Puede organizar el suministro de calefacción y agua caliente de una casa privada de varias maneras, por ejemplo, conectarse a las comunicaciones centrales de suministro de gas o transferir los sistemas de calefacción al consumo de electricidad. ¿Estás de acuerdo?
Y puede ensamblar una bomba de calor geotérmica con sus propias manos y usar efectivamente el calor de la tierra para crear condiciones de vida cómodas. Por supuesto, este es un proceso que lleva bastante tiempo, pero para aquellos que están al menos un poco versados en tecnología, no será un gran problema.
En nuestro artículo, hablaremos sobre los principios de operación y los tipos de instalaciones geotérmicas. Le diremos cómo construir una bomba de calor usted mismo con materiales improvisados. Además, en el artículo encontrará consejos de expertos para elegir geoagregados. Y los videos publicados revelarán los secretos de la instalación y los principios de operación de las bombas geotérmicas.
¿Cómo funciona una unidad de geo térmica?
El algoritmo de la bomba de calor geotérmica se basa en la transferencia de calor desde una fuente con un bajo potencial de energía térmica al refrigerante. La tierra aquí desempeña el papel de un radiador en el verano y es una fuente activa de calor en la temporada de invierno.
Las diferencias de temperatura del suelo ayudan a mejorar la eficiencia general del sistema y ayudan a reducir los costos operativos reales.
La base de la bomba de calor geotérmica es el fenómeno de la inercia térmica. La temperatura de la tierra a una profundidad de 6 metros o menos corresponde casi exactamente a la temperatura media anual del aire en la región y cambia muy poco durante el año calendario.
En la práctica, el refrigerante existente ingresa a la tubería ubicada en el suelo y se calienta varios grados allí. Luego, la composición pasa a la unidad de intercambio de calor (o evaporador) y transfiere la energía térmica acumulada al circuito interno del sistema.
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 aires acondicionados 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 entra 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 emite energía térmica al refrigerante de trabajo del sistema interno responsable de calentar la casa. Al final del proceso, el refrigerante, que ha perdido calor, vuelve al punto de partida en estado líquido.
¿Qué son las instalaciones geotérmicas?
Las bombas de calor geotérmicas difieren entre sí en el tipo de portador de calor 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 las instalaciones, el recurso de calor 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: "agua subterránea", "agua-agua" y "aire-agua".
Opción 1. Asamblea de tierra a agua
La bomba de agua subterránea es una de las opciones de calefacción alternativas más efectivas para edificios residenciales. El principio de su acción es seleccionar, usando sondas o colectores, la energía térmica del suelo y transferirla a un sistema de calentamiento de agua en el 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 postventa profesional
La instalación especial, que consiste en un intercambiador de calor geotérmico ubicado debajo de la profundidad de la congelación real del suelo, y la bomba de calor en sí, que funciona como un refrigerador, ayuda a implementar la tecnología, solo al revés (el ciclo inverso de Carnot).
Como funciona el dispositivo
La instalación de agua subterránea, que calienta las habitaciones debido al 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 a un intercambiador de calor - evaporador a través de una bomba. Allí le da el calor acumulado al freón, y ella misma, volviéndose más fría en 2-5 ° C, regresa al punto de partida.
- Enriquecido con energía térmica, el freón se evapora y, después de tomar un estado gaseoso, ingresa a la unidad del compresor. Allí, la temperatura del gas aumenta debido a las formas de compresión y condensación.
- La energía térmica se transfiere al refrigerante en el sistema de calefacción del hogar, y el freón nuevamente toma una forma líquida. Su presión cae después de pasar a través de la válvula de expansión del sistema y el refrigerante regresa al evaporador para obtener otra porción del recurso.
Como resultado de este procedimiento, la cantidad de energía térmica tomada del suelo y transferida al sistema de calefacción del 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.
Una mezcla de glicol con un buen índice de viscosidad, el agua con alcohol o solución salina son precisamente esos líquidos no congelantes que se utilizan en el sistema de agua de la tierra. Son respetuosos con el medio ambiente, toman calor de manera eficiente y lo transportan a la estación de bombeo
Una ventaja adicional es el hecho de que el sistema tiene la capacidad de trabajar 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 calentamiento del equipo.
Opciones de colocación de tierra a agua
Para crear el contorno exterior del sistema tierra-agua, se utilizan tuberías de polímero de alta resistencia con buen rendimiento. Se colocan horizontalmente y se colocan en el fondo del pozo de una manera que recuerda la disposición de las comunicaciones para los complejos de "piso cálido".
La bomba de calor de agua subterránea es confiable, eficiente y silenciosa en operación, sin embargo, su instalación cuesta dinero decente y toma mucho tiempo (al menos 1 mes para las actividades de construcción, instalación y puesta en marcha). Este punto debe tenerse en cuenta antes de decidirse por un sistema de calefacción de este tipo.
Durante la instalación, se utiliza un área de 25-50 metros cuadrados. m por cada kilovatio individual de bomba montada a potencia. La profundidad del pozo se elige debajo del límite de congelación, y las dimensiones exactas y el paso de la colocación de la tubería se determinan mediante un cálculo adicional.
Es aconsejable que los propietarios de terrenos de gran tamaño que hayan elegido una bomba de calor geotérmica de agua subterránea para calentar su hogar, instalen colectores horizontales. Los propietarios de pequeñas parcelas son más adecuados para instalar sondas profundas, ya que se adentran en el suelo y no "comen" el área útil cerca de la casa.
Los territorios en los que se organizan las comunicaciones de los sistemas geotremes tierra-agua ya no se utilizan con fines agrícolas. Se pueden dividir en un hermoso césped o en un cantero con flores anuales.
La instalación vertical es mucho más problemática e implica el uso de equipos profesionales. Se perfora un pozo de una profundidad de 20 a 150 m en el sitio utilizando una plataforma de perforación, se baja 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 tierra-agua es una cabeza con tuberías conectadas. Está sumergido en un pozo con una profundidad de 18 mo más. El número exacto 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 especialistas en el sitio.
Las tuberías de sonda que se extienden desde los pozos perforados ingresan al pozo múltiple. Desde ella hasta la bomba de calor hay 2 líneas principales (suministro y retorno), equipadas con revestimiento aislante. El diámetro de la línea depende del volumen total del sistema y de la habitación que desea calentar. A veces los parámetros alcanzan 160 mm.
Según estimaciones aproximadas, se necesitarán aproximadamente 7,5 kW / h de energía para calentar un edificio residencial con un área de aproximadamente 100 m2. En este caso, las sondas verticales para crear un sistema de calefacción “agua de tierra” deberán bajarse al suelo entre 110 y 115 metros, o tomarse bajo comunicaciones horizontales 250 m2 de la sección adyacente (+)
Debido al hecho de que a una profundidad la temperatura del suelo es siempre más alta y más estable debido a la influencia del núcleo de la tierra, la forma vertical de colocar el sistema de calefacción es reconocida como la más efectiva. Demuestra un alto nivel de eficiencia y funciona de manera confiable durante muchos años, sin generar fallas ni fallas.
Opcion 2. Características de las bombas de calor agua-agua.
El sistema geotérmico agua-agua utiliza la energía térmica de un recurso hídrico en su trabajo. Esto es posible porque, a grandes profundidades, la temperatura del agua, como el suelo, permanece bastante alta y mantiene indicadores estables y constantes durante todo el año.
Para equipar el sistema agua-agua y obtener energía térmica de bajo potencial, puede utilizar cuerpos de agua abiertos (lagos, ríos), pozos, pozos e incluso aguas residuales de ciclos tecnológicos de producción industrial (suministro inverso de agua)
No existe una diferencia estructural fundamental entre una bomba de calor de agua subterránea y una bomba de calor de agua y agua. Pero los costos financieros y laborales más pequeños requieren un complejo equipado sobre la base de un depósito abierto. La instalación no requiere actividades de perforación a gran escala.
El material de la tubería con refrigerante está simplemente equipado con una carga, sumergido en agua y conectado a un sistema de calefacción del hogar a través de comunicaciones de conexión.
Sin embargo, esta opción solo es posible si el terreno está adyacente al agua y todas las partes de comunicación del sistema están bajo el control de los propietarios. Si no hay acceso a un depósito abierto, se utiliza el potencial del agua subterránea.
Es cierto que esto implica un trabajo de tierra 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. El agua de trabajo se toma a través de uno y, después de pasar el intercambiador de calor, se redirige al segundo, que se encuentra en la dirección del movimiento de los flujos del suelo. Durante la colocación, se debe tener en cuenta que el pozo receptor debe estar al menos a 6 metros del pozo productor y debe estar aguas abajo
Por lo general, las instalaciones de agua a agua se instalan donde no es posible conectar comunicaciones centrales o usar otros tipos de refrigerantes.
Los expertos sostienen que el calentamiento alternativo de este tipo es extremadamente efectivo en edificios modernos que tienen una tasa mínima de pérdida de calor.
Al fabricar e instalar sistemas de calefacción geotérmica agua-agua de bricolaje, es muy importante utilizar materiales con un alto nivel de resistencia a la corrosión, la congelación y otras manifestaciones agresivas del entorno externo. Entonces el equipo durará mucho tiempo y no le dará problemas al propietario
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 oportunidad de comprar equipos de bombeo de potencia mucho menor.
Opción # 3. Disposición de sistemas aire-agua.
La bomba de calor aire-agua utiliza el recurso de energía natural más asequible, ilimitado y renovable, el aire, para su funcionamiento. El equipo funciona a través de ventiladores y evaporadores, combinados en un solo complejo.
Es más efectivo a temperaturas de hasta -15 ° C. Con indicadores más agresivos, pierde una parte significativa del poder.
La bomba de calor aire-agua cuesta significativamente menos que los modelos agua-agua y tierra-agua. El módulo es adecuado para regiones con inviernos relativamente cálidos. En regiones frías del norte donde las heladas superan los -20 ... 25 ° C, la instalación de equipos de aire se considera inapropiada
La unidad es extremadamente conveniente ya que no requiere que los propietarios de una casa privada tengan equipos especiales para la instalación y trabajos de instalación complejos.
No necesita excavación, perforación de pozos y otras medidas intensivas en mano de obra. Fácil de instalar y no ocupa mucho espacio. Puede funcionar correctamente, ubicado en el techo de la sala de estar.
Es posible instalar una bomba geotérmica aire-agua en un sitio directamente cerca de edificios residenciales. Funciona silenciosamente y tiene una apariencia moderna y atractiva, sin estropear el diseño general del territorio.
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 el mantenimiento del sistema por su cuenta:
- limpiar las aspas del ventilador y rejillas protectoras en la instalación del evaporador del polvo, escombros finos y hojas;
- lubricar el compresor composición especial especificada en las instrucciones del fabricante;
- cambio de aceite en unidades de potencia (ventilador, compresor) con cierta frecuencia;
- verificar la integridad del cable de alimentación suministro y tuberías de cobre a través de las cuales circula el refrigerante en 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 suavemente el polvo y las manchas de aceite de la superficie. Esto extenderá la "vida" del sistema aire-aire y hará que el proceso de operación sea más simple y más cómodo.
¿Cómo hacer la unidad con tus propias manos?
Independientemente de la opción de recurso (tierra, agua o aire) seleccionada para calefacción, se necesitará una bomba para que el sistema funcione correctamente.
Este dispositivo consta de elementos como:
- unidad compresora (elemento intermedio del complejo);
- evaporadortransmitiendo energía de bajo potencial al refrigerante;
- la válvula del aceleradora través del cual el refrigerante encuentra la ruta de retorno al evaporador;
- condensadordonde el freón emite energía térmica y se enfría a la temperatura original.
Puede comprar un sistema completo del fabricante, pero le costará una cantidad decente. Cuando no hay dinero gratis a mano, debe hacer una bomba de calor con sus propias manos de las piezas disponibles y, si es necesario, comprar las piezas que faltan.
Cuando planee instalar un sistema de calefacción geotérmica en una casa privada, primero debe tener cuidado de reducir el nivel de pérdida de calor. Para esto, las paredes deben estar aisladas con material especial, las puertas y los marcos de las ventanas deben estar provistos de acolchados de espuma, y el piso y el techo deben estar protegidos con paneles de espuma.Luego, el calor asignado por la bomba al máximo permanecerá en el interior
Cuando se toma la decisión de hacer una bomba de calor con sus propias manos, definitivamente debe verificar el estado del cableado eléctrico y el medidor eléctrico disponibles en la casa.
Si estos elementos están desgastados y viejos, es necesario revisar todas las áreas, detectar posibles fallos de funcionamiento y eliminarlos antes de comenzar a trabajar. Luego, el sistema inmediatamente después del inicio funcionará sin problemas y no molestará a los propietarios con cortocircuitos, cables de incendio y atascos de tráfico.
Método 1. Ensamblaje desde el refrigerador
Para ensamblar la bomba de calor con sus propias manos, retire la bobina ubicada en la parte posterior del viejo refrigerador. Esta parte se utiliza como condensador y se coloca en un recipiente de alta resistencia, resistente a temperaturas agresivas. Se le conecta un compresor que funciona bien y se usa un barril de plástico simple como evaporador.
Si se usa un refrigerador muy antiguo para crear una bomba, es mejor reemplazar el freón con una nueva. No podrá hacerlo por su cuenta, por lo que deberá invitar a un maestro con equipo especial. Reemplazará rápidamente el fluido de trabajo y el sistema funcionará en el modo correcto
Los elementos preparados se interconectan, y luego la unidad creada se conecta al sistema de calefacción por medio de tuberías de polímero y el equipo se pone en funcionamiento.
En este artículo se describe una instrucción paso a paso sobre cómo ensamblar una bomba de calor de un refrigerador.
Método 2. Bomba de calor aire acondicionado
Para hacer una bomba de calor, el aire acondicionado se modifica y algunas unidades básicas se vuelven a desarrollar. Primero, los bloques externo e interno se intercambian.
El evaporador, que es responsable de la transferencia de calor de bajo grado, no está instalado adicionalmente, ya que está disponible en la unidad interior de la unidad y el condensador de transferencia de calor está ubicado en la unidad exterior. Tanto el aire como el agua son adecuados como portadores de calor.
Si esta opción de instalación no es conveniente, el condensador se instala en un tanque separado diseñado para una correcta transferencia de calor entre el recurso de calefacción y el portador de calor.
El sistema en sí está equipado con una válvula de cuatro vías. Generalmente se invita a un especialista con habilidades profesionales y experiencia en la realización de eventos de este tipo para este trabajo.
Los sistemas divididos modernos no son efectivos a bajas temperaturas, por lo que los profesionales no recomiendan usarlos para la fabricación independiente de bombas de calor.
En la tercera versión, el aire acondicionado se desmonta por completo en sus partes constituyentes, y luego se completa la bomba de acuerdo con el esquema tradicional generalmente aceptado: evaporador, compresor, condensador. El dispositivo terminado se conecta al equipo que calienta la casa y comienza a usarse.
El sitio tiene una serie de artículos sobre la fabricación de bombas de calor con sus propias manos, le recomendamos que lea:
- Cómo hacer una bomba de calor para calentar una casa con sus propias manos: el principio del funcionamiento y el esquema de montaje
- Cómo hacer una bomba de calor aire-agua: diagramas de dispositivos y autoensamblaje
Consejos del sistema
La instalación de equipos de agua terrestre es más costosa que todas las demás opciones, ya que requiere un trabajo de excavación profunda con una disposición vertical del equipo o una gran área libre de un sitio con tendido horizontal de comunicaciones.
Estos parámetros limitan el uso del sistema y reducen significativamente su atractivo.
La instalación de una bomba de agua a agua también tiene algunas limitaciones. Si hay un cuerpo de agua accesible cerca, puede colocar el sistema en él. La falta de aguas abiertas implicará la perforación de pozos y los pozos de derivación, que tampoco es barato.
La bomba de aire-agua no presenta problemas de instalación y puede funcionar correctamente incluso en edificios de apartamentos, pero en inviernos severos con indicadores de baja temperatura, su eficiencia disminuye y se requiere una fuente de energía paralela para soportarla.
Sin embargo, la disposición de la calefacción geotérmica finalmente paga sus costos y comienza a generar un recurso gratuito, lo que permite a los propietarios vivir en las condiciones más convenientes, agradables y cómodas, sin gastar mucho dinero en facturas de servicios públicos.
El video ilustra cómo un sistema de calefacción basado en equipos de calefacción geotérmicos de aire-agua está equipado en una casa grande de un bloque de silicato de gas. Se revelan algunos matices interesantes con respecto a la instalación de equipos y se anuncian los números reales de facturas de servicios públicos del mes.
¿Cómo funciona el equipo de agua subterránea? Una descripción detallada de un especialista en la instalación de calderas térmicas geotérmicas, recomendaciones y consejos útiles para maestros de casa de un profesional en su campo.
Un usuario real de equipos comparte sus impresiones sobre la bomba geotérmica térmica.
Un cerrajero profesional le dice cómo hacer una bomba de calor en casa con un compresor potente y piezas de intercambio de calor tubulares. Instrucciones detalladas paso a paso.
Una bomba geotérmica para calentar una casa privada es una buena manera de crear condiciones de vida cómodas, incluso donde no hay disponibles sistemas de comunicación centralizados y fuentes de energía más familiares.
La elección del sistema depende de la ubicación territorial de la propiedad y de las capacidades financieras de los propietarios.
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