Sistemas de calefacción geotérmica de una casa de campo: características de hacerlo usted mismo

Sabemos que la geotermia es el calor de la Tierra, y el término "geotérmica" a menudo se asocia con volcanes y géiseres en nuestro país. En Rusia, la energía geotérmica se utiliza principalmente a escala industrial, por ejemplo, hay plantas de energía del Lejano Oriente que operan en función del calor de nuestro planeta.

Muchas personas están seguras de que hacer la calefacción geotérmica en el hogar es algo del mundo de la fantasía. Derecho? ¡Pero esto está completamente mal! Con el desarrollo de la tecnología moderna, el uso doméstico de la "energía verde" se ha vuelto bastante real.

Hablaremos sobre los principios de la calefacción alternativa, sus ventajas y desventajas, comparables con los sistemas de calefacción tradicionales. También aprenderá sobre la ubicación del intercambiador de calor y cómo montar la calefacción geotérmica usted mismo.

Algunos hechos históricos

Cuando estalló la crisis del petróleo en los años 70 del siglo pasado, surgió una necesidad ardiente en Occidente fuentes alternativas de energía. Fue en este momento que se comenzaron a crear los primeros sistemas de calefacción geotérmica.

Hoy en día, se usan ampliamente en los Estados Unidos, Canadá y los países de Europa occidental.

Por ejemplo, en Suecia, el agua del mar Báltico se usa activamente, cuya temperatura es de + 4 ° С. En Alemania, la introducción de sistemas de calefacción geotérmica incluso está patrocinada a nivel estatal.

Ante la mención de las fuentes de energía geotérmica, siempre imaginamos un valle de géiseres o volcanes, pero las fuentes que necesitamos están mucho más cerca. Y nos ayudarán a mantenernos calientes en invierno y frescos en verano

En Rusia, operan Pauzhetskaya, Verkhne-Mutnovskaya, Okeanskaya y otras plantas de energía geotérmica. Pero los hechos del uso de la energía de la Tierra en nuestro sector privado son muy pocos.

Las ventajas y desventajas reales

Si en Rusia la calefacción geotérmica del sector privado es relativamente pequeña, ¿significa esto que la idea no vale el costo de su implementación? ¿Quizás no deberías lidiar con este problema? Resultó que esto no es así.

El uso de un sistema de calefacción geotérmica es una solución rentable. Hay varias razones para esto. Entre ellos se encuentra la instalación rápida de equipos que pueden funcionar durante mucho tiempo sin interrupciones.

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

Enumeramos otras ventajas de este tipo de calefacción.

• Se excluye el procedimiento para quemar combustible. Estamos creando un sistema absolutamente ignífugo que, durante su funcionamiento, no podrá causar daños a la vivienda. Además, se excluyen otros aspectos relacionados con la presencia de combustible: ahora no hay necesidad de buscar un lugar para su almacenamiento, para participar en su preparación o entrega.
• Importantes beneficios económicos. Durante la operación del sistema, no se requieren inversiones adicionales. El calentamiento anual es proporcionado por las fuerzas de la naturaleza, que no compramos. Por supuesto, durante el funcionamiento de la bomba de calor, se gasta energía eléctrica, pero al mismo tiempo, el volumen de energía producida supera significativamente el consumo.
• Factor ambiental La calefacción geotérmica de una casa de campo privada es una solución ecológica. La ausencia de un proceso de combustión excluye la entrada de productos de combustión a la atmósfera. Si muchas personas se dan cuenta de esto, y dicho sistema de suministro de calor recibirá una distribución generalizada, el impacto negativo de las personas en la naturaleza se reducirá considerablemente.
• Sistema compacto 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 debajo del agua, en la superficie de su sitio no lo verá.
• Multifuncionalidad. El sistema puede funcionar tanto para calentar en la estación fría como para enfriar durante el calor del verano. Es decir, de hecho, reemplazará no solo un calentador, sino también un aire acondicionado.
• Confort acústico. La bomba de calor funciona casi en silencio.

La elección de un sistema de calefacción geotérmica es económicamente viable, a pesar del hecho de que tiene que gastar dinero en la compra e instalación de equipos.

Por cierto, la desventaja del sistema es 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 completar la instalación del múltiple externo y el circuito interno.

No es ningún secreto que los recursos se están volviendo más caros año tras año, por lo tanto, un sistema de calefacción autónomo que pueda pagarse solo en unos pocos años siempre será económicamente beneficioso para su propietario.

Sin embargo, estos costos se pagan solo en los primeros años de operación. El uso posterior de un colector tendido en el suelo o sumergido en agua puede ahorrar costos significativos.

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

Cabe señalar que algunos artesanos, en un esfuerzo por ahorrar dinero, aprendieron a recolectar geotermia bomba de calor propia.

Sobre las fuentes de calentamiento geotérmico

Para el calentamiento geotérmico, puede utilizar las siguientes fuentes de energía térmica terrestre:

• temperatura alta
• baja temperatura

Las fuentes de alta temperatura incluyen, por ejemplo, aguas termales. Puede usarlos, pero el alcance de su aplicación se limita a la ubicación real de dichas fuentes.

Si este tipo de energía se usa activamente en Islandia, en Rusia las aguas termales están lejos de los asentamientos. En la medida de lo posible, se concentran en Kamchatka, donde el agua subterránea se usa como refrigerante y se entrega a los sistemas de suministro de agua caliente.

Para el uso eficiente de la energía térmica de la tierra no se necesita un volcán. Es suficiente usar esos recursos que están a solo 200 metros de la superficie de la tierra.

Pero para el uso de fuentes de baja temperatura, tenemos todos los requisitos previos necesarios. Para este propósito, las masas de aire circundantes, la tierra o el agua son adecuadas.

Para extraer la energía necesaria usando una bomba de calor. Con su ayuda, se lleva a cabo el procedimiento de convertir la temperatura ambiente en energía térmica no solo de calefacción, sino también del suministro de agua caliente de una casa privada.

El principio de funcionamiento de dicho calentamiento.

Si estás familiarizado con cómo funciona aire acondicionado o nevera, entonces la similitud de estos procesos con el principio de funcionamiento del calentamiento geotérmico es obvia. La base del sistema es una bomba de calor, que se incluye en dos circuitos: externo e interno.

Para organizar un sistema de calefacción tradicional en cualquier casa, es necesario montar tuberías para transportar el refrigerante y los radiadores, cuando se calientan, el calor ingresará a las instalaciones. En nuestro caso, también se necesitan tuberías y radiadores. Forman el circuito interno del sistema. Se puede agregar al circuito pisos cálidos.

El circuito externo se ve mucho más grande que el interno, aunque sus dimensiones solo pueden estimarse durante el período de planificación e instalación. Durante la operación, es invisible porque está bajo tierra o bajo el agua. El agua corriente o el anticongelante a base de etilenglicol circula dentro de este circuito, lo cual es mucho más preferible.

La estructura del sistema de calefacción geotérmica incluye dos circuitos, interno y externo, así como el corazón del sistema de calefacción, una bomba de calor que, al comprimir el refrigerante, aumenta su temperatura (+)

Por lo tanto, el elemento clave que revitaliza todo el sistema es la bomba de calor. Si su casa tiene una lavadora normal, sepa: esta bomba ocupará aproximadamente la misma área.

Para trabajar, necesita electricidad, pero, al consumir solo 1 kW, proporciona la generación de 4-5 kW de calor. Y esto no es un milagro, ya que se conoce la fuente de energía "adicional": este es el medio ambiente.

Dos tipos de disposición de intercambiador de calor.

Hay dos opciones para calentar una casa privada utilizando elementos energéticos del ambiente a baja temperatura. La base del sistema en los tres casos es una bomba geotérmica.

El circuito interno permanece sin cambios para cualquier método de calentamiento, y la diferencia principal es la ubicación del circuito externo.

El calentamiento geotérmico ocurre con un intercambiador de calor ubicado:

• erguido - ubicado en pozos que revelan o no abren el acuífero;
• horizontalmente - los intercambiadores de calor de los sistemas se colocan en un pozo o estanque abierto en forma de una bobina.

Cada uno de los tipos de calefacción que se dan aquí se caracteriza por sus características, desventajas y ventajas.

Si tiene la intención de crear dicho sistema de calefacción con sus propias manos, le interesará aprender más sobre cada tipo.

Opción # 1. Colocación vertical de un colector externo.

Este tipo de calentamiento se basa en un fenómeno natural interesante: a una profundidad de 50-100 mo más desde su superficie, la tierra tiene la misma temperatura constante de 10-12 ° C durante todo el año.

Para poder utilizar esta energía terrestre, es necesario perforar pozos verticales. La tecnología es casi lo mismo que preparar una fuente de agua.

Para maximizar la preservación del paisaje, puede perforar varias tuberías desde el mismo punto de partida, pero desde diferentes ángulos.

El circuito externo del sistema se montará directamente en estos pozos. Esto efectivamente le quitará su calor de la tierra. Por supuesto, este método difícilmente se puede llamar simple y de bajo presupuesto.

Para crear un sistema vertical de calefacción geotérmica, es necesario usar equipos para perforar pozos, sin el uso de una plataforma de perforación, resolver los problemas de instalación del sistema será bastante laborioso (+)

Es relevante en el caso cuando el territorio adyacente a la casa ya está equipado, y la violación de su paisaje es inapropiada. La profundidad de la perforación de pozos puede alcanzar de 50 a 200 metros.

Los parámetros específicos del pozo dependen de la situación geológica del sitio y de los parámetros de la estructura futura. La vida útil de este diseño es de aproximadamente 100 años.

Para instalar una versión vertical de un sistema con un intercambiador de calor que extrae energía del agua subterránea, será necesario perforar dos acuíferos.

De uno de ellos, llamado débito, con la ayuda de una bomba, se extrae agua, que después de la transferencia de calor se fusiona con la segunda generación receptora.

La desventaja del sistema geotérmico con dos pozos es insuficiente para calentar una casa de campo. La bomba de circulación gasta demasiada energía. Pero para el suministro de refrigerante, el contorno del piso cálido recibió energía térmica suficiente

Opción # 2. Disposición horizontal del colector de suelo.

Para colocar el contorno externo con un tipo de calentamiento horizontal, necesita saber qué tan profundo se congela el suelo en su área.

Las tuberías se colocan por debajo del nivel de congelación en zanjas preparadas previamente, al tiempo que capturan un espacio bastante grande: para calentar una casa con un área de 200-250 metros cuadrados. m, necesitas usar unos 600 metros cuadrados. m de intercambiador de calor. Eso son seiscientas partes.

La desventaja de este diseño es la gran área que ocupa. Si necesita un césped cubierto de hierba y flores en la parcela, esta es su opción. Y es mejor mantener las tuberías colectoras alejadas de los árboles frutales (+)

Está claro que, en tales condiciones, el volumen de movimiento de tierras será significativo.Además, debe tener en cuenta la ubicación de los árboles y otra vegetación en el sitio, para no congelarlos. Por ejemplo, es imposible colocar las tuberías del colector más cerca de un metro y medio de los árboles.

Este método de instalación se usa, por regla general, en aquellos casos en que el sitio se está dominando para la construcción. Todos los cálculos y planes para la construcción de la cabaña, la organización de su calefacción y la planificación de la tierra se realizan mejor simultáneamente.

Inmersión de un intercambiador de calor horizontal en un estanque.

Este método requiere un acuerdo especial de propiedad de la vivienda, a una distancia de aproximadamente 100 m de un depósito de profundidad suficiente. Además, el depósito especificado no debe congelarse hasta el fondo, donde se ubicará el circuito externo del sistema. Y para esto, el área del embalse no puede ser inferior a 200 metros cuadrados. m

Esta opción para colocar un intercambiador de calor se considera la menos costosa, pero un arreglo similar de propiedad de la vivienda aún no es común. Además, pueden surgir dificultades si el embalse pertenece a instalaciones públicas

La ventaja obvia de este método es la falta de excavaciones obligatorias que requieren mucha mano de obra, aunque todavía tiene que jugar con la ubicación submarina del recolector. Y también se necesitará un permiso especial para dicho trabajo.

Sin embargo, una instalación geotérmica que utiliza energía del agua sigue siendo la más económica.

Hágalo usted mismo: qué y cómo

Si ya instala su propia calefacción geotérmica, entonces es mejor comprar el circuito externo listo para usar. Por supuesto, solo consideramos formas de disposición horizontal del intercambiador de calor externo: debajo de la superficie del suelo o bajo el agua.

Es mucho más difícil montar un colector de pozo vertical usted mismo si no tiene el equipo y las habilidades de perforación.

La bomba de calor no es un equipo demasiado grande. En su casa, no ocupa mucho espacio. Después de todo, en tamaño es comparable, por ejemplo, con una caldera de combustible sólido convencional. Conectar el contorno interno de su hogar es una tarea simple.

De hecho, todo se hace exactamente igual que cuando se organiza y cableado de calefacción utilizando fuentes de calor tradicionales. La principal dificultad es la disposición del circuito externo.

Esta disposición de la casa en relación con el estanque es más común. Lo principal es que el embalse no debe estar a más de 100 metros de la cabaña

La mejor opción sería utilizar un cuerpo de agua si hay uno a una distancia de no más de 100 m. Es necesario que su área supere los 200 metros cuadrados. m, y profundidad - 3 m (parámetro de congelación promedio). Si este depósito no le pertenece, entonces un problema puede ser obtener permiso para usarlo.

Si el depósito es un estanque que está en su posesión, entonces el asunto se simplifica. El agua del estanque se puede bombear temporalmente. Luego, el trabajo en su parte inferior se puede hacer fácilmente: será necesario colocar las tuberías en espiral, fijándolas en esta posición.

El movimiento de tierra será necesario solo para cavar una zanja, que será necesaria para conectar el circuito externo a la bomba de calor.

Después de que se haya completado todo el trabajo, el estanque puede llenarse nuevamente con agua. En los próximos años, un intercambiador de calor externo debería funcionar correctamente y no causar problemas a su propietario.

Si tiene a su disposición una parcela de tierra en la que solo tiene que construir viviendas y cultivar un jardín, tiene sentido planificar un intercambiador de calor horizontal de tipo suelo.

Para esto, se debe realizar un cálculo preliminar del área del futuro colector, en función de los parámetros que ya se han indicado anteriormente: 250-300 sq. m de colector por cada 100 metros cuadrados. m de área calentada de la casa.

Si tiene un sitio sin edificios y vegetación que le gustaría preservar, simplemente puede eliminar el suelo durante la construcción del contorno horizontal externo del suelo: esto es más fácil que cavar zanjas

Las zanjas en las que colocar las tuberías del circuito deben excavarse por debajo del nivel de congelación del suelo.

Y aún mejor: simplemente retire la tierra a la profundidad de su congelación, coloque las tuberías y luego regrese la tierra a su lugar. El trabajo lleva mucho tiempo, es difícil, pero con un gran deseo y determinación, puede completarlo.

Costos y perspectivas de recuperación

Los costos del equipo y su instalación durante la construcción de la calefacción geotérmica dependen de la capacidad de la unidad y del fabricante.

Todos eligen un fabricante, guiados por sus propias consideraciones e información sobre la reputación y la confiabilidad de una marca en particular. Pero el poder depende del área de la habitación a ser atendida.

Esta cifra refleja brevemente la esencia de los beneficios derivados del uso de un sistema de calefacción geotérmica. Es esta proporción de energía entrante y saliente lo que permite que el sistema pague rápidamente primero y luego ahorre el dinero de su propietario (+)

Si tenemos en cuenta con precisión la potencia, el costo de las bombas de calor varía en los siguientes rangos:

• 4-5 kW - 3000-7000 unidades convencionales;
• 5-10 kW - 4000-8000 unidades convencionales;
• 10-15 kW - 5000-10000 unidades convencionales.

Si agregamos a esta cantidad los costos necesarios para completar el trabajo de instalación (20-40%), obtendremos una cantidad que para muchos parece completamente poco realista.

Pero todos estos costos pagarán en términos bastante razonables. En el futuro, tendrá que pagar solo gastos insignificantes por la electricidad necesaria para el funcionamiento de la bomba. ¡Y eso es todo!

Debido a la eficiencia insuficiente de los sistemas geotérmicos para calentar edificios residenciales, se utilizan como una adición a las redes de calefacción principales o se construyen en combinación con dos o más intercambiadores de calor.

Como muestra la práctica, la calefacción geotérmica es especialmente beneficiosa para hogares con un área calentada total de 150 metros cuadrados. m. Durante cinco u ocho años, todos los costos de organizar los sistemas de calefacción en estas casas valen la pena.

Si la calefacción geotérmica no es particularmente demandada entre los propietarios de casas privadas, los residentes de las regiones del sur ya han apreciado la eficiencia de los sistemas de gel. Tecnología instalaciones de calefacción solar lo suficientemente simple, y su rentabilidad y practicidad es confirmada por muchos años de experiencia en el uso por parte de países occidentales y nuestros compatriotas.

Se proporciona información adicional sobre fuentes de energía alternativas en este articulo.

Conclusiones y video útil sobre el tema.

Si le resulta más fácil percibir información visual, este video le permitirá ver con sus propios ojos cómo funciona el sistema geotérmico, así como aprender más sobre quién y por qué este tipo de calentamiento es beneficioso.

Lo invitamos a ver un breve video en el que el propietario de un colector de subsuelo horizontal contará sus impresiones sobre su funcionamiento.Además, al ver este video, aprenderá sobre los costos de funcionamiento asociados con la operación de un sistema de calefacción geotérmica.

Cada propietario de una casa privada elige por sí mismo si comprar los servicios de las organizaciones proveedoras de recursos o confiar solo en sí mismo. Al hacerlo, se guía por una lista de consideraciones.

El objetivo que nos proponemos no es llevarlo a una conclusión inmediata, sino compartir información sobre las opciones para resolver el problema que enfrenta.

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