Calefacción geotérmica: el principio de funcionamiento, los pros y los contras, las sutilezas de la construcción.

Hay muchas opciones diferentes para calentar hogares. La atención de las personas se centra naturalmente en encontrar formas que consuman la menor cantidad de energía. Las disputas feroces son causadas por un método tan progresivo de obtener calor, como el uso de fuentes subterráneas.

El principio de calentamiento geotérmico implica el uso de bombas de calor. Funcionan de acuerdo con el ciclo clásico de Carnot, llevando un refrigerante frío muy por debajo y recibiendo a cambio un flujo de líquido calentado a 50 grados dentro del sistema de calefacción. El equipo funciona con una eficiencia de 350 a 450% (esto no contradice las leyes físicas fundamentales, por eso, se dirá más adelante).Una bomba de calor estándar calienta una casa u otro edificio debido al calor de la tierra durante más de 100 mil horas (este es el intervalo promedio entre las revisiones preventivas).

Calentar hasta 50 grados no es accidental. Es este indicador el que fue reconocido como el más efectivo por los resultados de cálculos especiales y en el estudio de sistemas implementados en la práctica. Por lo tanto, el calentamiento del suelo, que utiliza el flujo de energía de las profundidades, se complementa principalmente no por radiadores, sino por un suelo caliente o un circuito de aire. En promedio, por 1000 W de energía, lo que impulsa la bomba, es posible elevar más de 3500 W de energía térmica. En el contexto del aumento rampante en el costo del refrigerante en la red principal y otros métodos de calefacción, este es un indicador muy agradable.

La calefacción geotérmica está formada por tres circuitos:

• colector de tierra
• bomba de calor;
• De hecho, un complejo de calefacción en casa.

La razón es simple: el agua que se encuentra en una capa de tierra suficientemente caliente erosiona rápidamente el equipo. E incluso tal líquido se puede encontrar en ningún lugar arbitrario. La elección de un refrigerante específico está determinada por las decisiones de diseño de los ingenieros. La bomba se selecciona en función del dispositivo, las partes restantes del sistema. Dado que la profundidad del pozo (el nivel del equipo) está determinada por las condiciones naturales, las diferencias decisivas entre los tipos de sistemas geotérmicos están asociadas con el dispositivo del reservorio en el suelo.

La estructura horizontal implica la ubicación del colector bajo la línea de congelación del suelo. Dependiendo de la ubicación específica, esto significa una profundización de 150 a 200 cm. Tales colectores pueden estar equipados con varios tubos, como el cobre (con una capa externa de PVC) y hechos de metal y plástico. Para obtener de 7 a 9 kW de calor, deberá colocar al menos 300 metros cuadrados. coleccionista m. Esta técnica no permite acercarse a los árboles en más de 150 cm, y al finalizar la instalación es necesario mejorar el territorio.

Un depósito expuesto verticalmente implica la perforación de varios pozos, con direcciones necesariamente dirigidas y direcciones diferentes desde su propio ángulo. Dentro de los pozos hay sondas geotérmicas, el retorno térmico de 1 en ejecución. m alcanza unos 50 vatios. Es fácil calcular que para una cantidad idéntica de calor (7-9 kW), se deberán suministrar 150-200 m de pozos. La ventaja en este caso no solo está en la economía, sino también en el hecho de que la estructura del paisaje del territorio no cambia. Solo será necesario asignar un área pequeña para la instalación de la unidad de cajón y para colocar un colector de concentración.

Un contorno calentado con agua es práctico si es posible llevar una unidad de intercambio de calor externa a un lago o estanque a una profundidad de 200 a 300 cm. Pero el requisito previo será la ubicación del depósito dentro de un radio de 0,1 km desde el edificio con calefacción y la superficie de agua de al menos 200 metros cuadrados. m. También hay intercambiadores de calor de aire cuando el calor es generado por un circuito externo de la atmósfera. Tal decisión se manifiesta perfectamente en las regiones del sur del país y no requiere ningún trabajo de excavación. Las debilidades del sistema son la baja eficiencia con heladas de 15 grados y una parada completa si la temperatura desciende a 20 grados.

El calentamiento geotérmico de una casa de campo, en primer lugar, no consume combustible mineral aéreo costoso y contaminante. Ya 7 de las 10 casas nuevas construidas en Suecia se calientan de esta manera. En los días calurosos, los equipos geotérmicos de un calentador se convierten en un medio de acondicionamiento pasivo. Contrariamente a la creencia popular, este sistema de calefacción no necesita volcanes o géiseres. En el terreno plano más común, no actúa peor.

La única condición es alcanzar el punto debajo de la línea de congelación por el contorno térmico.Donde la temperatura del suelo es siempre de 3 a 15 grados. La eficiencia ultraalta solo parece contradecir las leyes de la naturaleza; La bomba de calor está saturada con freón, que se evapora bajo la acción de incluso el agua de "hielo" que parece a las personas. El vapor calienta el tercer circuito. Tal esquema es un refrigerador al revés. Por lo tanto, la eficiencia de la bomba se refiere solo a la relación cuantitativa de energía eléctrica y recursos térmicos. Por sí mismo, la unidad es "como debería ser", con una inevitable pérdida de energía.

Las ventajas objetivas del calentamiento geotérmico pueden considerarse:

• excelente eficiencia
• un período de servicio sólido (la bomba de calor ha funcionado durante 2 o 3 décadas y las sondas geológicas tienen hasta 100 años);
• la estabilidad del trabajo en casi cualquier condición;
• falta de unión a los portadores de energía;
• plena autonomía.

Hay un problema grave que evita que el calentamiento geotérmico sea una solución muy común. Esto, como lo muestran los comentarios de los propietarios, el alto precio del diseño que se está creando. Para calentar la casa habitual de 200 metros cuadrados. m (no tan raro), será necesario construir un sistema llave en mano por 1 millón de rublos, hasta 1/3 de esta cantidad es una bomba de calor. Las instalaciones automatizadas son muy cómodas y, si todo está configurado correctamente, pueden funcionar durante años sin la intervención de personas. Todo depende solo de la disponibilidad de fondos. Otra desventaja es la dependencia de la fuente de alimentación de la unidad de bombeo.

Un buen número de personas están tratando de crear calefacción geotérmica con sus propias manos. Pero para que un sistema de este tipo funcione, se deben realizar cálculos cuidadosos y también se requiere la disposición del cableado de la tubería. Es imposible acercar el pozo a la casa más de 2 a 3 metros. La profundidad de perforación máxima permitida alcanza los 200 m, sin embargo, los pozos que alcanzan los 50 km muestran una buena eficiencia.

Los principales parámetros que se tienen en cuenta en cualquier cálculo son:

• temperatura (profundidad de 15-20 m y más de 8 a 100 grados dependiendo de las condiciones creadas);
• el valor de la potencia recuperable (promedio - 0.05 kW por 1 m);
• Influencia del clima, humedad y contacto con aguas subterráneas en la transferencia de calor.

Lo que es muy interesante, las rocas completamente secas no dan más de 25 W con 1 m.y si hay agua subterránea, esta cifra aumenta a 100-110 vatios. No debemos olvidar que el tiempo de funcionamiento estándar de la bomba de calor es de 1800 horas por año.Si se supera este indicador, el sistema no será más eficiente, pero su desgaste crecerá rápidamente. Lo que es mucho peor, la sobreexplotación del recurso térmico del subsuelo conduce a su enfriamiento e incluso a la congelación de las rocas en la profundidad de trabajo. Después de esto, el suelo puede hundirse, a veces las tuberías en funcionamiento y las estructuras sobre el suelo están dañadas.

El suministro de calor a expensas de fuentes subterráneas debe crearse de acuerdo con un algoritmo estrictamente desarrollado. Dado que los sistemas de agua y aire son limitados, la mayoría de las opciones prácticas involucran la perforación de pozos.Y esta es otra razón para no hacer todo con tus propias manos. Solo un equipo especial permite penetrar a una profundidad de 20-100 m, donde se crean las condiciones necesarias para el calentamiento. El uso de tubos de plástico diseñados para una presión de aproximadamente 6 bar se permite como sondas.

Para mejorar el rendimiento del sistema, utilice flejes de 3 o 4 líneas.Las secciones finales están conectadas en forma de la letra U. El calentamiento a lo largo del contorno es muy importante, gracias a ello, el agrietamiento de las tuberías se excluye en las heladas severas. Este calentamiento se realiza a través de un cable estirado hacia el centro del canal a través del cual se aplica la corriente. Si no se pueden aplicar pilas de energía, se deben usar receptores horizontales. Se está preparando una plataforma con dimensiones de 15x15 m, y el suelo se elimina de la misma hasta una profundidad de hasta 0,5 m.

Toda esta área es necesaria para poner sondas similares. Las esteras o tuberías eléctricas que intercambian calor a menudo se utilizan. Para mejorar la eficiencia del sistema de calefacción, aplique el diseño de la tubería en forma de espiral o en forma de "serpiente". Es imposible decir exactamente qué es mejor: complejos ya hechos, producidos en masa o autoensamblado.En el primer caso, el problema de compatibilidad se resuelve automáticamente, pero en el segundo, la flexibilidad aumenta, el potencial de modernización aumenta (aunque se debe prestar más atención al diseño).

Los constructores aficionados pueden alejarse de un acumulador de calor típico, reemplazándolo con una regla de concreto. El calentamiento geotérmico en un sistema de este tipo elimina la necesidad de sacudidas de temperatura significativas. Es posible realizar experimentos con diferentes fluidos de transferencia de calor, así como montar compresores con capacidad variable. Al calcular la carga correctamente y distribuir correctamente el calor a lo largo de los circuitos de consumo, puede hacer que el sistema sea más eficiente en un 15-20%. En paralelo, el costo de la energía se reduce significativamente.

Los tubos colocados horizontalmente se colocan a una profundidad de 50 a 300 cm. En el área de las carreteras era la más pequeña, se hacen en forma de giros. Pero entre las dos carreteras individuales debe haber al menos 200 mm. Cualquier trabajo de construcción debe estar precedido por una determinación del retorno térmico del suelo. Si es inferior a 20 vatios por 1 cuadrado. m, no hay ningún punto en el contorno geotérmico. Para asegurar la descarga de agua subterránea, el fondo de las fosas está cubierto con una capa de arena.Tubos a base de polietileno reticulado funcionan bien.

El funcionamiento más eficiente de la bomba de calor se proporciona en habitaciones donde la temperatura del aire está entre 14 grados centígrados. Siempre que sea posible, debe preferir la alineación vertical de los contornos a la horizontal, ya que es la más eficiente de todas. A juzgar por las revisiones, en su forma pura, el calentamiento geotérmico es irracional, calienta el agua durante demasiado tiempo, porque en muchos casos un sistema de este tipo cumple una función puramente auxiliar. Para lograr el rendimiento más alto, debe concentrarse en la intensidad máxima permitida de la participación del recurso térmico y las tasas de flujo estimadas del pozo.

Si el fondo no es rocas secas y agua caliente, esta es la situación óptima. Entonces es posible ahorrar dinero y obtener el máximo beneficio. Pero debemos recordar que si se planea usar simultáneamente fuentes subterráneas calientes para el suministro de agua, el agua en ellas debe cumplir con los requisitos sanitarios estándar. Cuando el análisis químico muestra la presencia de componentes agresivos, es recomendable organizar dos circuitos independientes, en los que el líquido no se mezcle, pero solo se produce el intercambio de calor.Los compresores se fijan en las paredes, ya sea de refrigeradores o acondicionadores de aire.

Si el cableado de la casa es bastante débil, vale la pena usar un par de compresores para reducir la corriente de arranque debido a la conexión en serie. En la instalación de los condensadores es necesario cuidar el movimiento de freón en ellos desde el punto superior hasta el inferior, y no al revés. Para que el coleccionista trabaje de manera estable y caliente la habitación, su área (para una casa privada de 100 m2) debe ser de 200-250 m2. El esquema de calefacción horizontal no debe utilizarse si planea dividir posteriormente el jardín o huerto. Incluso una bomba de pozo convencional puede usarse para completar el sistema.

Sobre qué es la calefacción geotérmica y cómo instalarla, vea el siguiente video.