Sistemi di riscaldamento geotermico per una casa di campagna: caratteristiche della sistemazione fai-da-te

Principio operativo

Un fenomeno come il riscaldamento geotermico, il cui principio ricorda un frigorifero convenzionale, solo al contrario, sta diventando sempre più popolare. La terra trattiene costantemente il calore, è possibile riscaldare oggetti situati sulla sua superficie. La conclusione è che il magma caldo riscalda la terra dall'interno e grazie al suolo non si congela dall'alto.

E il principio di funzionamento qui è il seguente: una pompa di calore è posizionata sopra, uno scambiatore di calore viene abbassato in uno speciale albero di terra. L'acqua freatica passa attraverso la pompa e viene riscaldata. Pertanto, il calore che si ottiene in questo caso viene utilizzato per scopi industriali o domestici. Ecco come funziona il riscaldamento a terra.

Schema schematico della pompa di calore

Si noti che il principale vantaggio di un tale sistema è che con un costo elettrico di 1 kW, otteniamo energia termica utile nell'intervallo da 4 a 6 kW. Per fare un confronto, un condizionatore d'aria convenzionale non è in grado di convertire 1 kW di elettricità in 1 kW di energia termica (la legge di conservazione dell'energia, poiché le perdite durante la conversione di un tipo di energia in un altro, purtroppo, non sono state ancora cancellate ). Il riscaldamento dal calore della terra ripagherà abbastanza rapidamente con il giusto approccio all'implementazione del riscaldamento geotermico.

Costi approssimativi e ammortamento del sistema

Quando si sceglie il riscaldamento termico, il cui principio di funzionamento è già noto, i proprietari dovrebbero essere consapevoli che saranno necessari determinati investimenti. La marca dell'attrezzatura viene selezionata in base alle esigenze dell'utente, il prezzo delle unità dipende da molti fattori, ad esempio la potenza.

I dispositivi per 4-5 kW sono stimati in $ 3000-7000, per 5-10 kW costano $ 4000-8000, per 10-15 kW già $ 5000-10000. Inoltre, il 40-50% dell'importo sarà il costo dei lavori di installazione e dell'avvio del sistema. Il risultato è una quantità impressionante di costi. Ma tutti si ripagheranno in circa 3-5 anni, e poi rimarranno solo le bollette elettriche che consumerà la pompa di calore.

Il principio di ottenere energia geotermica

Il funzionamento delle centrali di riscaldamento geotermiche è spesso paragonato al principio di funzionamento dei sistemi di condizionamento o di un frigorifero convenzionale. Uno qualsiasi degli schemi è costituito da due circuiti di scambio termico. È generalmente accettato che nel circuito situato nel terreno, il vettore sia riscaldato (il più delle volte il freon non congelante svolge questo ruolo), che viene successivamente trasferito al "circuito domestico" nell'evaporatore dello scambiatore di calore.

Il liquido che si è raffreddato dopo essere circolato per casa deve essere riscaldato nuovamente a circa +7°C per ripetere il ciclo. Allo stesso tempo, in estate l'impianto funziona secondo il principio opposto, raffreddando l'aria della casa, quindi sarebbe più corretto chiamarla non riscaldamento, ma aria condizionata.

Utilizzo di una pompa di calore

La durata dell'impianto dipende dalle caratteristiche e dalle condizioni in cui opera la pompa di calore. Negli impianti geotermici è in grado di funzionare per circa 1800 ore all'anno. Si tratta di un valore medio per latitudini prive di sorgenti termali sotterranee.

Come funziona una pompa di calore

Il principio di funzionamento dell'impianto di riscaldamento termico è identico e non ha nulla a che vedere con il paese di origine o il marchio. Le pompe geotermiche possono variare per design, dimensioni, aspetto, ma il coefficiente di produzione di calore sarà sempre lo stesso per pompe di aziende diverse e paesi diversi. Ciò è dovuto proprio alla particolarità di trasformare l'energia naturale in energia termica.

Le conseguenze di tali errori di calcolo alla fine portano a conseguenze disastrose: il terreno si incurva in modo non uniforme, in alcuni punti va molto in profondità, a causa del quale i tubi di plastica protettivi vengono danneggiati. Se la casa si trova nelle vicinanze, potrebbero verificarsi deformazioni delle fondamenta o dei muri a causa di cambiamenti geologici.

Periodicamente, è necessario adottare misure per "rigenerare" il terreno, per il quale viene fornita ulteriore energia termica allo scambiatore di calore. Può trattarsi dell'energia solare o del riscaldamento della sonda quando la pompa di calore viene utilizzata in modalità di raffreddamento dell'ambiente.

In conclusione, si segnala che l'impianto geotermico non è ancora a disposizione di tutti.In alcuni casi, il periodo di ammortamento può durare più di 10 anni, ma alla fine sono questi metodi di riscaldamento di una casa che presto diventeranno non solo alternativi, ma gli unici possibili.

VIDEO: Pompe di calore geotermiche

Riscaldamento geotermico: analizziamo il principio di funzionamento

Il principio di funzionamento di questo tipo di riscaldamento è abbastanza semplice e risiede nella proprietà della terra di non gelare anche a temperature abbastanza basse. Ad esempio, a una temperatura dell'aria di circa meno quindici, la terra si congelerà solo da cinque a sette gradi. E ora rispondiamo alla domanda, è possibile estrarre con successo il beneficio da questa proprietà della terra e riscaldare la casa con l'aiuto di una tale risorsa? La risposta è ovvia: certo, sì! Allora perché non farlo? Il fatto è che non è tutto così semplice. Per installare tale riscaldamento, è necessario risolvere i piccoli problemi associati, elencati di seguito.

Impianto di riscaldamento geotermico

• Per ottenere il massimo calore dalla terra, è necessario accumulare questa stessa energia termica e concentrarla sul riscaldamento della casa, e questo vale la pena.
• È necessario mantenere la temperatura del conduttore. Il montante riscaldato deve condurre il calore nei fluidi che passeranno attraverso l'impianto di riscaldamento centralizzato.
• Se questo conduttore si è raffreddato, la sua temperatura deve essere immediatamente ripristinata mediante riscaldamento. Per risolvere questo problema sono state inventate speciali pompe di calore geotermiche, che aiutano a far fronte al compito.Questo dispositivo aiuta ad estrarre la quantità di calore necessaria per il normale riscaldamento della casa, che può essere utilizzata per svariate esigenze. A proposito, tali pompe sono in grado di far fronte a volumi di lavoro abbastanza grandi. Le possibilità di progettazione dipendono direttamente dalla sua posizione nella casa.

Se prima un fenomeno come il riscaldamento di una casa con l'aiuto dell'energia termica della terra poteva essere trovato esclusivamente al di fuori del nostro paese, oggi tali dispositivi non sono un miracolo o una rarità.

Lo schema di funzionamento delle strutture termiche

Allo stesso tempo, tieni presente che sono installati non solo nelle parti meridionali e calde, come potresti pensare. Nelle regioni settentrionali, questo è ancora più comune.

Diamo un'occhiata più da vicino a che tipo di schema di lavoro hanno le strutture. Molto tempo fa, le persone si chiedevano perché, quando alcuni liquidi evaporano da una superficie, la superficie si raffredda e perché l'energia viene sottratta. Non appena è stata data la risposta a questa domanda, è nata l'idea perché non eseguire questo meccanismo nell'ordine inverso, cioè perché non ottenere aria calda invece del ghiaccio. Un esempio è il funzionamento dei moderni sistemi di climatizzazione: molti di essi possono non solo raffreddare, ma anche riscaldare l'aria. L'unico svantaggio di tali dispositivi è il loro funzionamento limitato a basse temperature. A una certa temperatura, semplicemente non possono funzionare. A differenza di loro, il riscaldamento geotermico di una casa di campagna è completamente privo di tale inconveniente, sebbene il principio di funzionamento per loro e per il suddetto dispositivo sia approssimativamente lo stesso.

Riscaldamento geotermico di una casa di campagna

Installazione scambiatore di calore

I tipi di installazione attuali sono:

• verticale, quando è necessario perforare più pozzi;
• orizzontale, dove vengono scavate trincee al di sotto della profondità di congelamento;
• sott'acqua, quando la posa viene eseguita lungo il fondo del serbatoio più vicino.

Questo è interessante: scopriamolo insieme: qual è il sistema di riscaldamento monotubo o bitubo più efficiente?

Installazione del sistema

Il riscaldamento geotermico di una casa di campagna in fase di sistemazione richiede un solido investimento finanziario. L'elevato costo totale dell'impianto è in gran parte dovuto alla grande quantità di lavori di terra associati all'installazione del circuito di riscaldamento.

Nel tempo, i costi finanziari si ripagano, poiché l'energia termica utilizzata durante la stagione di riscaldamento viene estratta dalle profondità della terra con costi energetici minimi.

• la parte principale dovrebbe essere situata nel sottosuolo o sul fondo del serbatoio;
• nella casa stessa vengono installate solo apparecchiature abbastanza compatte e viene posato un radiatore o un circuito di riscaldamento a pavimento. L'attrezzatura situata all'interno della casa consente di regolare il livello di riscaldamento del liquido di raffreddamento.

Quando si progetta il riscaldamento a causa del calore della terra, è necessario determinare l'opzione di installazione per il circuito di lavoro e il tipo di collettore.

Ci sono due tipi di collezionisti:

1. Verticale: si tuffa nel terreno per diverse decine di metri. Per fare ciò, a breve distanza dalla casa, è necessario perforare alcuni pozzi. Un circuito è immerso nei pozzi (l'opzione più affidabile sono i tubi in polietilene reticolato).

2. Svantaggi: ingenti costi finanziari per la perforazione di diversi pozzi nel terreno con una profondità di 50 metri o più.

   Vantaggi: Il posizionamento interrato dei tubi ad una profondità dove la temperatura del suolo è stabile, garantisce un'elevata efficienza del sistema. Inoltre, il collettore verticale occupa una piccola area di terreno.

3. Orizzontale. L'uso di un tale collettore è consentito nelle regioni con clima caldo e temperato, poiché la profondità del congelamento del suolo non deve superare 1,5 metri.

4. Svantaggi: La necessità di utilizzare una vasta area del sito (il principale svantaggio). Questo pezzo di terreno dopo la posa del contorno non può essere utilizzato per un giardino o un orto, in quanto il sistema funziona con l'emissione di freddo durante il trasporto del refrigerante, che causerà il congelamento delle radici delle piante.

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   Vantaggi: lavori di terra più economici che puoi anche fare da solo.

L'energia geotermica può essere prodotta posando un circuito geotermico orizzontale sul fondo di un serbatoio non ghiacciato. Tuttavia, questo è difficile da implementare nella pratica: il serbatoio potrebbe essere posizionato al di fuori dell'area privata, quindi sarà necessario coordinare l'installazione dello scambiatore di calore. La distanza dall'oggetto riscaldato al serbatoio non deve essere superiore a 100 metri.

Requisiti per il riscaldamento geotermico a casa con le tue mani

A prima vista, può sembrare che i costi di installazione siano troppo elevati, tuttavia, utilizzando l'installazione per molto tempo, tutti potranno assicurarsi che questo riscaldamento si ripaghi rapidamente e non richieda alcun investimento.

Il georiscaldamento richiederà:

• Investimento una tantum di una grande quantità di fondi;
• Forze considerevoli per la disposizione;
• Preparazione corretta e competente.

Inoltre, si può notare il regolare aumento dei prezzi di risorse come gas ed elettricità, che si verifica quasi ogni mese, ma il sistema geotermico non dipende da questi prezzi.

Parte del sistema ha una posizione sotterranea, grazie alla quale la terra viene utilizzata come fonte di calore. Il riscaldamento di questo tipo richiederà un pozzo, una sonda e uno scambiatore di calore. Sul territorio della casa è installato solo un dispositivo, grazie al quale viene generato calore e, di norma, non richiede troppo spazio. Grazie a questo dispositivo, la temperatura viene regolata e viene fornita energia termica. Quando si installa il sistema, è necessaria una piccola diramazione di tubi e un radiatore e, se l'edificio è piccolo, il generatore viene installato nel seminterrato.

Installiamo noi stessi il riscaldamento geotermico

Il costo del progetto e dei lavori per l'installazione di una struttura geotermica è piuttosto significativo, l'acquisto di tutte le attrezzature necessarie, il coinvolgimento di un team di specialisti e la necessità di scavi a lungo termine non possono essere economici.

Tuttavia, a causa della redditività dell'installazione di questo tipo di riscaldamento in casa, il periodo di ammortamento è piuttosto rapido. Ulteriori risparmi possono essere realizzati installando altre fonti di produzione di energia alternativa, come i pannelli solari in grado di alimentare una rete geotermica. Anche con aumenti significativi dei prezzi delle risorse fossili e del gas, non influiranno sul costo del riscaldamento.

La parte principale della rete di cavi è nascosta in profondità nel sottosuolo, un serbatoio di refrigerante, che si trova in un pozzo, fornisce carburante alla casa.Inoltre, nel seminterrato o in altro ripostiglio, sarà necessario posizionare un generatore di calore. La maggior parte di questi dispositivi sono abbastanza compatti. Per riscaldare i locali, dovrai installare diversi radiatori.

Sul generatore installato è possibile regolare la temperatura in casa e il consumo di energia. L'installazione è accompagnata dall'installazione di apparecchiature per il riscaldamento degli ambienti, diramazione della tubazione. Nella maggior parte dei locali, il generatore di calore viene portato in una stanza separata in modo che il rumore del lavoro non interferisca con i residenti che svolgono i propri affari.

Come fare il riscaldamento geotermico con le tue mani a casa

Schema di installazione di una pompa geotermica.

Questo è uno dei tipi di riscaldamento più costosi e dispendiosi in termini di tempo. Devi eseguire lavori di sterro su larga scala, il costo delle attrezzature costituirà la maggior parte dei costi. Prima di iniziare a creare tale riscaldamento con le tue mani, devi capire quali sistemi vengono utilizzati e quali sono le caratteristiche del loro dispositivo.

Materiali necessari per l'installazione del riscaldamento geotermico:

• tubi in polietilene;
• Pompa di calore;
• radiatori di riscaldamento.

Classificazione per tipologia:

• lo scambiatore di calore orizzontale viene utilizzato più spesso, mentre i tubi vengono posati nel terreno a una profondità superiore al livello di congelamento del terreno nella tua zona. Questo tipo di riscaldamento presenta uno svantaggio significativo: il circuito occupa una vasta area. Se l'area della tua casa è di 250 m², per riscaldarla dovrai posare i tubi su un'area di circa 600 m², e questo non può essere fatto in ogni area. È particolarmente scomodo eseguire tale riscaldamento a casa nel caso in cui il territorio sia già nobilitato, ad esempio, il collettore non dovrebbe trovarsi a meno di 1,5 m dall'albero;
• lo scambiatore di calore verticale è molto più piccolo, ma il suo costo è maggiore. Per installarlo, hai bisogno di un po' di spazio, ma dovrai usare l'attrezzatura di perforazione.

Il pozzo può essere da 50 a 200 m, ma servirà fino a 100 anni. Questo metodo è conveniente quando il territorio di una casa di campagna è già attrezzato, non sarà necessario modificare il paesaggio esistente. L'installazione di questo tipo di riscaldamento geotermico completamente con le tue mani non funzionerà, poiché avrai bisogno di attrezzature speciali per perforare un pozzo: uno scambiatore ad acqua è il modo più economico, utilizza l'energia termica dell'acqua. Il suo utilizzo è possibile se la distanza dal serbatoio non è superiore a 100 M. Un contorno a spirale è costituito da tubi e posato a una profondità superiore alla zona di congelamento, l'area del serbatoio deve essere superiore a 200 m² . Quando si implementa questo metodo, non è necessario eseguire lavori di sterro su larga scala e quindi tutto può essere fatto a mano.

Se parliamo della complessità dell'implementazione di questo progetto, allora è abbastanza grande e se decidi di fare tutto da solo, il terzo metodo sarà il più accessibile. Se acquisti apparecchiature costose, l'installazione deve essere eseguita con alta qualità, altrimenti il ​​sistema non funzionerà normalmente.

Fonti di riscaldamento geotermico

Per il riscaldamento geotermico possono essere utilizzate le seguenti fonti di energia termica terrestre:

• alta temperatura;
• bassa temperatura.

Quelle ad alta temperatura includono, ad esempio, le sorgenti termali. Puoi usarli, ma la loro portata è limitata dalla posizione effettiva di tali fonti.Se in Islanda questo tipo di energia viene utilizzato attivamente, in Russia le acque termali sono lontane dagli insediamenti. Sono più concentrati in Kamchatka, dove le acque sotterranee vengono utilizzate come vettore di calore e fornite ai sistemi di acqua calda.

Un vulcano non è necessario per utilizzare in modo efficiente l'energia termica della terra. È sufficiente utilizzare quelle risorse che si trovano a soli 200 metri dalla superficie terrestre

Ma per l'uso di sorgenti a bassa temperatura, abbiamo tutti i prerequisiti necessari. A tale scopo sono adatte le masse d'aria, la terra o l'acqua circostanti. Una pompa di calore viene utilizzata per estrarre l'energia necessaria. Con il suo aiuto, la procedura per convertire la temperatura ambiente in energia termica viene eseguita non solo per il riscaldamento, ma anche per la fornitura di acqua calda di una famiglia privata.

professionisti

Il funzionamento di tali sistemi di riscaldamento viene effettuato con un combustibile qualitativamente nuovo e insolito: l'energia delle viscere della terra viene utilizzata per l'aria condizionata e per il riscaldamento di una casa privata. Questa energia crea condizioni di vita ottimali e confortevoli, e non inquina l'ambiente con sostanze nocive e rifiuti. Il riscaldamento della casa viene effettuato utilizzando energia gratuita, per 1 kW di energia elettrica l'impianto restituisce 4-5 kW di calore

Un vantaggio altrettanto importante è che non è necessario acquistare cappe e camini aggiuntivi, che potrebbero essere necessari per garantire il buon funzionamento di altri tipi di sistemi di riscaldamento. Durante il funzionamento del riscaldamento, dal terreno non vengono emessi fumi e odori nocivi, un tale sistema non emette rumori inutili e inoltre non occupa molto spazio.Le unità geotermiche, a differenza dei sistemi a combustibile solido e liquido, sono praticamente invisibili alle persone, non distruggono l'integrità della facciata e dell'interno della casa

Non c'è bisogno di perdere tempo a pensare a questioni come lo stoccaggio, la consegna e l'acquisto di carburante, poiché l'energia del pianeta è inesauribile

Le unità geotermiche, a differenza dei sistemi a combustibile solido e liquido, sono praticamente invisibili alle persone, non distruggono l'integrità della facciata e dell'interno della casa. Non c'è bisogno di perdere tempo a pensare a questioni come lo stoccaggio, la consegna e l'acquisto di carburante, poiché l'energia del pianeta è inesauribile.

Se hai bisogno di riscaldare la tua casa con il calore della terra, dovresti anche considerare il suo lato finanziario. Notiamo subito che il processo di installazione di un tale sistema richiederà costi elevati rispetto alle apparecchiature diesel e gas.

In contrasto con ciò, si può notare che il livello di consumo di elettricità è molto inferiore, così che a lungo termine la fattibilità economica dell'acquisizione di apparecchiature geotermiche è visibile ad occhio nudo. Secondo gli sviluppatori, da ogni kilowatt di energia elettrica speso verranno restituiti fino a cinque kilowatt di energia termica.