La calefacción geotérmica es una de las fuentes alternativas de generación de energía más prometedoras. A diferencia de los sistemas solares, prácticamente no depende de la temporada. Pero, ¿es rentable calentar una casa utilizando el calor y la energía de la tierra?
Calefacción geotérmica en casa
Primero, debe comprender los principios para obtener energía térmica. Se basan en el aumento de temperatura a medida que se profundiza en el suelo. A primera vista, el aumento del grado de calentamiento es insignificante. Pero gracias al advenimiento de las nuevas tecnologías, calentar una casa con el calor de la tierra se ha convertido en una realidad.
La condición principal para organizar la calefacción geotérmica es una temperatura de al menos 6 ° C. Esto es típico de las capas medias y profundas de suelo y cuerpos de agua. Estos últimos dependen en gran medida del indicador de temperatura externo, por lo que se utilizan muy raramente. ¿Cómo es prácticamente posible organizar la calefacción de una casa con la energía de la tierra?
Para ello, es necesario realizar 3 circuitos llenos de líquidos con diferentes características técnicas:
- Exterior... Más a menudo circula anticongelante. Su calentamiento a una temperatura no inferior a 6 ° С se produce debido a la energía de la tierra;
- Bomba de calor... Sin él, el calentamiento de la energía de la tierra es imposible. El portador de calor del circuito externo con la ayuda de un intercambiador de calor transfiere su energía al refrigerante. Su temperatura de evaporación es inferior a 6 ° C. Después de eso, ingresa al compresor, donde, después de la compresión, la temperatura sube a 70 ° C;
- Contorno interior... Se utiliza un esquema similar para transferir calor del refrigerante comprimido al agua en el sistema de superación. Así, el calentamiento se produce desde las entrañas de la tierra con un coste mínimo.
A pesar de las claras ventajas, estos sistemas son raros. Esto se debe a los altos costos para la compra de equipos y la organización de un circuito externo para la toma de calor.
Es mejor confiar el cálculo del calentamiento del calor de la tierra a profesionales. La eficiencia de todo el sistema dependerá de la exactitud de los cálculos.
Cómo funciona la bomba de calor
El corazón de la calefacción geotérmica es la bomba de calor. Consta de varios componentes, cuyo trabajo afecta directamente la eficiencia de todo el sistema. Por lo tanto, antes de planificar la calefacción de una casa privada desde el suelo, debe conocer las principales características de esta unidad.
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... Requerido para crear alta presión en el ambiente refrigerante;
- Capilar... Sirve para reducir la presión interna en el circuito frigorífico;
- Sistema de control... Con su ayuda, se regula la calefacción de una casa privada desde el suelo: el régimen de temperatura de funcionamiento, la velocidad de paso de los portadores de calor, etc.
El principal problema en la fabricación independiente de una bomba de calor es reducir las pérdidas de calor y normalizar el funcionamiento del circuito interno con el 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 para que el calor de la tierra para calentar la casa proporcione una temperatura normal? Para hacer esto, necesita averiguar la salida de calor de la bomba. Para un cálculo aproximado, puede utilizar la siguiente fórmula:
Q = (t1-t2) * V
Dónde t1-t2 - diferencia de temperatura en las tuberías de entrada y retorno, ° С,V - volumen estimado de consumo de portadores de calor, m³ / h,Q - potencia nominal de la bomba de calor, W.
Esta técnica es inaplicable para sistemas complejos, ya que hay muchos factores adicionales en ellos. En particular, pérdidas de calor en la red. Esto es especialmente cierto en aquellas áreas donde sale lo más cerca posible de la superficie del suelo. Para minimizar las pérdidas de calor, es necesario aislar las tuberías de calefacción en el suelo.
Dado que el funcionamiento de la bomba de calor depende de la electricidad, se recomienda instalar una unidad de suministro de energía de emergencia.
Opciones de calefacción geotérmica
Para que la energía de la tierra se utilice para calentar la casa tanto como sea posible, debe elegir el diagrama de circuito externo correcto. De hecho, cualquier medio (subterráneo, agua o aire) puede ser una fuente de energía térmica. Pero al mismo tiempo, es importante tener en cuenta los cambios estacionales en las condiciones climáticas, como se mencionó anteriormente.
Actualmente, existen dos tipos de sistemas que se utilizan eficazmente para calentar una casa utilizando el calor de la tierra: horizontal y vertical. El factor de selección clave es el área del terreno. De esto depende la disposición de las tuberías para calentar la casa con la energía de la tierra.
Además de ello, se tienen en cuenta los siguientes factores:
- Composición del suelo... En zonas rocosas y arcillosas, es difícil realizar pozos verticales para el tendido de carreteras;
- Nivel de congelación del suelo... Él determinará la profundidad óptima de la tubería;
- Ubicación de las aguas subterráneas... Cuanto más altos sean, mejor para la calefacción geotérmica. En este caso, la temperatura aumentará con la profundidad, que es la condición óptima para calentar utilizando la energía de la tierra.
También debe conocer la posibilidad de transferencia inversa de energía en verano. Entonces, la calefacción de una casa privada desde el suelo no funcionará y el exceso de calor se transferirá de la casa al suelo. Todos los sistemas de refrigeración funcionan según el mismo principio. Pero para esto necesitas instalar equipo adicional.
Es imposible planificar la instalación del circuito externo a una distancia de casa. Esto aumentará las pérdidas de calor en el calentamiento de las entrañas de la tierra.
Esquema de calefacción geotérmica horizontal
La forma más común de instalar carreteras externas. Es conveniente por su facilidad de instalación y la capacidad de reemplazar con relativa rapidez las secciones de tubería defectuosas.
Para la instalación de acuerdo con este esquema, se utiliza un sistema colector. Para esto, se realizan varios contornos, ubicados a una distancia mínima de 0.3 m entre sí. Están conectados por medio de un colector, que suministra el portador de calor a la bomba de calor. Esto asegurará el máximo suministro de energía para calentar a partir del calor de la tierra.
Pero al mismo tiempo, debe tener en cuenta una serie de matices importantes:
- Gran superficie de la parcela personal. Para una casa de unos 150 m², debe tener al menos 300 m²;
- Las tuberías se determinan obligatoriamente a una profundidad por debajo del nivel de congelación del suelo;
- Con el posible movimiento del suelo durante las inundaciones primaverales, aumenta la probabilidad de desplazamiento de las carreteras.
La ventaja que define el calentamiento a partir del calor de la tierra del tipo horizontal es la posibilidad de una disposición independiente. En la mayoría de los casos, esto no requiere la participación de equipos especiales.
Para una máxima transferencia de calor, es necesario utilizar tuberías con una alta conductividad térmica: polímero de pared delgada. Pero al mismo tiempo, debe considerar formas de aislar las tuberías de calefacción en el suelo.
Esquema de calefacción geotérmica vertical
Esta es una forma más lenta de organizar la calefacción de una casa privada desde el suelo. Las tuberías se colocan verticalmente en pozos especiales. Es importante saber que tal esquema es mucho más eficiente que uno vertical.
Su principal ventaja es aumentar el grado de calentamiento del agua en el circuito externo. Esos. cuanto más profundas estén ubicadas las tuberías, mayor será la cantidad de calor de la tierra para calentar la casa que ingresará al sistema. Otro factor es la pequeña superficie del terreno. En algunos casos, la disposición del circuito externo de calefacción geotérmica se lleva a cabo incluso antes de la construcción de la casa en las inmediaciones de los cimientos.
¿Qué dificultades puede enfrentar al obtener energía de la tierra para calentar una casa usando este esquema?
- Cuantitativo a cualitativo... Para una disposición vertical, la longitud de las carreteras es mucho más larga. Se compensa con la mayor temperatura del suelo. Para hacer esto, necesita hacer pozos de hasta 50 m de profundidad, lo cual es un trabajo laborioso;
- Composición del suelo... Para terrenos pedregosos, se deben utilizar máquinas perforadoras especiales. En marga, para evitar que el pozo se rompa, se monta una carcasa protectora de hormigón armado o plástico de paredes gruesas;
- En caso de mal funcionamiento o pérdida de estanqueidad el proceso de reparación se vuelve más complicado... En este caso, son posibles interrupciones a largo plazo en la operación de calefacción de la casa para la energía térmica de la tierra.
Pero a pesar de los altos costos primarios y la laboriosidad de la instalación, la disposición vertical de las carreteras es óptima. Los expertos aconsejan utilizar 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 todavía tienen la pregunta principal: ¿es posible utilizar la calefacción de una casa de campo con la energía de la tierra como principal? Esto es posible, pero solo con un enfoque profesional en todas las etapas, desde el cálculo hasta la instalación y la prueba 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 factor de eficiencia máximo. Los fabricantes confiables incluyen 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 para la fabricación de tuberías. Para minimizar las pérdidas de calor en el calentamiento de la energía térmica de la tierra, se recomienda utilizar lo siguiente:
- XLPE... Difiere en bajo costo - óptimo para esquemas horizontales;
- Tubería de acero inoxidable... Se utiliza en calefacción con energía térmica de la tierra con una disposición vertical del circuito exterior. Se diferencia favorablemente del polietileno reticulado en su alta conductividad térmica y resistencia mecánica. La desventaja es el alto costo.
Para la optimización, se recomienda instalar sensores de temperatura externos e internos, así como un acumulador de calor. Esto minimizará el costo de calefacción de una casa privada de energía terrestre.
Teniendo en cuenta todos estos factores, en la mayoría de los casos, el calentamiento geotérmico de la energía de la tierra se instala como uno 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 los principales.
Puede encontrar un ejemplo de instalación de calefacción geotérmica en una casa privada viendo el video:
