Riscaldamento mediante acque sotterranee. Come realizzare il riscaldamento geotermico in una casa privata

L'argomento di questo articolo è l'uso del calore dalla terra per il riscaldamento. È possibile prelevare energia termica dalle viscere?

E se sì, si tratta solo di strutture high-tech complesse e costose, o si può fare qualcosa con le proprie mani?

Prerequisiti

Perché, infatti, hai bisogno di riscaldamento da terra? Dopotutto, il mercato moderno offre molto soluzioni già pronte su luce, gas, solarium e combustibili solidi…

Tutto è semplice. I prezzi dell'energia stanno aumentando, superando notevolmente la crescita dei redditi dei russi. Allo stesso tempo, non è difficile prevedere un'ulteriore crescita esponenziale: poiché le riserve di gas e petrolio si esauriranno all'interno della nostra generazione, i loro resti saranno venduti a prezzi esorbitanti.

È logico passare a fonti rinnovabili di energia termica. Ma cosa?

Valutiamo le possibilità.

• Il sole è una grande fonte di calore. Ma è troppo volubile: alcune settimane di bel tempo possono essere sostituite da neve e un velo grigio sopra la testa.
  Inoltre, la notte costringerà ad accumulare calore oa utilizzarlo solo come fonte ausiliaria di energia.

Utile: in un clima caldo e soleggiato, il riscaldamento sui collettori solari è, in linea di principio, efficiente, ma con la loro enorme superficie e in presenza di un capiente accumulatore di calore.
Tuttavia, è ancora necessaria una fonte di calore di riserva in caso di maltempo prolungato.

• Anche il vento è troppo volubile. Inoltre, non può essere utilizzato ovunque: valli e pieghe del rilievo creano molte aree con una calma costante.

Ma riscaldare la casa con il calore della terra, con l'aiuto della geotermia, non ha un tale problema. A una profondità da uno a cinque o sei metri, il terreno è ovunque e ha sempre una temperatura costante, che aumenta con l'aumentare della profondità.

pompa geotermica

Come puoi usare il calore della terra per riscaldarti?

Le soluzioni già pronte esistono da un paio di decenni. Questi sono geotermici. Come sono disposti?

Immagina come funziona un frigorifero.

• Il refrigerante gassoso viene compresso dal compressore, diventando molto caldo allo stesso tempo.
• Quindi viene guidato attraverso lo scambiatore di calore, dissipando il calore in eccesso e raffreddandolo temperatura ambiente.
• Il refrigerante raffreddato entra nel circuito di raffreddamento congelatore, dove si espande e, come ogni sostanza, quando lo stato di aggregazione cambia da liquido a gassoso, si raffredda bruscamente e ... raffredda lo spazio circostante.
• Quindi il refrigerante torna al compressore per la compressione e così via in un cerchio.

Siamo curiosi di due fatti:

1. Il frigorifero è in grado di prelevare calore da un oggetto freddo e donarlo a uno caldo. A questo caso il calore viene trasferito dal congelatore con i suoi -18°C all'aria ambiente.
2. La quantità di energia termica pompata è parecchie volte superiore al consumo di energia per il funzionamento del compressore.

E ora sostituisci il terreno a una profondità ridotta con la sua temperatura costante al posto del congelatore - e otterrai un modello funzionante di un geotermico pompa di calore. Nota: per la maggior parte, usano l'energia della terra per riscaldare la tua casa. I costi dell'elettricità non coprono più del 30 percento della sua produzione di calore.

È chiaro che riscaldamento a terra necessita non solo di un radiatore per il trasferimento del calore, ma anche di uno scambiatore di calore sul secondo lato del circuito, che prenderà calore dal terreno. Cosa può essere?

Collettore verticale

Molto spesso, il calore viene trasferito da sonde verticali sommerse a una profondità di diverse decine di metri. A poca distanza dalla casa vengono perforati diversi pozzi, nei quali sono immerse delle tubazioni (solitamente realizzate in polietilene reticolato). Maggiore profondità significa assolutamente stabile e alta temperatura; inoltre, mentre gli scambiatori di calore non necessitano di un'ampia superficie da ospitare.

Uno svantaggio significativo del riscaldamento della casa con l'energia della terra in tale implementazione è l'alto costo dei lavori di installazione. Più precisamente, il prezzo della perforazione: parte da 2000 rubli al metro lineare pozzi. Il costo totale di 2-4 pozzi con una profondità di 50-60 metri è facile da calcolare.

Collettore orizzontale

Tuttavia, in quelle regioni del paese in cui l'inverno non è troppo rigido e la profondità del congelamento del suolo non supera il metro e mezzo, vengono spesso utilizzati collettori orizzontali. Gli stessi tubi dello scambiatore di calore sono posati in una trincea, facile da scavare da soli. È chiaro che il costo di installazione in questo caso diminuirà molte volte.

Nota: non sottovalutare la portata dell'opera. Ad esempio, la lunghezza totale dei tubi collettori per una casa con una superficie di ​​275 m2 sarà di circa 1200 metri.

Oltre ai semi di una pala, il riscaldamento con il calore della terra in una tale implementazione ti promette un altro problema. Una vasta area sarà occupata dal collezionista, molte volte maggiore della superficie totale della casa. Inoltre, non potrai utilizzarlo per un orto o un giardino: le radici delle piante verranno congelate dal raccoglitore.

Nella foto - posa di uno scambiatore di calore orizzontale.

Collettore d'aria

Fortunatamente, oltre al costo di decine di migliaia di unità sempreverdi, ci sono altri modi per implementare il riscaldamento. casa di campagna dalla terra. Uno dei più semplici è un collettore di terra d'aria.

Ricorda: per riscaldare l'aria a un livello accettabile in una zona residenziale, è necessaria una certa quantità di energia termica. Inoltre, minore è la temperatura dell'aria iniziale, maggiori sono i costi.

Ma per aumentare la temperatura dell'aria all'ingresso sistema di ventilazione può essere assolutamente gratuito. Temperatura del suolo costante, ricordi?

Le istruzioni per l'utilizzo del riscaldamento a energia terrestre sono estremamente semplici:

• Portiamo la presa d'aria di ventilazione nel terreno al di sotto del punto di congelamento.
• Posiamo con normali tubi di fognatura un collettore dritto, curvo o multi-tubo. La forma è determinata dal tuo trama personale. La lunghezza totale approssimativa del collettore è di 1,5 metri per metro quadro zona della casa.
• Realizziamo una presa d'aria all'estremità del collettore dalla casa, portando il tubo ad un'altezza di almeno un metro e mezzo da terra e dotandolo di un deflettore a ombrello. Certo, dovrai forzare l'aria in casa.

Non lusingarti: il riscaldamento descritto dal calore della terra non risolverà i tuoi problemi con l'energia termica in modo completo e gratuito.

Ma ti permetterà di implementare uno degli schemi semplici ed economici:

• L'aria in ingresso con una temperatura di circa 10°C può essere riscaldata da qualsiasi riscaldatore (elettrico, gas, solare, ecc.) e distribuita negli ambienti tramite condotti di ventilazione. I costi rispetto alla necessità di riscaldare l'aria esterna fredda diminuiranno molte volte.
• Una soluzione alternativa è utilizzare l'aria iniettata dal sottosuolo per il soffiaggio unità esterna pompa di calore aria-aria o condizionatore convenzionale. A +10C, QUALSIASI unità esterna di qualsiasi dispositivo di questa classe può funzionare efficacemente. Il problema tecnico principale è fornire il flusso d'aria richiesto.

Conclusione

E infine, un po' esperienza personale. L'autore dell'articolo vive in una casa privata, in una regione tranquilla clima caldo. Sotto la casa c'è un seminterrato con pavimento in cemento di 75 m2, avente tutto l'anno temperatura in quegli stessi 10-12 gradi. È chiaro che con una tale area dello scambiatore di calore, la temperatura dell'aria nel seminterrato è abbastanza stabile.

Uno dei riscaldatori della casa è normale. condizionatore domestico con un'unità esterna al piano interrato e un'unità interna al primo piano. Grazie a questa disposizione, anche a temperature esterne sensibilmente inferiori allo zero, il climatizzatore funziona con la massima efficienza, prelevando calore dall'aria interrata e più lontana da terra.

L'unità esterna del sistema split è tradizionalmente ubicata su strada. Tuttavia, se il tuo seminterrato ha una temperatura stabile, perché non spostarlo lì?

Come di consueto, potete trovare alcune informazioni aggiuntive nel video allegato all'articolo. Inverni caldi!

Una casa accogliente e confortevole, fresca d'estate e calda d'inverno, è, senza esagerare, il sogno di ogni persona. Esistono molti tipi di riscaldamento domestico: legna, torba, elettricità, carbone, gas, riscaldamento geotermico. Ma le apparecchiature che funzionano a carbone, gas, torba e simili non possono essere classificate come ecologiche e sicure. E il costo di tale carburante varia notevolmente.

Molte persone lo pensano riscaldamento a gas casa privata è migliore opzione. Tuttavia, ce ne sono anche alcuni molto significativi punti negativi. In alcuni casi, è impossibile installare tale riscaldamento se la rete del gas non è collegata al tuo cottage. Montaggio installazione a gas richiede una manutenzione costante, il rigoroso rispetto di tutte le norme di sicurezza e permessi speciali.

Tuttavia, c'è un'opzione abbastanza buona per il riscaldamento senza gas: questo è il riscaldamento domestico geotermico. Il numero di utenti di tali sistemi aumenta ogni giorno, poiché tale riscaldamento ne vanta molti qualità positive. Tra i più importanti c'è il fatto che un tale sistema di riscaldamento è il più economico, oltre che ecologico e sicuro.

Principio di funzionamento

L'impianto di riscaldamento dal calore della terra è composto da 3 componenti principali:

• Contorno interno;
• Contorno esterno;
• Pompa di calore.

Molti sono interessati alla domanda: che cos'è il riscaldamento con l'energia della terra? Il design di un tale sistema è abbastanza difficile da capire, quindi per chiarimenti faremo un piccolo esempio.

Si può dire che il sistema geotermico è in qualche modo un frigorifero, solo “al contrario”.

L'evaporatore, che qui svolge il ruolo di congelatore, si trova nelle profondità delle viscere della terra. Il condensatore, che ha la forma di una serpentina di rame, viene utilizzato per portare l'aria o l'acqua alla temperatura richiesta. La temperatura dell'evaporatore situato nel sottosuolo è significativamente inferiore a quella sopra la superficie.

Secondo i produttori di tali sistemi di riscaldamento, la temperatura è compresa tra 5 e 8 gradi Celsius.

Principio di funzionamento.

L'utilizzo di compressori robusti e affidabili, oltre a tecnologie innovative per i sistemi di refrigerazione, consentono di creare prodotti unici e modi insoliti calore "di bassa qualità", che si trova sopra il suolo, in calore "di alta qualità", che viene ulteriormente utilizzato nel riscaldamento geotermico di una casa privata.

Di conseguenza, questo ti consente di iniziare produzione industriale L'elemento principale di questo metodo di riscaldamento degli ambienti sono le pompe di calore.

I sistemi di riscaldamento geotermico funzionano secondo il principio del trasferimento fisico di calore al refrigerante dovuto all'energia della terra. Approssimativamente lo stesso principio di funzionamento è implementato in un frigorifero convenzionale. Oltre il 75% della quantità totale di calore che si sprigiona durante il funzionamento dell'impianto di riscaldamento di casa è l'energia dell'ambiente, che viene successivamente accumulata e fornita a salotti e altre stanze del casolare.

Per questo motivo questa energia ha una notevole capacità di autoguarigione, per cui il sistema di riscaldamento geotermico non provoca alcun danno all'equilibrio ecologico ed energetico del nostro pianeta.

Storia dell'apparenza

Il motivo principale della comparsa di tali sistemi di riscaldamento dei cottage è la crisi energetica avvenuta negli anni '70 del secolo scorso. Inizialmente solo le famiglie più elitarie e facoltose si permettevano di installare un innovativo impianto di riscaldamento da terra.

In futuro, grazie al progressivo sviluppo della scienza e della tecnologia, nonché all'emergere di nuove tecnologie, tali sistemi sono diventati più diffusi, poiché il loro costo di acquisizione era in costante diminuzione.

Ora per una famiglia con un reddito medio è disponibile un impianto di riscaldamento geotermico senza gravi danni al bilancio. Il miglioramento e l'ammodernamento delle apparecchiature geotermiche sono ancora in corso, poiché l'installazione di nuove unità comporta una diminuzione dei consumi energetici e un grande risparmio.

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 inoltre non inquina ambiente sostanze pericolose 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

Il riscaldamento geotermico di una casa di campagna funziona in modo efficiente e sicuro senza alcun processo di combustione, quindi non ci sono prerequisiti affinché il sistema prenda fuoco o esploda.

Un vantaggio altrettanto importante: non è necessario acquistare cappe aggiuntive e camini che potrebbero essere necessari per garantire il buon funzionamento di altri tipi di sistemi di riscaldamento. Durante il funzionamento di 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.

Un altro fatto davvero notevole è che con l'aiuto di pompe geotermiche è possibile riscaldare i locali in inverno o raffreddare il cottage durante il caldo.

Se hai bisogno di riscaldare la tua casa con il calore della terra, dovresti anche considerare il suo lato finanziario. Immediatamente, notiamo 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, per ogni kilowatt speso energia elettrica verranno restituiti fino a cinque kilowatt di energia termica.

Montaggio

Esistono diversi modi per spendere un minimo di spazio per l'installazione delle pompe di calore:

1. funzionamento di sonde sotterranee. Per fare ciò, dovrai eseguire un circuito speciale in un pozzo profondo, che è pieno di antigelo;
2. sfruttamento delle acque sotterranee calde. Per fare ciò, è necessario perforare un pozzo abbastanza profondo. L'acqua di falda è azionata attraverso lo scambiatore di calore, precedentemente pompato da una pompa;
3. posa di speciali ombrelli in posizione orizzontale al di sotto del livello della glaciazione invernale sul fondo del bacino.

Conclusione

Infine, notiamo che il riscaldamento geotermico ecologico per il riscaldamento di una casa di campagna si è dimostrato più efficace se combinato con " pavimenti caldi". Ciò consente al proprietario della casa di godere dell'intimità e del comfort unici, oltre a risparmiare una buona quantità di denaro.

Il principale vantaggio di una combinazione così insolita è che viene garantito il principio del riscaldamento uniforme dell'intera stanza, impedendo la creazione di zone di surriscaldamento. Per un anno di funzionamento, il risparmio derivante dall'utilizzo di un tale sistema di riscaldamento a pavimento e riscaldamento geotermico raggiunge circa il 20% rispetto alle tradizionali batterie dei radiatori.

Il riscaldamento geotermico fai-da-te è un progetto molto reale che promette molti vantaggi per i proprietari di case private. Naturalmente, parte dell'attrezzatura dovrà essere acquistata già pronto, poiché la sua fabbricazione in casa è semplicemente impossibile. Ma una quantità abbastanza grande di lavoro può essere svolta in modo indipendente, senza coinvolgere specialisti.

Significativi risparmi sui costi sono solo uno dei vantaggi di questa soluzione. Un altro "plus" è la fiducia nella qualità dei materiali e del lavoro svolto.

1.
2.
3.
4.

L'energia della terra per il riscaldamento di una casa è attualmente utilizzata raramente: la maggior parte delle persone preferisce utilizzare le fonti energetiche tradizionali. Ma i prezzi del carburante sono in costante aumento e le riserve di gas, carbone e petrolio si esauriranno prima o poi, anche dopo molti anni. Per questo diventa necessario cercare fonti di calore alternative, in particolare il calore della terra per riscaldare una casa.

Riscaldare una casa con il calore della terra è più preferibile rispetto all'energia solare ed eolica. In Europa i sistemi solari sono già diffusi, consentendone l'utilizzo i raggi del sole per il riscaldamento domestico e il riscaldamento dell'acqua (leggi anche: ""). Tuttavia, il loro utilizzo è limitato: se nei paesi con clima caldo sono sufficienti per riscaldare completamente gli alloggi, nelle regioni con clima temperato troppi giorni nuvolosi. Inoltre i collettori solari devono avere un'ampia superficie e un capiente accumulo di calore, e di conseguenza la realizzazione di un impianto di riscaldamento costa una grande quantità(leggere: "").

Inoltre non fa male avere una fonte di calore aggiuntiva in caso di maltempo prolungato. Anche l'energia eolica non è l'opzione migliore: la sua forza cambia e le pieghe di rilievo contribuiscono alla formazione di luoghi con calma costante.

Se usi il calore della terra per riscaldare la casa, non è necessaria un'ulteriore fonte di energia: in qualsiasi giorno, il terreno a una profondità di diversi metri mantiene una temperatura costante. Maggiore è la profondità di immersione della pompa geotermica, maggiore è la temperatura del suolo e, di conseguenza, l'efficienza del riscaldamento (maggiori dettagli: ""). Tuttavia, è necessario ricordare la profondità del congelamento - in diverse regioni lei è diversa.

Pompe geotermiche che sfruttano il calore della terra per riscaldare la casa

Il riscaldamento dall'energia della terra è dovuto a un dispositivo speciale: una pompa geotermica.

Il principio del suo funzionamento è simile al frigorifero:

• il refrigerante gassoso viene compresso dal compressore e allo stesso tempo è molto caldo;
• il refrigerante passa attraverso lo scambiatore di calore, cedendo il calore in eccesso e raffreddando a temperatura ambiente;
• dopo il raffreddamento, questa sostanza entra nel circuito di raffreddamento del congelatore, dove si espande. A seguito di un cambiamento dello stato di aggregazione da liquido a gassoso, il refrigerante si raffredda bruscamente e raffredda tutto ciò che lo circonda;
• quindi ritorna al compressore e il ciclo si ripete.

Allo stesso modo avviene il riscaldamento della casa con l'energia della terra. Ad esempio, un frigorifero prende il calore da un oggetto freddo e lo trasferisce a un oggetto caldo, quindi il calore viene trasferito dal congelatore al temperatura sotto zero nella stanza. La quantità di energia pompata è molte volte maggiore dell'elettricità consumata dal compressore.

Il riscaldamento dal calore della terra è diverso alta efficienza – Energia termica tre volte la quantità di elettricità consumata. Se confrontiamo una pompa di calore con un frigorifero, in questo caso il terreno, che ha una temperatura costante, sostituisce il congelatore.

Quando si crea un sistema di riscaldamento, è necessario installare non solo radiatori per il trasferimento di calore, ma anche uno scambiatore di calore sul secondo lato del circuito, che prenderà calore dal terreno.

I collezionisti sono di due tipi:

• verticale;
• orizzontale.

Prima di iniziare a utilizzare il calore della terra per riscaldare la tua casa, devi decidere il tipo di collettore. Come appaiono, puoi vedere nella foto.

Collettori verticali per il riscaldamento di una casa da terra

Molto spesso vengono utilizzati tali collettori: sono immersi nel terreno a una profondità di diverse decine di metri. Per fare questo, a una distanza insignificante dalla casa dei Buriati giusta quantità pozzi, quindi vengono inseriti dei tubi (solitamente realizzati in polietilene reticolato). A una tale profondità, la temperatura del suolo rimane rispettivamente alta e stabile, riscaldare una casa privata con il calore della terra è altamente efficiente. Con questa opzione, i collettori non richiedono una grande area.

Tuttavia, uno dovrebbe tener conto svantaggio significativo di questo schema: il riscaldamento dalle viscere della terra è costoso. Naturalmente, i costi iniziali si ripagheranno in seguito, ma non tutte le famiglie possono permettersi tali spese. Il costo della perforazione è alto e ci vorrà molto denaro per realizzare diversi pozzi profondi 50 metri.

Collettori orizzontali per riscaldare la casa con il calore della terra

Sono utilizzati in regioni con un clima relativamente caldo, dove la profondità del congelamento del suolo non supera 1-1,5 metri. In questo caso, è molto più facile organizzare il riscaldamento di una casa da terra, perché puoi scavare trincee da solo e il costo del lavoro diminuirà in modo significativo.

Ma un tale schema ha anche degli svantaggi. Innanzitutto, non è così facile fare il riscaldamento da terra con le proprie mani: ad esempio, per una casa con una superficie di ​​275 "quadrati", dovrai posare 1200 metri di tubi in trincea . Oltre al fatto che devi passare molto tempo a scavare trincee, i tubi occuperanno anche una vasta area. È impossibile utilizzare questo sito, ad esempio, per un orto o un orto: le radici delle piante si congeleranno a causa delle caratteristiche del raccoglitore.

Quindi, riscaldare con l'energia della terra è una buona idea, ma molto difficile da realizzare. Lo stesso vale per il riscaldamento solare. È per questo motivo che le fonti energetiche alternative oggi non sono ampiamente utilizzate.

Collettori d'aria

Il riscaldamento sotterraneo di una casa privata può essere implementato anche utilizzando collettori d'aria. Questo è un modo più semplice rispetto ai due precedenti.

Per riscaldare l'aria nella stanza a una temperatura confortevole, è necessaria una certa quantità di calore. Minore è la temperatura iniziale, maggiori saranno i costi. Con l'ausilio di un sistema di ventilazione e del calore ricavato dal terreno, è possibile aumentare gratuitamente la temperatura dell'aria in casa. Il riscaldamento con il calore della terra in questo caso è molto semplice.

Per organizzare un impianto di riscaldamento sono necessari:

• portare la presa d'aria di ventilazione al di sotto del livello di congelamento del suolo;
• posare un collettore curvo, diritto o multitubo utilizzando convenzionale condotte fognarie(la forma viene scelta in base al sito, per ogni metro quadrato della superficie della casa dovrebbero esserci 1,5 metri di collettore);
• realizzare una presa d'aria all'estremità del collettore dalla casa, portando il tubo ad un'altezza di almeno 1,5 metri da terra e dotandolo di un deflettore a 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, offre l'opportunità di implementare due idee:

1. L'aria che entra attraverso la ventilazione può essere riscaldata da qualsiasi riscaldatore (generatore di calore a gas, solare, elettrico, ecc.) e quindi diluita attraverso gli ambienti utilizzando condotti di ventilazione. Tale riscaldamento da terra non sarà completamente gratuito, ma i costi diminuiranno comunque: non sarà l'aria esterna fredda a essere riscaldata, ma quella che si è già riscaldata fino a circa +10 gradi. Puoi risparmiare particolarmente bene se gli inverni nella regione sono freddi.
2. L'aria riscaldata a 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 efficacemente a una temperatura di circa +10 gradi. La complessità dell'attuazione sta solo nel fornire il necessario flusso d'aria. Di conseguenza, l'aria viene riscaldata dal calore del terreno, entra nella pompa di calore e viene scaricata all'esterno della casa.

Riscaldare con il calore della terra - buona alternativa modi tradizionali riscaldamento, ma al momento non è diffuso (leggi anche: ""). Ciò è dovuto principalmente alla complessità dell'installazione e agli elevati costi iniziali. L'opzione migliore sta perforando pozzi e posizionando tubi al loro interno, ma un tale sistema di riscaldamento è troppo costoso. Permette invece di riscaldare la casa sfruttando una fonte di calore gratuita.

Inoltre, non dobbiamo dimenticare che questa opzione di riscaldamento è ecologica e altamente efficiente, poiché la temperatura del suolo a una profondità di diverse decine di metri rimane costante.

Video su come utilizzare il calore della terra per riscaldare la tua casa:

Il metodo progressivo del riscaldamento geotermico domestico utilizza il principio di funzionamento, che consiste nell'utilizzare il calore della terra per riscaldare l'ambiente. Poiché il carburante tradizionale è una risorsa naturale esauribile, vale la pena preoccuparsi di passare in anticipo alle ultime inesauribili fonti di energia.

I paesi scandinavi sono i leader nella produzione e gestione di sistemi di riscaldamento geotermico per le case. Rendono popolare questa opzione vegetale e la offrono a regioni con un ampio potenziale per il suo utilizzo.

Applicazione dell'attrezzatura

È sbagliato presumere che il riscaldamento da terra possa essere utilizzato solo dove sono presenti fonti di acqua calda, sono presenti geyser caldi e altre fonti naturali di riscaldamento sotterranee. L'ultima tecnologia consentono di far funzionare con successo il riscaldamento geotermico in casa e alle latitudini temperate.

Oggi, nel nostro Paese, questo tipo di riscaldamento appartiene ancora a metodi alternativi di produzione del calore. Tuttavia, nella maggior parte dei casi è quasi l'ideale per il paese o case di campagna. Il riscaldamento geotermico fai-da-te installato a casa può funzionare in due modalità:

• riscaldamento in orario invernale;
• raffreddamento durante la stagione calda.

Pertanto, si forma l'atmosfera più favorevole nella stanza.

VIDEO: Come funziona il riscaldamento geotermico

Operazione di sistema

La casa necessita di installare una pompa di calore. Prenderà energia dal terreno o dalle falde acquifere, dandola al liquido di raffreddamento che circola in casa attraverso i tubi. Questo principio di funzionamento è stato identificato nel XIX secolo dal fisico francese Sadi Carnot.

Gli elementi costitutivi del nodo base sono:

• compressore;
• evaporatore;
• condensatore;
• valvola a farfalla.

Il compressore è impegnato nella "compressione" del calore e nel trasferirlo ai consumatori. Il dispositivo stesso necessita di un'alimentazione esterna.

Il funzionamento della pompa di calore avviene secondo il seguente algoritmo:

1. La presa di calore del collettore deve contenere al suo interno un liquido che abbia un punto di congelamento basso. Spesso, nella fabbricazione del riscaldamento geotermico con le proprie mani, all'interno vengono versate acqua ad alto contenuto di sale, alcol diluito con acqua e miscele di glicole.
2. Nel modulo evaporatore, il calore viene trasferito al refrigerante, che ha un basso punto di ebollizione, in questo momento bolle e passa allo stato di vapore.
3. Il compressore installato nel circuito contribuisce ad aumentare la pressione del vapore, che si traduce in un aumento della temperatura della sostanza a 78-80 0 C.
4. Entrando nel condensatore, la sostanza refrigerante passa nella fase liquida, allo stesso tempo viene rilasciata energia per il circuito di riscaldamento.
5. Il ritorno del liquido formato al compressore avviene attraverso la valvola a farfalla.

Poiché una pompa di calore per il riscaldamento domestico funziona secondo il principio di un frigorifero, viene spesso chiamata "frigorifero inverso". In molti casi, l'energia della terra viene utilizzata per installare il riscaldamento a pavimento.

Calcoli corretti e un'installazione ben eseguita dello scambiatore di calore sono in grado di fornire un aumento di cinque volte della potenza di uscita da un kilowatt consumato dalla pompa.

VIDEO: Come funziona una pompa di calore geotermica

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.

Perforazione dei pozzi

Per uso efficace energia termica della terra, se l'area vicino all'edificio è piccola, è necessario perforare pozzi profondi. Nelle profondità della terra viene mantenuta una temperatura positiva stabile per diversi metri. L'uso di tali pozzi geotermici fornisce calore al circuito dello scambiatore di calore. Inoltre, questo calore viene trasferito al secondo circuito interno situato nella stanza.

Spesso, la perforazione di più pozzi costa anche meno che la posa sul fondo di un giacimento. Questo rende il processo accessibile a Di più desiderando.

Il processo viene eseguito con un impianto di perforazione di piccole dimensioni e una piccola quantità di attrezzature ausiliarie. Praticamente non interessa l'area circostante. La sistemazione di un pozzo è consentita anche in acqua, ma non dovrebbe essere più vicino di 2-3 m da un edificio residenziale.

La profondità massima utilizzabile è fino a 200 m, ma spesso l'efficienza appare da un livello di 50 m Il passo successivo è la costruzione del pozzo. All'interno della cavità viene posizionato un tubo di plastica con un diametro di 40 mm o più. In esso vengono passati da uno a quattro loop di raccolta.

La cavità tra il terreno e la parete esterna del tubo deve essere riempita con un materiale termoconduttore. Viene cablata una rete di riscaldamento con un collegamento a una pompa di calore.

Questa opzione di costo è la più razionale, poiché non richiede la preparazione di trincee, una fossa di fondazione e altro lavori di terra. Ma questo non è disponibile per tutti: il volume minimo di un serbatoio sufficiente per riscaldare una casa è di 100 mq. deve essere di almeno 200 metri cubi e ubicata a non più di 100 metri dalla costruzione dell'abitazione.

Nei serbatoi, i tubi sono posati lungo il fondo per evitare che si congelino durante il picco del gelo.

Esecuzione di calcoli

Per eseguire un calcolo del sistema, è necessario tenere conto dei parametri di base:

• ad una profondità maggiore di corsia centrale Russia 15-20 m, la temperatura viene mantenuta a +8-+10 0 С;
• per le strutture verticali, è consuetudine prendere nei calcoli il valore di potenza risultante di 50 W per 1 m di altezza, e più valori esatti dipendono dal grado di umidità della roccia, dalla presenza di acque sotterranee, ecc.;
• la roccia secca dà 20-25 W / m;
• argilla o arenaria inumidite 45-55 W/m;
• rocce di granito duro forniranno fino a 85 W / m;
• Disponibilità acque sotterranee fornisce fino a 110 W/m2.

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.

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 esteriore, ma il coefficiente di produzione di calore sarà sempre lo stesso per le pompe diverse aziende e paesi diversi. Ciò è dovuto proprio alla particolarità di trasformare l'energia naturale in energia termica.

Non dovrebbe essere consentita una potenza eccessiva della pompa, poiché questo processo può portare a una significativa diminuzione della temperatura del terreno attorno al pozzo e talvolta arriva al congelamento.

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 il protettivo tubi di plastica. 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

La combustione delle riserve naturali di idrocarburi - petrolio e gas - ha raggiunto proporzioni tali che lo spettro di una catastrofe ecologica ed energetica ha cominciato ad assumere forme del tutto reali.

Rendendosi conto, infine, della gravità della situazione, l'umanità sta sviluppando sempre più fonti di energia rinnovabili (o alternative).

Nikola Tesla ha affermato che il nostro mondo è pieno di energia gratuita, devi solo imparare come estrarla. Gli scienziati di tutto il mondo stanno facendo molti sforzi per dare vita a questa tesi.

Le loro fatiche non furono vane: alle tradizionali turbine eoliche e pannelli solari aggiunta un'altra fonte di energia gratuita: il riscaldamento geotermico. La sua essenza è chiara già dal nome: il calore della Terra viene utilizzato per il riscaldamento.

Mito uno: servono sorgenti termali.

Infatti, alla menzione del termine "calore della Terra", l'immaginazione del cittadino medio disegna immediatamente geyser sibilanti e laghi di acqua bollente sullo sfondo di un vulcano in risveglio.

Siamo d'accordo: le sorgenti termali possono essere utilizzate anche nel riscaldamento geotermico, ma questo è raro, poiché si trovano solo in alcune regioni.

In altri casi, il termine "calore della Terra" indica una temperatura di 5-7 gradi, che viene mantenuta stabilmente nel suolo o nell'acqua al di sotto della profondità di congelamento.

Sì, sì, questa è la freddezza che scienziati sfacciati chiamano "calore" e riescono persino a riscaldare l'acqua da esso nel sistema di riscaldamento.

Mito due: il riscaldamento geotermico è qualcosa come una macchina a moto perpetuo, e quindi non può esistere.

La ragione di questo malinteso è stata la sorprendente efficienza degli impianti di riscaldamento geotermico: con un costo energetico di 1 kW è possibile ottenere da 3 a 5 kW.

E questo, come già accennato, in completa assenza di fonti di calore visibili: geyser gorgoglianti, vulcani sputafuoco, o almeno una stufa a legna o carbone acceso.

Ma, come sapete, l'energia non può venire dal nulla e scomparire nel nulla. Sfortunatamente, l'esistenza di una macchina a moto perpetuo è davvero impossibile.

Ma il sistema di riscaldamento geotermico non c'entra nulla. E le ragioni della sua efficacia risiedono nella sapiente applicazione delle ben note leggi della fisica.

Dispositivo e principio di funzionamento

L'impianto di riscaldamento geotermico è costituito da tre circuiti e da una pompa di calore, che mantiene la circolazione del fluido nei circuiti e lo scambio termico tra di essi. La pompa di calore è di dimensioni simili a una moderna lavatrice. Consideriamo ciascuno dei circuiti in modo più dettagliato.

Ciclo esterno

Attraverso il circuito esterno, l'intero sistema percepisce l'energia termica del suolo o serbatoio in cui si trova questo circuito.

Un prerequisito è che il contorno deve trovarsi al di sotto della profondità di congelamento caratteristica di questa regione.

All'interno del circuito circola un liquido di raffreddamento: salamoia o altro liquido non congelante. Accumulato energia termica attraverso lo scambiatore di calore installato nella pompa di calore, viene ceduto al freon contenuto nel secondo circuito.

Circuito del Freon

Questo circuito si trova completamente nell'alloggiamento della pompa di calore ed è riempito di freon. tratto caratteristico freon è bassa temperatura ebollizione, durante la quale il freon evapora, trasformandosi in gas.

Contorno interno

Si tratta, infatti, di un circuito di riscaldamento, costituito da tubazioni e radiatori per riscaldamento. In più variante difficile il circuito interno può essere suddiviso in circuiti di riscaldamento, circuiti di acqua calda, riscaldamento a portico (sbrinatore), ecc.

Tradizionalmente, il circuito interno è riempito d'acqua, ma possono essere utilizzati anche altri tipi di refrigeranti.

Come funziona

Il principio di funzionamento di un impianto di riscaldamento geotermico è il seguente:

1. La salamoia situata nel circuito esterno riceve l'energia termica del suolo o dell'acqua, che fa aumentare la sua temperatura di circa 5 gradi e diventa uguale, ad esempio, a +3 gradi.
2. All'interno della pompa di calore, la salamoia viene pompata attraverso uno scambiatore di calore, in cui parte della sua energia termica viene ceduta al freon. La salamoia che si è poi raffreddata entra di nuovo nel circuito esterno.
3. Dopo aver ricevuto del calore dalla salamoia, il freon nel secondo circuito evapora. Il gas risultante entra nel compressore, dove viene compresso. Di conseguenza, la temperatura del freon sale a 100 gradi. Il gas caldo viene fornito allo scambiatore di calore, nel quale cede parte della sua energia termica al termovettore del terzo circuito - interno -.
4. Riscaldato a una temperatura di 50-70 gradi, il liquido di raffreddamento del circuito interno viene fornito ai radiatori del riscaldamento, grazie ai quali viene mantenuta la casa temperatura confortevole. Il freon, la cui temperatura a seguito dello scambio termico scende a 70 gradi, entra nello schermo di espansione, dove la sua pressione e temperatura scendono ai loro valori originali.
5. L'intero ciclo viene ripetuto di nuovo.

Tra gli altri sistemi di riscaldamento non comuni, merita attenzione.

Vantaggi e svantaggi

Lato positivo

Questo sistema presenta una vasta gamma di vantaggi:

• L'efficienza del sistema varia dal 300% al 500%.
• L'energia utilizzata per il riscaldamento è inesauribile e rinnovabile.
• Non c'è pericolo di incendio.
• Non è necessaria la consegna e lo stoccaggio di materiali combustibili.
• Sicurezza ambientale assoluta: il funzionamento dell'impianto di riscaldamento geotermico non è accompagnato da emissioni di sostanze nocive o dalla formazione di rifiuti.
• Modalità di funzionamento completamente autonoma.
• Costi operativi minimi.

Lato negativo

Il principale svantaggio del sistema di riscaldamento geotermico di una casa di campagna è il suo costo. Il prezzo di una pompa di calore può quindi variare da 3 a 10mila euro.

Prezzo lavori di installazione in media è la metà del costo della pompa, ma con una serie sfortunata di circostanze può superarlo.

Schemi per la realizzazione di un impianto di riscaldamento

Nonostante la semplicità del sistema, l'installazione del riscaldamento geotermico per una casa di campagna è un processo piuttosto costoso e dispendioso in termini di tempo.

Ciò è dovuto non tanto all'alto costo della pompa di calore, ma alla scala del circuito esterno: in media, la sua area dovrebbe superare di 2,5 volte quella riscaldata. Disporre il contorno esterno in uno dei tre modi seguenti:

Orizzontalmente nel terreno

I tubi del circuito si trovano sotto la superficie della terra al di sotto della profondità di congelamento.

Quando si riscalda una casa con una superficie di 200 mq. m per il posizionamento orizzontale del contorno esterno, avrai bisogno di un appezzamento di terreno con una superficie di 500 mq. m.

Gli svantaggi di questo metodo sono evidenti: dovrai scavare un solido pezzo di terra, distruggendo completamente il paesaggio che si trova su di esso.

Se gli alberi crescono sul sito, il compito diventa più complicato: i tubi del circuito nel piano non dovrebbero essere più vicini di 1,5 m dall'albero.

Tutti i lavori sul posizionamento orizzontale del contorno esterno nel terreno possono essere eseguiti in modo indipendente e questi sono i principali vantaggi questo metodo. Il processo è relativamente semplice, anche se laborioso: scavare trincee, saldare e posare tubi.

Posa orizzontale sul fondo del serbatoio

Se c'è uno specchio d'acqua vicino a casa tua, puoi farne a meno lavori di sterro, pur mantenendo il paesaggio esistente del sito vicino alla casa. I requisiti per il serbatoio sono i seguenti: deve trovarsi a non più di 100 m dalla casa e avere una superficie non inferiore a 200 metri quadrati. m.

Se non sei il proprietario, molto probabilmente avrai bisogno dell'autorizzazione autorità locali per posizionare nel serbatoio il contorno esterno del tuo sistema geotermico.

La profondità ottimale alla quale devono essere posizionati i tubi è di 2,2-2,5 m.

Puoi anche posizionare tu stesso il contorno esterno nel serbatoio; tale lavoro non richiede esperienza speciale o qualifiche elevate. Se è possibile scaricare l'acqua dal serbatoio durante l'installazione, l'operazione richiederà uno sforzo ancora minore.

Posizionamento verticale nel terreno

In questo caso, viene costruito un pozzo per accogliere il contorno esterno. Sia la costruzione stessa che l'installazione dei tubi ad anello nel pozzo richiederanno il coinvolgimento di specialisti e attrezzature di perforazione. Ma tutte le piantagioni esistenti e gli elementi paesaggistici rimangono intatti.

Inoltre, posizionare il contorno nel pozzo rende sistema di riscaldamento più efficiente, perché il terreno a grandi profondità (la profondità del pozzo va dai 50 ai 200 m) mantiene durante tutto l'anno una temperatura costante di 10-12 gradi.

Un ulteriore vantaggio è la lunga durata del pozzo, che può essere di 100 anni.

Esiste un altro tipo di impianto di riscaldamento geotermico per una casa di campagna, che si chiama aperto. Non vi è alcun circuito esterno e il ruolo del liquido di raffreddamento è svolto dall'acqua, che viene pompata nella pompa di calore da un pozzo artesiano.

Per scaricare l'acqua alla stessa profondità è in costruzione un secondo pozzo. Parte acqua artesiana può essere utilizzato per l'approvvigionamento idrico domestico, quindi questo tipo di riscaldamento geotermico è più comune nelle regioni in cui non esiste un approvvigionamento idrico centralizzato.

A volte il solo riscaldamento geotermico potrebbe non essere sufficiente e devi riscaldare il liquido di raffreddamento.

Per tali casi, ad esempio, o. Scegli in base alla disponibilità di carburante.