El término moderno «alternativo» procede del latín (altornatu s-diferente), debido a la necesidad de elegir entre varias oportunidades o de especificar cada una de las que se tienen en cuenta.
Fuentes de energía para la calefacción
Tabla
Métodos tradicionales.
Los métodos tradicionales para calentar un piso o una casa casera requieren la disposición de un sistema de calefacción que incluya
- Una fuente de calor que convierta la energía de la combustión del combustible o la energía de la electricidad de la red en energía térmica.
- Intercambiadores de calor para la transferencia de energía térmica de la energía al refrigerante, para la posterior distribución del calor a los puntos de consumo de calor.
- Circuitos cerrados de tuberías en los que se favorece el movimiento del refrigerante de forma natural o forzada.
- Sistemas de calefacción que distribuyen el calor del refrigerante al entorno de la sala.
El siguiente diagrama muestra la estructura de un sistema de calefacción con una caldera como fuente de calor y punto de consumo de calor, en forma de radiadores de calefacción y suelos calientes.
Estructura de un sistema de calefacción tradicional en una casa particular
Averías.
En la mayoría de los tipos de sistemas de calefacción, la fuente de energía térmica es la caldera de calefacción. Se queman con gas, combustible líquido o sólido para utilizar el calor de combustión del combustible para calentar el líquido refrigerante (calderas de gas, de combustible líquido y de combustible sólido).
Otra opción para calentar el líquido refrigerante en el intercambiador de calor de una caldera de calefacción es el uso de energía eléctrica de la red (calderas de calefacción eléctricas).
Cada tipo de caldera y su correspondiente portador de energía tiene ciertas características negativas que reflejan la eficacia de la aplicación.
- La disponibilidad del gas ha propiciado el uso generalizado de calderas alimentadas con gas.
Entre los factores negativos asociados al uso del gas para calefacción cabe citar
- Dificultades organizativas y técnicas para conectarse a las tuberías de gas.
- Encendido de los sistemas de calefacción de gas incumpliendo las normas de funcionamiento o amenaza de explosión o instalación incorrecta por mano propia.
- Aumento del precio de los recursos de gas.
- Las calderas eléctricas son más fáciles de instalar por mano propia y de mantener. Los inconvenientes más importantes son
- Dependencia energética del equipo: si se corta el suministro eléctrico, se detiene el flujo de calor hacia el sistema de calefacción.
- Tarifas eléctricas elevadas.
- Las calderas de combustible líquido como fuente de calor son muy complejas. Debido a su negatividad, cabe destacar los siguientes factores
- Alto coste de los combustibles líquidos, complejidad de su suministro y almacenamiento seguro.
- Ruido de trabajo;.
- Olor desagradable de la combustión del combustible.
Salas de calderas caseras con calderas de combustible líquido.
- Las calderas de combustible sólido de carbón, turba, madera o pellets impresionan por sus recursos de combustible baratos y su dependencia energética del trabajo, pero tienen sus inconvenientes.
- El combustible que se carga en el horno de la caldera se quema rápidamente.
- La falta de automatización del proceso de carga del combustible, y
- la necesidad de un control visual constante del funcionamiento de la caldera.
Todos los sistemas de calefacción mencionados tienen dos inconvenientes comunes
- Funcionan con fuentes irreparables de combustibles de energía térmica sin posibilidad de recuperación.
- El funcionamiento de los equipos que queman recursos naturales o utilizan electricidad suministrada de forma centralizada implica la cantidad de portadores de energía utilizados y el pago permanente al proveedor del servicio por su suministro.
El siguiente diagrama ilustra el suministro de gas licuado para la calefacción doméstica por gas.
La entrega de gas licuado se realiza en una casa particular
Matices que requieren atención
- Al quemar recursos orgánicos no renovables, una calefacción tan cómoda y familiar conduce a una reducción catastrófica de las reservas de combustibles naturales ¡a cambio de dinero de nuestros propios bolsillos! Naturalmente, el precio de los combustibles orgánicos aumenta constantemente.
- La combustión del combustible va acompañada de la excreción de dióxido de carbono y productos volátiles tóxicos de la combustión, al tiempo que se produce resina y hollín.
- Cada consumidor de combustible orgánico se ve obligado a equipar instalaciones adicionales
- Para el almacenamiento de los combustibles.
- Los productos de la combustión se retiran a la atmósfera y se queman.
Conceptos de calefacción alternativos
Al considerar opciones alternativas de calefacción, la casa debe estar determinada por el propio concepto.
Las fuentes de calor alternativas para hogares caseros incluyen dos tipos de equipos radicalmente distintos.
- Dispositivos que funcionan además de la propia caldera eléctrica o de gas instalada a mano. Por la razón que sea, las calderas que funcionan con gas o electricidad no proporcionan un sistema de calor completo para toda la construcción.
La capacidad de calefacción principal la proporciona la caldera y su trabajo durante los picos de carga o fuera de temporada se apoya en fuentes alternativas. En este caso, la calefacción alternativa es, por ejemplo, pellets de fabricación propia, o unidades de combustión para el desarrollo, o incluso calentadores infrarrojos.
- Dispositivos que sustituyen completamente la caldera por gas, electricidad u otro vector energético convencional. Su potencia térmica es suficiente para garantizar la calefacción alternativa de la vivienda.
La calefacción alternativa más común de la vivienda sin quemar gas u otros combustibles orgánicos es la tecnología que utiliza el calor de las entrañas de la tierra, los géiseres, la luz solar y la energía de los recursos naturales de los procesos climáticos — el viento, las mareas oceánicas.
La energía solar.
Métodos modernos de calefacción
La aplicación real de los proyectos para utilizar la energía de los recursos naturales y los fenómenos como una fuente alternativa de calor para calentar la casa afecta a la más ampliamente.
- Energía de la luz solar (Sistemas Heliotrómicos);.
- Energía del viento (Energía Eólica);.
- Energía de la tripa caliente de la tierra (Bombas Geotérmicas).
Dos opciones para el uso real de la energía natural para las necesidades de calefacción alternativa casera:
- La conversión de la energía de los fenómenos naturales en energía eléctrica se utiliza para la calefacción autónoma. Es decir, calentar la casa a partir de su propia fuente eléctrica interna.
- Calentamiento directo del refrigerante de trabajo del sistema de calefacción.
Sistemas Helios.
Cuando se calientan sistemas helios con sus propias manos, se utilizan las dos opciones de radiación solar.
- Conversión de la energía de la luz solar en energía eléctrica mediante paneles solares.
Es habitual referirse a los paneles solares como un grupo de convertidores optoelectrónicos semiconductores. Algunos módulos solares crean una cadena que proporciona cierta cantidad de electricidad al propietario de la vivienda.
La potencia de cada módulo solar oscila entre 50 y 300 vatios. El diagrama siguiente ilustra el principio de la utilización de paneles solares para la calefacción autónoma alternativa de edificios.
Esquema de calefacción de viviendas con paneles solares
Principios de funcionamiento del sistema Helio:
- Desde el módulo solar, la corriente de luz convertida entra en el bloque de la batería.
- La batería produce una corriente continua que se transmite al inversor.
- En el inversor, la corriente continua se convierte en alterna y se utiliza para calentar el sistema de calefacción.
Los paneles solares sólo pueden producir electricidad. No crean, convierten ni almacenan energía térmica. Funcionan con la misma eficacia en días frescos y temperaturas ambiente positivas, ya que para ellos es importante la intensidad de la caída del flujo solar.
- Uso de colectores solares para calefacción térmica directa.
En la construcción residencial privada, la instalación de colectores solares para calefacción alternativa es más popular que la instalación de baterías solares. Los colectores convierten el flujo de luz solar directamente en energía térmica, prescindiendo de la formación de electricidad.
Los montajes de bricolaje tienen diversas prestaciones constructivas. Se pueden clasificar en dos tipos
- Colectores planos, compuestos por absorbedores — elementos que absorben los rayos del sol (en el caso más sencillo, una placa metálica o una lámina negra) conectados al sistema de tuberías.
- Colectores de tubo, que se recogen a partir de tubos de vidrio. En ellos se inserta un absorbedor de acero.
El siguiente diagrama muestra una de las opciones de fabricación con las propias manos de un colector solar con tubos de cobre colocados en el absorbedor para calentar el refrigerante.
En el tubo se bombea refrigerante con un umbral mínimo para la cristalización. En el carril central de Rusia, una solución acuosa de propilenglicol con una temperatura de cristalización d e-39 0 c.
Colectores solares de tubos de cobre.
Ambos tipos de sistemas de colectores se montan en el tejado inclinado de la casa. El siguiente diagrama ilustra el principio de utilización de colectores para calentar un edificio.
El refrigerante calentado en el colector solar (línea roja) entra en el depósito de inercia, que cumple la función de acumulador térmico y sistema automático de mantenimiento de la temperatura de los contornos de calefacción y los dispositivos hidráulicos.
Debido a la falta de entrada de calor en los días nublados, el agua del acumulador se calienta con agua de otra fuente de calor asequible, por ejemplo, una caldera de gas, que es la principal fuente de calor del sistema de calefacción.
Gracias a la automatización, se aplica un control de temperatura en el sistema de calefacción. Por la noche, gracias a la conexión del calefactor, no hace sol para mantener un nivel de temperatura confortable.
Principio de funcionamiento del sistema de calefacción a partir del colector solar
Energía eólica en la casa
El uso de los flujos de energía cinética del aire para las necesidades de calefacción de una casa casera.
- Conversión de la energía cinética del viento en electricidad mediante la rotación del rotor de un aerogenerador especial.
La electricidad recibida se almacena en una batería y, si es necesario, a través de un inversor (por analogía con la tecnología de calefacción a partir de paneles solares), se utiliza para calentar el agua en el sistema de calefacción. En climas templados, el sistema de calefacción se conecta a la red eléctrica general.
- Para el calentamiento directo del refrigerante, se utilizan generadores de calor de vórtice VTG, la conversión de la energía de los devanados del molino en térmica de la energía eólica.
El método dominante en la construcción de viviendas particulares es la instalación de dispositivos fabricados por sus propias manos y compuestos por un aerogenerador, un generador y una batería para adquirir su propia electricidad. El diseño fascina por su sencillez y sus posibilidades de montaje independiente.
Los aerogeneradores se diferencian en los siguientes indicadores
- Posición del eje de rotación, vertical u horizontal.
- Número de palas de la hélice.
- Paso del tornillo.
El siguiente diagrama muestra una casa equipada con un aerogenerador con eje de rotación horizontal.
Aerogenerador para suministro de energía en una casa casera
Bombas (de calor) geotérmicas.
Los dispositivos que pueden utilizar la energía geotérmica del subsuelo terrestre permiten a los propietarios de viviendas particulares ahorrar considerablemente en gas y otros combustibles a la hora de calentar sus hogares. La energía térmica se extrae directamente de las profundidades del suelo o del fondo de un depósito mediante un dispositivo llamado bomba de calor.
El principio de funcionamiento de las bombas de calor es similar al de un frigorífico que utiliza freón.
- Al pasar el froón líquido por unos tubos situados a una profundidad considerable en el estanque o en un pozo roto, el freón empieza a evaporarse, incluso en invierno, cuando se mantienen altas temperaturas, y pasa a estado gaseoso.
- La fase gaseosa del freón sube, entra en el compresor y se comprime fuertemente.
- Cuando el gas se comprime en un volumen limitado, se calienta a 80° C. En un intercambiador de calor, el freón se enfría.
- En el intercambiador de calor, el freón se enfría.
- Debido a la reducción de la temperatura y la presión, el freón vuelve a convertirse en líquido en la cámara de aceleración.
- El ciclo se repite.
Aunque la bomba térmica es una unidad que depende de la energía, el consumo eléctrico para el funcionamiento del dispositivo es incomparablemente menor que el necesario para el calentamiento eléctrico directo del refrigerante.
La temperatura del refrigerante en un sistema de calefacción con un dispositivo geotérmico no supera los 50 °C, lo que no es suficiente para calentar radiadores; basta con un «suelo caliente».
Las bombas térmicas se diferencian constructivamente en la tecnología de calentamiento del freón hasta que pasa a estado gaseoso. Según la fuente del «calor de bajo nivel», distinguen entre
- Unidades de calor procedentes de depósitos sobre el suelo o de aguas subterráneas.
- Calor «seleccionado» de la tierra y el suelo.
- Aire.
Esquema de trabajo de las bombas de calor de suelo.
Al clasificar los dispositivos geotérmicos, también se tiene en cuenta el tipo de refrigerante del sistema de calefacción: agua o aire. Así, el dispositivo recibe denominaciones como «tierra — agua», «tierra — aire» o «agua».
Vídeo sobre calefacción
En el siguiente vídeo se explica cómo organizar una calefacción económica en casa con sus propias manos.
La lógica de pasarse a la calefacción alternativa no consiste sólo en ahorrar dinero en la compra de gas o en el pago de la factura de la luz.
Por supuesto, el precio de la energía no renovable está aumentando rápidamente. Pero, ¿por qué no recordamos las palabras de D. Mendeleyev, que dijo: «Quemar petróleo es como tener una estufa con billetes»?
Es absurdo quemar carbón o decenas de metros cúbicos de leña para calentar una habitación modesta y, al mismo tiempo, causar daños irreparables a la pureza de la ecología circundante.
En muchos países, los tipos alternativos de calefacción y apoyo energético en edificios residenciales individuales superan en demanda a los métodos de calefacción convencionales. El mercado de sistemas de calefacción está repleto de innovadores sistemas de calefacción alternativos, cuya gama se amplía constantemente.
Bomba térmica «aire-agua
Fecha de actualización: 11-20-2023
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