Bomba de calor geotérmica de bricolaje para calefacción doméstica: dispositivo, diseño, autoensamblaje
El suministro de calefacción y agua caliente de una casa privada se puede organizar de varias maneras, por ejemplo, conectándose a las comunicaciones centrales de suministro de gas o cambiando 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 consume bastante tiempo, pero para aquellos que al menos están un poco versados en tecnología, esto 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.
El contenido del artículo:
¿Cómo funciona una unidad de geo térmica?
El algoritmo de operación de la bomba de calor geotérmica se basa en la transferencia de calor desde una fuente con un bajo potencial de energía térmica a un portador de calor. 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.
En la práctica, el refrigerante existente ingresa a la tubería ubicada en el suelo y se calienta allí varios grados. 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 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 a su 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 con la ayuda de sondas o colectores de energía térmica del suelo y transferirlo a un sistema de calentamiento de agua en el hogar.
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 viviendas 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 al 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 vuelve 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 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 buenas características de 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".
Al instalar, 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.
Los territorios en los que se organizan las comunicaciones de los sistemas geotérmicos de agua terrestre 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.
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.
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 a 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.
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 simplemente está equipado con una carga, sumergido en agua y conectado al 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.
Generalmente instalaciones de agua a agua Monte donde no hay forma de 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.
Si la casa está bien aislada, protegida de corrientes de aire, humedad y la entrada 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 mucho menor potencia.
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 la operación. 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 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.
Las principales ventajas del equipo incluyen un funcionamiento prácticamente 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 pequeños 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 aconsejan 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. Extenderá la "vida" consistemas aire-aire y hará que el proceso de operación sea más simple y 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 haya 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 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 observar 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 usa como condensador y se coloca en un recipiente de alta resistencia que es resistente a temperaturas agresivas. Se le conecta un compresor que funciona correctamente y se utiliza un barril de plástico simple como evaporador.
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 las instrucciones paso a paso sobre cómo ensamblar una bomba de calor de un refrigerador se describe en Este artículo.
Método 2. Bomba de calor aire acondicionado
Para hacer una bomba de calor, se modifica el aire acondicionado y se reconstruyen algunas unidades básicas. 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 el intercambio de calor correcto entre el recurso de calefacción y el refrigerante.
El sistema en sí está equipado con una válvula de cuatro vías.Por lo general, se invita a un especialista con habilidades profesionales y experiencia en la realización de eventos de este tipo para este trabajo.
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 de operación 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, disposición de calentamiento geotérmico Como resultado, paga sus costos y comienza a desarrollar 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.
Conclusiones y video útil sobre el tema.
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 para el 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.
¿Tiene experiencia en la fabricación de una bomba de calor geotérmica? Comparta información con nuestros lectores, sugiera su versión del ensamblaje. Puede dejar comentarios y adjuntar fotos de sus productos caseros en el siguiente formulario.
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Nuestra gente aún no está lista para una fuente de energía geotérmica de calor. Me parece que todo tipo de instalaciones asociadas con métodos similares de generación de energía encuentran su aplicación en Europa, donde las personas han aprendido a ahorrar durante mucho tiempo. Y estamos lejos de esto. Dichas tecnologías, desafortunadamente, son demasiado laboriosas, es mucho más fácil conectarse al gasoducto. Y aún más, intenta hacerlo tú mismo. No, esto aún no es para nosotros. Aquí al menos para aprender a usar paneles solares.
Pero no estoy de acuerdo con el comentario anterior. ¿Qué significa: "nuestra gente no está preparada para tal fuente de energía"? Si nadie intenta usarlo, nunca estaremos listos para nada. Cosas así no suceden por sí solas. Personalmente, voy a equipar el sistema agua-aire y estoy seguro del éxito. Entiendo bien el tema y no tengo miedo de probar algo nuevo.
Estoy básicamente en desacuerdo con el primer comentario. Al parecer, Alexander no cree que en Rusia, más allá de los Urales, sea problemático conectarse al gasoducto, porque todos los gasoductos conducen a la propia Europa, donde han aprendido a ahorrar durante mucho tiempo. Dado el aumento anual en los precios del carbón y la leña, es hora de pensar seriamente en instalar una bomba de calor.
Alexei, aprendimos en Europa también porque allí los gobiernos apoyan activamente las tecnologías de ahorro de energía. Por ejemplo, préstamos sin intereses para la compra de dichos equipos. Bueno, la propaganda es universal, en el sentido positivo de la palabra.
No hay necesidad de asentir a Europa. ¿Cuánto gas hay? ¿Cuanto cuesta? ¿energía? ¿Cuánto carbón hay? Y más ... ¿y cuál es su nivel de ingresos mensuales en términos de rublos? Desde aquí todo sigue.
Aquí hay un ejemplo del Sr. Uglich. El costo de kW de energía térmica: leña de abedul - 2.28 rublos, gas natural - 0.63 rublos, licuado - 2.02 rublos, carbón de grado D - 1.11 rublos, pellets ligeros - 1.72 rublos. bomba de calor geotérmica (con el suministro de 1 kW de energía eléctrica - por 4,5 kW de calor) - 1,51 rublos. Y teniendo en cuenta el costo del trabajo y la bomba de calor ... los costos no serán repelidos incluso después de 10 años. Y no se necesita una garantía de 15 años ... piense por usted mismo, pero ¿existirán estas empresas (proveedor o contratista) dentro de 5-10-15 años? En nuestra economía, esta garantía es más como un cero.
Quiero decir, puedes dar garantías por 100 años 🙂 Solo hay una conclusión. Tire del gas natural hacia su hogar. Bueno, mientras tira (el proceso a veces no es rápido), coloque la caldera de carbón automática.