Riscaldamento geotermico fai-da-te a casa: una panoramica comparativa dei metodi dei dispositivi

Installiamo noi stessi il riscaldamento geotermico

Immediatamente notiamo una tale caratteristica: chi decide di dotare il riscaldamento del calore della terra dovrà investire una somma enorme in questa volta. Naturalmente, nel tempo, questo costo si ripagherà, dal momento che non costruiamo alloggi per noi stessi per un anno o due. Inoltre, i prezzi del gas e dell'elettricità aumentano ogni anno e, con un sistema geotermico, non sai quali siano questi aumenti di prezzo.

Tuttavia, in questo sistema, la maggior parte sarà nascosta sottoterra. Il riscaldamento con energia terrestre è la presenza di un pozzo e di uno scambiatore di calore. In casa, devi solo mettere un dispositivo che generi calore, di solito non occupa molto spazio.

Come funziona una pompa di calore

Su tale dispositivo, l'utente sarà in grado di controllare la temperatura e fornire energia termica. L'installazione dell'impianto di riscaldamento stesso nelle abitazioni viene eseguita come al solito, con una diramazione della tubazione e dei radiatori. Se hai una casa privata o l'edificio stesso è piccolo, in questo caso il generatore del sistema viene visualizzato in una stanza separata o nel seminterrato.

Caratteristiche del sistema

Certo, non è così facile realizzare il riscaldamento geotermico con le tue mani, ma è del tutto possibile. E per cominciare, si sta facendo una miniera. I parametri della miniera sono calcolati per ogni caso separatamente. Le sue dimensioni dipenderanno dal clima della tua zona, dal tipo di terreno, dalle caratteristiche strutturali della crosta terrestre della regione e dall'area in cui verrà installato tale sistema. Di norma, la profondità della miniera va da 25 a 100 m.

Perforazione di pozzi per una pompa di calore

Inoltre, l'installazione del riscaldamento geotermico comporta un passaggio come l'abbassamento di tubi che assorbono il calore nella miniera terrestre. Le funzioni di questi tubi sono le seguenti: forniranno calore alla pompa, che aumenterà la temperatura del liquido e lo porterà al riscaldamento. Nota che se decidi di realizzare sistemi di riscaldamento geotermico con le tue mani, avrai bisogno di un assistente, perché i tubi possono essere molto pesanti.

Classificazione per tipologia costruttiva

Il principio di funzionamento del riscaldamento geotermico è simile a il principio di funzionamento di un condizionatore d'aria o di un frigorifero. L'elemento principale è una pompa di calore inclusa in due circuiti.

Il principio di funzionamento di una pompa geotermica (di calore).

Il circuito interno è un impianto di riscaldamento tradizionale, composto da tubi e radiatori. Esterno - uno scambiatore di calore di dimensioni impressionanti situato nel sottosuolo o nella colonna d'acqua. Al suo interno può circolare sia un liquido speciale con antigelo che normale acqua. Il termovettore assume la temperatura del fluido e "riscaldato" entra nella pompa di calore, il calore accumulato viene trasferito al circuito interno. Pertanto, l'acqua viene riscaldata nei tubi e nei radiatori.

La pompa geotermica (di calore) è un elemento chiave del sistema. Questa è un'unità compatta, non occupa più spazio di una lavatrice familiare ai nostri occhi. Se parliamo di prestazioni, per ogni 1 kW di elettricità consumata, la pompa "emette" fino a 4-5 kW di energia termica. Mentre un condizionatore d'aria convenzionale, che ha un principio di funzionamento simile, per 1 kW di elettricità consumata, "risponderà" 1 kW di calore.

Schema di un dispositivo di riscaldamento geotermico in una casa privata

Bisogna ammettere che il dispositivo di questo tipo di riscaldamento è oggi il più costoso e dispendioso in termini di tempo. La parte del leone del suo costo è l'acquisto di attrezzature e, naturalmente, lavori di sterro. Naturalmente, pensa un proprietario parsimonioso, è possibile risparmiare denaro, ad esempio, sull'installazione e realizzare il riscaldamento geotermico con le proprie mani? Per rispondere a questa domanda è necessario capire quali sistemi vengono utilizzati più spesso e comprendere le caratteristiche del loro dispositivo.

Scambiatore di calore orizzontale

Abbastanza spesso viene utilizzato un contorno orizzontale, durante il quale i tubi vengono posati in trincee a una profondità maggiore del livello di congelamento del suolo in una determinata area.

Difetto impianti di riscaldamento geotermico con orizzontale contorno: una vasta area occupata dal collettore

Lo svantaggio è che l'area occupata dal circuito dovrebbe essere molto più grande della casa stessa, quindi, per riscaldare un edificio con una superficie di ​​250 m², circa 600 m² "usciranno" sotto le tubazioni. Non tutti gli sviluppatori possono permettersi un tale lusso.

Inoltre ci sono dei disagi se il sito è già nobilitato, bisogna osservare, ad esempio, la distanza dagli alberi (1,5 m) e tante altre sfumature.

Scambiatore di calore verticale

Un'opzione più compatta, ma anche più costosa, è uno scambiatore di calore verticale. La sua installazione non richiede una vasta area, ma richiederà speciali attrezzature di perforazione.

L'installazione di uno scambiatore di calore verticale richiede l'uso di speciali attrezzature di perforazione

La profondità del pozzo, a seconda della tecnologia, può raggiungere i 50-200 m, ma la sua durata è fino a 100 anni. Questo metodo è particolarmente rilevante quando si pianifica un impianto geotermico riscaldamento casa di campagna con un territorio attiguo attrezzato, permette di salvare il paesaggio quasi nella sua forma originaria.

Scambiatore di calore ad acqua

L'installazione geotermica più economica utilizza l'energia termica dell'acqua. Si raccomanda se la distanza dallo specchio d'acqua più vicino non supera i 100 m.

Lo scambiatore di calore ad acqua è il più vantaggioso e quindi più appropriato per il dispositivo.

Sul fondo è posato un contorno di tubi a forma di spirale, la profondità di occorrenza dovrebbe essere inferiore a 2,5-3 m, cioè più profonda della zona di congelamento. L'area del serbatoio è di 200 m². Il vantaggio principale è che non è necessario eseguire laboriosi lavori di sterro, ma è necessario ottenere l'autorizzazione da servizi speciali.Avendo speso fondi significativi per apparecchiature costose, non dovresti risparmiare sull'installazione di alta qualità. Dopotutto, la qualità e l'efficienza dell'intero sistema dipenderanno da questo.

Come puoi vedere, installare il riscaldamento geotermico a casa con le tue mani non è così semplice. Di tutti i tipi elencati, forse solo l'ultima opzione sarà abbastanza facile da implementare da solo. Ma anche in questo caso vale la pena soppesare tutti i pro e i contro.

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.

Che cos'è il riscaldamento geotermico?

È calore estratto dalla terra o dall'acqua. A determinate profondità del terreno viene mantenuta una temperatura costante positiva e non ci sono cadute anche in caso di forti gelate, lo stesso con l'acqua. Il compito di una persona è prendere il calore dalla terra o dall'acqua, inviandolo per garantire il comfort nei soggiorni.

Il riscaldamento geotermico è un frigorifero convenzionale, ma viceversa: il sistema non produce freddo, ma calore.L'algoritmo della pompa si basa sul trasferimento di calore da una fonte a basso potenziale di energia termica a un vettore di calore e il suolo o l'acqua agiscono come fonti di calore attive.

Vantaggi e svantaggi del sistema

Il riscaldamento geotermico presenta diversi vantaggi:

1. Il rilascio di energia termica è molte volte superiore al costo dell'elettricità consumata dalla pompa.
2. Pulizia e sicurezza ecologica. Il sistema non emette sostanze nocive, non ci sono emissioni, scorie dopo la combustione del carburante.
3. Non è necessario acquistare carburante, gas, tutto il lavoro della struttura è realizzato senza l'uso di prodotti chimici e altre sostanze, quindi il riscaldamento con il calore della terra o dell'acqua è considerato il più sicuro.
4. Fatta salva la tecnologia di installazione e funzionamento, l'attrezzatura e l'intero sistema di riscaldamento dureranno almeno 50 anni senza supporto tecnico.
5. La pompa di calore funziona silenziosamente, non ci sono effetti acustici.

Il massimo beneficio economico è ottenuto dall'assenza di investimenti aggiuntivi. L'utente deve acquistare tutte le apparecchiature una volta, impostare il progetto e non deve più interferire con il funzionamento del sistema. Un ulteriore vantaggio è la posizione di tutti gli elementi all'esterno dell'edificio: il riscaldamento da terra o dall'acqua non richiede il posizionamento di installazioni complessive nella casa, quindi il metodo di estrazione e fornitura di calore è adatto a case di qualsiasi dimensione.

Lo svantaggio è una grande quantità di costi una tantum per l'acquisto di apparecchiature, l'installazione e la messa in servizio del sistema. Per formare la struttura sono necessari una pompa, una certa quantità di materiali, l'installazione di un collettore esterno e un circuito interno.

Opzioni per organizzare il riscaldamento geotermico

Metodi per organizzare il contorno esterno

Affinché l'energia della terra riscaldasse la casa utilizzato al massimo: devi scegliere il giusto schema elettrico esterno. In effetti, qualsiasi mezzo può essere una fonte di energia termica: sotterraneo, acqua o aria.

Ma è importante tenere conto dei cambiamenti stagionali delle condizioni meteorologiche, come discusso sopra.

Attualmente, ci sono due tipi di sistemi che vengono effettivamente utilizzati per riscaldare una casa a causa del calore della terra: orizzontale e verticale. Il fattore di selezione chiave è l'area del terreno. Da questo dipende la disposizione dei tubi per il riscaldamento della casa con l'energia della terra.

Oltre a ciò, vengono presi in considerazione i seguenti fattori:

• Composizione del suolo. In zone rocciose e argillose è difficile realizzare pozzi verticali per la posa di autostrade;
• livello di congelamento del suolo. Determina la profondità ottimale dei tubi;
• Posizione delle acque sotterranee. Più sono alti, meglio è per il riscaldamento geotermico. In questo caso, la temperatura aumenterà con la profondità, che è la condizione ottimale per il riscaldamento dall'energia della terra.

È inoltre necessario conoscere la possibilità di trasferimento di energia inversa in estate. Quindi il riscaldamento di una casa privata da terra non funzionerà e il calore in eccesso passerà dalla casa al terreno. Tutti i sistemi di refrigerazione funzionano secondo lo stesso principio. Ma per questo è necessario installare apparecchiature aggiuntive.

Schema di riscaldamento geotermico orizzontale

Disposizione orizzontale dei tubi esterni

Il modo più comune per installare autostrade all'aperto. È conveniente per la facilità di installazione e la capacità di sostituire in modo relativamente rapido le sezioni difettose della tubazione.

Per l'installazione secondo questo schema, viene utilizzato un sistema di collettori.Per questo, vengono realizzati diversi contorni, situati a una distanza minima di 0,3 m l'uno dall'altro. Sono collegati tramite un collettore, che fornisce il liquido di raffreddamento ulteriormente alla pompa di calore. Ciò garantirà la massima fornitura di energia per il riscaldamento dal calore della terra.

Tuttavia, ci sono alcune cose importanti da tenere a mente:

• Ampio cortile. Per una casa di circa 150 mq, deve essere di almeno 300 mq;
• I tubi devono essere fissati a una profondità inferiore al livello di congelamento del terreno;
• Con il possibile movimento del suolo durante le inondazioni primaverili, aumenta la probabilità di spostamento delle autostrade.

Il vantaggio determinante del riscaldamento dal calore della terra di tipo orizzontale è la possibilità di auto-sistemazione. Nella maggior parte dei casi, ciò non richiede il coinvolgimento di attrezzature speciali.

Schema verticale del riscaldamento geotermico

Sistema geotermico verticale

Questo è un modo più dispendioso in termini di tempo per organizzare il riscaldamento di una casa privata da terra. Le condutture sono posizionate verticalmente, in pozzi speciali

È importante sapere che un tale schema è molto più efficiente di uno verticale.

Il suo principale vantaggio è aumentare il grado di riscaldamento dell'acqua nel circuito esterno. Quelli. più profondi sono i tubi, maggiore sarà la quantità di calore terrestre per il riscaldamento della casa che entrerà nel sistema. Un altro fattore è la piccola area di terra. In alcuni casi la sistemazione del circuito di riscaldamento geotermico esterno viene effettuata anche prima della costruzione della casa nelle immediate vicinanze della fondazione.

Quali difficoltà si possono incontrare nell'ottenere energia terrestre per il riscaldamento di una casa secondo questo schema?

• Quantitativo alla qualità. Per una disposizione verticale, la lunghezza delle autostrade è molto più alta. È compensato dalla maggiore temperatura del suolo. Per fare questo, è necessario realizzare pozzi profondi fino a 50 m, che è un lavoro laborioso;
• Composizione del suolo. Per terreni rocciosi, è necessario utilizzare macchine perforatrici speciali. In terriccio, per evitare lo spargimento del pozzo, viene montata una guaina protettiva in cemento armato o plastica a pareti spesse;
• In caso di malfunzionamento o perdita di tenuta, il processo di riparazione diventa più complicato. In questo caso, sono possibili guasti a lungo termine nel funzionamento del riscaldamento della casa per l'energia termica della terra.

Ma nonostante gli elevati costi iniziali e la complessità dell'installazione, la disposizione verticale delle autostrade è ottimale. Gli esperti consigliano di utilizzare proprio un tale schema di installazione.

Caratteristiche dell'impianto di riscaldamento

A differenza di una caldaia a gas, una pompa di calore non ha bisogno di riscaldare il vettore di calore dell'impianto di riscaldamento ad alta temperatura, poiché la formazione di condensa durante un "ritorno" freddo non lo minaccia. Inoltre, il funzionamento a bassa temperatura richiederà un minor consumo di energia.

Per compensare la bassa temperatura del liquido di raffreddamento, la superficie dei radiatori dovrebbe essere notevolmente aumentata, quindi al loro posto è meglio utilizzare il sistema "pavimento caldo". Questo tipo di riscaldamento è anche il più razionale, poiché l'aria riscaldata entra prima, per così dire, nella zona giorno, e non sotto il soffitto.

Calore da terra

Un altro argomento a favore del "pavimento caldo" è la minima dispersione termica.Dopotutto, il loro valore dipende, prima di tutto, dalla differenza di temperatura ed è il più piccolo in condizioni di bassa temperatura. Il secondo fattore è l'area di contatto dell'aria riscaldata con le pareti esterne. L'aria che sale dal "pavimento caldo" non tocca le pareti esterne (quando si utilizzano radiatori convenzionali, lava letteralmente i vetri delle finestre e le sezioni adiacenti del muro esterno).

Il principale svantaggio del "pavimento caldo" - la dipendenza energetica - è irrilevante in questo caso, poiché anche la pompa di calore non sarà in grado di funzionare senza elettricità.

Il pericolo di perdite latenti può anche essere ignorato se il circuito è integrato con tubi flessibili in polimero.

Vantaggi e svantaggi reali

Se in Russia il riscaldamento geotermico del settore privato ha ricevuto una distribuzione relativamente piccola, significa che l'idea non vale il costo della sua attuazione? Forse non vale la pena affrontare questo problema? Si è scoperto che non era così.

L'utilizzo di un sistema di riscaldamento domestico geotermico è una soluzione vantaggiosa. E ci sono diverse ragioni per questo. Tra questi, la rapida installazione di apparecchiature, che può funzionare a lungo senza alcuna interruzione.

Se non si utilizza acqua nell'impianto di riscaldamento, ma antigelo di alta qualità, non si congelerà e la sua usura sarà minima.

Elenchiamo altri vantaggi di questo tipo di riscaldamento.

• La procedura per la combustione del carburante è esclusa. Realizziamo un sistema assolutamente ignifugo, che, durante il suo funzionamento, non potrà arrecare alcun danno all'abitazione. Inoltre, sono escluse una serie di altre problematiche legate alla presenza del carburante: ora non c'è bisogno di cercare un posto dove immagazzinarlo, procurarlo o consegnarlo.
• Vantaggio economico sostanziale.Durante il funzionamento del sistema non sono richiesti investimenti aggiuntivi. Il riscaldamento annuale è fornito dalle forze della natura, che non compriamo. Naturalmente, durante il funzionamento di una pompa di calore si consuma energia elettrica, ma allo stesso tempo la quantità di energia prodotta supera notevolmente il consumo.
• fattore ambientale. Il riscaldamento geotermico di una casa di campagna privata è una soluzione ecologica. L'assenza del processo di combustione esclude l'ingresso dei prodotti della combustione nell'atmosfera. Se questo viene realizzato da molti, e un tale sistema di fornitura di calore sarà adeguatamente diffuso, l'impatto negativo delle persone sulla natura diminuirà molte volte.
• La compattezza del sistema. Non è necessario organizzare un locale caldaia separato in casa. Tutto ciò che servirà è una pompa di calore, che può essere collocata, ad esempio, nel seminterrato. Il contorno più voluminoso del sistema sarà posizionato sottoterra o sott'acqua, non lo vedrai sulla superficie del tuo sito.
• Multifunzionalità. Il sistema può funzionare sia per il riscaldamento nella stagione fredda, sia per il raffrescamento durante la calura estiva. Cioè, infatti, ti sostituirà non solo con un riscaldatore, ma anche con un condizionatore d'aria.
• comfort acustico. La pompa di calore funziona in modo quasi silenzioso.

La scelta di un sistema di riscaldamento geotermico è conveniente, nonostante sia necessario spendere soldi per l'acquisto e l'installazione di apparecchiature.

A proposito, come inconveniente del sistema, sono proprio i costi che devi sostenere per installare il sistema e prepararlo al lavoro.Sarà necessario acquistare la pompa stessa ed alcuni materiali, per effettuare l'installazione del collettore esterno e del circuito interno.

Non è un segreto che le risorse stanno diventando sempre più costose di anno in anno, quindi un sistema di riscaldamento autonomo che può ripagare in pochi anni sarà sempre economicamente vantaggioso per il suo proprietario.

Tuttavia, questi costi si ripagano solo nei primi anni di attività. Il successivo utilizzo di un collettore interrato o sommerso in acqua consente di risparmiare parecchio.

Inoltre, il processo di installazione in sé non è così complicato da invitare specialisti di terze parti a eseguirlo. Se non ti impegni nella perforazione, tutto il resto può essere fatto in modo indipendente.

Va notato che alcuni artigiani, nel tentativo di risparmiare denaro, hanno imparato a collezionare pompa di calore geotermica personalmente.

Collettori d'aria

Il riscaldamento sotterraneo di una casa privata può anche essere effettuato con l'aiuto di collettori d'aria. Questo è un modo molto semplice di riscaldamento ad aria in una casa privata rispetto al precedente 2.

Per riscaldare l'aria nella stanza alla temperatura ottimale, è necessaria una certa quantità di calore. Minore è la temperatura iniziale, maggiori saranno i costi. Con aiuto sistemi di ventilazione e riscaldamentoottenuto dal terreno, puoi aumentare gratuitamente la temperatura dell'aria in casa. Il riscaldamento con il calore della terra in questo caso è molto semplice.

Per l'organizzazione degli impianti di riscaldamento è necessario:

• rimuovere la presa d'aria di ventilazione al di sotto del livello di congelamento del suolo;
• realizzare un collettore curvo, dritto o multitubo utilizzando normali tubi fognari (la forma è selezionata in base al sito, per ogni metro quadrato dell'area della casa dovrebbero esserci 1,5 metri di collettore);
• eseguire una presa d'aria all'estremità più lontana del collettore dalla casa, portando il tubo ad un'altezza di almeno 1,5 metri da terra e dotandolo di un deflettore ad ombrello (ovviamente il flusso d'aria in casa sarà forzato .

In questo caso, il riscaldamento a terra non sarà in grado di fornire completamente calore alla casa.

Tuttavia, ti consente di implementare due idee:

1. L'aria che entra attraverso la ventilazione può essere riscaldata da qualsiasi dispositivo di riscaldamento (gas, solare, elettrico, ecc.) e quindi diluita negli ambienti tramite condotti di ventilazione. Tale riscaldamento da terra non sarà completamente gratuito, ma comunque i costi diminuiranno: non sarà l'aria fredda della strada a riscaldarsi, ma quella che si è già riscaldata fino a circa +10 gradi. Puoi risparmiare abbastanza bene se gli inverni nella regione sono freddi.
2. L'aria riscaldata dal calore della terra può essere utilizzata per soffiare l'unità esterna di un condizionatore d'aria convenzionale o di una pompa di calore aria-aria. Qualsiasi dispositivo di questa classe sarà in grado di funzionare bene a una temperatura di circa +10 gradi. La complessità dell'implementazione sta solo nel fornire il flusso d'aria necessario. Di conseguenza, l'aria viene riscaldata dal calore del terreno, entra nella pompa di calore e viene scaricata all'esterno della casa.

Il riscaldamento a terra è un buon sostituto dei metodi di riscaldamento convenzionali, ma attualmente non è considerato molto popolare (vedi anche: "Riscaldamento alternativo per una casa privata - la scelta è molto ampia").Ciò è solitamente dovuto alla complessità del processo di installazione e agli elevati costi iniziali. La perforazione di pozzi e il posizionamento di tubi al loro interno è considerata un'opzione eccellente, ma questo tipo di sistema di riscaldamento è molto costoso. D'altra parte, ciò consente di riscaldare la casa utilizzando una fonte di calore gratuita.

Dovresti anche ricordare sempre che tale opzione di fornitura di calore è ecologica e molto efficiente, perché la temperatura del suolo a una profondità di oltre dieci metri rimane costante. Video su come utilizzare il calore della terra per riscaldare la casa:

Caratteristiche del sistema di riscaldamento geotermico

Il riscaldamento geotermico di una casa di campagna si riferisce a un modo alternativo, quasi ideale, di fornire calore a un edificio residenziale. Per il funzionamento dell'impianto viene utilizzata energia geotermica, che può essere estratta da diverse fonti naturali.

Il principio di funzionamento del riscaldamento geotermico ha molto in comune con il funzionamento dei sistemi di refrigerazione. Allo stesso tempo, la differenza principale è che nel frigorifero il frigorifero produce aria refrigerata e gli impianti geotermici generano energia termica.

Con il riscaldamento termico, l'aria viene raffreddata nella calura estiva e riscaldata nel gelido inverno. Allo stesso tempo, i costi finanziari per l'organizzazione di tale opzione di fornitura di calore sono molto inferiori rispetto ai costi di altri sistemi termici. Il riscaldamento geotermico della casa contribuisce alla creazione di condizioni di vita confortevoli al suo interno.