- ¿Cómo funciona una geo-unidad térmica?
- ¿Qué son las instalaciones geotérmicas?
- ¿Cómo hacer una unidad con tus propias manos?
- Советы по выбору системы
- Conclusiones y video útil sobre el tema.
¡Ayuda al desarrollo del sitio, compartiendo el artículo con amigos!
Es posible organizar la calefacción y el suministro de agua caliente de una casa privada de diferentes maneras, por ejemplo, para conectarse a las comunicaciones del suministro de gas central o convertir los sistemas de calefacción en consumo de electricidad. ¿Estás de acuerdo?
Y es posible montar una bomba de calor geotérmica con sus propias manos y utilizar de manera efectiva el calor de la tierra para crear condiciones de vida cómodas. Por supuesto, este es un proceso bastante laborioso, pero para aquellos que son al menos un poco versados en tecnología, esto no será difícil.
En este artículo discutiremos los principios de operación y los tipos de instalaciones geotérmicas. Le diremos cómo construir una bomba de calor a partir de materiales de desecho. Además, en el artículo encontrará consejos de expertos sobre la elección de geo-unidades. Y los videos publicados revelarán los secretos de la instalación y los principios de las bombas geotérmicas.
¿Cómo funciona una geo-unidad térmica?
El algoritmo de la bomba de calor geotérmica se basa en la transferencia de calor de una fuente con un bajo potencial de energía térmica al refrigerante. La tierra aquí juega el papel de un radiador en el verano y es una fuente activa de calor en la temporada de invierno.
La diferencia en las temperaturas del suelo ayuda a aumentar la eficiencia general del sistema y ayuda a reducir los costos operativos reales.
En el núcleo de la bomba de calor geotérmica se encuentra el fenómeno de la inercia térmica. La temperatura de la tierra a una profundidad de 6 metros y por debajo corresponde casi exactamente a la temperatura media anual del aire en la región y varía muy poco a lo largo del año calendario.
En la práctica, la tubería, colocada en el suelo, ingresa al refrigerante actual y se calienta allí varios grados. Luego, la composición va a la unidad de intercambio de calor (o evaporador) y transfiere la energía térmica acumulada al circuito del sistema interno.
El principio de funcionamiento de las instalaciones geotérmicas es similar al funcionamiento de los sistemas de refrigeración. Es por eso que algunos tipos de bombas de calor en el verano se utilizan con éxito como acondicionadores de aire y, con su ayuda, enfrían el aire en locales residenciales.
El refrigerante que opera en el circuito externo se calienta en el evaporador, se convierte en gas y en el compresor. Allí, se encoge bajo la influencia de la alta presión y se vuelve aún más caliente.
El gas caliente pasa al dispositivo de condensación y transfiere la energía térmica al refrigerante de trabajo del sistema interno responsable del calentamiento de la casa. Al final del proceso, el refrigerante, que ha perdido calor, vuelve al punto de inicio en el estado líquido.
¿Qué son las instalaciones geotérmicas?
Las bombas de calor geotérmicas difieren entre sí en el tipo de refrigerante en los contornos internos y externos de la estructura. La energía del dispositivo se obtiene del suelo, el agua (agua subterránea o un depósito natural abierto) o el aire.
Dentro de un área residencial, un recurso de calor se utiliza para calentar habitaciones, calentar agua y aire acondicionado. Dependiendo de la combinación de los elementos y funciones utilizados, los sistemas se clasifican en tipos: "tierra-agua", "agua-agua" y "aire-agua".
Opción # 1. Construir sobre la tecnología de "tierra-agua"
La bomba "tierra-agua" es una de las opciones alternativas de calefacción más eficaces para locales residenciales. El principio de su acción se reduce a la selección con la ayuda de sondas o colectores de energía térmica del suelo y la transfiere al sistema de calentamiento de agua del hogar.
Las bombas de calor geotérmicas de tierra a agua son dispositivos progresivos de alta tecnología. Se caracterizan por una fiabilidad excepcional y demuestran un alto nivel de eficiencia. No requieren la intervención constante de los propietarios en el trabajo, pero necesitan un servicio profesional.
Ayuda a implementar una tecnología de instalación especial, que consiste en un intercambiador de calor geotérmico colocado debajo de la profundidad de la congelación real del suelo, y la bomba de calor en sí misma, que funciona como un refrigerador, es solo lo contrario (ciclo de reversión de Carnot).
Como funciona el dispositivo
La instalación de tierra a agua, que calienta las instalaciones residenciales utilizando calor renovable producido por el suelo, funciona de acuerdo con 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 por medio de una bomba al intercambiador de calor - evaporador. Allí, ella le da el calor recolectado al freón, y ella, volviéndose más fría a 2-5 ° C, vuelve al punto de partida.
- El freón enriquecido con energía térmica se evapora y, habiendo asumido un estado gaseoso, ingresa a la unidad del compresor. Allí, la temperatura del gas aumenta debido a las formas de compresión y condensado.
- La energía térmica se transfiere al refrigerante en el sistema de calefacción doméstica, y el freón nuevamente toma una forma líquida. Su presión cae después de pasar por la válvula de expansión del sistema y el refrigerante regresa al evaporador para recolectar otra porción del recurso.
Como resultado de este procedimiento, la cantidad de energía térmica tomada del suelo y transferida al sistema de calefacción de un edificio residencial es más de 4 veces la cantidad de electricidad gastada para garantizar el funcionamiento correcto de la unidad del compresor, la bomba circular y la unidad de control.
Mezcla glicólica con un buen índice de viscosidad, agua con alcohol o salmuera: estos son los líquidos no congelantes utilizados en el sistema de "agua subterránea". Son amigables con el medio ambiente, toman el calor de manera eficiente y lo transportan a la estación de bombeo.
Una ventaja adicional puede llamarse el hecho de que el sistema tiene la capacidad de trabajar en la dirección opuesta, es decir, para la refrigeración. Es cierto que la pérdida de eficiencia alcanza el 20%, pero esto se considera justificado, dada la alta capacidad de calentamiento del equipo.
Variantes de colocación de los sistemas tierra-agua.
Para crear el contorno exterior del sistema tierra-agua, se utilizan tuberías de polímero de alta resistencia con buenas características de rendimiento. Se colocan horizontalmente, colocados en el fondo de la excavación de una manera que recuerda la disposición de las comunicaciones para los complejos de "piso cálido".
La bomba de calor "tierra-agua" es confiable, eficiente y silenciosa, pero su instalación cuesta mucho dinero y lleva mucho tiempo (al menos 1 mes para las actividades de construcción, instalación y puesta en marcha). Este punto debe tenerse en cuenta antes de optar por este tipo de sistema de calefacción.
En la instalación el área a la velocidad de 25-50 sq. m por cada kilovatio de la bomba de potencia montada. La profundidad del hoyo se elige por debajo del límite de congelación, y las dimensiones exactas y el paso de colocación de la tubería se determinan mediante un cálculo adicional.
Para los propietarios de grandes propiedades terrestres, que eligieron una bomba de calor geotérmica de agua subterránea para calentar sus hogares, es recomendable instalar colectores horizontales. Los propietarios de áreas pequeñas son más adecuados para instalar sondas de aguas profundas, ya que van muy lejos en el suelo y no "comen" el área útil cerca de la casa.
Los territorios donde se organizan las comunicaciones de los sistemas geo-terrestres "tierra-agua" ya no se utilizan para las necesidades agrícolas. Pueden romper un hermoso césped con césped o una cama de flores con flores anuales.
La instalación vertical es mucho más problemática y conlleva el uso de tecnología profesional. En el sitio, con la ayuda de una plataforma de perforación, se perfora un pozo con una profundidad de 20 a 150 m, se introduce una sonda geotérmica especial y se conecta a una bomba que suministra el fluido de trabajo al sistema de calefacción del hogar.
La sonda vertical para el sistema geotérmico de tierra a agua es una tapa con tuberías conectadas. Se sumerge en un pozo con una profundidad de 18 m o más. La cantidad exacta de pozos y sondas, la profundidad de la inmersión requerida y el diámetro real de la tubería se calculan por separado para cada caso en particular, según la información obtenida como resultado de la exploración geológica realizada por expertos en el sitio.
Los tubos de sonda que se extienden desde los pozos perforados ingresan al colector. Desde ella hasta la bomba de calor hay 2 líneas troncales (que suministran el recurso y el reverso), equipadas con un revestimiento de aislamiento térmico. El diámetro de la línea depende del volumen total del sistema y de la habitación que se necesita calentar. A veces los parámetros alcanzan los 160 mm.
Según los cálculos aproximados, se necesitarán unos 7, 5 kW / h de energía para calentar un área residencial de unos 100 m2. Las sondas verticales para crear un sistema de calefacción de tierra a agua en este caso tendrán que ser bajadas al suelo por 110-115 metros, o 250 metros cuadrados de la sección adyacente (+) bajo comunicaciones horizontales
Debido a que en profundidad, la temperatura del suelo es siempre más alta y más estable debido a la influencia del núcleo de la tierra, el método vertical de colocación del sistema de calefacción es reconocido como el más efectivo. Demuestra un alto nivel de eficiencia y funciona de manera confiable durante muchos años, no dando fallas ni averías.
Opción # 2. Características de las bombas de calor "agua-agua".
El sistema geotérmico "agua-agua" utiliza en el trabajo la energía térmica de los recursos hídricos. Esto es posible porque a una gran profundidad, la temperatura del agua, como la del suelo, permanece bastante alta y mantiene indicadores estables y constantes durante todo el año.
Para organizar el sistema de agua a agua y obtener energía térmica de baja calidad, se pueden utilizar reservorios abiertos (lagos, ríos), pozos, perforaciones e incluso aguas residuales de ciclos tecnológicos de producción industrial (suministro de agua de tipo inverso)
No hay una diferencia estructural principal entre la bomba de calor "agua subterránea" y "agua-agua". Pero los costos menos financieros y laborales son exigidos por el complejo, equipado sobre la base de un depósito abierto. El montaje no requiere eventos de perforación a gran escala.
El material de la tubería con refrigerante se equipa simplemente con una carga, se sumerge en agua y se conecta a un sistema de calefacción doméstico a través de las comunicaciones de conexión.
Sin embargo, esta opción solo es posible cuando 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 al agua abierta, use el potencial del agua subterránea.
Es cierto que esto implica un trabajo de campo serio 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.
Al instalar una bomba de calor de agua a agua, no uno sino dos pozos están equipados con uno. Después de uno, se toma el agua de trabajo y, después de pasar a través del intercambiador de calor, se redirige al segundo, que se encuentra en la dirección del movimiento de los flujos de agua subterránea. Durante la colocación, es necesario tener en cuenta que el pozo receptor debe estar ubicado a una distancia de al menos 6 metros y debe estar río abajo.
Normalmente, las instalaciones de agua a agua se montan donde no es posible conectar las comunicaciones centrales o usar otros tipos de medios de transferencia de calor.
Los expertos dicen que la calefacción alternativa de este tipo es extremadamente efectiva en edificios modernos que tienen un indicador mínimo de pérdida de calor.
En la fabricación e instalación de sistemas geotérmicos de calentamiento de agua a agua, es muy importante utilizar materiales con un alto nivel de resistencia a la corrosión, congelación y otras manifestaciones agresivas del entorno externo. Entonces el equipo durará mucho tiempo y no le dará ningún problema al propietario.
Si la casa está bien aislada, protegida de corrientes de aire, humedad y penetración de aire helado o construida con modernas tecnologías de aislamiento, el costo del sistema de calefacción se reduce significativamente debido a la oportunidad de comprar equipos de bombeo de mucha menos potencia.
Opción # 3. Sistemas aire-agua.
La bomba de calor "aire-agua" utiliza para el trabajo el recurso de energía natural más asequible, ilimitado y renovable: el aire. El equipo funciona por medio de ventiladores y evaporadores, combinados en un solo complejo.
Muestra la mayor eficiencia a temperaturas de hasta -15 ° C. Con un rendimiento más agresivo pierde una parte significativa de la potencia.
La bomba de calor aire-agua es significativamente más económica que los modelos de agua a agua y de tierra a agua. El módulo es adecuado para regiones con inviernos relativamente cálidos. En las zonas frías del norte donde las temperaturas superan los -20 … 25 ° C, la instalación de equipos de aire se considera poco práctica.
La unidad es excepcionalmente conveniente ya que no requiere la presencia de equipos especiales de parte de los propietarios de una casa privada para la instalación y para realizar trabajos de instalación complejos.
No necesita excavación, taladrado y otras actividades de trabajo intensivo. Fácil de instalar y no ocupa mucho espacio. Puede funcionar correctamente, ubicado en el techo de la vivienda.
Es posible instalar una bomba geotérmica aire-agua en un sitio directamente cerca de edificios residenciales. Es silencioso y tiene un aspecto moderno y atractivo que no estropea el diseño general del territorio.
Las principales ventajas del equipo incluyen un funcionamiento prácticamente silencioso y la posibilidad de reutilizar el calor liberado de la habitación con calefacción en forma de aire de escape, agua, gas, humo, etc.
Los propietarios del sistema mantienen el sistema de forma independiente:
- limpie las aspas del ventilador y las rejillas protectoras de la instalación por evaporación del polvo, restos pequeños y hojas;
- lubrique el compresor con una composición especial especificada en las instrucciones del fabricante;
- cambie el aceite en las unidades de potencia (ventilador, compresor) con una cierta frecuencia;
- verifique la integridad del cable de alimentación y la tubería de cobre a través de la cual circula el refrigerante en el sistema.
Además de estas acciones, los fabricantes de equipos de bombeo recomiendan encarecidamente a los clientes que monitoreen el estado de los sensores térmicos, lo que refleja el funcionamiento de la unidad de control.
Deben limpiarse eliminando suavemente las manchas de polvo y aceite de la superficie. Esto prolongará la "vida útil" del sistema aire-aire y hará que el proceso de operación sea más simple y más cómodo.
¿Cómo hacer una unidad con tus propias manos?
Independientemente de la opción de recurso (tierra, agua o aire) que se elija para calefacción, se requerirá una bomba para que el sistema funcione correctamente.
Este dispositivo consta de elementos tales como:
- unidad compresora (elemento intermedio del complejo);
- el evaporador transfiere energía de bajo grado al refrigerante;
- una válvula de mariposa a través de la cual el refrigerante encuentra su camino de regreso al evaporador;
- un condensador donde el freón emite energía térmica y se enfría a su temperatura original.
Puede comprar un sistema completo del fabricante, pero le costará una cantidad decente. Cuando no haya dinero disponible, vale la pena hacer una bomba de calor con sus propias manos a partir de las piezas disponibles y, si es necesario, comprar las piezas faltantes.
Cuando planee instalar un sistema de calefacción geotérmica en una casa privada, primero debe encargarse de reducir el nivel de pérdida de calor. Para este fin, es necesario calentar las paredes con material especial, proporcionar puertas y marcos de ventanas con juntas de espuma, y proteger el piso y el techo con paneles de espuma. Entonces el calor liberado por la bomba en la máxima medida permanecerá en el interior.
Cuando la decisión sobre la fabricación de la bomba de calor se hace a mano, es imperativo verificar el estado del cableado eléctrico y del medidor de electricidad de la casa.
Si estos elementos están desgastados y son viejos, es necesario revisar todas las áreas, detectar posibles fallas y eliminarlas incluso antes de que comience el trabajo. Luego, el sistema funcionará sin problemas justo después del lanzamiento y no molestará a los propietarios con cortocircuitos, encendido del cableado y atascos de tráfico.
Método # 1. Montaje desde el frigorífico.
Para el montaje de la bomba de calor con sus propias manos del viejo refrigerador se retira colocado detrás de la bobina. Este artículo se utiliza como un condensador y se coloca en una capacidad de alta resistencia, resistente a temperaturas agresivas. Un compresor que funciona correctamente está conectado a él, y un simple barril de plástico se usa como evaporador.
Si se usa un refrigerador muy viejo para crear una bomba, es mejor reemplazar el freón en uno nuevo. No será posible hacerlo por su cuenta, por lo que debe invitar a un asistente con equipo especial. Reemplazará rápidamente el fluido de trabajo y el sistema funcionará en el modo correcto.
Los elementos preparados están interconectados, y luego la unidad creada se conecta al sistema de calefacción por medio de tubos de polímero y comienza a operar el equipo.
Las instrucciones paso a paso sobre cómo ensamblar una bomba de calor desde un refrigerador se describen en este artículo.
Método # 2. Bomba de calor de aire acondicionado
Para hacer una bomba de calor, un acondicionador de aire se modifica y se vuelve a desarrollar algunos de los componentes principales. Primero, se intercambian los bloques externos e internos.
Испаритель, отвечающий за передачу низкопотенциального тепла, дополнительно не ставят, так как он имеется во внутреннем блоке агрегата, а передающий тепловую энергию конденсатор стоит во внешнем блоке. В качестве теплоносителя подходят как воздух, так и вода.
Если этот вариант монтажа не удобен, конденсатор устанавливают в отдельный резервуар, предназначенный для корректного теплообмена между греющим ресурсом и теплоносителем.
Саму систему снабжают четырехходовым клапаном. Для этой работы обычно приглашают специалиста, имеющего профессиональные навыки и опыт проведения мероприятий такого рода.
Современные сплит системы малоэффективны при низких температурах, поэтому профессионалы не рекомендуют использовать их для самостоятельного изготовления теплонасосов
В третьем варианте кондиционер полностью разбирают на составные детали, а потом из них комплектуют насос по традиционной общепринятой схеме: испаритель, компрессор, конденсатор. Готовый прибор присоединяют к обогревающему дом оборудованию и приступают к использованию.
На сайте есть серия статей по изготовлению тепловых насосов своими руками, советуем ознакомиться:
- Как сделать тепловой насос для отопления дома своими руками: принцип работы и схемы сборки
- Как сделать тепловой насос воздух-вода: схемы устройства и самостоятельная сборка
Советы по выбору системы
Монтаж оборудования типа «земля-вода» обходится дороже всех остальных вариантов, потому что требует глубинных земляных работ при вертикальном расположении оборудования или большой свободной площади участка при горизонтальной прокладке коммуникаций.
Эти параметры ограничивают использование системы и существенно снижают ее привлекательность.
Установка насоса «вода-вода» тоже имеет некоторые ограничения. Если рядом есть доступный водоем, можно разместить систему в нем. Отсутствие открытых вод повлечет за собой бурение скважин и отводных колодцев, что тоже стоит не дешево.
Насос «воздух-вода» не представляет проблем с установкой, и может корректно работать даже в многоквартирных домах, но при суровых зимах с низкими температурными показателями его эффективность падает и для ее поддержки требуется параллельный источник энергии.
Однако, обустройство геотермального отопления в итоге окупает свои затраты и начинает вырабатывать бесплатный ресурс, позволяя владельцам жить в максимально удобных, приятных и комфортных условиях, не тратя при этом больших средств на коммунальные услуги.
Conclusiones y video útil sobre el tema.
В ролике наглядно показано, как в большом доме из газосиликатного блока обустроена отопительная система на основе геотермального теплового оборудования «воздух-вода». Раскрыты некоторые интересные нюансы относительно монтажа оборудования и озвучены реальные цифры коммунальных платежей за месяц.
Как работает оборудование «земля-вода». Подробное описание от специалиста по установке геотермальных тепловых котлов, рекомендации и полезные советы для домашних мастеров от профессионала своего дела.
Своими впечатлениями о тепловом геотермальном насосе делится реальный пользователь оборудования.
Профессиональный слесарь рассказывает, как в домашних условиях изготовить тепловой насос на основе мощного компрессора и трубчатых теплообменных деталей. Подробная инструкция в пошаговом режиме.
Геотермальный насос для отопления частного домовладения – удачный способ создания комфортных жизненных условий даже там, где недоступны централизованные коммуникационные системы и более привычные источники энергетического ресурса.
Выбор системы зависит от территориального расположения недвижимости и финансовых возможностей хозяев.
Имеете опыт изготовления геотермального теплового насоса? Пожалуйста, поделитесь информацией с нашими читателями, предложите свой вариант сборки. Оставлять комментарии и прикреплять фотографии своих самоделок можно в форме, расположенной ниже.