Calentamiento geotérmico hágalo usted mismo en el hogar: una descripción general comparativa de los métodos del dispositivo

Instalamos nosotros mismos la calefacción geotérmica

Inmediatamente, notamos tal característica: aquellos que decidan equipar la calefacción con el calor de la tierra deberán invertir una gran cantidad en esta vez. Por supuesto, con el tiempo, este costo valdrá la pena, ya que no construimos viviendas para nosotros mismos durante uno o dos años. Además, los precios del gas y la electricidad suben cada año, y con un sistema geotérmico, no sabes cuáles son esos aumentos de precios.

Sin embargo, en este sistema, la mayor parte estará oculta bajo tierra. La calefacción con energía de la tierra es la presencia de un pozo y un intercambiador de calor. En la vivienda, solo necesita colocar un dispositivo que genere calor; por lo general, no ocupa mucho espacio.

Cómo funciona una bomba de calor

En dicho dispositivo, el usuario podrá controlar la temperatura y suministrar energía térmica. La instalación del sistema de calefacción en la vivienda se realiza como de costumbre, con una ramificación de la tubería y los radiadores. Si tiene una casa privada, o el edificio en sí es pequeño, en este caso, el generador del sistema se muestra en una habitación separada o en el sótano.

características del sistema

Por supuesto, no es tan fácil hacer calefacción geotérmica con sus propias manos, pero es muy posible. Y para empezar, se está haciendo una mina. Los parámetros de la mina se calculan para cada caso por separado. Sus dimensiones dependerán del clima de su área, el tipo de suelo, las características estructurales de la corteza terrestre de la región y el área de la casa donde se instalará dicho sistema. Como regla general, la profundidad de la mina es de 25 a 100 m.

Perforación de pozo para bomba de calor

Además, la instalación de calefacción geotérmica implica un paso como el descenso de tuberías absorbentes de calor a la mina de la tierra. Las funciones de estas tuberías son las siguientes: suministrarán calor a la bomba, que elevará la temperatura del líquido y lo calentará. Tenga en cuenta que si decide hacer sistemas de calefacción geotérmica con sus propias manos, necesitará un asistente, ya que las tuberías pueden ser muy pesadas.

Clasificación por tipo de construcción

El principio de funcionamiento de la calefacción geotérmica es similar al el principio de funcionamiento de un acondicionador de aire o refrigerador. El elemento principal es una bomba de calor incluida en dos circuitos.

El principio de funcionamiento de una bomba geotérmica (calor)

El circuito interno es un sistema de calefacción tradicional, compuesto por tubos y radiadores. Externo: un intercambiador de calor de tamaño impresionante ubicado bajo tierra o en la columna de agua. En su interior puede circular tanto un líquido especial con anticongelante como agua corriente. El portador de calor asume la temperatura del ambiente y "calentado" ingresa a la bomba de calor, el calor acumulado se transfiere al circuito interno. Así, el agua se calienta en tuberías y radiadores.

La bomba geotérmica (de calor) es un elemento clave del sistema. Esta es una unidad compacta, no ocupa más espacio que una lavadora familiar a nuestros ojos. Si hablamos de rendimiento, por cada 1 kW de electricidad consumida, la bomba "da" hasta 4-5 kW de energía térmica. Mientras que un acondicionador de aire convencional, que tiene un principio de funcionamiento similar, por 1 kW de electricidad consumida, 1 kW de calor "responderá".

Esquema de un dispositivo de calefacción geotérmica en una casa privada.

Debe admitirse que el dispositivo de este tipo de calefacción es el más costoso y lento en la actualidad. La mayor parte de su costo es la compra de equipos y, por supuesto, el movimiento de tierras. Naturalmente, un propietario ahorrativo piensa, ¿es posible ahorrar dinero, por ejemplo, en la instalación y hacer calefacción geotérmica con sus propias manos? Para responder a esta pregunta, es necesario comprender qué sistemas se utilizan con mayor frecuencia y comprender las características de su dispositivo.

Intercambiador de calor horizontales

Muy a menudo, se usa un contorno horizontal, durante el cual las tuberías se colocan en zanjas a una profundidad mayor que el nivel de congelación del suelo en un área determinada.

Falla sistemas de calefacción geotérmica con horizontal contorno - una gran área ocupada por el colector

La desventaja es que el área ocupada por el circuito debe ser mucho más grande que la casa misma, por lo tanto, para calentar un edificio con un área de 250 m², alrededor de 600 m² "dejarán" debajo de las tuberías. No todos los desarrolladores pueden permitirse ese lujo.

Además, existen inconvenientes si el sitio ya está ennoblecido, hay que observar, por ejemplo, la distancia a los árboles (1,5 m) y muchos otros matices.

Intercambiador de calor verticales

Una opción más compacta, pero también más cara, es un intercambiador de calor vertical. Su instalación no requiere un área grande, pero requerirá un equipo de perforación especial.

La instalación de un intercambiador de calor vertical requiere el uso de un equipo de perforación especial

La profundidad del pozo, según la tecnología, puede alcanzar los 50-200 m, pero su vida útil es de hasta 100 años. Este método es especialmente relevante cuando se planifica una instalación geotérmica. calefacción casa de campo con un territorio adyacente equipado, le permite guardar el paisaje casi en su forma original.

Intercambiador de calor colocado por agua

La instalación geotérmica más económica utiliza la energía térmica del agua. Se recomienda si la distancia al cuerpo de agua más cercano no supera los 100 m.

El intercambiador de calor colocado por agua es el más ventajoso y por lo tanto más apropiado para el dispositivo.

Se coloca un contorno de tuberías en forma de espiral en la parte inferior, la profundidad de ocurrencia debe ser inferior a 2,5-3 m, es decir, más profunda que la zona de congelación. El área del embalse es de 200 m². La principal ventaja es que no es necesario realizar laboriosos movimientos de tierra, pero es necesario obtener el permiso de los servicios especiales.Habiendo gastado una cantidad significativa de dinero en equipos costosos, no debe ahorrar en una instalación de alta calidad. Después de todo, la calidad y la eficiencia de todo el sistema dependerán de ello.

Como puede ver, instalar calefacción geotérmica en casa con sus propias manos no es tan simple. De todos los tipos enumerados, quizás solo la última opción sea bastante fácil de implementar por su cuenta. Pero incluso en este caso, vale la pena sopesar todos los pros y los contras.

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.

¿Qué es la calefacción geotérmica?

Es el calor extraído de la tierra o del agua. A ciertas profundidades del suelo se mantiene una temperatura constante positiva, y no hay descensos ni siquiera en heladas severas, lo mismo con el agua. La tarea de una persona es tomar calor de la tierra o el agua y enviarlo para garantizar la comodidad en las salas de estar.

La calefacción geotérmica es un refrigerador convencional, pero viceversa: el sistema no produce frío, sino calor.El algoritmo de bombeo se basa en la transferencia de calor de una fuente con un potencial de energía térmica bajo a un portador de calor, y el suelo o el agua actúan como fuentes de calor activas.

Ventajas y desventajas del sistema.

La calefacción geotérmica tiene varias ventajas:

1. La liberación de energía térmica es muchas veces mayor que el costo de la electricidad consumida por la bomba.
2. Limpieza y seguridad ecológica. El sistema no emite sustancias nocivas, no hay emisiones, escoria después de la combustión del combustible.
3. No es necesario comprar combustible, gas, todo el trabajo de la estructura se construye sin el uso de productos químicos y otras sustancias, por lo que calentar con el calor de la tierra o el agua se considera lo más seguro.
4. Sujeto a la tecnología de instalación y operación, el equipo y todo el sistema de calefacción durarán al menos 50 años sin soporte técnico.
5. La bomba de calor funciona en silencio, no hay efectos acústicos.

El máximo beneficio económico se logra por la ausencia de inversiones adicionales. El usuario debe comprar todo el equipo una vez, configurar el diseño y no tener que interferir más con el funcionamiento del sistema. Una ventaja adicional es la ubicación de todos los elementos fuera del edificio: la calefacción del suelo o del agua no requiere la colocación de instalaciones generales en la casa, por lo que el método de extracción y suministro de calor es adecuado para casas de cualquier tamaño.

La desventaja es una gran cantidad de costos únicos para la compra de equipos, instalación y puesta en marcha del sistema. Para formar la estructura se requiere una bomba, cierta cantidad de materiales, instalación de un colector externo y un circuito interno.

Opciones para organizar la calefacción geotérmica

Métodos para organizar el contorno externo.

Para que la energía de la tierra calentara la casa era utilizado al máximo: debe elegir el derecho diagrama de circuito externo. De hecho, cualquier medio puede ser una fuente de energía térmica: subterránea, acuática o aérea.

Pero es importante tener en cuenta los cambios estacionales en las condiciones climáticas, como se mencionó anteriormente.

Actualmente, son comunes dos tipos de sistemas que se usan efectivamente para calentar una casa debido al calor de la tierra: horizontal y vertical. El factor clave de selección es el área de la tierra. De esto depende el diseño de las tuberías para calentar la casa con la energía de la tierra.

Además de ello, se tienen en cuenta los siguientes factores:

• Composición del suelo. En áreas rocosas y arcillosas, es difícil hacer pozos verticales para construir carreteras;
• nivel de congelación del suelo. Él determinará la profundidad óptima de las tuberías;
• Ubicación de las aguas subterráneas. Cuanto más altos sean, mejor para la calefacción geotérmica. En este caso, la temperatura aumentará con la profundidad, que es la condición óptima para calentar a partir de la energía de la tierra.

También debe conocer la posibilidad de transferencia de energía inversa en el verano. Entonces, la calefacción de una casa privada desde el suelo no funcionará y el exceso de calor pasará de la casa al suelo. Todos los sistemas de refrigeración funcionan con el mismo principio. Pero para esto necesitas instalar equipo adicional.

Esquema de calefacción geotérmica horizontal

Disposición horizontal de los tubos exteriores

La forma más común de instalar carreteras al aire libre. Es conveniente por la facilidad de instalación y la capacidad de reemplazar con relativa rapidez las secciones defectuosas de la tubería.

Para la instalación de acuerdo con este esquema, se utiliza un sistema colector.Para esto, se realizan varios contornos, ubicados a una distancia mínima de 0,3 m entre sí. Se conectan mediante un colector, que suministra el refrigerante a la bomba de calor. Esto asegurará el máximo suministro de energía para calefacción a partir del calor de la tierra.

Sin embargo, hay algunas cosas importantes a tener en cuenta:

• Amplia zona de patio. Para una casa de unos 150 m², debe tener al menos 300 m²;
• Las tuberías deben fijarse a una profundidad por debajo del nivel de congelación del suelo;
• Con el posible movimiento de suelo durante las inundaciones de primavera, aumenta la probabilidad de desplazamiento de las carreteras.

La ventaja definitoria del calentamiento del calor de la tierra de tipo horizontal es la posibilidad de autodisposición. En la mayoría de los casos, esto no requerirá la participación de equipos especiales.

Diagrama vertical de calefacción geotérmica.

Sistema geotérmico vertical

Esta es una forma más lenta de organizar la calefacción de una casa privada desde el suelo. Las tuberías están ubicadas verticalmente, en pozos especiales.

Es importante saber que dicho esquema es mucho más eficiente que uno vertical.

Su principal ventaja es aumentar el grado de calentamiento del agua en el circuito externo. Aquellos. cuanto más profundas estén ubicadas las tuberías, mayor será la cantidad de calor de la tierra para calentar la casa que ingresará al sistema. Otro factor es la pequeña superficie de terreno. En algunos casos, la disposición del circuito de calefacción geotérmico externo se lleva a cabo incluso antes de la construcción de la casa en las inmediaciones de los cimientos.

¿Qué dificultades se pueden encontrar en la obtención de energía de la tierra para calentar una casa según este esquema?

• Cuantitativo a la calidad. Para una disposición vertical, la longitud de las carreteras es mucho mayor. Se compensa con una mayor temperatura del suelo. Para hacer esto, necesita hacer pozos de hasta 50 m de profundidad, lo cual es un trabajo laborioso;
• Composición del suelo. Para suelos rocosos, es necesario utilizar máquinas perforadoras especiales. En marga, para evitar el desprendimiento del pozo, se monta una capa protectora de hormigón armado o plástico de paredes gruesas;
• En caso de mal funcionamiento o pérdida de estanqueidad, el proceso de reparación se vuelve más complicado. En este caso, son posibles fallas a largo plazo en la operación de calefacción de la casa por la energía térmica de la tierra.

Pero a pesar de los altos costos iniciales y la complejidad de la instalación, la disposición vertical de las carreteras es óptima. Los expertos aconsejan usar solo un esquema de instalación de este tipo.

Características del sistema de calefacción.

A diferencia de una caldera de gas, una bomba de calor no necesita calentar el portador de calor del sistema de calefacción a una temperatura alta, ya que la formación de condensado durante un "retorno" frío no lo amenaza. Además, el funcionamiento a baja temperatura requerirá un menor consumo de energía.

Para compensar la baja temperatura del refrigerante, habría que aumentar mucho la superficie de los radiadores, por lo que en su lugar es mejor utilizar el sistema de "piso caliente". Este tipo de calefacción es también el más racional, ya que el aire caliente entra primero, por así decirlo, en la sala de estar, y no debajo del techo.

Calor del suelo

Otro argumento a favor del "suelo cálido" es la mínima pérdida de calor.Después de todo, su valor depende, en primer lugar, de la diferencia de temperatura, y es el más pequeño en condiciones de baja temperatura. El segundo factor es el área de contacto del aire caliente con las paredes exteriores. El aire que sube del "piso caliente" no toca las paredes exteriores (cuando se usan radiadores convencionales, literalmente lava el acristalamiento de la ventana y las secciones adyacentes de la pared exterior).

La principal desventaja del "piso caliente", la dependencia energética, es irrelevante en este caso, ya que la bomba de calor tampoco podrá funcionar sin electricidad.

El peligro de una fuga latente también se puede ignorar si el circuito se integra con tuberías de polímero flexible.

Ventajas y desventajas reales.

Si en Rusia la calefacción geotérmica del sector privado ha recibido una distribución relativamente pequeña, ¿significa esto que la idea no vale el costo de su implementación? ¿Quizás no vale la pena lidiar con este problema? Resultó que este no era el caso.

El uso de un sistema de calefacción geotérmica para el hogar es una solución rentable. Y hay varias razones para esto. Entre ellos, la rápida instalación de equipos, que puede funcionar durante mucho tiempo sin ninguna interrupción.

Si no usa agua en el sistema de calefacción, sino anticongelante de alta calidad, no se congelará y su desgaste será mínimo.

Enumeramos otras ventajas de este tipo de calefacción.

• Se excluye el procedimiento de quema de combustible. Creamos un sistema absolutamente ignífugo, que, durante su funcionamiento, no podrá causar ningún daño a la vivienda. Además, se excluyen una serie de otras cuestiones relacionadas con la presencia de combustible: ahora no hay necesidad de buscar un lugar para almacenarlo, adquirirlo o entregarlo.
• Beneficio económico sustancial.Durante la operación del sistema, no se requieren inversiones adicionales. La calefacción anual es proporcionada por las fuerzas de la naturaleza, que no compramos. Por supuesto, durante el funcionamiento de una bomba de calor, se consume energía eléctrica, pero al mismo tiempo, la cantidad de energía producida supera significativamente el consumo.
• factor medioambiental. La calefacción geotérmica de una casa de campo privada es una solución ecológica. La ausencia del proceso de combustión excluye la entrada de productos de combustión a la atmósfera. Si muchos se dan cuenta de esto, y dicho sistema de suministro de calor se generaliza adecuadamente, el impacto negativo de las personas en la naturaleza se reducirá muchas veces.
• La compacidad del sistema. No tiene que organizar una sala de calderas separada en su casa. Todo lo que se necesitará es una bomba de calor, que se puede colocar, por ejemplo, en el sótano. El contorno más voluminoso del sistema se ubicará bajo tierra o bajo el agua, no lo verá en la superficie de su sitio.
• Multifuncionalidad. El sistema puede funcionar tanto para calefacción en la estación fría como para refrigeración durante el calor del verano. Es decir, de hecho, lo reemplazará no solo con un calentador, sino también con un aire acondicionado.
• confort acústico. La bomba de calor funciona casi en silencio.

Elegir un sistema de calefacción geotérmica es rentable, a pesar de que debe gastar dinero en la compra e instalación de equipos.

Por cierto, como inconveniente del sistema, son precisamente los costos que debe pagar para instalar el sistema y prepararlo para el trabajo.Será necesario comprar la bomba en sí y algunos materiales, para realizar la instalación del colector externo y el circuito interno.

No es ningún secreto que los recursos son cada vez más caros año tras año, por lo que un sistema de calefacción autónomo que pueda amortizarse en pocos años siempre será económicamente beneficioso para su propietario.

Sin embargo, estos costos se amortizan en los primeros años de operación. El uso posterior de un colector enterrado o sumergido en agua supone un importante ahorro económico.

Además, el proceso de instalación en sí no es tan complicado como para invitar a especialistas externos a realizarlo. Si no participa en la perforación, todo lo demás se puede hacer de forma independiente.

Cabe señalar que algunos artesanos, en un esfuerzo por ahorrar dinero, aprendieron a coleccionar bomba de calor geotérmica personalmente.

Colectores de aire

La calefacción subterránea de una casa privada también se puede llevar a cabo con la ayuda de colectores de aire. Esta es una forma muy simple de calefacción por aire en una casa privada en comparación con las 2 anteriores.

Para calentar el aire de la habitación a la temperatura óptima, se requiere una cierta cantidad de calor. Cuanto menor sea la temperatura inicial, mayores serán los costos. Con ayuda sistemas de ventilación y calefacciónobtenido del suelo, puede aumentar la temperatura del aire en la casa de forma gratuita. Calentar con el calor de la tierra en este caso es muy sencillo.

Para la organización de los sistemas de calefacción es necesario:

• retire la entrada de aire de ventilación por debajo del nivel de congelación del suelo;
• para llevar a cabo un colector curvo, recto o de varios tubos utilizando tuberías de alcantarillado ordinarias (la forma se selecciona según el sitio, por cada metro cuadrado del área de la casa debe haber 1,5 metros del colector);
• realizar una purga de aire en el extremo del colector más alejado de la vivienda, llevando el tubo a una altura de al menos 1,5 metros del suelo y dotándolo de un paraguas-deflector (por supuesto, el flujo de aire hacia el interior de la vivienda será forzado .

En este caso, la calefacción por suelo radiante no podrá proporcionar calor a la casa por completo.

De todos modos, le permite implementar dos ideas:

1. El aire que ingresa a través de la ventilación puede ser calentado por cualquier dispositivo de calefacción (gas, solar, eléctrico, etc.) y luego diluido a través de las habitaciones utilizando conductos de ventilación. Tal calefacción desde el suelo no será completamente gratuita, pero de todos modos, los costos disminuirán: no será el aire frío de la calle el que se calentará, sino el que ya se ha calentado a unos +10 grados. Puedes ahorrar bastante bien si los inviernos en la región son fríos.
2. El aire calentado por el calor de la tierra se puede utilizar para soplar la unidad exterior de un acondicionador de aire convencional o una bomba de calor aire-aire. Cualquier dispositivo de esta clase podrá funcionar bien a una temperatura de aproximadamente +10 grados. La complejidad de la implementación radica solo en proporcionar el flujo de aire necesario. Como resultado, el aire es calentado por el calor del suelo, ingresa a la bomba de calor y se descarga fuera de la casa.

La calefacción por suelo radiante es un buen sustituto de los métodos de calefacción convencionales, pero actualmente no se considera muy popular (ver también: "Calefacción alternativa para una casa privada: la elección es muy amplia").Esto generalmente se debe a la complejidad del proceso de instalación y los altos costos iniciales. La perforación de pozos y la colocación de tuberías en ellos se considera una excelente opción, pero este tipo de sistema de calefacción es muy costoso. Por otro lado, esto permite calentar la casa utilizando una fuente de calor libre.

También debe recordar siempre que esta opción de suministro de calor es respetuosa con el medio ambiente y muy eficiente, ya que la temperatura del suelo a una profundidad de más de diez metros permanece constante. Video sobre cómo usar el calor de la tierra para calentar la casa:

Características del sistema de calefacción geotérmica.

La calefacción geotérmica de una casa de campo se refiere a una forma alternativa, casi ideal, de suministrar calor a un edificio residencial. Para el funcionamiento del sistema se utiliza energía geotérmica, la cual puede ser extraída de diversas fuentes naturales.

El principio de funcionamiento de la calefacción geotérmica tiene mucho en común con el funcionamiento de los sistemas de refrigeración. Al mismo tiempo, la principal diferencia es que en el refrigerador, el refrigerador produce aire frío y las instalaciones geotérmicas generan energía térmica.

Con la calefacción térmica, el aire se enfría en el calor del verano y se calienta en el invierno helado. Al mismo tiempo, los costos financieros de organizar una opción de suministro de calor de este tipo son mucho más bajos en comparación con los costos de otros sistemas térmicos. La calefacción geotérmica de la casa contribuye a la creación de condiciones de vida confortables en ella.