Sistemas de calefacción geotérmica para una casa de campo: características de bricolaje
Sabemos que la geotermia es el calor de la Tierra y el concepto “geotermia” a menudo se asocia con volcanes y géiseres. En Rusia, la energía geotérmica se utiliza principalmente a escala industrial; por ejemplo, hay centrales eléctricas del Lejano Oriente que funcionan con el calor de nuestro planeta.
Mucha gente está segura de que hacer calefacción geotérmica en casa con sus propias manos es algo de ciencia ficción. ¿No es? ¡Pero esto no es del todo cierto! Con el desarrollo de las tecnologías modernas, el uso doméstico de la “energía verde” se ha vuelto bastante posible.
Hablaremos de los principios de funcionamiento de la calefacción alternativa, sus ventajas y desventajas, y la compararemos con los sistemas de calefacción tradicionales. También aprenderá cómo colocar el intercambiador de calor y cómo instalar calefacción geotérmica con sus propias manos.
El contenido del artículo:
- Algunos hechos históricos
- Ventajas y desventajas reales.
- Acerca de las fuentes de calefacción geotérmica
- El principio de funcionamiento de dicho calentamiento.
- Dos tipos de ubicaciones de intercambiadores de calor.
- Inmersión de un intercambiador de calor horizontal en un depósito.
- Hágalo usted mismo: qué y cómo
- Costos y perspectivas de recuperación
- Conclusiones y vídeo útil sobre el tema.
Algunos hechos históricos
Cuando estalló la crisis del petróleo en los años 70 del siglo pasado, surgió en Occidente una necesidad acuciante de fuentes de energía alternativas. Fue en esta época cuando comenzaron a crearse los primeros sistemas de calefacción geotérmica.
Hoy en día están muy extendidos en los Estados Unidos, Canadá y los países de Europa occidental.
Por ejemplo, en Suecia se utiliza activamente agua del mar Báltico, cuya temperatura es de +4°C. En Alemania, la introducción de sistemas de calefacción geotérmica incluso está patrocinada a nivel estatal.
En Rusia hay Pauzhetskaya, Verkhne-Mutnovskaya, Okeanskaya y otras centrales geotérmicas. Pero hay muy poca evidencia del uso de la energía de la Tierra en nuestro sector privado.
Ventajas y desventajas reales.
Si la calefacción geotérmica en el sector privado ha recibido relativamente poca distribución en Rusia, ¿significa esto que la idea no vale el costo de su implementación? ¿Quizás no vale la pena seguir con este tema? Resultó que este no era el caso.
Utilizar un sistema de calefacción geotérmica para su hogar es una solución rentable.Y hay varias razones para ello. Estos incluyen la instalación rápida de equipos que puedan funcionar durante mucho tiempo sin interrupciones.
Si utiliza anticongelante de alta calidad en lugar de agua 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 de combustión de combustible. Creamos un sistema absolutamente ignífugo que, durante su funcionamiento, no puede provocar ningún daño a la vivienda. Además, se eliminan una serie de otras cuestiones relacionadas con la presencia de combustible: ahora no es necesario buscar un lugar para almacenarlo, ni ocuparse de su preparación o entrega.
- Importante beneficio económico. Durante la operación del sistema no se requerirán inversiones adicionales. La calefacción anual la proporcionan las fuerzas de la naturaleza, que no compramos. Por supuesto, cuando se opera una bomba de calor, se consume energía eléctrica, pero la cantidad de energía producida excede significativamente la cantidad de energía consumida.
- Factor medioambiental. La calefacción geotérmica de una casa de campo privada es una solución respetuosa con el medio ambiente. La ausencia de un proceso de combustión elimina la liberación de productos de combustión a la atmósfera. Si mucha gente se da cuenta de esto y este sistema de suministro de calor se generaliza, el impacto negativo de las personas sobre la naturaleza se reducirá muchas veces.
- Compacidad del sistema. No es necesario que organice una sala de calderas separada en su hogar. Todo lo que se necesita es una bomba de calor, que se puede colocar, por ejemplo, en el sótano.El contorno más voluminoso del sistema estará ubicado bajo tierra o bajo el agua, no lo verá en la superficie de su sitio.
- Multifuncionalidad. El sistema puede funcionar tanto para calefacción en la estación fría como para refrigeración durante el calor del verano. Es decir, de hecho, reemplazará no solo su calentador, sino también su aire acondicionado.
- Confort acústico. La bomba de calor funciona casi en silencio.
Elegir un sistema de calefacción geotérmica es rentable, a pesar de que tendrá que gastar dinero en la compra e instalación del equipo.
Por cierto, como desventaja del sistema, mencionan precisamente los costos en los que habrá que incurrir para instalar el sistema y prepararlo para su funcionamiento. Deberá comprar la bomba y algunos materiales, y realizar trabajos de instalación del colector externo y el circuito interno.
Sin embargo, estos costes se amortizan sólo en los primeros años de funcionamiento. El uso posterior de un colector enterrado o sumergido en agua permite ahorros importantes.
Además, el proceso de instalación en sí no es tan complicado como para requerir invitar a especialistas externos para realizarlo. Si no perforas, puedes hacer todo lo demás tú mismo.
Cabe señalar que algunos artesanos, en un esfuerzo por ahorrar dinero, han aprendido a recolectar energía geotérmica. Bomba de calor de bricolaje.
Acerca de las fuentes de calefacción geotérmica
Para la calefacción geotérmica se pueden utilizar las siguientes fuentes de energía térmica terrestre:
- alta temperatura;
- baja temperatura.
Los de alta temperatura incluyen, por ejemplo, las fuentes termales. Se pueden utilizar, pero su alcance está limitado por la ubicación real de dichas fuentes.
Mientras que en Islandia se utiliza activamente este tipo de energía, en Rusia las aguas termales se encuentran lejos de las zonas pobladas. Se concentran al máximo en Kamchatka, donde el agua subterránea se utiliza como refrigerante y se suministra a los sistemas de agua caliente.
Pero tenemos todos los requisitos previos necesarios para el uso de fuentes de baja temperatura. Para ello son adecuadas las masas de aire circundantes, la tierra o el agua.
Se utiliza una bomba de calor para extraer la energía necesaria. Con su ayuda, se lleva a cabo el procedimiento para convertir la temperatura ambiente en energía térmica no solo para calefacción, sino también para el suministro de agua caliente a un hogar privado.
El principio de funcionamiento de dicho calentamiento.
Si estás familiarizado con su funcionamiento aire acondicionado o refrigerador, entonces la similitud de estos procesos con el principio de funcionamiento de la calefacción geotérmica es obvia. La base del sistema es una bomba de calor, que está conectada a dos circuitos: externo e interno.
Para organizar un sistema de calefacción tradicional en cualquier casa, es necesario instalar tuberías para transportar el refrigerante y radiadores; cuando se calienta, el calor fluirá hacia la habitación. En nuestro caso también se necesitan tuberías y radiadores. Forman el contorno interno del sistema. Se puede agregar al diagrama. piso cálido.
El contorno exterior parece mucho más grande que el interior, aunque sus dimensiones sólo pueden evaluarse durante la planificación y la instalación. Durante el funcionamiento, es invisible porque está bajo tierra o bajo el agua. Dentro de este circuito circula agua corriente o anticongelante a base de etilenglicol, lo cual es mucho más preferible.
Así, el elemento clave que anima todo el sistema es la bomba de calor. Si hay una lavadora común en su casa, sepa: esta bomba ocupará aproximadamente la misma área.
Para funcionar necesita electricidad, pero, al consumir sólo 1 kW, produce entre 4 y 5 kW de calor. Y esto no es un milagro, ya que se conoce la fuente de energía "adicional": el medio ambiente.
Dos tipos de ubicaciones de intercambiadores de calor.
Hay dos opciones para calentar una casa privada utilizando energía de baja temperatura procedente de elementos ambientales. La base del sistema en los tres casos es una bomba geotérmica.
El circuito interno permanece sin cambios para cualquier método de calefacción y la principal diferencia es la ubicación del circuito externo.
La calefacción geotérmica dispone de un intercambiador de calor situado:
- verticalmente — ubicados en pozos que penetran o no en el acuífero;
- horizontalmente — Los intercambiadores de calor de los sistemas se colocan en un foso o depósito abierto en forma de una especie de serpentín.
Cada uno de los tipos de calefacción enumerados aquí tiene sus propias características, desventajas y ventajas.
Si tiene la intención de crear un sistema de calefacción de este tipo con sus propias manos, le interesará saber más sobre cada tipo.
Opción 1. Colocación vertical del colector externo.
Este tipo de calentamiento se basa en un fenómeno natural interesante: a una profundidad de 50 a 100 mo más de su superficie, la Tierra tiene la misma temperatura constante de 10 a 12°C durante todo el año.
Para poder utilizar esta energía terrestre, es necesario perforar pozos verticales. La tecnología es casi similar a la preparación de una fuente de toma de agua.
Para preservar al máximo el paisaje, se pueden perforar varios tubos desde el mismo punto de partida, pero en diferentes ángulos.
El circuito externo del sistema se instalará directamente en estos pozos. Esto le permitirá quitarle eficazmente el calor de la tierra. Por supuesto, este método difícilmente puede considerarse simple y de bajo presupuesto.
Es relevante en el caso en que el territorio adyacente a la casa ya ha sido desarrollado y no es práctico alterar su paisaje. La profundidad de perforación de un pozo 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 del sistema con un intercambiador de calor que extrae la energía del agua subterránea, será necesario perforar dos pozos acuíferos.
De uno de ellos, llamado de débito, se extrae agua mediante una bomba que, después de la transferencia de calor, se drena a la segunda salida receptora.
Opcion 2. Disposición horizontal del recolector de suelo.
Para instalar el circuito externo para calefacción horizontal, necesita saber a qué profundidad se congela el suelo en su área.
Las tuberías se colocan por debajo del nivel de congelación en zanjas preparadas previamente, cubriendo un espacio bastante grande: para calentar una casa cuya superficie es de 200 a 250 metros cuadrados. m, necesita utilizar aproximadamente 600 m2. m intercambiador de calor. Son seiscientos metros cuadrados.
Está claro que en tales condiciones el volumen de trabajo de excavación será significativo. Además, en su plan debe tener en cuenta la ubicación de los árboles y otra vegetación en el sitio para no congelarlos. Por ejemplo, las tuberías colectoras no deben ubicarse a menos de un metro y medio de los árboles.
Este método de instalación se utiliza, por regla general, en los casos en que el sitio recién se está desarrollando para la construcción. Es mejor realizar todos los cálculos y planes para construir una cabaña, organizar su calefacción y planificar el terreno al mismo tiempo.
Inmersión de un intercambiador de calor horizontal en un depósito.
Este método requiere una ubicación especial del hogar, a una distancia de unos 100 m de un depósito de suficiente profundidad. Además, el depósito especificado no debe congelarse hasta el fondo, donde se ubicará el contorno externo del sistema. Y para ello, la superficie del embalse no puede ser inferior a 200 metros cuadrados. metro.
La ventaja obvia de este método es la ausencia de trabajos de excavación obligatorios que requieren mucha mano de obra, aunque todavía hay que jugar con la ubicación submarina del colector. Y también se requerirá un permiso especial para realizar dicho trabajo.
Sin embargo, una instalación geotérmica que utiliza energía hidráulica sigue siendo la más económica.
Hágalo usted mismo: qué y cómo
Si va a instalar la calefacción geotérmica usted mismo, es mejor comprar el circuito externo ya hecho. Por supuesto, solo estamos considerando formas de colocar el intercambiador de calor externo horizontalmente: debajo de la superficie del suelo o bajo el agua.
Es mucho más difícil instalar usted mismo un colector de pozo vertical si no tiene el equipo y las habilidades de perforación.
Una bomba de calor no es un equipo muy grande. No ocupará mucho espacio en tu hogar. Después de todo, en tamaño es comparable, por ejemplo, a una caldera de combustible sólido convencional. Conectarle el circuito interno de tu casa no es una tarea difícil.
De hecho, todo se hace exactamente igual que a la hora de organizar y cableado de calefacción utilizando fuentes de calor tradicionales. La principal dificultad es el diseño del circuito externo.
La mejor opción sería utilizar un embalse si se encuentra a una distancia no superior a 100 m, siendo necesario que su superficie supere los 200 m2. m, y la profundidad es de 3 m (parámetro de congelación promedio). Si esta masa de agua no le pertenece, obtener permiso para utilizarla puede convertirse en un problema.
Si el embalse es un estanque que está en tu propiedad, entonces el asunto se vuelve más sencillo. El agua del estanque se puede bombear temporalmente. Luego, el trabajo en su parte inferior se puede realizar fácilmente: deberá colocar los tubos en espiral, asegurándolos en esta posición.
Los trabajos de excavación sólo serán necesarios para cavar una zanja, que será necesaria para conectar el circuito externo a la bomba de calor.
Una vez finalizados todos los trabajos, se puede volver a llenar el estanque con agua. En los próximos cien años, el intercambiador de calor externo debería funcionar correctamente y no causar problemas a su propietario.
Si tiene a su disposición un terreno en el que sólo tiene que construir una vivienda y cultivar un jardín, tiene sentido planificar un intercambiador de calor de suelo horizontal.
Para hacer esto, es necesario hacer un cálculo preliminar del área del futuro colector, en base a los parámetros ya indicados anteriormente: 250-300 m2. m de colector por 100 m2. m de superficie climatizada de la casa.
Las zanjas en las que se colocarán las tuberías del circuito deben excavarse por debajo del nivel de congelación del suelo.
Mejor aún, simplemente retire la tierra hasta el punto de congelación, coloque las tuberías y luego devuelva la tierra a su lugar. El trabajo es laborioso y complejo, pero con muchas ganas y determinación podrás completarlo.
Costos y perspectivas de recuperación
Los costos de los equipos y su instalación durante la construcción de calefacción geotérmica dependen de la potencia de la unidad y del fabricante.
Cada uno elige un fabricante basándose en sus propias consideraciones e información sobre la reputación y confiabilidad de una marca en particular. Pero la potencia depende de la zona de la habitación a servir.
Si tenemos en cuenta la potencia, el coste de las bombas de calor varía en los siguientes rangos:
- a 4-5kW – 3000-7000 unidades convencionales;
- a 5-10kW – 4000-8000 unidades convencionales;
- a 10-15kW – 5000-10000 unidades convencionales.
Si a esta cantidad le sumamos los costes necesarios para realizar los trabajos de instalación (20-40%), obtendremos una cantidad que para muchos parecerá absolutamente irreal.
Pero todos estos costes se recuperarán en un plazo muy razonable. En el futuro, sólo tendrás que pagar gastos menores por la electricidad necesaria para hacer funcionar la bomba. ¡Y eso es todo!
Como muestra la práctica, la calefacción geotérmica es especialmente beneficiosa para casas con una superficie total climatizada de 150 metros cuadrados. m) En un plazo de cinco a ocho años se amortizan por completo todos los costes de instalación de sistemas de calefacción en estas casas.
Si la calefacción geotérmica no tiene una gran demanda entre los propietarios de casas privadas, los residentes de las regiones del sur ya han apreciado la eficacia de los sistemas solares. Tecnología estructuras de calefacción solar es bastante simple, y su eficiencia y practicidad están confirmadas por muchos años de experiencia en su uso por parte de los países occidentales y nuestros compatriotas.
Para obtener más información sobre fuentes de energía alternativas, consulte Este artículo.
Conclusiones y vídeo útil sobre el tema.
Si le resulta más fácil percibir la información visual, este vídeo le permitirá ver con sus propios ojos exactamente cómo funciona un sistema geotérmico, así como aprender más sobre quién se beneficia de este tipo de calefacción y por qué.
Te invitamos a ver un breve vídeo en el que el propietario de un recolector de subsuelo horizontal hablará de sus impresiones sobre su funcionamiento.Además, al ver este video, aprenderá sobre los costos actuales asociados con la operación de un sistema de calefacción geotérmica.
Cada propietario de una casa privada elige por sí mismo si compra los servicios de organizaciones proveedoras de recursos o si confía únicamente en sí mismo. Para ello se guía por toda una serie de consideraciones.
El objetivo que nos hemos fijado no es llevarlo a una conclusión ya hecha, sino compartir información sobre las opciones para resolver el problema que enfrenta.
¿Tiene algo que añadir o tiene preguntas sobre la calefacción geotérmica de una vivienda particular? Puedes dejar comentarios en la publicación. El formulario de contacto se encuentra en el bloque inferior.
Las fuentes de calor geotérmica ya se están utilizando ampliamente en Europa para reducir el uso de combustibles tradicionales y así preservar el medio ambiente. A menudo leemos que los Estados allí ofrecen todo tipo de apoyo para proyectos de este tipo, pero en Rusia hasta ahora sólo podemos soñar con ello. Sólo los entusiastas se ocupan de este tema.
Mientras el precio de la calefacción geotérmica sea tan alto, no se desarrollará.
Estoy constantemente interesado en este tema. Tendríamos un sistema de este tipo en todas las casas particulares si el equipo y el trabajo para su construcción no fueran tan caros. Los costos se amortizarán muy lentamente, en 20 o 30 años; esto es más una inversión en el futuro que un efecto rápido. Por lo tanto, muchos estados apoyan financieramente tales eventos entre la población. Ahora estoy interesado en el costo de la unidad y su consumo de energía.
¡Sí! ¿Cree que el período de recuperación del gas principal es inferior a 20 o 30 años? ¡Te decepcionaré mucho! Además, existe un acuerdo de servicio anual, que simplemente no existe, los precios aumentan cada año, etc. Solo piensa en ello.
Una persona está interesada en la calefacción geotérmica y estás hablando de gas. El gas troncal no tendrá rentabilidad, ya que a priori no es una alternativa gratuita. Confundes a la gente con tales declaraciones y preguntas.
Ahora en cuanto a los equipos de calefacción geotérmica, su mantenimiento y garantía. Las empresas instaladoras ofrecen una garantía de 15 a 20 años.
Por el momento, podemos decir que para calentar una casa con una superficie de 100 m2 y proporcionarle agua caliente, habrá que pagar entre 6,5 y 7 mil euros. No es un precio tan alto por tener calefacción y agua caliente prácticamente gratis. Esto permite un período de recuperación de la inversión de cinco años. También adjuntaré un diagrama visual del principio de funcionamiento de la calefacción geotérmica en casa.