La calefacción geotérmica es una de las más prometedoras del número total de fuentes alternativas de energía. A diferencia de los sistemas solares, es prácticamente independiente de la época del año. Pero, ¿es beneficioso calentar una casa debido al calor y la energía de la tierra?
Calefacción geotérmica
Primero debe comprender los principios para obtener energía térmica. Se basan en un aumento de la temperatura cuando se profundizan en la tierra. A primera vista, el aumento en el grado de calentamiento es insignificante. Pero gracias al advenimiento de las nuevas tecnologías, la calefacción del hogar debido al calor de la tierra se ha convertido en una realidad.
La condición principal para organizar el calentamiento geotérmico es una temperatura de al menos 6 ° C. Esto es típico para capas medias y profundas de suelos y cuerpos de agua. Estos últimos dependen mucho del indicador de temperatura externa; por lo tanto, rara vez se usan. ¿Cómo puede ser prácticamente posible organizar el calentamiento de una casa con energía de la tierra?
Para hacer esto, debe hacer 3 circuitos llenos de líquidos con diferentes características técnicas:
- Exterior. Más a menudo circula en él el anticongelante. Su calentamiento a una temperatura de al menos 6 ° C se debe a la energía de la tierra;
- Bomba de calor. Sin ella, el calentamiento debido a la energía de la tierra es imposible. El refrigerante del circuito externo transfiere su energía al refrigerante utilizando un intercambiador de calor. Su temperatura de evaporación es inferior a 6 ° C. Después de eso, ingresa al compresor, donde después de la compresión la temperatura aumenta a 70 ° C;
- Contorno interior. De acuerdo con un esquema similar, el calor se transfiere del refrigerante comprimido al agua en el sistema de cocción. Por lo tanto, el calentamiento se produce desde las entrañas de la tierra con un costo mínimo.
A pesar de las ventajas obvias, tales sistemas rara vez se pueden encontrar. Esto se asocia con altos costos para la compra de equipos y la organización del circuito externo de la entrada de calor.
Lo mejor es confiar el cálculo del calentamiento del calor de la tierra a los profesionales. La eficiencia de todo el sistema dependerá de la exactitud de los cálculos.
El principio de funcionamiento de la bomba de calor.
El "corazón" del calentamiento geotérmico es la bomba de calor. Se compone de varios componentes, cuya operación afecta directamente el indicador de eficiencia de todo el sistema. Por lo tanto, antes de planificar el calentamiento de una casa privada desde el suelo, debe conocer las características principales de este sitio.
Dado que este dispositivo pertenece a la categoría de equipos complejos, se recomienda comprar solo modelos de fábrica. El diseño de la bomba de calor incluye los siguientes componentes:
- Evaporador. En este bloque, la energía se transfiere desde el circuito externo;
- Compresor. Es necesario crear alta presión en el medio refrigerante;
- Capilar. Sirve para reducir la presión interna en el circuito refrigerante;
- Sistema de control. Con su ayuda, se regula el calentamiento de una casa privada desde el suelo: el modo de operación de temperatura, la velocidad de paso de refrigerantes, etc.
El principal problema en la autoproducción de una bomba de calor es reducir la pérdida de calor y normalizar el funcionamiento del circuito interno con refrigerante. Los modelos de fábrica se configuran en la etapa de fabricación, y el diseño ofrece la posibilidad de ajustar sus parámetros.
¿Cómo calcular correctamente los parámetros de la bomba, de modo que el calor de la tierra para calentar la casa proporcione una temperatura normal? Para hacer esto, descubra la potencia térmica de la bomba. Para un cálculo aproximado, puede usar la siguiente fórmula:
Q = (t1-t2) * V
Dónde t1-t2 - la diferencia de temperatura en la tubería de entrada y de retorno, ° C,V - caudal estimado del refrigerante, m³ / h,Q - Potencia nominal de la bomba de calor, vatios.
Esta técnica no es aplicable para sistemas complejos, ya que hay muchos factores adicionales. En particular, pérdidas de calor en la carretera. Esto es especialmente cierto para aquellas áreas donde sale lo más cerca posible de la superficie del suelo. Para minimizar la pérdida de calor, caliente las tuberías de calefacción en el suelo.
Dado que el funcionamiento de la bomba de calor depende de la electricidad, se recomienda instalar una fuente de alimentación de emergencia.
Opciones de calentamiento geotérmico
Para que la energía de la tierra se use para calentar la casa tanto como sea posible, debe elegir el diagrama de circuito externo correcto. De hecho, cualquier medio puede ser una fuente de energía térmica: subterránea, agua o aire. Pero es importante tener en cuenta los cambios estacionales en las condiciones climáticas, como se discutió anteriormente.
Actualmente, hay dos tipos de sistemas que se utilizan efectivamente para calentar una casa debido al calor de la tierra: horizontal y vertical. El factor clave de elección es el tamaño de la tierra. El diseño de las tuberías para calentar una casa con energía de la tierra depende de esto.
Además de eso, se tienen en cuenta tales factores:
- Composición del suelo. En las zonas rocosas y arcillosas es difícil hacer troncos verticales para tender carreteras;
- Congelación del suelo. Él determinará la profundidad óptima de la tubería;
- Ubicación del agua subterránea. Cuanto más altos sean, mejor para el calentamiento geotérmico. En este caso, la temperatura aumentará con la profundidad, que es la condición óptima para el calentamiento debido a la energía de la tierra.
También necesita saber sobre la posibilidad de la 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 de la misma manera. Pero para esto es necesario instalar equipos adicionales.
No puede planear instalar un circuito externo fuera de casa. Esto aumentará la pérdida de calor en el calentamiento de las entrañas de la tierra.
Esquema horizontal de calentamiento geotérmico.
La forma más común de instalar carreteras externas. Es conveniente para facilitar la instalación y la capacidad de reemplazar relativamente rápido las secciones defectuosas de la tubería.
Para la instalación de acuerdo con este esquema, se utiliza un sistema colector. Para hacer esto, se ubican varios circuitos ubicados a una distancia mínima de 0.3 m uno del otro. Están conectados por medio de un colector, que alimenta el refrigerante más adentro de la bomba de calor. Esto asegurará la máxima entrada de energía a la calefacción por el calor de la tierra.
Pero al mismo tiempo, se deben tener en cuenta una serie de matices importantes:
- Amplia zona de la parcela. Para una casa de unos 150 m², debe tener al menos 300 m²;
- Las tuberías están necesariamente empotradas a una profundidad por debajo del nivel de congelación del suelo;
- Con el posible movimiento del 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 auto-disposición. En la mayoría de los casos, esto no requerirá la participación de equipos especiales.
Para una máxima transferencia de calor, debe usar tuberías con una alta conductividad térmica: polímero de pared delgada. Pero al mismo tiempo, se deben considerar formas de calentar las tuberías de calefacción en el suelo.
Calentamiento geotérmico vertical
Esta es una forma más laboriosa de organizar el calentamiento de una casa privada desde el suelo. Las tuberías están ubicadas verticalmente en pozos especiales. Es importante saber que dicho esquema es mucho más efectivo que uno vertical.
Su principal ventaja es aumentar el grado de calentamiento del agua en el circuito externo. Aquellos. cuanto más profundas estén las tuberías, mayor será la cantidad de calor del suelo para calentar la casa que ingresará al sistema. Otro factor es la pequeña área de la tierra. En algunos casos, la disposición del circuito de calefacción geotérmica externa se lleva a cabo incluso antes de la construcción de la casa en las inmediaciones de los cimientos.
¿Qué dificultades puede encontrar uno para obtener la energía de la tierra para calentar una casa de acuerdo con este esquema?
- Cuantitativo a cualitativo. Para la disposición vertical, la longitud de las líneas es mucho mayor. Se compensa con una temperatura más alta 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 de perforación especiales. En la marga para evitar el derramamiento del pozo, se monta una cubierta protectora de hormigón armado o plástico de paredes gruesas;
- En caso de mal funcionamiento o pérdida de estanqueidad. el proceso de reparación es complicado. En este caso, puede haber disfunciones a largo plazo en el trabajo de calentar la casa para la energía térmica de la tierra.
Pero a pesar de los grandes costos iniciales y la complejidad de la instalación, el diseño vertical de las líneas es óptimo. Los expertos aconsejan usar solo un esquema de instalación de este tipo.
Para la circulación del refrigerante en el circuito externo en un sistema vertical, se necesitan potentes bombas de circulación.
Organización de la calefacción geotérmica.
Los consumidores aún tienen la pregunta principal: ¿es posible utilizar la calefacción de una casa de campo con la energía de la tierra como la principal? Es posible, pero solo con un enfoque profesional en todas las etapas, desde el cálculo hasta la instalación y las pruebas del sistema.
En primer lugar, debe elegir la bomba de calor adecuada. Dado su alto costo, primero debe realizar todos los cálculos preliminares de sus características. Solo en este caso, el calentamiento debido a la energía térmica de la tierra tendrá un coeficiente máximo de eficiencia. Entre los fabricantes confiables se encuentran Buderus, Vaillant y Veissman. El costo promedio de una bomba de calor para calentar desde el subsuelo es de aproximadamente 360 mil rublos con una potencia nominal de 6 kW. Los modelos más productivos pueden costar más de 1 millón de rublos.
Además del costo, debe prestar atención al material de producción de tuberías. Para minimizar la pérdida de calor en el calentamiento de la energía térmica de la tierra, se recomienda utilizar lo siguiente:
- Polietileno reticulado. Difiere en bajo costo - es óptimo para esquemas horizontales;
- Tubería de acero inoxidable. Se utiliza en calefacción utilizando la energía térmica de la tierra con una disposición vertical del circuito externo. Se compara favorablemente con el polietileno reticulado con una alta conductividad térmica y resistencia mecánica. La desventaja es el alto costo.
Para la optimización, se recomienda la instalación de sensores de temperatura externos e internos, así como un acumulador de calor. Esto minimizará el costo de calentar una tierra privada de energía para el hogar.
Teniendo en cuenta todos estos factores, hasta ahora, en la mayoría de los casos, instalan calefacción geotérmica a partir de la energía de la tierra como un adicional. Con el tiempo, el costo de los componentes y la eficiencia de las bombas de calor aumentarán, y solo entonces estos sistemas pueden considerarse como los principales.
Puede ver un ejemplo de la instalación de calefacción geotérmica en una casa privada viendo el video:
