Bomba de calor geotérmica de bricolaje para calentar una casa: dispositivo, diseño, autoensamblaje
Puede organizar la calefacción y el suministro de agua caliente para una casa privada de diferentes maneras, por ejemplo, conectándose a las comunicaciones de suministro central de gas o cambiando los sistemas de calefacción al consumo de electricidad. ¿Estás de acuerdo?
O puede montar una bomba de calor geotérmica con sus propias manos y utilizar eficazmente el calor de la tierra para crear condiciones de vida cómodas. Por supuesto, este es un proceso bastante laborioso, pero para aquellos que están al menos un poco versados en tecnología, no será difícil.
En nuestro artículo hablaremos sobre los principios de funcionamiento y tipos de instalaciones geotérmicas. Le diremos cómo construir usted mismo una bomba de calor a partir de materiales de desecho. Además, en el artículo encontrarás consejos de expertos sobre la elección de geoagregados. Y los videos publicados revelarán los secretos de la instalación y los principios de funcionamiento de las bombas geotérmicas.
El contenido del artículo:
¿Cómo funciona una unidad geotérmica?
El algoritmo de funcionamiento de una bomba de calor geotérmica se basa en la transferencia de calor desde una fuente con bajo potencial de energía térmica al refrigerante. La tierra aquí desempeña el papel de radiador en verano y es una fuente activa de calor en invierno.
La diferencia en las temperaturas del suelo ayuda a mejorar la eficiencia general del sistema y ayuda a reducir los costos operativos reales.
En la práctica, el refrigerante circulante entra en una tubería situada en el suelo y allí se calienta varios grados. Luego, la composición ingresa a una unidad de intercambio de calor (o evaporador) y transfiere la energía térmica acumulada al circuito interno del sistema.
El refrigerante que funciona en el circuito externo se calienta en el evaporador, se convierte en gas y se envía al compresor. Allí se contrae bajo la influencia de la alta presión y se calienta aún más.
El gas caliente pasa al dispositivo de condensación y transfiere energía térmica al refrigerante de trabajo del sistema interno responsable de calentar la casa. Al final del proceso, el refrigerante, habiendo perdido su calor, vuelve a su punto de partida en estado líquido.
¿Cuáles son los tipos de instalaciones geotérmicas?
Las bombas de calor geotérmicas se diferencian entre sí por el tipo de refrigerante en los contornos internos y externos de la estructura. La energía del dispositivo se obtiene del suelo, del agua (agua subterránea o de un depósito natural abierto) o del aire.
En el interior de una vivienda, el recurso térmico se utiliza para calentar habitaciones, calentar agua y aire acondicionado.Dependiendo de la combinación de elementos y funciones utilizadas, los sistemas se clasifican en tipos: “tierra-agua”, “agua-agua” y “aire-agua”.
Opción 1. Montaje mediante tecnología tierra-agua.
Una bomba tierra-agua es una de las opciones alternativas de calefacción más eficaces para viviendas. El principio de su funcionamiento se reduce a la selección de energía térmica del suelo mediante sondas o colectores y su transferencia al sistema de calentamiento de agua de la vivienda.
Para implementar la tecnología, ayuda una instalación especial que consiste en un intercambiador de calor geotérmico ubicado debajo de la profundidad real de congelación del suelo y directamente una bomba de calor que funciona como un refrigerador, solo que en sentido inverso (ciclo de Carnot inverso).
Cómo funciona el dispositivo
La instalación de “agua subterránea”, que calienta las viviendas mediante el calor renovable producido por el suelo, funciona según el siguiente algoritmo:
- El fluido de trabajo (salmuera o anticongelante), que se mueve a lo largo del circuito geotérmico, toma la temperatura del suelo y se transfiere a través de una bomba a un intercambiador de calor - evaporador. Allí cede el calor acumulado al freón y él mismo, enfriándose entre 2 y 5 °C, regresa a su punto de partida.
- El freón enriquecido con energía térmica se evapora y, habiendo asumido un estado gaseoso, ingresa a la unidad compresora. Allí la temperatura del gas aumenta debido a la compresión y la condensación.
- La energía térmica se transfiere al refrigerante del sistema de calefacción de la casa y el freón vuelve a tomar forma líquida. Su presión cae después de pasar por la válvula de expansión del sistema y el refrigerante regresa al evaporador para ganar otra porción del recurso.
Como resultado de este procedimiento, el volumen de energía térmica extraída del suelo y transferida al sistema de calefacción de un edificio residencial es más de 4 veces mayor que la cantidad de electricidad gastada para garantizar el correcto funcionamiento de la unidad compresora, bomba de circulación. y unidad de control.
Una ventaja adicional es que el sistema tiene la capacidad de funcionar en la dirección opuesta, es decir, para enfriar. Es cierto que la pérdida de eficiencia alcanza el 20%, pero esto se considera justificado, dada la alta capacidad de calefacción del equipo.
Opciones para colocar sistemas de agua subterránea.
Para crear el contorno externo del sistema de agua terrestre, se utilizan tuberías de polímeros de alta resistencia con buenas características de rendimiento. Se colocan horizontalmente, colocados en el fondo del pozo, de manera que recuerda la disposición de las comunicaciones para los complejos de "piso cálido".
Al instalar, se utiliza un área de 25 a 50 metros cuadrados. m por cada kilovatio individual de potencia de bomba instalada. La profundidad del pozo se elige por debajo de la línea de congelación, y las dimensiones exactas y el paso del tendido de la tubería se determinan mediante cálculos adicionales.
Los territorios donde se organizan las comunicaciones de los sistemas geotremales tierra-agua ya no se utilizan para las necesidades agrícolas. Se pueden utilizar para crear un hermoso césped o un macizo de flores con plantas anuales en flor.
La instalación vertical es mucho más problemática e implica el uso de equipos profesionales. En el sitio, utilizando una plataforma de perforación, se perfora un pozo a una profundidad de 20 a 150 m, se baja una sonda geotérmica especial y se conecta a una bomba que suministra fluido de trabajo al sistema de calefacción de la casa.
Los tubos de sondeo que salen de los pozos perforados entran al pozo colector. Desde él hasta la bomba de calor hay 2 líneas principales (suministro de recursos y retorno), equipadas con un revestimiento aislante. El diámetro de la línea depende del volumen total del sistema y de la habitación que necesita calentarse. A veces los parámetros alcanzan los 160 mm.
Debido a que en las profundidades la temperatura del suelo es siempre mayor y más estable debido a la influencia del núcleo terrestre, el método vertical de instalación del sistema de calefacción se reconoce como el más eficaz. Demuestra un alto nivel de eficiencia y funciona de manera confiable durante muchos años sin fallas ni averías.
Opcion 2. Características de las bombas de calor agua-agua.
Un sistema geotérmico agua-agua utiliza la energía térmica de un recurso hídrico en su funcionamiento. Esto es posible porque a grandes profundidades la temperatura del agua, así como la del suelo, se mantiene bastante alta y mantiene valores constantes estables durante todo el año.
No existe una diferencia estructural fundamental entre las bombas de calor tierra-agua y agua-agua. Pero se requieren los menores costos financieros y laborales para un complejo construido sobre un embalse abierto.No se requieren actividades de perforación a gran escala para la instalación.
El material de la tubería con refrigerante simplemente se coloca con un peso, se sumerge en agua y se conecta al sistema de calefacción de la casa a través de comunicaciones de conexión.
Sin embargo, esta opción sólo es posible si el terreno está muy cerca del agua y todas las partes de comunicación del sistema están bajo el control de los propietarios. Si no hay acceso a aguas abiertas, se utiliza el potencial de las aguas subterráneas.
Es cierto que esto implica un importante trabajo de excavación y la construcción de estructuras complejas, por ejemplo, un pozo adicional diseñado para descargar el agua que pasa a través de la unidad de intercambio de calor.
Generalmente instalaciones agua-agua instalado donde no es posible conectar comunicaciones centrales o utilizar otro tipo de refrigerantes.
Los expertos afirman que la calefacción alternativa de este tipo es extremadamente eficaz en edificios modernos con una mínima pérdida de calor.
Si la casa está bien aislada, protegida de corrientes de aire, humedad y penetración de aire helado, o construida con tecnologías modernas de aislamiento térmico, el costo del sistema de calefacción se reduce significativamente debido a la posibilidad de comprar equipos de bombeo de una potencia mucho menor.
Opción #3. Disposición de sistemas aire-agua.
La bomba de calor aire-agua utiliza el recurso energético natural más accesible, ilimitado y renovable: el aire. El equipo opera a través de ventiladores y evaporadores combinados en un solo complejo.
Es más eficaz a temperaturas de hasta -15°C. Con un rendimiento más agresivo, pierde una parte importante de potencia.
La unidad es extremadamente conveniente porque no requiere que los propietarios de una casa privada tengan equipos especiales para la instalación y trabajos de instalación complejos.
No requiere excavación de terrenos, perforación de pozos y otras actividades que requieran mucha mano de obra. Fácil de instalar y no ocupa mucho espacio. Puede funcionar correctamente cuando se coloca en el techo de una vivienda.
Las principales ventajas del equipo incluyen un funcionamiento casi silencioso y la posibilidad de reutilizar el calor liberado de la habitación calentada en forma de aire de escape, agua, gas, humo, etc.
Los propietarios realizan ellos mismos el mantenimiento del sistema:
- limpiar las aspas del ventilador y rejillas protectoras en la unidad de evaporación contra el polvo, los escombros pequeños y las hojas;
- lubricar el compresor composición especial especificada en las instrucciones del fabricante;
- cambia el aceite en unidades de potencia (ventilador, compresor) con una determinada frecuencia;
- comprobar la integridad del cable de alimentación fuente de alimentación y tubería de cobre por donde circula el refrigerante por el sistema.
Además de estas acciones, los fabricantes de equipos de bombeo recomiendan encarecidamente a los clientes que controlen el estado de los sensores térmicos que reflejan el funcionamiento de la unidad de control.
Deben limpiarse quitando con cuidado el polvo y las manchas de aceite de la superficie. Esto extenderá la "vida" desistemas aire-aire y hará que el proceso operativo sea más sencillo y cómodo.
¿Cómo hacer una unidad con tus propias manos?
Independientemente de qué opción de recurso (tierra, agua o aire) se elija para la calefacción, será necesaria una bomba para que el sistema funcione correctamente.
Este dispositivo consta de los siguientes elementos:
- unidad compresora (elemento intermedio del complejo);
- evaporador, transfiriendo energía de bajo potencial al refrigerante;
- la válvula del acelerador, a través del cual el refrigerante regresa al evaporador;
- condensador, donde el freón libera energía térmica y se enfría a su temperatura original.
Puede comprar un sistema completo del fabricante, pero le costará una cantidad decente.Cuando no hay dinero gratis a mano, vale la pena hacer una bomba de calor con sus propias manos a partir de las piezas que tiene a su disposición y, si es necesario, comprar las piezas que faltan.
Cuando se toma la decisión de fabricar su propia bomba de calor, es imprescindible comprobar el estado del cableado eléctrico y del contador eléctrico de la casa.
Si estos elementos están desgastados y viejos, es necesario inspeccionar todas las zonas, identificar posibles averías y eliminarlas antes de iniciar los trabajos. Entonces, el sistema funcionará perfectamente inmediatamente después del inicio y no molestará a los propietarios con cortocircuitos, incendios en el cableado o enchufes rotos.
Método 1. Montaje desde el frigorífico.
Para montar la bomba de calor con sus propias manos, retire el serpentín ubicado en la parte trasera del frigorífico viejo. Esta pieza se utiliza como condensador y se coloca en un recipiente de gran durabilidad y resistencia a temperaturas agresivas. Se le adjunta un compresor que funciona correctamente y se utiliza un simple barril de plástico como evaporador.
Los elementos preparados se conectan entre sí, y luego la unidad creada se conecta al sistema de calefacción a través de tuberías de polímero y comienza el funcionamiento del equipo.
Las instrucciones paso a paso para ensamblar una bomba de calor desde un refrigerador se describen en Este artículo.
Método #2. Bomba de calor del aire acondicionado.
Para fabricar una bomba de calor, se modifica el aire acondicionado y se rediseñan algunos componentes principales. Primero, se intercambian las unidades interior y exterior.
El evaporador, que se encarga de transferir el calor de baja calidad, no se instala adicionalmente, ya que está ubicado en el bloque interno de la unidad, y el condensador que transmite energía térmica está ubicado en el bloque externo. Como refrigerantes son adecuados tanto el aire como el agua.
Si esta opción de instalación no es conveniente, el condensador se instala en un tanque separado diseñado para el correcto intercambio de calor entre el recurso de calefacción y el refrigerante.
El sistema en sí está equipado con una válvula de cuatro vías. Para esta labor se suele invitar a un especialista con competencias profesionales y experiencia en la realización de eventos de este tipo.
En la tercera opción, el aire acondicionado se desmonta completamente en sus componentes y luego se ensambla una bomba a partir de ellos de acuerdo con el esquema tradicional generalmente aceptado: evaporador, compresor, condensador. El dispositivo terminado se conecta al equipo que calienta la casa y se comienza a utilizar.
El sitio tiene una serie de artículos sobre cómo hacer bombas de calor con sus propias manos, le recomendamos leer:
- Cómo hacer una bomba de calor para calentar una casa con sus propias manos: principio de funcionamiento y diagramas de montaje.
- Cómo hacer una bomba de calor aire-agua: diagramas del dispositivo y autoensamblaje
Consejos para elegir un sistema
La instalación de equipos tierra-agua es más costosa que todas las demás opciones, porque requiere una excavación profunda cuando el equipo está ubicado verticalmente o una gran área libre cuando las comunicaciones se colocan horizontalmente.
Estos parámetros limitan el uso del sistema y reducen significativamente su atractivo.
La instalación de una bomba agua-agua también tiene algunas limitaciones. Si hay una masa de agua accesible cerca, puede colocar el sistema en ella. La falta de aguas abiertas obligará a perforar pozos y pozos de drenaje, lo que tampoco es barato.
Una bomba aire-agua no plantea ningún problema de instalación y puede funcionar correctamente incluso en edificios de apartamentos, pero en inviernos severos con bajas temperaturas su eficiencia disminuye y se requiere una fuente de energía paralela para soportarla.
Sin embargo, disposición de calefacción geotérmica Como resultado, amortiza sus costos y comienza a producir un recurso gratuito, lo que permite a los propietarios vivir en las condiciones más convenientes, agradables y confortables, sin gastar mucho dinero en servicios públicos.
Conclusiones y vídeo útil sobre el tema.
El vídeo muestra claramente cómo se instala un sistema de calefacción basado en equipos de calefacción geotérmica aire-agua en una casa grande hecha de un bloque de silicato de gas. Se revelan algunos matices interesantes sobre la instalación de equipos y se anuncian cifras reales de facturas de servicios públicos del mes.
Cómo funcionan los equipos tierra-agua.Una descripción detallada de un especialista en la instalación de calderas térmicas geotérmicas, recomendaciones y consejos útiles para artesanos del hogar de un profesional en su campo.
Un usuario real del equipo comparte sus impresiones sobre la bomba de calor geotérmica.
Un mecánico profesional explica cómo hacer una bomba de calor en casa utilizando un potente compresor y piezas tubulares de intercambio de calor. Instrucciones detalladas en modo paso a paso.
Una bomba geotérmica para calentar una casa privada es una forma exitosa de crear condiciones de vida cómodas, incluso donde no se dispone de sistemas de comunicación centralizados ni de fuentes de recursos energéticos más convencionales.
La elección del sistema depende de la ubicación territorial de la propiedad y de la capacidad financiera de los propietarios.
¿Tiene experiencia fabricando una bomba de calor geotérmica? Comparta información con nuestros lectores y sugiera su opción de montaje. Puedes dejar comentarios y adjuntar fotos de tus productos caseros en el siguiente formulario.
Nuestro pueblo aún no está preparado para la energía geotérmica. Me parece que en Europa se utilizan todo tipo de instalaciones relacionadas con métodos similares de generación de energía, donde la gente ha aprendido desde hace mucho tiempo a ahorrar dinero. Pero estamos lejos de esto. Desafortunadamente, estas tecnologías requieren demasiada mano de obra; es mucho más fácil conectarse a un gasoducto. Y más aún, intenta hacerlo tú mismo. No, esto todavía no es para nosotros. Al menos aprende a utilizar paneles solares.
Pero no estoy de acuerdo con el comentario anterior.¿Qué significa: “nuestro pueblo no está preparado para semejante fuente de energía”? Si nadie intenta utilizarlo, nunca estaremos preparados para nada. Estas cosas no suceden por sí solas. Personalmente voy a montar un sistema agua-aire y estoy seguro del éxito. Entiendo bien el tema y no tengo miedo de probar algo nuevo.
Estoy fundamentalmente en desacuerdo con el primer comentario. Alexander, aparentemente, no cree que en Rusia más allá de los Urales sea problemático conectarse a un gasoducto, porque todos los gasoductos conducen a la misma Europa, donde hace tiempo que aprendieron a ahorrar dinero. Teniendo en cuenta el aumento anual de los precios del carbón y la leña, es hora de pensar seriamente en instalar una bomba de calor.
Alexey, en Europa también aprendimos porque los gobiernos apoyan activamente las tecnologías de ahorro de energía. Por ejemplo, préstamos sin intereses para la compra de dichos equipos. Bueno, la propaganda es omnipresente, en el sentido positivo de la palabra.
No hay necesidad de señalar con el dedo a Europa. ¿Cuánto cuesta la gasolina allí? ¿Cuánto cuesta allí? ¿energía? ¿Cuánto cuesta el carbón allí? Y una cosa más... ¿cuáles son sus ingresos mensuales en rublos? De aquí surge todo.
Aquí hay un ejemplo de la ciudad de Uglich. El costo de un kW de energía térmica: leña de abedul - 2,28 rublos, gas natural - 0,63 rublos, gas licuado - 2,02 rublos, carbón de grado D - 1,11 rublos, pellets ligeros - 1,72 rublos. bomba de calor geotérmica (cuando suministra 1 kW de energía eléctrica - 4,5 kW de calor) - 1,51 rublos. Y teniendo en cuenta el coste de la obra y la bomba de calor... los costes no se recuperarán ni siquiera después de 10 años. Y no es necesaria una garantía de 15 años... piense usted mismo, ¿estas empresas (proveedores o contratistas) seguirán existiendo dentro de 5-10-15 años? En nuestra economía, esta garantía es más bien nada.
Lo que quiero decir es que se pueden dar garantías por 100 años :) Sólo hay una conclusión. Lleva el gas natural a tu hogar. Bueno, mientras esperas (a veces este proceso no es rápido), instala una caldera de carbón automática.
Dígame, ¿es posible instalar un circuito de bomba de calor horizontal directamente debajo de la casa? ¿Si no, porque no?
Gracias.
Seryozha, no vale la pena, en el caso de una base de losa, congelará su propia casa, consultará el SNP para calcular la pérdida de calor a través del piso, observará las zonas y luego profundizará nuevamente en el principio de transferencia de energía térmica. de la bomba de calor. Devuélvelo donde lo compraste... es así.