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Sabemos que la geotermia es el calor de la Tierra, y el término "geotérmica" a menudo se asocia con volcanes y géiseres. En Rusia, la energía geotérmica se utiliza principalmente a escala industrial, por ejemplo, hay centrales eléctricas en el Lejano Oriente que funcionan sobre la base del calor de nuestro planeta.

Muchos creen que hacer calefacción geotérmica en casa con sus propias manos es algo que proviene del mundo de la fantasía. ¿No es así? ¡Pero este no es el caso en absoluto! Con el desarrollo de la tecnología moderna, el uso doméstico de la "energía verde" se ha vuelto bastante real.

Hablaremos sobre los principios de funcionamiento de la calefacción alternativa, sus ventajas y desventajas, comparables a los sistemas de calefacción tradicionales. También aprenderá cómo organizar el intercambiador de calor y cómo instalar calefacción geotérmica con sus propias manos.

Algunos hechos historicos

Cuando estalló la crisis del petróleo en los años 70 del siglo pasado, surgió una gran necesidad de fuentes de energía alternativas en Occidente. Fue en este momento que comenzaron a crearse los primeros sistemas de calefacción geotérmica.

Hoy están muy extendidos en los Estados Unidos, en Canadá y en los estados de Europa occidental.

El uso de la energía del interior de la tierra tiene una gran ventaja: los recursos utilizados se obtienen de forma gratuita y se recuperan espontáneamente. El bloque interno del sistema geotérmico ocupa poco espacio, parece electrodomésticos familiares La inversión inicial en el dispositivo del sistema que utiliza energía geotérmica es mayor que la instalación de la caldera, pero los fondos mínimos para el mantenimiento y la operación justifican y pagan rápidamente el proyecto. El equipo que procesa la energía de la tierra en calor, no emite productos de combustión, no quema permanentemente la leña, el carbón, la turba, el gas.

Por ejemplo, en Suecia, el agua del Mar Báltico se usa activamente, cuya temperatura es de + 4 ° С. En Alemania, la introducción de sistemas de calefacción geotérmica está incluso patrocinada a nivel estatal.

Ante la mención de las 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 calentarnos en el invierno y a refrescarnos en el verano.

Pauzhetskaya, Verkhne-Mutnovskaya, Okeanskaya y otras centrales geotérmicas operan en Rusia. Pero hay muy pocos datos sobre el uso de la energía de la Tierra en nuestro sector privado.

Las verdaderas ventajas y desventajas.

Si en Rusia el calentamiento geotérmico del sector privado es relativamente raro, ¿significa esto que la idea no vale el costo de su implementación? Tal vez este problema no debe ser abordado? Resultó que no lo es.

El uso de un sistema de calefacción geotérmica para un hogar es una solución rentable. Y hay varias razones para esto. Entre ellos se encuentra la instalación rápida de equipos que pueden funcionar durante mucho tiempo sin interrupciones.

Si no utiliza agua en el sistema de calefacción, sino anticongelante de alta calidad, no se congelará y su desgaste será mínimo.

Enumeramos las otras ventajas de este tipo de calefacción.

  • Se excluye el procedimiento para quemar combustible. Creamos un sistema absolutamente ignífugo que, en el curso de su operación, no podrá causar ningún daño a la vivienda. Además, se excluyen una serie de otros problemas relacionados con la presencia de combustible: ahora no es necesario buscar un lugar para almacenarlo, participar en su adquisición o entrega.
  • Beneficios económicos sustanciales. Durante la operación del sistema no requerirá ninguna inversión adicional. El calentamiento anual es proporcionado por las fuerzas de la naturaleza, que no compramos. Por supuesto, en el funcionamiento de una bomba de calor, la energía eléctrica se gasta, pero al mismo tiempo el volumen de energía producida excede significativamente el consumo.
  • Factor ecológico. El calentamiento geotérmico de una casa de campo privada es una solución ecológica. La ausencia del proceso de combustión elimina la liberación de productos de combustión a la atmósfera. Si muchos son conscientes de esto, y un sistema de calefacción de este tipo recibirá la distribución ubicua debida, la influencia negativa de las personas en la naturaleza disminuirá muchas veces.
  • Sistema compacto. No tienes que organizar en tu casa una sala de calderas separada. Todo lo que se necesitará es una bomba de calor que se pueda colocar, por ejemplo, en el sótano. El contorno más volumétrico del sistema se ubicará bajo tierra o debajo del agua, no lo verá en la superficie de su sitio.
  • Multifuncional El sistema puede funcionar tanto para calentar en la estación fría como para enfriar durante el calor del verano. Es decir, de hecho, lo reemplazará no solo por un calentador, sino también por un aire acondicionado.
  • Confort acústico. La bomba de calor funciona casi en silencio.

La elección de un sistema de calefacción geotérmica es económicamente beneficiosa, a pesar de que tiene que gastar dinero en la compra e instalación de equipos.

Por cierto, como desventaja del sistema, son los costos los que deberán mencionarse para instalar el sistema y prepararlo para su funcionamiento. Será necesario comprar la bomba y algunos materiales para realizar el trabajo de instalación del colector externo y el circuito interno.

No es ningún secreto que los recursos son cada vez más caros de un año a otro, por lo que un sistema de calefacción autónomo que pueda amortizarse en unos pocos años siempre será económicamente beneficioso para su propietario.

Sin embargo, estos costos se amortizan en los primeros años de operación. El uso posterior de un colector colocado en el suelo o sumergido en agua ahorra recursos considerables.

Además, el proceso de instalación en sí no es tan complicado como para invitar a especialistas de terceros para su implementación. Si no perforas, entonces todo lo demás se puede hacer de forma independiente.

La unidad interna del sistema que utiliza el calor de la tierra, incluye directamente la propia bomba de calor, un calentador de agua instalado o incorporado por separado en la bomba y un tanque de reserva. La energía térmica de las rocas y el agua subterránea es suficiente para la organización del suministro de calefacción y agua caliente de una casa de campo. A pesar de los beneficios reales de operar bombas de calor, calentar una casa con una caldera de gas es aún más barato, pero la energía geotérmica todavía se usa, por ejemplo, para calentar el agua de la piscina. Sin embargo, en áreas no gasificadas, lugares donde no se suministra electricidad, la bomba de calor con la extracción de energía de los suelos y el agua puede convertirse en un agregado que proporciona sistemas de calefacción y suministro de agua caliente. Es razonable utilizar la energía libre del agua subterránea y las rocas para proporcionar calor a los edificios de las casas, invernaderos, complejos deportivos. Las bombas de calor con consumo de energía de las entrañas de la tierra pueden servir como fuentes adicionales de energía necesarias en caso de cortes de energía. En el caso de cambiar la casa completamente a calefacción geotérmica, a menudo es necesario construir varios circuitos, para dar servicio a ciertos anillos, por ejemplo, para calefacción de radiadores y un piso con calefacción, es mejor usar dos bombas de calor, y para el ACS la tercera Los dispositivos de calefacción geotérmica se combinan perfectamente con las opciones tradicionales y otros tipos de fuentes alternativas: paneles solares, turbinas eólicas y otros

Cabe señalar que algunos artesanos, en un esfuerzo por ahorrar dinero, aprendieron a montar una bomba de calor geotérmica con sus propias manos.

Sobre las fuentes de calor geotérmicas.

Para el calentamiento geotérmico, puede utilizar las siguientes fuentes de energía térmica terrestre:

  • alta temperatura;
  • baja temperatura

Las fuentes de alta temperatura incluyen, por ejemplo, fuentes termales. Puede usarlos, pero su alcance está limitado a la ubicación real de dichas fuentes.

Si en Islandia se usa activamente este tipo de energía, en Rusia las aguas termales están lejos de las áreas pobladas. Se concentran al máximo en Kamchatka, donde el agua subterránea se utiliza como refrigerante y se suministra al sistema de ACS.

Para el uso efectivo de la energía térmica de la tierra no se necesita un volcán. Basta con utilizar los recursos que están a solo 200 metros de la superficie de la tierra.

Pero para el uso de fuentes de baja temperatura, tenemos todos los requisitos previos necesarios. Para este propósito, masas de aire circundante adecuadas, tierra o agua.

Para extraer la energía necesaria mediante una bomba de calor. Con su ayuda, se lleva a cabo el proceso de convertir la temperatura ambiente en energía térmica, no solo de calefacción, sino también del suministro de agua caliente de un hogar privado.

Las fuentes de energía geotérmica incluyen objetos naturales subterráneos: suelos y agua. Una solución de sal circula a lo largo del contorno, que toma el calor del suelo. Cuando un líquido es comprimido por un compresor, aumenta su temperatura, que se utiliza en la preparación del refrigerante para sistemas de calefacción. De manera similar, se toma la energía térmica del agua de los reservorios naturales, en la cual se hunde el colector externo de la bomba de calor. Cuando toma el calor del agua subterránea de un pozo geotérmico, el intercambiador de calor entra en el pozo y se hunde a través de una tubería hasta un compresor de la unidad interior.

El principio de funcionamiento de tal calefacción

Si está familiarizado con el funcionamiento de un acondicionador de aire o un refrigerador, la similitud de estos procesos con el principio del calentamiento geotérmico es obvia. La base del sistema es una bomba de calor, que se incluye en dos circuitos: externo e interno.

Para organizar un sistema de calefacción tradicional en cualquier casa, es necesario instalar tuberías para el transporte del transportador de calor, y los radiadores, cuando se calientan, el calor fluirá hacia las instalaciones. En nuestro caso, también se necesitan tuberías y radiadores. Forman el contorno interno del sistema. El esquema se puede añadir calefacción por suelo radiante.

El contorno exterior parece mucho más grande que el interno, aunque sus dimensiones solo pueden estimarse durante el período de planificación e instalación. Durante la operación, es invisible, porque está bajo tierra o bajo el agua. El agua normal o el anticongelante a base de etilenglicol circula dentro de este circuito, que es mucho más preferible.

El sistema de calefacción geotérmica consta de dos circuitos, interno y externo, así como el corazón del sistema de calefacción: una bomba de calor que, al comprimir el refrigerante, aumenta su temperatura (+) El refrigerante en el circuito externo se calienta al estado del medio en el que se sumerge y envía en la forma "calentada" en la bomba de calor. A través de él, el calor concentrado se comunica con el circuito interno, por lo que se calienta el agua de las tuberías, los radiadores y los pisos con calefacción.

Así, la bomba de calor es el elemento clave que anima todo el sistema. Si en su casa hay una lavadora ordinaria, entonces debería saber: esta bomba tomará aproximadamente la misma área.

Para trabajar, necesita electricidad, pero, consumiendo solo 1 kW, proporciona 4-5 kW de calor. Y esto no es un milagro, ya que se conoce la fuente de energía "adicional", es el medio ambiente.

Dos tipos de ubicación intercambiador de calor

Hay dos opciones para calentar una casa privada utilizando elementos energéticos del ambiente a baja temperatura. La base del sistema en los tres casos es una bomba geotérmica.

El circuito interno permanece sin cambios para cualquier método de calentamiento, y la principal diferencia está en la ubicación del circuito externo.

El calentamiento geotérmico ocurre con un intercambiador de calor localizado:

  • verticalmente : ubicado en pozos que revelan o no revelan el acuífero;
  • horizontalmente : los intercambiadores de calor de los sistemas se colocan en un pozo o estanque abierto en forma de una bobina.

Cada uno de los tipos de calefacción aquí presentados se caracteriza por sus características, desventajas y ventajas.

Si pretende crear un sistema de calefacción de este tipo con sus propias manos, le interesará saber más sobre cada tipo.

La elección del método de colocación del colector externo depende de la disponibilidad de espacio libre cerca de la casa señorial La disposición horizontal del colector externo del sistema de calefacción geotérmica para una casa pequeña requerirá el desmantelamiento de solo 36 m² En el caso de un dispositivo para el suministro de calor de una casa de entre 300 y 600 m², será necesario retirar una parcela de 110 m². Para la construcción de una versión horizontal del colector, ubicado en el suelo, necesitará de 200 a 500 m² de espacio libre. Con el fin de reducir el tamaño de las áreas retiradas del uso debido a la disposición de los colectores de admisión térmica, se utilizan varios métodos, por ejemplo, colocación parcial en una zanja a lo largo de los límites de la sección o carreteras Se utilizan una variedad de opciones para agrupar tuberías subterráneas. Uno de ellos - la instalación de bisagras en forma de cestas. Al elegir un esquema de colocación de tuberías para la parte externa de la bomba de calor, debe recordarse que la parte de trabajo del sistema debe estar enterrada por debajo del nivel de congelación del suelo estacional. Una buena combinación de tuberías dispuestas horizontalmente y pozos verticales ayudará a reducir el tamaño del sitio retirado.

Opción # 1. Colocación vertical del colector externo.

Este tipo de calentamiento se basa en un fenómeno natural interesante: a una profundidad de 50-100 m y más desde su superficie, la Tierra tiene la misma temperatura constante de 10-12 ° С durante todo el año.

Para poder utilizar esta energía de la tierra, es necesario perforar pozos verticales. La tecnología es casi lo mismo que preparar una fuente de ingesta de agua.

Con el fin de maximizar la conservación del paisaje, es posible perforar varios tubos desde el mismo punto de partida, pero desde diferentes ángulos.

El circuito externo del sistema se montará directamente en estos pozos. Esto efectivamente quitará el calor de la tierra. Por supuesto, este método difícilmente puede llamarse simple y de bajo presupuesto.

Para crear un sistema de calefacción geotérmico vertical, es necesario utilizar equipos para perforar pozos; sin el uso de una plataforma de perforación, la solución de problemas del sistema llevará bastante tiempo (+)

Es relevante en el caso cuando el territorio adyacente a la casa ya está equipado y la violación de su paisaje no es práctica. La profundidad de perforación puede alcanzar desde 50 hasta 200 metros.

Los parámetros específicos del pozo dependen de la situación geológica en el sitio y de los parámetros de la estructura futura. La vida útil de este diseño es de aproximadamente 100 años.

Para construir una versión vertical del sistema con un intercambiador de calor que extraiga la energía del agua subterránea, será necesario perforar dos pozos con agua.

Uno de ellos, llamado debito, usa una bomba para extraer el agua, que, después de la transferencia de calor, se drena en la segunda salida de recepción.

Menos sistema geotérmico con dos pozos en la falta de eficiencia para calentar una casa de campo. Demasiada energía se gasta haciendo circular la bomba. Pero para el suministro de refrigerante al contorno de un suelo cálido, la energía térmica recibida es suficiente.

Opción # 2. Localización horizontal del colector de suelo.

Para establecer el contorno exterior con una vista horizontal de la calefacción, debe saber qué tan profundo está congelado el terreno en su área.

Las tuberías se colocan por debajo del nivel de congelación en las trincheras preparadas anteriormente, capturando un espacio bastante grande: para calentar la casa, cuya área es de 200-250 metros cuadrados. m, es necesario utilizar unos 600 metros cuadrados. m intercambiador de calor. Eso es seis acres.

La desventaja de este diseño es la gran área que ocupa. Si necesita un césped cubierto de hierba y flores en la parcela, esta es su opción. Y es mejor mantener los tubos colectores lejos de los árboles frutales (+)

Está claro que bajo tales condiciones, el volumen de movimiento de tierras será significativo. Además, debe considerar en términos de la ubicación de los árboles y otra vegetación en el sitio, para no congelarlos. Por ejemplo, no puede tener una tubería colectora 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 solo se está desarrollando para la construcción. Todos los cálculos y planos para la construcción de la casa de campo, la organización de su calefacción y la planificación de la parcela se realizan mejor simultáneamente.

Etapa 1: El dispositivo de bomba de calor de agua subterránea con un colector horizontal comienza con el desarrollo de un pozo o zanja y un colector que recoge el calor de las capas del suelo. Etapa 2: las bisagras del colector están conectadas a las tuberías, una de las cuales recoge la salmuera que absorbe el calor del suelo, la segunda la devuelve después de transferir la energía a la bomba de calor. Etapa 3: Al ingresar a la bomba de calor, la salmuera emite la energía que ingresa al calentador de agua de almacenamiento, que prepara al transportador de calor para los circuitos de calefacción. Paso 4: Después de conectar y ensamblar la red, se prueba su funcionamiento. При получении положительных результатов котлован заполняется грунтом и обустраивается площадка над ним

Погружение горизонтального теплообменника в водоём

Этот способ требует особого расположения домовладения – на расстоянии примерно в 100 м от водоёма, имеющего достаточную глубину. Кроме того, указанный водоём не должен промерзать до самого дна, где и будет расположен внешний контур системы. А для этого площадь водоёма не может быть меньше 200 кв. m

Этот вариант размещения теплообменника считается наименее затратным, но подобное расположение домовладения все-таки встречается не часто. Кроме того, могут возникать сложности, если водоём относится к объектам общего пользования

Очевидным преимуществом этого метода является отсутствие обязательных трудоёмких земляных работ, хотя с подводным расположением коллектора все-таки придется повозиться. И специальное разрешение на проведение таких работ тоже понадобится.

Впрочем, геотермальная установка, использующая энергию воды, все-таки является наиболее экономичной.

Своими руками: что и как

Если уж и монтировать геотермальное отопление своими руками, то внешний контур лучше все-таки купить в готовом виде. Конечно, мы рассматриваем лишь способы горизонтального расположения внешнего теплообменника: под поверхностью почвы или под водой.

Скважинный вертикальный коллектор смонтировать самостоятельно гораздо сложнее, если вы не обладаете оборудованием и навыками бурения.

Тепловой насос – не слишком габаритное оборудование. В вашем доме он не займет много места. Ведь по размеру он сопоставим, например, с обычным твердотопливным котлом. Подключить к нему внутренний контур вашего дома – задача несложная.

Вообще-то делается всё точно так же, как и при организации и разводке отопления с использованием традиционных источников тепла. Главная трудность – устройство внешнего контура.

Такое расположение дома относительно пруда встречается чаще. Главное, чтобы водоём был не дальше, чем в 100 метрах от коттеджа

Лучшим вариантом будет использование водоёма, если такой найдется на расстоянии не более 100 м. Необходимо, чтобы его площадь превышала 200 кв. м, а глубина – 3 м (средний параметр промерзания). Если этот водоём вам не принадлежит, то проблемой может стать получение разрешения на его использование.

Если же водоём – это пруд, который находится у вас в собственности, то дело упрощается. Воду из пруда можно временно откачать. Тогда работы на его дне можно будет выполнять легко: нужно будет уложить трубы по спирали, закрепив их в этом положении.

Земляные работы понадобятся только для рытья траншеи, которая нужна будет для присоединения внешнего контура к тепловому насосу.

После выполнения всех работ, пруд может быть снова заполнен водой. В ближайшие лет сто внешний теплообменник должен работать исправно и не доставлять хлопот его владельцу.

Если в вашем распоряжении оказался земельный участок, на котором вам только предстоит возводить жильё и растить сад, имеет смысл распланировать горизонтальный теплообменник грунтового типа.

Для этого следует сделать предварительный расчет площади будущего коллектора, исходя из параметров, которые уже указаны выше: 250-300 кв. м коллектора на 100 кв. м отапливаемой площади дома.

Если вам достался участок без строений и растительности, которую бы хотелось сохранить, грунт при сооружении внешнего горизонтального почвенного контура можно просто снять: это легче, чем выкапывать траншеи

Траншеи, в которые предстоит укладывать трубы контура, нужно выкапывать ниже уровня промерзания почвы.

А ещё лучше – просто снять грунт на глубину его промерзания, уложить трубы, а после вернуть грунт на место. Работа трудоёмкая, сложная, но, имея большое желание и целеустремленность, вы сможете её выполнить.

Затраты и перспективы окупаемости

Расходы на оборудование и его монтаж в процессе сооружения геотермального отопления зависят от мощности агрегата и от производителя.

Производителя каждый выбирает, руководствуясь собственными соображениями и сведениями о репутации и надежности того или иного бренда. А вот мощность зависит от площади помещения, которое предстоит обслуживать.

В этом рисунке кратко отражена вся суть выгоды, получаемой от применения геотермальной отопительной системы. Именно такое соотношение входящей и исходящей энергии позволяет система сначала быстро окупиться, а потом и экономить средства своего владельца (+)

Если брать в расчет именно мощность, то стоимость тепловых насосов колеблется в следующих диапазонах:

  • на 4-5 кВт – 3000-7000 условных единиц;
  • на 5-10 кВт – 4000-8000 условных единиц;
  • на 10-15 кВт – 5000-10000 условных единиц.

Если к этой сумме мы прибавим затраты, которые нужны на выполнение монтажных работ (20-40%), то мы получим сумму, которая для многих покажется абсолютно нереальной.

Но все эти затраты окупятся за вполне приемлемые сроки. В дальнейшем же вам придется оплачивать лишь незначительные расходы на электричество, необходимое для работы насоса. И это всё!

Из-за недостаточной для обогрева жилых строений эффективности геотермальных систем их используют в качестве дополнения к основным отопительным сетям или сооружают комплексно с двумя и более теплообменниками

Как показывает практика, геотермальное отопление особенно выгодно для домов, общая отапливаемая площадь которых составляет 150 кв. м. За пять-восемь лет все затраты на обустройство систем отопления в этих домах полностью окупаются.

Если геотермальное отопление не особо востребовано среди собственников частных домов, то эффективность гелеосистем уже оценили жители южных регионов. Технология сооружения солнечного отопления достаточна проста, а ее экономичность и практичность подтверждена многолетним опытом использования западными странами и нашими соотечественниками.

Дополнительная информация об альтернативных источниках энергии представлена в этой статье.

Conclusiones y video útil sobre el tema.

Если вам проще воспринимать наглядную информацию, то этот видеоролик позволит вам своими глазами увидеть, как именно функционирует геотермальная система, а также больше узнать о том, кому и почему этот вид отопления выгоден.

Предлагаем вам посмотреть небольшой видеоролик, в котором владелец горизонтального подпочвенного коллектора, расскажет о своих впечатлениях от его эксплуатации. Кроме того, посмотрев это видео, вы узнаете о текущих расходах, связанных с эксплуатацией системы геотермального отопления.

Каждый владелец частного дома выбирает сам, покупать ли ему услуги ресурсоснабжающих организаций или надеяться только на себя самого. При этом он руководствуется целым списком соображений.

Цель, которую мы перед собой поставили, заключается не в том, чтобы подтолкнуть вас к готовому выводу, а в том, чтобы поделиться информацией о вариантах решения стоящей перед вами задачи.

Есть, что дополнить, или возникли вопросы по теме геотермального отопления частного дома? Puedes dejar comentarios en la publicación. La forma de comunicación está en el bloque inferior.

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Construcción