significativo, la compra de todo el equipo necesario, la participación de un equipo de especialistas y la necesidad de una excavación a largo plazo no pueden ser baratas.

Sin embargo, debido a la rentabilidad de instalar este tipo de calefacción en la casa, el período de amortización es bastante rápido. Se pueden lograr ahorros adicionales instalando otras fuentes de producción de energía alternativa, como paneles solares que pueden alimentar una red geotérmica. Incluso con aumentos significativos en los precios de los recursos fósiles y el gas, no afectarán el costo de la calefacción.

La parte principal de la red de cables está oculta en las profundidades del subsuelo, un depósito de refrigerante, que se coloca en un pozo, suministra combustible a la casa.Además, en el sótano u otro cuarto de servicio, deberá colocar un generador de calor. La mayoría de estos dispositivos son bastante compactos. Para calentar el local habrá que instalar varios radiadores.

En el generador instalado es posible regular la temperatura en la casa y el consumo de energía. La instalación va acompañada de la instalación de equipos para calefacción de habitaciones, ramificación de la tubería. En la mayoría de los locales, el generador de calor se lleva a una habitación separada para que el ruido del trabajo no interfiera con las actividades de los residentes.

Cómo hacer calefacción geotérmica con tus propias manos en casa.

Esquema de instalación de una bomba geotérmica.

Este es uno de los tipos de calefacción más costosos y que consumen más tiempo. Debe realizar movimientos de tierra a gran escala, el costo del equipo constituirá la mayor parte de los costos. Antes de comenzar a crear dicho calentamiento con sus propias manos, debe averiguar qué sistemas se utilizan y cuáles son las características de su dispositivo.

Materiales necesarios para la instalación de calefacción geotérmica:

• tubos de polietileno;
• Bomba de calor;
• radiadores de calefacción.

Clasificación por tipo:

• el intercambiador de calor horizontal se usa con mayor frecuencia, con las tuberías colocadas en el suelo a una profundidad que excede el nivel de congelación del suelo en su área. Este tipo de calefacción tiene un inconveniente importante: el circuito ocupa un área grande. Si el área de su casa es de 250 m², para calentarla deberá colocar tuberías en un área de aproximadamente 600 m², y esto no se puede hacer en todas las áreas. Es especialmente inconveniente hacer dicho calentamiento en el hogar en el caso de que el territorio ya esté ennoblecido, por ejemplo, el colector no debe estar a menos de 1,5 m del árbol;
• el intercambiador de calor vertical tiene dimensiones mucho más pequeñas, pero su costo es más alto. Para instalarlo, necesita un poco de espacio, pero tendrá que usar equipo de perforación.

El pozo puede ser de 50 a 200 m, pero servirá hasta 100 años. Este método es conveniente cuando el territorio de una casa de campo ya está equipado, no habrá necesidad de cambiar el paisaje existente. Instalar este tipo de calefacción geotérmica completamente con sus propias manos no funcionará, ya que necesitará un equipo especial para perforar un pozo: un intercambiador de agua es la forma más económica, utiliza la energía térmica del agua. Su uso es posible si la distancia al reservorio no es más de 100 m.Se hace un contorno en espiral de tuberías y se coloca a una profundidad que excede la zona de congelación, el área del reservorio debe ser de más de 200 m² . Al implementar este método, no es necesario realizar movimientos de tierra a gran escala y, por lo tanto, todo se puede hacer a mano.

Si hablamos de la complejidad de la implementación de este proyecto, entonces es bastante grande, y si decide hacer todo usted mismo, el tercer método será el más accesible. Si compra un equipo costoso, la instalación debe realizarse con alta calidad; de lo contrario, el sistema no funcionará normalmente.

Fuentes de calefacción geotérmica

Para la calefacción geotérmica, se pueden utilizar las siguientes fuentes de energía térmica terrestre:

• alta temperatura;
• baja temperatura.

Las fuentes termales, por ejemplo, pertenecen a las de alta temperatura. Puede usarlos, pero su alcance está limitado por la ubicación real de dichas fuentes.Si en Islandia este tipo de energía se usa activamente, entonces en Rusia las aguas termales están lejos de los asentamientos. Están más concentrados en Kamchatka, donde el agua subterránea se utiliza como portador de calor y se suministra a los sistemas de agua caliente.

No se necesita un volcán para usar eficientemente la energía térmica de la tierra. Basta con utilizar aquellos recursos que se encuentran a tan solo 200 metros de la superficie terrestre

Pero para el uso de fuentes de baja temperatura, tenemos todos los requisitos previos necesarios. Para ello son adecuadas las masas de aire circundantes, la tierra o el agua. Se utiliza una bomba de calor para extraer la energía necesaria. Con su ayuda, el procedimiento para convertir la temperatura ambiente en energía térmica se lleva a cabo no solo para calefacción, sino también para el suministro de agua caliente a un hogar privado.

ventajas

El funcionamiento de dichos sistemas de calefacción se lleva a cabo con un combustible cualitativamente nuevo e inusual: la energía de las entrañas de la tierra se utiliza para el aire acondicionado y para calentar una casa privada. Esta energía crea condiciones de vida óptimas y confortables, y no contamina el medio ambiente con sustancias nocivas y desechos. La calefacción de la casa se realiza con energía gratuita, por 1 kW de electricidad el sistema devuelve 4-5 kW de calor.

Una ventaja igualmente importante es que no es necesario comprar campanas y chimeneas adicionales, que pueden ser necesarias para garantizar el buen funcionamiento de otros tipos de sistemas de calefacción. Durante la operación de calefacción, no se emiten humos ni olores nocivos desde el suelo, dicho sistema no hace un ruido excesivo y, además, no ocupa mucho espacio.Las unidades geotérmicas, a diferencia de los sistemas de combustible sólido y combustible líquido, son prácticamente invisibles para las personas, no destruyen la integridad de la fachada y el interior de la casa.

No hay que perder el tiempo pensando en temas como almacenamiento, entrega y compra de combustible, ya que la energía del planeta es inagotable

Las unidades geotérmicas, a diferencia de los sistemas de combustible sólido y líquido, son prácticamente invisibles para las personas, no destruyen la integridad de la fachada y el interior de la casa. No hay necesidad de perder el tiempo pensando en temas como almacenamiento, entrega y compra de combustible, ya que la energía del planeta es inagotable.

Si necesita calentar su hogar con el calor de la tierra, también debe considerar su aspecto financiero. Inmediatamente, notamos que el proceso de instalación de dicho sistema requerirá altos costos en comparación con los equipos de diesel y gas.

En contraste con esto, se puede notar que el nivel de consumo eléctrico es mucho menor, por lo que a largo plazo, la factibilidad económica de adquirir equipos geotérmicos es visible a simple vista. Según los desarrolladores, se devolverán hasta cinco kilovatios de energía térmica por cada kilovatio de energía eléctrica gastado.