Fuentes alternativas de calefacción para una casa de campo: una revisión comparativa de ecosistemas
Uno de los principales gastos del presupuesto familiar es pagar la calefacción pública o comprar combustible para calentar la casa.Todo propietario razonable probablemente piense en formas reales y efectivas de reducir estos costos. Pero pueden reducirse literalmente al mínimo utilizando fuentes de energía alternativas. ¿Qué son y cómo se utilizan? De acuerdo, vale la pena descubrirlo.
Aprenderá todo sobre cómo organizar una calefacción alternativa para una casa privada en el artículo que le presentamos. Con nuestra ayuda, podrá decidir fácilmente cuál es la opción más adecuada para usted. Una descripción detallada de los principios operativos de los esquemas de "energía verde" brindará la oportunidad de decidir qué método tecnológico es mejor utilizar para generar calor.
El artículo describe en detalle los tipos de fuentes de energía gratuitas y proporciona métodos para generar calor para su uso en la vida cotidiana. Para ayudar a los artesanos del hogar independientes y a los entusiastas propietarios de propiedades en el campo, se incluyen colecciones de fotografías, diagramas e instrucciones en vídeo muy útiles.
El contenido del artículo:
Pros y contras de las energías alternativas.
Se pueden abandonar las fuentes de calor tradicionales, utilizadas para calefacción durante muchos años. Por sorprendente que parezca, es bastante real. Muchos opositores acérrimos argumentan que es imposible reemplazar los recursos naturales con análogos respetuosos con el medio ambiente.
La alternativa es la energía del sol, la fuerza del viento, el calor escondido en las entrañas de la tierra, los residuos de la producción y la actividad humana. Estas opciones son relevantes en el mundo moderno, dada la contaminación general del medio ambiente.
Otra ventaja importante son los ahorros tangibles al utilizar fuentes medioambientales de energía espontáneamente renovable. A primera vista, parece que esto es excesivamente caro y es poco probable que dé sus frutos.
Habiendo entendido con más detalle las características de cada método, se puede ver que el proyecto ecológico se amortiza en 4 a 7 años, y luego solo quedan los costos actuales de mantener los mecanismos utilizados en funcionamiento.
La posibilidad de sustituir completamente el combustible convencional por uno alternativo ha sido demostrada por más de un ejemplo real. Los propietarios de viviendas de todo el mundo están recurriendo a opciones de calefacción ecológicas. En nuestro país son pocos los que deciden cambiar radicalmente su combustible habitual, que cada año se encarece.
El principal problema del uso de combustibles ecológicos es la importante inversión en la etapa inicial. Después de todo, primero es necesario calcular en detalle la cantidad de energía necesaria para una casa o cabaña en particular. Luego, descubra qué tipo de recursos ecológicos son más beneficiosos en un área en particular.
A continuación, debe elaborar un plan para la ubicación del equipo generador de energía, comprar todo lo necesario e instalarlo.
Si todas estas cuestiones son abordadas por especialistas pertinentes, el coste final de la calefacción ecológica será muy elevado. Para ahorrar dinero, puede intentar hacerlo usted mismo.
Para ello, tendrás que sumergirte en el tema de las fuentes de energía alternativas para negarte a atraer ayuda externa. En este caso, el coste del proyecto será varias veces más económico.
Es la segunda opción que eligen muchos propietarios de casas particulares. Su práctica demuestra que volverse energéticamente independiente es bastante posible. Puede reemplazar total o parcialmente el combustible tradicional; todo depende del tamaño del hogar, de las capacidades financieras en la etapa inicial y de la opción de calefacción elegida.
El alcance de la “energía verde” quedará demostrado mediante una selección de fotografías:
Tipos de fuentes renovables para calefacción
Para calentar una casa, se puede utilizar con éxito la energía del viento, el sol y la tierra. Y también los biocombustibles. Echemos un vistazo más de cerca a cómo hacer esto exactamente y qué se requiere para ello.
Vista #1 - fuerza del viento
La energía eólica se puede utilizar con mucho éxito como fuente alternativa para calentar una casa de campo. Este recurso no se puede agotar. Tiende a renovarse. Para aprovechar la fuerza del viento, necesitarás un dispositivo especial llamado molino de viento.
El principio de utilizar la energía eólica.
Para convertir la energía eólica en una fuente de calefacción alternativa, se necesitará un generador eólico. Son verticales y horizontales dependiendo del eje de rotación. Hay muchos fabricantes que ofrecen sus modelos a los clientes.
El coste depende del material, del tamaño de la instalación y de la potencia. También puedes construir un generador eólico por tu cuenta utilizando los materiales disponibles.
Cualquier turbina eólica consta de los siguientes componentes:
- cuchillas;
- mástiles;
- veleta para captar la dirección del viento;
- generador;
- controlador;
- baterías;
- inversor
El principio de funcionamiento de una central eólica se basa en la fuerza del viento que hace girar las palas del aerogenerador. Las palas unidas al mástil están muy por encima del suelo. Cuanto más alto, mayor será el rendimiento. Así, para abastecer una casa, es suficiente una altura de 25 m.
Las palas giratorias impulsan el rotor del generador. Comienza a producir corriente alterna trifásica, lo que requiere modificaciones adicionales. Esta corriente fluye hacia el controlador, donde se convierte en corriente continua. Se utiliza para cargar baterías.
Después de pasar por las baterías, la corriente se ecualiza y se suministra al inversor, donde se convierte en corriente alterna monofásica con una frecuencia de 50 Hz y un voltaje de 220 Voltios. Ahora se puede utilizar para necesidades domésticas, en un sistema de calefacción eléctrica.
Características de la ubicación de las turbinas eólicas.
Las turbinas eólicas son capaces de funcionar bajo ciertas condiciones. En primer lugar, un generador eólico es una estructura bastante voluminosa que requiere un área impresionante para colocarlo. Un pequeño electrodoméstico no es capaz de cubrir las necesidades energéticas.
Su altura debe ser al menos 10 m más alta que las casas, árboles y otros edificios circundantes, y las líneas eléctricas y otros objetos deben ubicarse a 100 m de la turbina eólica. Este requisito no siempre es factible: no todos los propietarios de casas privadas tienen parcelas personales de superficie suficiente.
En segundo lugar, es bueno que la zona en cuestión tenga un buen potencial eólico: una zona de tierras altas o esteparia. Para arrancar el generador necesitarás una velocidad del viento de 2 m/s.
Muchos modelos de sistemas eólicos diseñados para uso doméstico son capaces de cubrir totalmente las necesidades eléctricas.
Así, un molino de viento de 1,5 kW puede generar entre 100 y 200 kW hora al mes, dependiendo de la época del año. Si se aumenta la altura del mástil, la productividad se duplicará.
Pero esto requerirá costos adicionales de instalación y consumibles. La vida útil de las centrales eólicas es de una media de 20 años.
También disponemos en nuestra web de otros materiales sobre el diseño, tipos de aerogeneradores, cálculos y fabricación e instalación por parte de usted mismo.
Te invitamos a familiarizarte con ellos:
- Generador de viento cinético: dispositivo, principio de funcionamiento, aplicación.
- Generador eólico para una casa privada: tipos y características de las unidades, sutilezas de elección, cálculos de recuperación de la inversión + mejores ofertas
- Cómo calcular un aerogenerador: fórmulas + ejemplo práctico de cálculo
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- Cómo construir palas para un generador eólico con sus propias manos: ejemplos de palas de turbina eólica hechas con sus propias manos
Tipo #2 - Energía de la Tierra
Uno de los sistemas de calefacción alternativos es la geotermia. Se basa en el aprovechamiento de la energía de la Tierra. Este es el calor de la tierra, el agua subterránea y el aire circundante, convertido mediante bombas de calor (HP). Es importante que la temperatura del medio utilizado por la instalación sea superior a cero.
Diseño y principio de funcionamiento de una bomba de calor.
Para operar un sistema geotérmico, se necesita electricidad para transferir el calor resultante. Una bomba de calor, que utiliza 1 kW, produce de 2 a 6 kW de calor.
El principio básico de funcionamiento de una bomba de calor es recolectar calor, convertirlo y transferirlo al circuito de calefacción. Esto se logra gracias al diseño del propio dispositivo.
El HP consta de 3 circuitos cerrados que intervienen en el proceso de obtención de calor para calentar una casa particular:
- externo: diseñado para recolectar calor de fuentes. Por el circuito circula anticongelante o solución salina;
- interno: lleno de refrigerante, a menudo freón;
- Circuito de calefacción lleno de refrigerante.
El freón que llena el circuito interno se calienta con el calor proveniente del circuito externo. Al tener un punto de ebullición bajo, se convierte en gas en el primer intercambiador de calor: el evaporador.
Luego ingresa al compresor, donde se comprime, como resultado de lo cual se libera mucho calor y la temperatura del gas aumenta muchas veces, hasta 65 grados.
Luego, el freón gaseoso ingresa al siguiente intercambiador de calor, llamado condensador, donde deja su calor. El freón, al separarse de la mayor parte del calor, llega bajo presión a la válvula de alivio. Aquí la presión cae bruscamente, el refrigerante se enfría y, habiendo asumido un estado líquido, vuelve a entrar en el evaporador.
El calor que deja el freón en el condensador calienta el líquido que circula por el sistema de calefacción de la casa. Si este sistema incluye suelo radiante, es posible conseguir la calefacción más eficiente con el mínimo coste.
Es fácil hacer la versión más sencilla de una bomba de calor con tus propias manos. Esto requerirá piezas prácticamente chatarra, equipos adquiridos a bajo precio y, por supuesto, paciencia. Presentamos un esquema de un sistema térmico con captación de energía calorífica en un pozo enterrado en dolomita.
El evaporador del sistema considerado en el ejemplo está conectado a un pozo que absorbe la energía del suelo.
Los detalles del diseño de la bomba de calor para un sistema de calefacción por suelo radiante se presentan en la galería de fotos:
Viabilidad de utilizar TN
Bombas de calor: las bombas de calor, que eliminan el calor del ambiente, existen en diferentes tipos. Todo depende del tipo de ambiente utilizado como fuente de entrada de calor y del tipo de refrigerante utilizado.
En consecuencia, se distinguen los siguientes tipos de TN:
- aire-aire;
- agua-aire;
- agua agua;
- suelo-agua.
Los dos primeros tipos de bombas se utilizan en sistemas de calefacción de aire y los dos segundos tipos se utilizan en sistemas con refrigerante líquido.
Lo más rentable desde el punto de vista económico será el uso de energía térmica. bomba agua-agua. Es recomendable utilizar esta opción si hay un depósito anticongelante cerca de la casa en el que se colocan las tuberías para la entrada de calor.
La bomba de calor permite recibir 30 W de calor a partir de 1 m de tubería.Dependiendo de la superficie de la vivienda y de las necesidades energéticas, será necesario tender el número adecuado de tuberías.
Las bombas de aire no reemplazarán la calefacción tradicional en regiones con climas severos. En cuanto al calor extraído del suelo, se trata de un proyecto muy caro. Utilizan un dispositivo de campo geotérmico horizontal, perforación vertical y en racimo.
Con la opción horizontal, es necesario construir un campo geotérmico a una profundidad mayor que el nivel de congelación. Esto es aproximadamente 1,5-2 m El área de un campo de este tipo es impresionante: desde 200 m2.
Para implementar un proyecto vertical y en racimo, será necesario perforar a una profundidad significativa utilizando equipos de perforación.
Este es un servicio muy caro. El equipo de este tipo de bomba de calor es recomendable para propietarios de cabañas que no piensan en el coste del trabajo. La calefacción, que utiliza el calor de las entrañas de la tierra, puede sustituir completamente al combustible sólido o al gas.
La calefacción geotérmica se utiliza mejor junto con un dispositivo de "piso cálido" a base de agua. Le permite obtener el resultado más óptimo.
Las desventajas importantes incluyen la gran longitud de la tubería de recolección de calor, los costosos trabajos de excavación para instalar el sistema y la necesidad de un área grande para desarrollar un campo geotérmico.
Tipo #3 - energía solar
La energía solar que emite la luminaria durante todo el año puede, incluso en caso de heladas severas, convertirse en un método alternativo para calentar una casa de campo. Es importante aprender a montarlo correctamente y utilizarlo en el sistema de calefacción.
Para captar y transformar la energía solar se utilizan paneles solares con convertidores y colectores fotoeléctricos, que son un sistema de tubos llenos de refrigerante.
La diferencia fundamental entre estos convertidores es que las baterías generan corriente, que puede utilizarse para calentar eléctricamente una casa de campo. Los colectores se utilizan en sistemas de calefacción de agua y aire. La opción más eficaz es instalar un sistema de suelo radiante en el local.
La opinión de que el sol no puede calentar una casa es cierta sólo en caso de instalación incorrecta y cálculos erróneos de la cantidad de energía y calor necesarios. Una instalación solar óptimamente seleccionada es bastante capaz de proporcionar calefacción autónoma.
Otra cuestión es que esto requerirá invertir dinero en la compra de equipos, su instalación e integración en el sistema de calefacción existente.
Un sistema solar basado en convertidores fotovoltaicos absorbe la energía solar y las fotocélulas de silicio la convierten inmediatamente en corriente eléctrica continua. 1 metro2 La instalación es capaz de producir 120 W.
Además de los paneles que capturan la radiación solar y la convierten, para un sistema de calefacción solar será necesario instalar un controlador de carga, un convertidor CC-CA y cuidar la seguridad: instalar fusibles.
La ventaja de los paneles es la posibilidad de conectar baterías que almacenan el exceso de energía que se puede utilizar por la noche. Un inconveniente importante del uso de baterías solares es que son más eficaces en las regiones del sur. En climas severos, no es económicamente viable instalarlos para su uso como principal tipo de calefacción.
Las instalaciones solares equipadas con un sistema de tubos son más adecuadas para regiones con inviernos fríos y temperaturas bajo cero.Dependiendo de la estructura del panel y de los materiales, existen colectores de vacío, colectores planos y concentradores.
Los más caros son los que tienen tubos de vacío. Pero son los más eficaces en cualquier época del año y en cualquier clima, porque pueden absorber un amplio espectro de radiación solar. Otra ventaja es que los paneles de vacío funcionan correctamente a temperaturas de hasta -35 °C.
El principio de funcionamiento del colector es que capta la radiación solar, que se convierte en calor en tubos de vacío. Luego se transfiere al refrigerante, que lo entrega al tanque de intercambio de calor. Luego, el refrigerante ingresa al sistema de calefacción.
Repasamos con más detalle los mejores diseños para calefacción solar en casa en nuestro otro artículo.
Tipo #4: combustible biológicamente limpio
Una de las formas efectivas y asequibles de calentar una casa de campo es una caldera que funciona con combustible biológicamente limpio.
Este tipo de calefacción alternativa utiliza para su funcionamiento residuos industriales: cáscaras de cultivos, astillas de madera, aserrín y otros subproductos de la industria procesadora de la madera.
A partir de diversos desechos se obtienen pequeños gránulos densos y compactados: pellets, que se queman en calderas. En comparación con la leña convencional, este combustible quema más tiempo y produce más calor.
También se fabrican briquetas grandes y densas a partir de diversos tipos de residuos vegetales.Este combustible comprimido permite obtener de 2 a 4 veces más energía térmica. Su poder calorífico es de hasta 5,0 kWh/kg.
El biogás se puede utilizar para una caldera de gas. Es fácil de obtener mediante la descomposición de residuos orgánicos. Para hacer esto, necesitará construir un tanque suficientemente grande, colocar en él los desechos y proporcionar una instalación para mezclarlos.
Bajo la influencia del aire y las bacterias, se producirá el proceso de descomposición y liberación de gases. Es necesario instalar una tubería para la descarga de materiales de desecho. Además, para recolectar gas en tanques especiales, purificarlo y trasladarlo al sistema de calefacción, es necesario utilizar los dispositivos adecuados.
Un método de calefacción respetuoso con el medio ambiente que utiliza una fuente de calor alternativa: una caldera de hidrógeno.
Su funcionamiento se basa en la interacción de las moléculas de hidrógeno con el oxígeno, durante la cual se libera una gran cantidad de calor. Este tipo de calefacción requiere el cumplimiento de las normas de funcionamiento y seguridad.
La principal desventaja es el alto costo del equipo de fábrica. La salida a esta situación es equipar usted mismo un sistema de calefacción de hidrógeno.
Para su funcionamiento necesitará una conexión constante a fuentes de electricidad y agua, un quemador de hidrógeno, un generador de hidrógeno, catalizadores y la propia caldera.El calor obtenido como resultado de la reacción química ingresa al intercambiador de calor y el agua corriente se utiliza como desperdicio.
Para obtener más información sobre los biocombustibles, le recomendamos leer nuestros otros artículos sobre este tema:
- Planta de biogás de bricolaje para una casa privada: recomendaciones para el dispositivo y un ejemplo de cómo organizar un producto casero
- Cómo obtener biogás a partir de estiércol: tecnología y diseño de una planta de producción
- Caldera de calefacción de hidrógeno: dispositivo + principio de funcionamiento + criterios de selección.
- Cómo hacer un generador de hidrógeno para tu hogar con tus propias manos: consejos prácticos para la fabricación e instalación.
¿Cómo ahorrar dinero en la implementación de “energía verde”?
Después de analizar el componente financiero de los tipos alternativos de calefacción, se puede llegar a una conclusión decepcionante: en la etapa inicial se necesitarán fondos importantes.
Después de 3 a 7 años, dependiendo del método de calefacción elegido, se notarán ahorros significativos gracias al sistema energéticamente independiente.
Puede ahorrar dinero utilizando e instalando unidades de generación de calor alternativas. Muchos artesanos del hogar están muy entusiasmados con la creación de sus propios análogos de los dispositivos de conversión de energía alternativa fabricados en fábrica.
Por lo tanto, es bastante sencillo y económico montar una instalación solar a partir de una manguera, que servirá como fuente adicional de calentamiento de agua.
Los pequeños molinos de viento se montan con éxito en casa utilizando materiales improvisados.Además, los agricultores cultos que viven en las zonas rurales están construyendo instalaciones para convertir los desechos biológicos de origen vegetal y animal en biogás.
En el futuro se utilizará para las necesidades de la finca. Dependiendo del tamaño del tanque de digestión de residuos y del área de una casa particular, es posible dotar completamente de biogás a la finca para satisfacer todas las necesidades.
Conclusiones y vídeo útil sobre el tema.
Vídeo sobre cómo combinar fuentes alternativas para generar electricidad en una pequeña casa de campo:
Un video sobre cómo hacer un generador eólico con sus propias manos lo ayudará a comprender fácilmente los principios del dispositivo:
Un breve vídeo sobre el uso de una bomba de calor:
Videoclip sobre la obtención de biogás:
Es muy posible abandonar las fuentes de calefacción tradicionales. Para hacer esto, debe seleccionar cuidadosamente una alternativa o combinar varias, según las características del área, el área de su casa de campo y el área local.
La energía del sol, la tierra, la energía eólica, el reciclaje de residuos domésticos de origen vegetal y animal son muy capaces de convertirse en un digno sustituto del gas, el carbón, la leña y la electricidad de pago..
¿Está utilizando una de las fuentes de energía alternativas para fines domésticos? Comparta cuánto le costó montar la instalación y qué tan rápido se amortizó.
¿O quizás alguien que conoces ha equipado su casa de campo con fuentes renovables? ¿Usar un sistema de paneles solares o una bomba de calor como fuente independiente de calor, agua caliente y electricidad?
Cuéntenos sobre esta experiencia en los comentarios debajo del artículo; un ejemplo claro será útil para los propietarios que aún dudan de la realidad de las energías alternativas.
De las fuentes de energía alternativas presentadas, descarto inmediatamente los molinos de viento. Sólo algunos oligarcas que tienen suficientes tierras pueden construirlas en su propiedad. Escuché que en el Lejano Oriente puedes conseguir un terreno gratis. Grande, no recuerdo exactamente cuánto, al parecer, 1 GA. Es posible instalar un sistema de turbinas eólicas en una zona así, y no aquí en el sur, donde cada cien metros cuadrados de terreno vale su peso en oro. Sucede que la casa y todas las dependencias se encuentran en tres acres. ¿Dónde colocar molinos de viento en esas zonas?
Personalmente, las turbinas eólicas me resultan atractivas como forma de generar energía. La calma total ocurre muy raramente, siempre hay un ligero viento, en cualquier época del año, de día o de noche. Por tanto, creo que las turbinas eólicas son mejores y más prácticas que los paneles solares. Pero un propietario privado común y corriente no puede instalar algo así: se necesita demasiado terreno y depende de la geolocalización. Ahora bien, si varios propietarios de terrenos vecinos colaboran... pero aún hay que convencer a los vecinos.
Estoy de acuerdo, casi todo se puede descartar a la vez. Es interesante considerar los paneles solares, pero los usaría para generar electricidad.
Si tuviera mi propia casa, definitivamente la construiría con una simple estufa rusa como fuente alternativa de calefacción.Puede que se acabe todo lo demás, pero siempre podrás encontrar leña.
Todo esto es una tontería. Los molinos de viento no sólo dependen del viento, sino que también generan ruidos de baja frecuencia cuando funcionan con las aspas. Tiene la garantía de tener problemas con sus vecinos. Los paneles solares sólo funcionan durante el día, cuando no se necesita tanta luz como por la noche; las baterías con sistema de almacenamiento no son rentables. Una bomba de calor consume electricidad y es ineficaz. La opción más normal son los colectores solares, pero todavía existen muchos problemas.
Todo esto no es una tontería. Como siempre, las cosas nuevas no se utilizan de forma generalizada de inmediato. Hay una invención (patente RF No. 2301941 de 2007). Puede obtener una descripción de CSTI. Utiliza calor subterráneo de baja calidad sin el uso de bombas de calor. Si se utiliza en combinación con un efecto invernadero, por ejemplo con una pared Trombe, se pueden obtener buenos resultados. También se puede utilizar el contenido energético del verano en invierno mediante electrólisis. Acumular hidrógeno y oxígeno durante la descomposición del agua y quemarlo en invierno. Ya hay ejemplos. Pero es necesario contar con un equipo seguro. Algún día lo será. Hoy en día sólo los aficionados al bricolaje crean algo. Pero recordemos. Érase una vez en todas partes fabricaban y vendían abrazaderas, arneses para caballos, ruedas de carro, etc., ahora en todas partes para automóviles. Pero siempre debes tener una estufa (en tu casa de campo), especialmente en el noroeste.