Calefacción geotérmica del invernadero: hágalo usted mismo.

El contenido del artículo

• La calefacción geotérmica es la opción obvia para un propietario racional
• Beneficios de la convección geotérmica
• Principio de operación
• Costes de instalación
• Preparación para la construcción
• Determinamos un sitio adecuado
• La base técnica necesaria para la ejecución del proyecto. Preparación para el trabajo
• Cálculo de indicadores funcionales
• Implementación práctica. Montaje
• Pit y su preparación
• Colocación y relleno de conductos
• La etapa final del trabajo
• Convección forzada
• Filtración de aire y eliminación de condensaciones

En este artículo le diremos, quizás, la forma más óptima de calentar invernaderos e invernaderos: un sistema de calefacción geotérmica. Aprenderá sobre los principios de su funcionamiento, ventajas y también recibirá instrucciones detalladas sobre cómo configurar este sistema de forma independiente en su sitio..

El dispositivo de invernaderos e invernaderos incluye muchos matices que no son inferiores entre sí en importancia. El funcionamiento eficiente de un sistema de calefacción de invernadero es mucho más importante que la iluminación o la ventilación. Los avances modernos en la industria de las comunicaciones de ingeniería brindan una solución original para la implementación de calefacción de invernadero basada en las leyes de la naturaleza y la energía de fuentes renovables..

La calefacción geotérmica es la opción obvia para un propietario racional

La tarea principal del sistema de calefacción es mantener el nivel de temperatura requerido en la zona de cultivos en crecimiento y maduración. En la temporada de invierno, cuando la temperatura exterior está por debajo de lo permitido, el efecto invernadero no es suficiente y, por lo tanto, se debe utilizar una fuente de calor adicional para garantizar un clima favorable. Naturalmente, el sistema de calefacción no solo debe ser altamente eficiente, sino también lo más económico posible..

Beneficios de la convección geotérmica

Los métodos innovadores de suministro de energía alternativa a menudo se ven con escepticismo, ya que se cree que no pueden existir métodos gratuitos para obtener energía. Los sistemas de calefacción geotérmica por convección se pueden agregar de manera segura a una serie de excepciones a esta regla. A pesar de la complejidad tangible en la implementación, que se discutirá a continuación, dichos sistemas tienen muchas ventajas que compensan con creces todas las desventajas:

1. Autonomía completa. El sistema no depende del suministro de energía.
2. Los sistemas de calefacción por convección no incurren en ningún costo durante el funcionamiento
3. Sin necesidad de mantenimiento, aprobación, reparación periódica.
4. Vida útil: a partir de 50 años con la disposición adecuada.
5. Mantener el clima requerido durante todo el año.
6. Creación de un microclima suave y equilibrado con control automático de la humedad y ventilación uniforme.
7. El sistema es una fuente adicional de dióxido de carbono..

Principio de operación

Para poder llevar a cabo una instalación técnicamente competente en el futuro con una mínima inversión de tiempo, debe conocer los principios básicos por los que funciona el sistema de convección geotérmica. La conclusión es que las capas de suelo profundas tienen una temperatura constante de 5-7 ° С en invierno y de 10-12 ° С en verano. Esto es suficiente para asegurar la temperatura base, que puede incrementarse muchas veces debido a la radiación solar durante la acción del efecto invernadero en invierno..

En verano, el sistema protege las plantas de las altas temperaturas estabilizando el clima interior con aire frío. Por lo tanto, durante todo el año, la temperatura se mantiene en el rango de 23 a 27 ° С, que es suficiente para cultivar vegetales comunes en latitudes medias. Es importante tener en cuenta que debido al intercambio de aire, el suelo juega el papel de un acumulador de calor: se calienta durante el día y emite calor uniformemente por la noche..

Se sabe que con la ayuda de tales invernaderos, que funcionan perfectamente en las condiciones de los glaciares eternos, Groenlandia proporciona plenamente a su población frutas exóticas. Está claro que en un clima tan severo, se requiere calefacción adicional, pero el costo de proporcionarla es insignificante..

Costes de instalación

Como ya se mencionó, el proceso de construcción de sistemas de convección geotérmica está asociado con ciertas dificultades. En primer lugar, con la colocación de los principales elementos funcionales a gran profundidad. La construcción de estructuras de este tipo está asociada a la excavación a gran escala y la disposición de las comunicaciones subterráneas, lo que requiere una cierta inversión de tiempo, esfuerzo y dinero. Pero la eficiencia y la economía de este método de calefacción para invernaderos son invaluables y, por lo tanto, vale la pena todo el esfuerzo invertido. Además, el costo de los materiales de construcción será bajo en relación con los fondos invertidos en la organización de calefacción a gas o eléctrica..

Preparación para la construcción

No es posible equipar un invernadero ya construido con calefacción geotérmica. En cualquier caso, la efectividad de tal mejora será mucho menor que si la construcción de dicho sistema estuviera implícita en la etapa de diseño..

Determinamos un sitio adecuado

Como regla general, los sistemas GTK se utilizan en invernaderos bastante grandes e invernaderos centrados en el cultivo de hortalizas o flores durante todo el año. Su uso es aconsejable con una superficie de invernadero de 50 m2. m, y con un aumento en el espacio utilizable, estos sistemas funcionan aún más eficientemente. Por lo tanto, vale la pena determinar inicialmente el tamaño de la estructura proyectada..

Para la construcción del sistema de calefacción, se requerirá un sitio, con dimensiones ligeramente mayores que las dimensiones de la estructura propuesta, en el que no hay árboles ni edificios: durante el proceso de construcción, este sitio se convertirá en un pozo de cimentación profundo. El área de este plano debe ser al menos un tercio mayor que el área planeada del invernadero, observando esta dependencia en dimensiones lineales. Es decir, si se diseña un invernadero con un ancho de 6 my una longitud de 12 m, las dimensiones de la parcela deben ser de 8×16 m. Con dimensiones totales superiores a 14 m, el área del pozo no debe aumentarse en más de 3,5 m: con un ancho y largo del invernadero de 16×20 m , en consecuencia, el hoyo debe tener un tamaño de 19,5×23,5 m.

La base técnica necesaria para la ejecución del proyecto. Preparación para el trabajo

En primer lugar, es necesario garantizar la posibilidad de colocar el suelo trabajado en las inmediaciones del invernadero que se está construyendo. Además, si no es práctico excavar el suelo manualmente, debe organizar la posibilidad de acceso para el equipo de excavadora. Los principales consumibles utilizados en la construcción del sistema de calefacción GTK son arena de río, piedra fina triturada, ladrillos de escombros, tuberías de plomería con un diámetro de 110 mm y conexiones nodales para ellos, así como placas de poliestireno espumado. Los costos de los materiales pueden variar mucho según la densidad proyectada del sistema, sin embargo, vale la pena comenzar desde $ 120-140 por metro cuadrado de invernadero terminado. Vale la pena señalar que cuanto más cálido sea el clima en la región donde se construye el invernadero, menor debería ser la densidad de los servicios públicos subterráneos..

Cálculo de indicadores funcionales

El principal parámetro técnico que caracteriza el funcionamiento del sistema de calefacción es la cantidad de calorías de energía térmica entregadas a un cierto volumen cerrado. Los cálculos detallados y los cálculos para la calefacción geotérmica de invernaderos están disponibles solo para proyectos basados ​​en el funcionamiento de bombas de calor. Debido a la falta de marcos regulatorios para los sistemas de convección geotérmica, queda por contentarse solo con las normas estipuladas por SNiP 23-01-99 y SNiP 2.04.05-91. En estos documentos, estamos hablando del diseño e implementación de sistemas climáticos de propósito general, en nuestro caso, el sistema de ratios básicos viene al rescate, comprobado por la experiencia práctica..

Para garantizar el funcionamiento eficiente del sistema, se debe seguir la siguiente regla: la densidad de colocación de los conductos de aire debajo del suelo debe ser de al menos 2,7 m por metro cuadrado de área utilizable del invernadero. Una disminución en este indicador hará que la operación del sistema sea menos eficiente, y una ubicación más densa de los servicios públicos subterráneos dará una ventaja en un clima más estable con una amplitud menor de fluctuaciones de temperatura..

Implementación práctica. Montaje

El proceso de construcción de un sistema de calefacción de este tipo puede llevar de dos semanas a un mes, según el grado de participación y el tamaño de la instalación que se esté construyendo. Si es problemático realizar trabajos de excavación solo por su cuenta, entonces la construcción independiente de una red de comunicaciones no causará dificultades.

Pit y su preparación

El hoyo debe tener una profundidad proporcional al nivel de congelación del suelo en invierno. Se garantiza que el sistema funcionará a una profundidad de 3 a 3,2 m, pero esta cifra puede ser mucho menor cuando se trata de regiones del sur afectadas por corrientes de aire continentales. La capa de suelo fértil se elimina a una profundidad de 25 a 30 cm y se conserva, mientras que la arcilla y el suelo intercalados con ella se pueden eliminar parcialmente. El pozo debe tener una forma rectangular o trapezoidal, no es necesario sujetar las paredes. Los taludes del foso a una profundidad de más de 0,7 m están aislados con placas de poliestireno expandido. El fondo del pozo se cubre primero con una capa de piedra fina triturada de 10 a 15 cm, y luego, con arena de hasta 30 cm y ligeramente compactada. Con la ayuda de hilos estirados, se marcan los contornos internos de las paredes del futuro invernadero y su eje longitudinal..

1 – suelo fértil; 2 – arcilla; 3 – arena (250-300 mm); 4 – piedra triturada o grava; 5 – Placas PPS

Colocación y relleno de conductos

Las tuberías de PVC de alcantarillado con un diámetro de 110 mm se fijan en el lecho preparado con alambre laminado en frío de 6 mm de espesor. La colocación se lleva a cabo a lo largo de un contorno predeterminado de la carrera, que proporciona la densidad necesaria del conducto de aire subterráneo. Es mejor utilizar el tendido de tuberías en forma de serpiente, dividiendo la tubería en secciones de hasta 1,5–2 m de ancho.Las tuberías deben colocarse a una distancia de 30–50 cm de las paredes del pozo. Cada sección del conducto debe tener una conexión en T en el centro con tres enchufes, la rama central desde la cual se lleva a la superficie estrictamente a lo largo del eje longitudinal de la estructura planificada con una posible desviación de hasta 0.5 m hacia el oeste..

1 – T D 110 mm con tres enchufes; 2 – codo de 90 ° de doble cara; 3 – rama lateral; 4 – rama central

Las ramas laterales de cada segmento también se llevan a la superficie, pero a una distancia de 20-25 cm de las paredes del futuro invernadero y, junto con las ramas centrales, se amortiguan firmemente con membranas de polietileno o tapones de plástico. Es mejor fijar las secciones verticales del conducto con polvo en la base. Cuando el sistema de conductos está completamente ensamblado, el pozo se rellena hasta el límite superior de la capa de aislamiento térmico, es decir, hasta 0,7 m desde la superficie del suelo. En este caso, es necesario controlar la posición estrictamente vertical de las ramas que salen a la superficie..

La etapa final del trabajo

Después de llenar el pozo al nivel requerido, el sitio ubicado fuera del perímetro del invernadero se cubre con poliestireno expandido y se cubre con tierra negra hasta el nivel del suelo. En el interior del futuro invernadero se debe formar una fosa de 90 cm de profundidad, y sus paredes deben asegurarse mediante encofrado de paneles y aislarse del exterior con placas de PPS. La profundización debajo del invernadero se llena con la cantidad de chernozem necesaria para el cultivo de cultivos, de modo que la superficie de la tierra esté 35–40 cm por debajo del plano de la parcela de tierra adyacente. Después de la construcción del invernadero, es necesario extender las ramas centrales del conducto para que los extremos de las tuberías estén a una distancia de 30 a 35 cm del nivel del techo. Las ramas laterales permanecen al mismo nivel o se pueden cortar a 10-15 cm del nivel del suelo..

Convección forzada

Se puede utilizar un hongo de ventilación convencional como terminación de las salidas que salen a la superficie: el sistema en la mayoría de los casos funciona bien sin intercambio de aire forzado. Si desea aumentar el rendimiento y evitar fuertes fluctuaciones de temperatura, puede usar extractores de aire y unidades de filtrado caseros. El dispositivo para el intercambio de aire forzado incluye la función de filtración de aire grueso y se puede fabricar de forma independiente utilizando un esquema simple y efectivo..

1 – ventilador; 2 – malla; 3 – sellador

Como base de dicho dispositivo, se utiliza un estuche: una conexión o una junta de expansión para tuberías de alcantarillado. Se inserta un extractor de aire eléctrico en el centro de la caja (observe la dirección del flujo generado) y se asegura con sellador de silicona con un sellado cuidadoso de los espacios. Los ventiladores eléctricos que se utilizan en los sistemas de ventilación forzada son costosos y, por lo tanto, los dispositivos que se retiran de las rejillas de ventilación de bajo costo o los refrigeradores de cajas para equipos de oficina son bastante adecuados. Estos últimos, cabe destacar, tienen una tensión de alimentación de funcionamiento de 12 V, y deben funcionar en modo encendido constante, mientras que otros ventiladores pueden conmutarse mediante un relé de tiempo diario o periódico: basta con un conmutador de tiempo breve de 15 minutos por hora. El dispositivo terminado se instala en las ramas laterales y se cierra en la parte superior con un hongo de ventilación..

Filtración de aire y eliminación de condensaciones

Los filtros no son necesarios per se. Basta con utilizar dos capas de mosquitero con un tamaño de malla de 0,2 a 0,4 mm para evitar que los insectos (mariposas, hormigas, arañas) entren en el sistema. Es mejor tirar de la red en un aro casero y pegarlo en una caja con un ventilador..

Debido a la diferencia de temperatura entre el aire y el suelo, se puede acumular una gran cantidad de condensado en la tubería. Para evitar esto, puede perforar agujeros con un diámetro de 5 mm en una cantidad de 10-15 piezas por metro lineal de tubería antes de colocar las tuberías. Naturalmente, al colocar, la tubería debe orientarse con los orificios hacia abajo. Si se lleva a cabo tal mejora, el agua del conducto entrará en la capa suelta del lecho y la humedad del aire en el invernadero se puede regular uniformemente agregando una pequeña cantidad de agua (3-5 litros) a cada segmento del conducto..

Un sistema de calefacción de invernadero basado en la convección de aire geotérmico es el medio más económico de proporcionar un clima cálido y estable favorable para el cultivo y la maduración de los cultivos. No requiere ningún mantenimiento, a excepción de la limpieza periódica de los filtros de mosquitos, y se recomienda como equipo de climatización completamente autónomo..