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 y perspectivas de recuperación de la inversión
Los costos de los equipos 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 confiabilidad de una marca en particular. Pero la potencia depende del área de la habitación a ser atendida.
Esta figura resume los beneficios de un sistema de calefacción geotérmica. Es esta proporción de energía entrante y saliente la que permite que el sistema se amortice rápidamente al principio y luego ahorre dinero para su propietario.
Si tenemos en cuenta la potencia, entonces el costo de las bombas de calor fluctúa en los siguientes rangos:
- para 4-5 kW - 3000-7000 unidades convencionales;
- para 5-10 kW - 4000-8000 unidades convencionales;
- para 10-15 kW - 5000-10000 unidades convencionales.
Si a esta cantidad le sumamos los costos que se necesitan para el trabajo de instalación (20-40%), entonces obtendremos una cantidad que para muchos parecerá absolutamente irreal. Pero todos estos costos se amortizarán en un tiempo muy razonable. En el futuro, solo tendrá que pagar un costo menor de electricidad requerido para operar la bomba. ¡Y es todo!
Debido a la eficiencia insuficiente de los sistemas geotérmicos para calentar edificios residenciales, se utilizan como complemento de 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 casas con un área total calentada de 150 metros cuadrados. metros. En cinco a ocho años, todos los costos de organizar los sistemas de calefacción en estas casas se pagan por completo.
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 son capaces de 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.
Varios hechos históricos
Cuando estalló la crisis del petróleo en los años 70 del siglo pasado, en Occidente surgió una necesidad imperiosa de fuentes de energía alternativas. Fue en este momento cuando comenzaron a crearse los primeros sistemas de calefacción geotérmica. Hoy en día se utilizan ampliamente en los Estados Unidos, Canadá y los estados de Europa occidental.
Cuando hablamos de 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.
Por ejemplo, en Suecia, el agua del Mar Báltico se usa activamente, cuya temperatura es de + 4 grados. En Alemania, la introducción de sistemas de calefacción geotérmica incluso está patrocinada a nivel estatal. Pauzhetskaya, Verkhne-Mutnovskaya, Okeanskaya y otras plantas de energía geotérmica operan en Rusia. Pero hay muy pocos datos sobre el uso de la energía de la Tierra en nuestro sector privado.
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.
Ventajas y desventajas
pros
- Una fuente de energía casi inagotable y estable;
- Los fabricantes de tales sistemas llaman a dicha calefacción gratis para el propietario. Pero este no es el caso, ya que no debemos olvidarnos del coste de la electricidad. Sin embargo, es más económico que los sistemas de calefacción tradicionales;
- La calefacción geotérmica se puede utilizar en casi cualquier región, a excepción de las del norte;
- Los sistemas de calefacción geotérmica no tienen emisiones nocivas;
- Ocupan poco espacio en la casa (aproximadamente del tamaño de un refrigerador);
- Es posible configurar el funcionamiento de las unidades tanto para calefacción como para refrigeración;
- Si es necesario, la instalación geotérmica se puede integrar en el sistema de calefacción de una casa con caldera de gas o eléctrica.
Desventajas
- Período de recuperación prolongado;
- Una gran cantidad de inversión inicial en la compra e instalación de un sistema de calefacción geotérmica.
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
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 área del 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.
Video sobre los principios y resultados de operación.
Si le resulta más fácil percibir la información visual, este video le permitirá ver con sus propios ojos exactamente cómo funciona el sistema geotérmico, así como aprender más sobre quién y por qué este tipo de calefacción es beneficioso.
Te invitamos a ver un breve video en el que el propietario de un colector de subsuelo horizontal te contará sus impresiones sobre su funcionamiento. Además, al ver este video, aprenderá sobre los costos de funcionamiento asociados con el funcionamiento de un sistema de calefacción geotérmica.
Cada propietario de una casa particular elige por sí mismo si comprar los servicios de organizaciones proveedoras de recursos o depender solo de sí mismo. Al hacerlo, se guía por una lista completa de consideraciones. La tarea que nos hemos propuesto no es llevarlo a una conclusión ya preparada, sino compartir información sobre las opciones para resolver el problema que tiene ante sí. publicado
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