Sisteme de încălzire geotermală pentru o casă de țară: caracteristici de do-it-yourself

Știm că geotermia este căldura Pământului, iar conceptul „geotermal” este adesea asociat cu vulcani și gheizere. În Rusia, energia geotermală este utilizată în primul rând la scară industrială; de exemplu, există centrale electrice din Orientul Îndepărtat care funcționează folosind căldura planetei noastre.

Mulți oameni sunt siguri că a face încălzire geotermală acasă cu propriile mâini este ceva din science fiction. Nu-i așa? Dar acest lucru nu este absolut adevărat! Odată cu dezvoltarea tehnologiilor moderne, utilizarea casnică a „energiei verzi” a devenit destul de posibilă.

Vom vorbi despre principiile de funcționare ale încălzirii alternative, avantajele și dezavantajele acesteia și o vom compara cu sistemele tradiționale de încălzire. Veți învăța, de asemenea, cum să poziționați schimbătorul de căldură și cum să instalați încălzirea geotermală cu propriile mâini.

Câteva fapte istorice

Când criza petrolului a izbucnit în anii 70 ai secolului trecut, în Occident a apărut o nevoie arzătoare pentru surse alternative de energie. În acest moment au început să fie create primele sisteme de încălzire geotermală.

Astăzi sunt răspândite în Statele Unite, Canada și țările Europei de Vest.

De exemplu, în Suedia folosesc în mod activ apa din Marea Baltică, a cărei temperatură este de +4°C. În Germania, introducerea sistemelor de încălzire geotermală este chiar sponsorizată la nivel de stat.

Când amintim sursele de energie geotermală, ne imaginăm întotdeauna o vale de gheizere sau vulcani, dar sursele de care avem nevoie sunt mult mai apropiate. Și ne vor ajuta să rămânem cald iarna și răcori vara.

În Rusia există Pauzhetskaya, Verkhne-Mutnovskaya, Okeanskaya și alte centrale geotermale. Dar există foarte puține dovezi ale utilizării energiei Pământului în sectorul nostru privat.

Adevărate avantaje și dezavantaje

Dacă încălzirea geotermală din sectorul privat a primit relativ puțină distribuție în Rusia, înseamnă asta că ideea nu merită costul implementării ei? Poate că nu merită să urmăriți această problemă? S-a dovedit că nu a fost cazul.

Folosirea unui sistem de încălzire geotermal pentru casa ta este o soluție profitabilă.Și există mai multe motive pentru aceasta. Acestea includ instalarea rapidă a echipamentelor care pot funcționa o perioadă lungă de timp fără întreruperi.

Dacă utilizați antigel de înaltă calitate, mai degrabă decât apă, în sistemul de încălzire, acesta nu va îngheța și uzura sa va fi minimă.

Enumeram si alte avantaje ale acestui tip de incalzire.

• Procedura de ardere a combustibilului este exclusă. Creăm un sistem absolut ignifug, care, în timpul funcționării acestuia, nu poate provoca nicio deteriorare a carcasei. În plus, o serie de alte probleme legate de prezența combustibilului sunt eliminate: acum nu mai este nevoie să căutați un loc unde să-l depozitați, să vă ocupați de pregătirea sau livrarea acestuia.
• Beneficiu economic semnificativ. În timpul funcționării sistemului, nu vor fi necesare investiții suplimentare. Încălzirea anuală este asigurată de forțele naturii, pe care noi nu le cumpărăm. Desigur, atunci când funcționează o pompă de căldură, se consumă energie electrică, dar cantitatea de energie produsă depășește semnificativ cantitatea de energie consumată.
• Factorul de mediu. Încălzirea geotermală a unei case private de țară este o soluție prietenoasă cu mediul. Absența unui proces de ardere elimină eliberarea produselor de ardere în atmosferă. Dacă mulți oameni își dau seama de acest lucru și un astfel de sistem de alimentare cu căldură devine larg răspândit, impactul negativ al oamenilor asupra naturii va scădea de multe ori.
• Compactitatea sistemului. Nu trebuie să organizați o boiler separată în casa dvs. Tot ce este nevoie este o pompă de căldură, care poate fi amplasată, de exemplu, la subsol.Cel mai voluminos contur al sistemului va fi situat subteran sau sub apă; nu îl veți vedea pe suprafața site-ului dvs.
• Multifunctionalitate. Sistemul poate funcționa atât pentru încălzire în sezonul rece, cât și pentru răcire în timpul căldurii verii. Adică, de fapt, va înlocui nu numai încălzitorul, ci și aparatul de aer condiționat.
• Confort acustic. Pompa de căldură funcționează aproape silențioasă.

Alegerea unui sistem de încălzire geotermal este rentabilă, în ciuda faptului că va trebui să cheltuiți bani pentru achiziționarea și instalarea echipamentelor.

Apropo, ca dezavantaj al sistemului, ei menționează tocmai costurile care vor trebui suportate pentru a instala sistemul și a-l pregăti pentru funcționare. Va trebui să cumpărați pompa în sine și unele materiale și să efectuați lucrări de instalare a colectorului extern și a circuitului intern.

Nu este un secret pentru nimeni faptul că resursele devin din ce în ce mai scumpe de la an la an, așa că un sistem de încălzire autonom care se poate amortiza singur în câțiva ani va fi întotdeauna benefic din punct de vedere economic pentru proprietarul său.

Cu toate acestea, aceste costuri se plătesc doar în primii câțiva ani de funcționare. Utilizarea ulterioară a unui colector așezat în pământ sau scufundat în apă permite economii semnificative.

În plus, procesul de instalare în sine nu este atât de complicat încât să necesite invitarea unor specialiști terți pentru a-l efectua. Dacă nu faci foraj, atunci poți face totul singur.

De menționat că unii meșteri, în efortul de a economisi bani, au învățat să colecteze geotermal Pompă de căldură DIY.

Despre sursele de încălzire geotermală

Următoarele surse de energie termică terestră pot fi utilizate pentru încălzirea geotermală:

• temperatura ridicata;
• temperatura scazuta.

Cele cu temperaturi ridicate includ, de exemplu, izvoarele termale. Ele pot fi utilizate, dar domeniul lor este limitat de locația reală a acestor surse.

În timp ce în Islanda acest tip de energie este utilizat în mod activ, în Rusia apele termale sunt situate departe de zonele populate. Ele sunt concentrate la maximum în Kamchatka, unde apa subterană este folosită ca lichid de răcire și furnizată sistemelor de apă caldă.

Pentru a utiliza eficient energia termică a pământului, nu aveți nevoie de un vulcan. Este suficient să folosiți acele resurse care sunt situate la doar 200 de metri de suprafața pământului

Dar avem toate condițiile necesare pentru utilizarea surselor de temperatură scăzută. Masele de aer din jur, pământul sau apa sunt potrivite în acest scop.

O pompă de căldură este utilizată pentru a extrage energia necesară. Cu ajutorul acestuia, procedura este efectuată pentru a converti temperatura ambientală în energie termică nu numai pentru încălzire, ci și pentru alimentarea cu apă caldă a unei gospodării private.

Principiul de funcționare al unei astfel de încălziri

Dacă sunteți familiarizat cu cum funcționează aer condiționat sau frigider, atunci asemănarea acestor procese cu principiul de funcționare al încălzirii geotermale este evidentă. Baza sistemului este o pompă de căldură, care este conectată la două circuite - extern și intern.

Pentru a organiza un sistem tradițional de încălzire în orice casă, este necesar să instalați țevi pentru transportul lichidului de răcire și radiatoarelor, atunci când sunt încălzite, căldura va curge în incintă. În cazul nostru sunt necesare și conducte și calorifere. Ele formează conturul intern al sistemului. Poate fi adăugat la diagramă podea caldă.

Conturul exterior pare mult mai mare decât cel intern, deși dimensiunile sale pot fi evaluate doar în timpul planificării și instalării. În timpul funcționării, este invizibil deoarece este subteran sau sub apă. În interiorul acestui circuit circulă apă simplă sau antigel pe bază de etilenglicol, ceea ce este mult de preferat.

Sistemul de încălzire geotermală include două circuite - intern și extern, precum și inima sistemului de încălzire - o pompă de căldură, care, prin comprimarea lichidului de răcire, îi crește temperatura (+)

Astfel, elementul cheie care animă întregul sistem este pompa de căldură. Dacă casa ta are o mașină de spălat obișnuită, atunci știi: această pompă va ocupa aproximativ aceeași zonă.

Pentru a funcționa, are nevoie de energie electrică, dar, consumând doar 1 kW, produce 4-5 kW de căldură. Și acesta nu este un miracol, deoarece sursa de energie „suplimentară” este cunoscută - acesta este mediul.

Două tipuri de locații pentru schimbătoare de căldură

Există două opțiuni pentru încălzirea unei case private folosind energie la temperatură scăzută din elementele de mediu. Baza sistemului în toate cele trei cazuri este o pompă geotermală.

Circuitul intern rămâne neschimbat pentru orice metodă de încălzire, iar principala diferență este locația circuitului extern.

Încălzirea geotermală vine cu un schimbător de căldură amplasat:

• vertical — situate în puțuri care pătrund sau nu pătrund în acvifer;
• orizontal — schimbătoarele de căldură ale sistemelor sunt plasate într-o groapă sau rezervor deschis sub forma unui fel de serpentină.

Fiecare dintre tipurile de încălzire enumerate aici se caracterizează prin propriile caracteristici, dezavantaje și avantaje.

Dacă intenționați să creați un astfel de sistem de încălzire cu propriile mâini, veți fi interesat să aflați mai multe despre fiecare tip.

Opțiunea 1. Amplasarea pe verticală a colectorului extern

Acest tip de încălzire se bazează pe un fenomen natural interesant: la o adâncime de 50-100 m sau mai mult de la suprafața sa, pământul are aceeași și constantă temperatură de 10-12°C pe tot parcursul anului.

Pentru a putea folosi această energie pământească, este necesar forați puțuri verticale. Tehnologia este aproape similară cu pregătirea unei surse de admisie a apei.

Pentru a păstra cât mai mult peisajul, se pot găuri mai multe conducte din același punct de plecare, dar în unghiuri diferite.

Circuitul extern al sistemului va fi instalat direct în aceste puțuri. Acest lucru vă va permite să eliminați eficient căldura de pe pământ. Desigur, această metodă cu greu poate fi numită simplă și cu buget redus.

Pentru a crea un sistem de încălzire geotermal vertical, trebuie să utilizați echipamente pentru forarea puțurilor; fără a utiliza o instalație de foraj, rezolvarea problemelor de construire a sistemului va fi destul de laborioasă (+)

Este relevant în cazul în care teritoriul adiacent casei a fost deja dezvoltat, iar perturbarea peisajului acesteia este nepractică. Adâncimea de forare a unui puț poate ajunge de la 50 la 200 de metri.

Parametrii specifici ai puțului depind de situația geologică din amplasament și de parametrii viitoarei structuri. Durata de viață a acestui design este de aproximativ 100 de ani.

Pentru a instala o versiune verticală a sistemului cu un schimbător de căldură care extrage energia apei subterane, va trebui să forați două puțuri purtătoare de apă.

Din una dintre ele, numită cea de debit, apa este extrasă cu ajutorul unei pompe, care, după transferul de căldură, este scursă în a doua ieșire de primire.

Dezavantajul unui sistem geotermal cu două puțuri este că nu este suficient de eficient pentru a încălzi o casă de țară. Pompa de circulație irosește prea multă energie. Dar pentru a furniza lichid de răcire circuitului de pardoseală încălzită, energia termică rezultată este destul de suficientă

Opțiunea #2. Dispunerea pe orizontală a colectorului de sol

Pentru a așeza circuitul extern pentru încălzire orizontală, trebuie să știți până la ce adâncime îngheață solul în zona dvs.

Conductele sunt așezate sub nivelul de îngheț în șanțuri pregătite în prealabil, acoperind un spațiu destul de mare: pentru a încălzi o casă a cărei suprafață este de 200-250 de metri pătrați. m, trebuie să utilizați aproximativ 600 mp. m schimbător de căldură. Adică șase sute de metri pătrați.

Dezavantajul acestui design este suprafața mare pe care o ocupă. Dacă aveți nevoie de un gazon acoperit cu iarbă și flori pe proprietatea dvs., aceasta este opțiunea dvs. Este mai bine să țineți țevile colectoare departe de pomii fructiferi (+)

Este clar că în astfel de condiții, volumul lucrărilor de excavare va fi semnificativ. În plus, trebuie să țineți cont de locația copacilor și a altor vegetații de pe site în planul dvs., pentru a nu le îngheța. De exemplu, conductele colectoare nu trebuie amplasate la mai puțin de un metru și jumătate de copaci.

Această metodă de instalare este utilizată, de regulă, în cazurile în care șantierul este doar în curs de dezvoltare pentru construcție. Toate calculele și planurile pentru construirea unei cabane, organizarea încălzirii acesteia și planificarea terenului sunt cel mai bine efectuate simultan.

Imersia unui schimbător de căldură orizontal într-un rezervor

Această metodă necesită o locație specială a gospodăriei - la o distanță de aproximativ 100 m de un rezervor de adâncime suficientă. În plus, rezervorul specificat nu ar trebui să înghețe până în partea de jos, unde va fi amplasat conturul exterior al sistemului. Și pentru aceasta, suprafața rezervorului nu poate fi mai mică de 200 de metri pătrați. m.

Această opțiune pentru plasarea unui schimbător de căldură este considerată cea mai puțin costisitoare, dar o astfel de aranjare a gospodăriilor nu este încă obișnuită. În plus, pot apărea dificultăți dacă rezervorul este o proprietate publică.

Avantajul evident al acestei metode este absența lucrărilor de excavare obligatorii, care necesită o forță de muncă intensivă, deși trebuie totuși să vă schimbați locația subacvatică a colectorului. Și va fi necesară și permisiunea specială pentru a efectua astfel de lucrări.

Cu toate acestea, o instalație geotermală care utilizează energia apei este încă cea mai economică.

Fă-o singur: ce și cum

Dacă aveți de gând să instalați singur încălzirea geotermală, atunci este mai bine să cumpărați circuitul extern gata făcut. Desigur, luăm în considerare doar modalități de poziționare orizontală a schimbătorului de căldură extern: sub suprafața solului sau sub apă.

Este mult mai dificil să instalați singur un colector vertical de puțuri dacă nu aveți echipamentul și abilitățile de foraj.

O pompă de căldură nu este un echipament foarte mare. Nu va ocupa mult spațiu în casa ta. La urma urmei, în dimensiune, este comparabil, de exemplu, cu un cazan convențional cu combustibil solid. Conectarea circuitului intern al casei tale la acesta nu este o sarcină dificilă.

De fapt, totul se face exact la fel ca la organizare și cabluri de încălzire folosind surse tradiționale de căldură. Principala dificultate este proiectarea circuitului extern.

Această aranjare a casei în raport cu iaz este mai frecventă. Principalul lucru este că rezervorul nu se află mai departe de 100 de metri de cabană

Cea mai bună opțiune ar fi să folosiți un rezervor dacă unul se găsește la o distanță de cel mult 100 m. Este necesar ca suprafața acestuia să depășească 200 mp. m, iar adâncimea este de 3 m (parametru de îngheț mediu). Dacă acest corp de apă nu vă aparține, atunci obținerea permisiunii de utilizare a acestuia poate deveni o problemă.

Dacă rezervorul este un iaz care se află pe proprietatea dumneavoastră, atunci problema devine mai simplă. Apa din iaz poate fi pompată temporar. Apoi, lucrul pe fundul său se poate face cu ușurință: va trebui să așezați țevile într-o spirală, fixându-le în această poziție.

Lucrările de excavare vor fi necesare doar pentru a săpa un șanț, care va fi necesar pentru conectarea circuitului extern la pompa de căldură.

După ce toate lucrările au fost finalizate, iazul poate fi umplut din nou cu apă. În următoarea sută de ani, schimbătorul de căldură extern ar trebui să funcționeze corect și să nu provoace probleme proprietarului său.

Dacă aveți la dispoziție un teren pe care trebuie doar să construiți locuințe și să creșteți o grădină, este logic să planificați un schimbător de căldură de tip sol orizontal.

Pentru a face acest lucru, ar trebui să faceți un calcul preliminar al suprafeței viitorului colector, pe baza parametrilor deja indicați mai sus: 250-300 mp. m de colector la 100 mp. m suprafata incalzita a casei.

Dacă aveți o parcelă fără clădiri sau vegetație pe care doriți să o păstrați, solul poate fi pur și simplu îndepărtat atunci când construiți un contur exterior orizontal al solului: acest lucru este mai ușor decât săpatul de șanțuri.

Șanțurile în care urmează a fi așezate conductele de circuit trebuie săpate sub nivelul de îngheț al solului.

Mai bine, pur și simplu îndepărtați solul până la adâncimea înghețului, așezați țevile și apoi readuceți solul la locul său. Munca este laborioasă și complexă, dar cu multă dorință și determinare, o puteți finaliza.

Costuri și perspective de rambursare

Costurile echipamentelor și instalarea acestuia în timpul construcției încălzirii geotermale depind de puterea unității și de producător.

Toată lumea alege un producător pe baza propriilor considerații și informații despre reputația și fiabilitatea unei anumite mărci. Dar puterea depinde de zona camerei care trebuie servită.

Această figură rezumă beneficiile utilizării unui sistem de încălzire geotermal. Tocmai acest raport de energie de intrare și de ieșire permite sistemului să plătească mai întâi rapid pentru el însuși și apoi să economisească banii proprietarului său (+)

Dacă luăm în considerare puterea, costul pompelor de căldură variază în următoarele intervale:

• la 4-5 kW – 3000-7000 unitati conventionale;
• la 5-10 kW – 4000-8000 unitati conventionale;
• la 10-15 kW – 5000-10000 unități convenționale.

Dacă la această sumă adăugăm costurile necesare pentru efectuarea lucrărilor de instalare (20-40%), atunci vom obține o sumă care pentru mulți va părea absolut nerealistă.

Dar toate aceste costuri vor fi recuperate într-un interval de timp foarte rezonabil. În viitor, va trebui să plătiți doar cheltuieli minore pentru energia electrică necesară pentru a funcționa pompa. Și e tot!

Datorită eficienței insuficiente a sistemelor geotermale pentru încălzirea clădirilor rezidențiale, acestea sunt utilizate ca adaos la rețelele principale de încălzire sau construite în complex cu două sau mai multe schimbătoare de căldură.

După cum arată practica, încălzirea geotermală este deosebit de benefică pentru casele cu o suprafață totală încălzită de 150 de metri pătrați. m. În decurs de cinci până la opt ani, toate costurile pentru instalarea sistemelor de încălzire în aceste case sunt recuperate integral.

Dacă încălzirea geotermală nu este deosebit de solicitată în rândul proprietarilor de case private, atunci eficiența sistemelor solare a fost deja apreciată de locuitorii din regiunile sudice. Tehnologie structuri de încălzire solară este destul de simplu, iar eficiența și caracterul practic al acestuia sunt confirmate de mulți ani de experiență în utilizare de către țările occidentale și compatrioții noștri.

Pentru mai multe informații despre sursele alternative de energie, vezi Acest articol.

Concluzii și video util pe această temă

Dacă vă este mai ușor să percepeți informații vizuale, atunci acest videoclip vă va permite să vedeți cu proprii ochi exact cum funcționează un sistem geotermal, precum și să aflați mai multe despre cine beneficiază de acest tip de încălzire și de ce.

Vă invităm să urmăriți un scurt videoclip în care proprietarul unui colector orizontal de subsol va vorbi despre impresiile sale despre funcționarea acestuia.În plus, urmărind acest videoclip, veți afla despre costurile curente asociate cu operarea unui sistem de încălzire geotermal.

Fiecare proprietar al unei case private alege singur dacă să cumpere serviciile organizațiilor de furnizare a resurselor sau să se bazeze numai pe el însuși. În acest sens, el este ghidat de o întreagă listă de considerații.

Scopul pe care ni ne-am propus nu este să vă împingem la o concluzie gata făcută, ci să împărtășim informații despre opțiunile de rezolvare a problemei cu care vă confruntați.

Aveți ceva de adăugat sau aveți întrebări despre încălzirea geotermală a unei case private? Puteți lăsa comentarii la publicație. Formularul de contact este situat în blocul inferior.