Para proporcionar calefacción a una casa particular, tradicionalmente se utilizan unidades que funcionan con electricidad, combustibles sólidos, gaseosos o líquidos. En las últimas décadas, los colectores solares y el calor del interior de la tierra se han utilizado como fuente alternativa de energía térmica. Calentar una casa con el calor de la tierra se llama calefacción geotérmica.
Calefacción geotérmica de la casa utilizando la energía de la tierra.
La calefacción desde el suelo tiene una demanda creciente, ya que el costo de las fuentes de energía convencionales aumenta constantemente, mientras que las reservas de combustibles fósiles se reducen. Invertir dinero en la calefacción de tierra de una casa de campo es bastante rentable, teniendo en cuenta las perspectivas económicas y los ahorros significativos en el suministro de calor autónomo durante la temporada de calefacción.
Métodos de obtención de energía térmica natural.
Las bombas de calor de fuente terrestre se diferencian en la forma en que extraen calor:
- Instalaciones que utilizan el calor de aguas subterráneas profundas, géiseres calientes, etc.
- Sistemas que incluyen un tanque anticongelante instalado en el suelo a una profundidad de 75 metros. El calentamiento de las entrañas de la tierra se obtiene mediante el calentamiento natural del tanque con anticongelante; Como resultado, el refrigerante, que pasa a través del intercambiador de calor, emite el calor recibido y regresa al contenedor.
- El circuito geotérmico se coloca a lo largo del fondo del embalse, que es un acumulador de calor natural. En este caso, debe tener en cuenta que el depósito puede congelarse completamente en invierno.
Tipos de bombas de calor geotérmicas
Calentar una casa con la energía de la tierra requiere una instalación a gran escala del sistema, pero es una forma ecológica de obtener energía térmica casi gratis. Para calentar una casa, necesitará una pequeña cantidad de electricidad necesaria para que el sistema funcione.
Costos estimados y recuperación de la inversión del sistema
Al elegir la calefacción térmica, cuyo principio ya se conoce, los propietarios deben ser conscientes de que se requerirán ciertas inversiones. La marca del equipo se selecciona de acuerdo con los requisitos 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 son $ 5000-10000. Además, el 40-50% del monto será el costo del trabajo de instalación y la puesta en marcha del sistema. El resultado es una cantidad de costos muy impresionante. Pero todos ellos se amortizarán en unos 3-5 años, y luego solo quedarán las facturas de electricidad, que serán consumidas por la bomba de calor.
Principios de funcionamiento de la calefacción geotérmica.
El calentamiento de la energía de la tierra se utiliza con éxito en varias zonas climáticas: los sistemas pueden funcionar tanto en las regiones del sur como del norte.
En el curso de su funcionamiento, una instalación geotérmica utiliza una propiedad física de algunos fluidos como la capacidad de evaporarse, lo que conduce al enfriamiento de la superficie. Es este fenómeno el que subyace al funcionamiento de los equipos de refrigeración.
El principio de funcionamiento de la calefacción geotérmica es un proceso de enfriamiento de funcionamiento inverso. Así es como funcionan los acondicionadores de aire, capaces no solo de enfriar, sino también de calentar el aire de la habitación.
Cómo funciona la bomba de calor
Sin embargo, las unidades de aire acondicionado tienen una funcionalidad limitada: no pueden funcionar a temperaturas inferiores a -5 ° C. Y el sistema geotérmico puede proporcionar calefacción a la casa independientemente de la temperatura del aire en la superficie.Esto se debe al hecho de que en el entorno del que toma energía térmica, se mantienen naturalmente condiciones estables de temperatura.
Producción
El uso de bombas de calor permite deshacerse de los combustibles tradicionales más caros cada año, aunque los costes iniciales serán bastante elevados. La instalación de calefacción geotérmica se puede realizar de forma independiente, solo cuando se instalan tuberías en un pozo de mina, es aconsejable apagar un asistente.
La amortización del proyecto depende del aislamiento de la vivienda, así como del método de calefacción: radiador o pisos cálidos. El video del artículo brindará la oportunidad de encontrar información adicional sobre el tema anterior.
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Dispositivo de sistema de calefacción geotérmica
La geotermia (la ciencia del estado térmico de la Tierra) hizo posible el uso práctico de la energía térmica que la corteza terrestre recibe del magma caliente en el centro del planeta.
Se instala una bomba de calor especialmente diseñada para calentar una casa en la superficie y se monta un intercambiador de calor en el suelo o en el fondo del depósito. La energía térmica se "bombea" a la superficie y le permite calentar el refrigerante en el circuito de calefacción de una casa o instalación no residencial.
¿Cómo es el proceso de calentamiento?
La calefacción geotérmica de una casa privada es una opción rentable. Si usa la energía de la tierra para calentar una casa, entonces por cada kilovatio de electricidad requerido para el funcionamiento del equipo, hay de 4 a 6 kW de energía térmica útil obtenida de las entrañas del planeta.
En comparación con el funcionamiento del acondicionador de aire, veremos que durante su funcionamiento se requiere más de 1 kW de electricidad para obtener 1 kW de energía térmica. Esto se debe a las inevitables pérdidas por conversión de una energía en otra, etc.
Es muy rentable calentar un edificio residencial utilizando la energía térmica del interior de la tierra, pero el período de recuperación de los costos de equipo e instalación llevará algún tiempo.
Usar el calor de la tierra para calentar una casa no requiere la instalación de una caldera tradicional para calentar el refrigerante.
En este caso, el sistema consta de tres componentes
:
- circuito de calefacción - fuente geotérmica de energía térmica;
- circuito de calefacción dentro de la casa: radiador o piso de baja temperatura;
- estación de bombeo: una bomba de calor para bombear energía térmica al circuito de calefacción desde el circuito de calefacción en el suelo o debajo del agua.
También se puede utilizar un sistema de calefacción geotérmica para calentar invernaderos, edificios auxiliares, agua de piscinas, senderos de jardín, etc.
Tipos de instalaciones geotérmicas
Habiendo descubierto qué es la calefacción geotérmica en el hogar, el principio de funcionamiento del equipo, consideraremos los tipos de sistemas.
En total, existen 3 tipos de instalaciones:
- El agua subterránea se considera el sistema más eficiente para calentar viviendas. El principio de funcionamiento se reduce al consumo de calor del suelo mediante sondas, colectores y la transferencia de energía a un sistema de calefacción con portador de calor de agua.
Propósito y principio de funcionamiento del interruptor hidráulico para calefacción.
- El agua-agua utiliza un recurso de agua caliente como energía. Para garantizar la funcionalidad del sistema, se necesita una fuente (estanque, río, lago). Los expertos señalan que este diseño es el más estable en términos de temperatura.
- Air-air utiliza una reserva natural ilimitada y disponible para trabajar. La funcionalidad del sistema es proporcionada por ventiladores, evaporadores conectados en un solo complejo. La mayor eficiencia se logra a temperaturas de hasta -15 C; cuando el aire se enfría, parte de la energía del sistema se pierde.
Equipo para la disposición de calefacción geotérmica.
Los equipos geotérmicos para un sistema de calefacción profunda permiten acumular energía térmica extraída del ambiente y transferirla al refrigerante del circuito de calefacción.
La lista de equipos para calentar con calor de la tierra incluye
:
- Evaporador. El dispositivo está ubicado a una profundidad, y sirve para absorber energía térmica ubicada en aguas geotermales o suelo.
- Condensador. Le permite llevar la temperatura del anticongelante al valor requerido para el funcionamiento del sistema.
- Bomba de calor. Proporciona circulación de anticongelante en el circuito de calefacción, controla el funcionamiento de la instalación geotérmica.
- Tanque tampón: un recipiente para recoger anticongelante calentado. Le permite transferir energía térmica del interior de la tierra al refrigerante. El tanque a través del cual pasa el refrigerante está equipado con un intercambiador de calor en forma de bobina. El anticongelante calentado se mueve a lo largo de él, emitiendo calor.
Diagrama del dispositivo de bomba de calor
¿Cómo hacer una unidad geotérmica con tus propias manos?
Para hacer calefacción geotérmica en casa con sus propias manos, necesitará los siguientes componentes:
- evaporador;
- unidad compresora;
- la válvula del acelerador;
- condensador.
Se puede fabricar una bomba de calor con un frigorífico viejo. Para ello, se retira la bobina. Actuará como un condensador. Se coloca en un recipiente de material duradero. Se adjunta un compresor al recipiente y el evaporador está hecho de un barril de plástico. Todos los elementos constituyentes están conectados entre sí, y luego la unidad se conecta al sistema de calefacción de la casa mediante tuberías de polímero.
Para fabricar una bomba con un acondicionador de aire, se deben intercambiar las unidades interior y exterior. Se utiliza agua o aire como portador de calor. El sistema está equipado con una válvula de cuatro vías. Para instalarlo, necesita la ayuda de especialistas.
Instalación del sistema
La calefacción geotérmica de una casa de campo en la etapa de arreglo requiere una inversión sólida. El elevado coste total del sistema se debe en gran parte a la gran cantidad de obras de tierra asociadas a la instalación del circuito de calefacción.
Con el tiempo, los costes económicos se amortizan, ya que la energía térmica utilizada durante la temporada de calefacción se extrae de las profundidades de la tierra con un consumo energético mínimo.
Instalación de un intercambiador de calor horizontal para un sistema de calefacción geotérmica.
Para proporcionar calefacción a la casa con el calor de la tierra, se requiere la instalación del sistema.
:
- la parte principal debe ubicarse bajo tierra o en el fondo del depósito;
- en la propia casa, solo se instala un equipo suficientemente compacto y se instala un radiador o un circuito de calefacción por suelo radiante. El equipo ubicado dentro de la casa le permite regular el nivel de calentamiento del refrigerante.
¿Cómo se ven los equipos geotérmicos en un hogar?
Al diseñar la calefacción utilizando el calor de la tierra, es necesario decidir la opción de instalación para el circuito de trabajo y el tipo de colector.
Hay dos tipos de coleccionistas
:
- Vertical: se hunde en el suelo durante varias decenas de metros. Para hacer esto, a poca distancia de la casa, debe perforar varios pozos. Se sumerge un contorno en los pozos (la opción más confiable son las tuberías de polietileno reticulado).
- Desventajas: Grandes costos financieros por perforar varios agujeros en el suelo con una profundidad de 50 metros.
Ventajas: La ubicación de la tubería subterránea a una profundidad donde la temperatura del suelo es estable, proporciona una alta eficiencia del sistema. Además, el colector vertical ocupa una pequeña superficie de terreno.
- Horizontal. El uso de dicho recolector está permitido en regiones con climas cálidos y templados, ya que la profundidad de congelación del suelo no debe exceder los 1,5 metros.
- Desventajas: La necesidad de utilizar una gran área del sitio (la principal desventaja).Después de colocar el contorno, este terreno no se puede utilizar para un jardín o huerto, ya que el sistema trabaja con la liberación de frío al transportar el refrigerante, lo que hará que las raíces de las plantas se congelen.
Beneficios: Trabajo de la tierra más económico que incluso se puede realizar por su cuenta.
Tipo colector horizontal y vertical
La energía geotérmica se puede obtener colocando un circuito geotérmico horizontal en el fondo de un depósito libre de heladas. Sin embargo, esto es difícil de implementar en la práctica: el depósito puede ubicarse fuera del territorio privado y luego 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.
¡Importante! La temperatura ambiente del colector no debe descender por debajo de + 5 ° C. La parte superior del colector en contacto con el suelo helado debe protegerse con aislamiento térmico para evitar pérdidas de energía térmica.
