Sistemes de calefacció geotèrmics d’una casa de camp: característiques de fer-lo tu mateix

Sabem que la geotèrmia és la calor de la Terra, i el terme “geotèrmia” sovint s’associa a volcans i guèisers al nostre país. A Rússia, l’energia geotèrmica s’utilitza principalment a escala industrial, per exemple, hi ha centrals de l’Extrem Orient que operen sobre la base de la calor del nostre planeta.

Molta gent està segura que fer que la calefacció geotèrmica a casa sigui alguna cosa del terreny de la fantasia. Oi? Però això està completament malament! Amb el desenvolupament de la tecnologia moderna, l’ús domèstic de l’energia “verda” s’ha tornat força real.

Parlarem dels principis de la calefacció alternativa, dels seus avantatges i desavantatges, comparables amb els sistemes tradicionals de calefacció. També coneixereu la ubicació de l’intercanviador de calor i com podeu muntar la calefacció geotèrmica.

Uns quants fets històrics

Quan la crisi del petroli va esclatar als anys 70 del segle passat, va sorgir una necessitat ardent a Occident fonts d’energia alternatives. Va ser en aquest moment quan es van crear els primers sistemes de calefacció geotèrmics.

Actualment, són àmpliament utilitzats als Estats Units, Canadà i països de l’Europa occidental.

Per exemple, a Suècia s’utilitza activament l’aigua del Mar Bàltic, la temperatura de la qual és de + 4 ° С. A Alemanya, la implantació de sistemes de calefacció geotèrmica està patrocinada fins i tot a nivell estatal.

En esment de les fonts d’energia geotèrmica, sempre imaginem una vall de guèisers o volcans, però les fonts que necessitem són molt més properes. I ens ajudaran a mantenir l’hivern a la calor i a l’estiu a la fresca

A Rússia, Pauzhetskaya, Verkhne-Mutnovskaya, Okeanskaya i altres centrals geotèmiques funcionen. Però els fets d’utilitzar l’energia de la Terra al nostre sector privat són molt pocs.

Els avantatges i els desavantatges reals

Si a Rússia, la calefacció geotèrmica del sector privat és relativament petita, vol dir que la idea no val la pena aplicar-se a la seva implementació? Potser no heu de tractar aquest problema? Va resultar que no és així.

L’ús d’un sistema de calefacció geotèrmic és una solució rendible. Hi ha diverses raons per això. Entre ells es troba la ràpida instal·lació d’equips capaços de treballar durant molt de temps sense interrupcions.

Si no utilitzeu aigua, sinó anticongelants de gran qualitat en el sistema de calefacció, no es congelarà i el seu desgast serà mínim.

Enumerem altres avantatges d’aquest tipus de calefacció.

• S'exclou el procediment per cremar combustible. Estem creant un sistema absolutament ignífug, que durant el seu funcionament no podrà provocar cap dany a l’habitatge. A més, s’exclouen altres aspectes relacionats amb la presència de combustible: ara no cal buscar un lloc per al seu emmagatzematge, per participar en la seva preparació o lliurament.
• Beneficis econòmics significatius. Durant el funcionament del sistema, no calen inversions addicionals. La calefacció anual la proporcionen les forces de la natura, que no comprem. Per descomptat, durant el funcionament de la bomba de calor es gasta energia elèctrica, però, al mateix temps, el volum d’energia produït supera de forma significativa el consum.
• Factor ambiental. La calefacció geotèrmica d’una casa de camp privada és una solució ecològica. L’absència d’un procés de combustió exclou l’entrada de productes de combustió a l’atmosfera. Si moltes persones s’adonen d’això i un sistema d’alimentació tèrmica rebrà una distribució deguda deguda, l’impacte negatiu de les persones sobre la natura es reduirà molt.
• Sistema compacte. No heu d’organitzar una caldera independent a casa vostra. Tot el que caldrà és una bomba de calor, que es pot col·locar, per exemple, al soterrani. El contorn més voluminós del sistema estarà situat sota terra o sota l’aigua, a la superfície del vostre lloc no el veureu.
• Multifuncionalitat. El sistema pot funcionar tant per escalfar la temporada de fred com per refredar durant la calor de l’estiu. És a dir, de fet, no substituirà només un escalfador, sinó també un aire condicionat.
• Confort acústic. La bomba de calor funciona gairebé en silenci.

L’elecció d’un sistema de calefacció geotèrmica és econòmicament viable, tot i que cal gastar diners en la compra i la instal·lació d’equips.

Per cert, el desavantatge del sistema són precisament els costos que haureu d’anar per instal·lar el sistema i preparar-lo per funcionar. Caldrà comprar la bomba en si i alguns materials, per completar la instal·lació del col·lector extern i del circuit intern.

No és cap secret que els recursos siguin cada cop més cars, de manera que un sistema de calefacció autònom que pugui pagar-se per si mateix en uns quants anys sempre serà econòmicament beneficiós per al seu propietari

Tot i això, aquests costos es produeixen en els primers anys d'explotació. L’ús posterior d’un col·lector posat a terra o immers en aigua pot estalviar costos importants.

A més, el procés d’instal·lació no és tan complicat com convidar especialistes externs a la seva implementació. Si no perfora, la resta es pot fer de manera independent.

Cal destacar que alguns artesans, en un esforç per estalviar diners, van aprendre a recollir geotèrmia bomba de calor pròpia.

Quant a fonts d’escalfament geotèrmic

Per a la calefacció geotèrmica, podeu utilitzar les fonts d’energia tèrmica terrestre següents:

• alta temperatura;
• baixa temperatura.

Les fonts d’alta temperatura inclouen, per exemple, les fonts termals. Podeu utilitzar-les, però l’abast de la seva aplicació està limitat a la ubicació real d’aquestes fonts.

Si aquest tipus d’energia s’utilitza activament a Islàndia, a Rússia les aigües termals estan lluny dels assentaments. En la mesura del possible, es concentren a Kamchatka, on l’aigua subterrània s’utilitza com a refrigerant i es subministra als sistemes d’abastament d’aigua calenta.

Per a l'ús eficient de l'energia tèrmica de la terra no es necessita un volcà. N’hi ha prou d’utilitzar aquells recursos que es troben a només 200 metres de la superfície terrestre.

Però, per a l'ús de fonts de baixa temperatura, tenim tots els requisits previs. Per a aquest propòsit, són adequades les masses d'aire, la terra o l'aigua circumdants.

Per extreure l’energia necessària mitjançant una bomba de calor. Amb la seva ajuda, es produeix el procediment de convertir la temperatura ambient en energia tèrmica no només de calefacció, sinó també d’abastament d’aigua calenta d’una propietat d’habitatges particulars.

El principi de funcionament d’aquest escalfament

Si coneixeu el seu funcionament aire condicionat o nevera, llavors la similitud d’aquests processos amb el principi de funcionament de l’escalfament geotèrmic és evident. La base del sistema és una bomba de calor, que s’inclou en dos circuits: extern i intern.

Per organitzar un sistema de calefacció tradicional a qualsevol casa, cal muntar-hi canonades per transportar el refrigerant i els radiadors, quan s’escalfi, la calor entrarà al local. En el nostre cas, també calen canonades i radiadors. Formen el circuit intern del sistema. Es pot afegir al circuit terres càlids.

El circuit extern sembla molt més gran que l’interior, tot i que les seves dimensions només es poden estimar durant el període de planificació i instal·lació. Durant el funcionament, és invisible perquè està sota terra o sota l'aigua. L'anticongelat basat en aigua o en etilenglicol circula per aquest circuit, molt preferible.

L’estructura del sistema de calefacció geotèrmica inclou dos circuits –interiors i externs, així com el cor del sistema de calefacció– una bomba de calor que, comprimint el refrigerant, augmenta la seva temperatura (+)

Així, l’element clau que revitalitza tot el sistema és la bomba de calor. Si la vostra casa disposa d’una rentadora ordinària, aleshores sabeu: aquesta bomba ocuparà aproximadament la mateixa zona.

Per funcionar, necessita electricitat, però, consumint només 1 kW, proporciona la generació de 4-5 kW de calor. I no és un miracle, ja que es coneix la font d’energia “addicional”: aquest és el medi ambient.

Disposició de dos intercanviadors de calor

Hi ha dues opcions per escalfar una casa privada amb elements energètics de baixa temperatura de l’entorn. La base del sistema en els tres casos és una bomba geotèrmica.

El circuit intern continua sense canviar per qualsevol mètode de calefacció, i la diferència principal és la ubicació del circuit extern.

L’escalfament geotèrmic es produeix amb un intercanviador de calor situat:

• vertical - situat en pous que revelen o no obren l’aqüífer;
• horitzontalment - els intercanviadors de calor dels sistemes es col·loquen en una fossa o estany obert en forma d’una mena de bobina.

Cadascun dels tipus de calefacció que es proporcionen aquí es caracteritza per les seves característiques, desavantatges i avantatges.

Si voleu crear un sistema de calefacció amb les vostres pròpies mans, us interessarà més informació sobre cada tipus.

Opció # 1 Col·locació vertical d’un col·lector extern

Aquest tipus de calefacció es basa en un fenomen natural interessant: a una profunditat de 50-100 m o més des de la seva superfície, la terra té la mateixa temperatura constant i de 10-12 ° C durant tot l'any.

Per poder utilitzar aquesta energia terrestre és necessari perforar pous verticals. La tecnologia és gairebé la mateixa que preparar una font d’aigua.

Per maximitzar la preservació del paisatge, podeu foradar diverses canonades des del mateix punt de partida, però des de diferents angles.

El circuit extern del sistema es muntarà directament en aquests pous. Això, efectivament, traurà la seva calor de la terra. Per descomptat, aquest mètode difícilment es pot anomenar simple i de baix pressupost.

Per crear un sistema vertical d’escalfament geotèrmic, és necessari utilitzar equips per a perforar pous sense utilitzar una plataforma de perforació, la solució dels problemes d’instal·lació del sistema serà molt laboriosa (+)

És rellevant en el cas que el territori adjacent a la casa ja està equipat, i la vulneració del seu paisatge és inadequada. La profunditat de perforació del pou pot arribar de 50 a 200 metres.

Els paràmetres específics del pou depenen de la situació geològica del lloc i dels paràmetres de l’estructura futura. La vida útil d’aquest disseny és aproximadament de 100 anys.

Per instal·lar una versió vertical d’un sistema amb un intercanviador de calor que extreu energia d’aigua subterrània, caldrà foradar dos aqüífers.

D’un d’ells, anomenat dèbit, amb l’ajuda d’una bomba, s’extreu aigua que després de la transferència de calor es fusiona amb la segona generació receptora.

El mínim del sistema geotèrmic amb dos pous és insuficient per escalfar una casa de camp. La bomba que circula gasta massa energia. Però per al subministrament de refrigerant, el contorn del sòl càlid rebut energia calorífica

Opció # 2. Disposició horitzontal del col·lector de sòls

Per establir el contorn exterior amb un tipus de calefacció horitzontal, heu de saber la profunditat que el terra es congela a la vostra zona.

Les canonades es situen per sota del nivell de congelació en les trinxeres preparades prèviament, alhora que es captura un espai força gran: escalfar una casa amb una superfície de 200-250 metres quadrats. m, heu d'utilitzar uns 600 metres quadrats. m d’intercanviador de calor. És a dir sis-centes parts.

L’inconvenient d’aquest disseny és la gran superfície que ocupa. Si necessiteu una gespa coberta d’herba i flors a la parcel·la, aquesta és la vostra opció. I és millor mantenir les canonades col·lectores allunyades dels arbres fructífers (+)

És clar que, en aquestes condicions, el volum de treballs de terra serà important.A més, cal tenir en compte la ubicació dels arbres i la resta de vegetació del lloc, per no congelar-los. Per exemple, és impossible situar les canonades col·lectores més a prop d’un metre i mig dels arbres.

Aquest mètode d’instal·lació s’utilitza, per regla general, en aquells casos en què el lloc s’acaba de dominar per a la construcció. Tots els càlculs i plans per a la construcció de la casa, l’organització de la seva calefacció i la planificació del terreny es fan de manera simultània.

Immersió d’un intercanviador de calor horitzontal en un estany

Aquest mètode requereix un arranjament especial de la propietat de la llar - a una distància d’uns 100 m des d’un dipòsit de profunditat suficient. A més, l’embassament especificat no s’ha de congelar fins a la part inferior, on s’ubicarà el circuit extern del sistema. I per això, la superfície de l’embassament no pot ser inferior a 200 metres quadrats. m

Aquesta opció per col·locar un intercanviador de calor es considera la menys costosa, però encara no és freqüent un arranjament similar a la propietat de la casa. A més, poden aparèixer dificultats si l’embassament pertany a equipaments públics

L’avantatge evident d’aquest mètode és la manca d’excavació obligatòria que requereix molta mà d’obra, tot i que encara s’ha de parar amb la ubicació submarina del col·lector. I també es necessitarà un permís especial per a aquest treball.

No obstant això, la instal·lació geotèrmica que utilitza energia de l'aigua continua sent la més econòmica.

Fes-ho tu mateix: què i com

Si ja instal·leu la vostra calefacció geotèrmica, el circuit extern segueix sent millor per a comprar. Per descomptat, només considerem formes d’ordenació horitzontal de l’intercanviador de calor extern: sota la superfície del sòl o sota l’aigua.

És molt més difícil muntar un col·lector de forats verticals si no disposeu d'equips i de perforació.

La bomba de calor no és un equip massa gran. A casa vostra no ocupa gaire espai. Al cap i a la fi, en mida, és comparable, per exemple, amb una caldera convencional de combustible sòlid. Connectar el contorn intern de la vostra llar amb aquesta és una tasca senzilla.

De fet, tot es fa exactament igual a l’hora d’organitzar i cablejat de calefacció utilitzant fonts tradicionals de calor. La principal dificultat és la disposició del circuit extern.

Aquesta disposició de la casa respecte a l’estany és més habitual. El més important és que l’embassament no s’ha de situar a més de 100 metres de la cabana

La millor opció seria utilitzar un cos d’aigua si hi ha un a una distància de no més de 100 m. Cal que la seva superfície superi els 200 sq. m, i la profunditat: 3 m (paràmetre mitjà de congelació). Si aquest dipòsit no us pertany, podeu produir un permís per utilitzar-lo.

Si l’embassament és un estany que es troba en possessió, l’assumpte es simplifica. L’aigua de l’estany es pot bombar temporalment. Aleshores, el treball al seu fons es pot fer fàcilment: caldrà posar les canonades en espiral, fixant-les en aquesta posició.

El treball de terra només es necessitarà per excavar una rasa, que serà necessària per connectar el circuit extern a la bomba de calor.

Un cop acabats tots els treballs, l’estany es pot omplir de nou amb aigua. En els propers anys, un intercanviador de calor extern hauria de funcionar correctament i no causar problemes al seu propietari.

Si teniu a la vostra disposició un terreny sobre el qual només heu de construir habitatges i cultivar un jardí, té sentit planificar un intercanviador de calor horitzontal de tipus sòl.

Per a això, s’hauria de fer un càlcul previ de l’àrea del futur col·lector, en funció dels paràmetres que ja s’han indicat anteriorment: 250-300 sq. m de col·leccionista per cada 100 metres quadrats. m de zona climatitzada de la casa.

Si teniu un lloc sense edificis i vegetació que voldríeu conservar, simplement podeu eliminar el sòl durant la construcció del contorn del sòl horitzontal extern: això és més fàcil que excavar trinxeres

Les rases per col·locar les canonades del circuit han de ser excavades per sota del nivell de congelació del sòl.

I encara millor: només cal treure el sòl a la profunditat de la seva congelació, posar les canonades i després tornar el sòl al seu lloc. El treball requereix temps, és difícil, però amb moltes ganes i determinació, el podeu completar.

Costos i perspectives de retorn

Els costos dels equips i la seva instal·lació durant la construcció de la calefacció geotèrmica depenen de la capacitat de la unitat i del fabricant.

Tothom tria un fabricant, guiat per les seves pròpies consideracions i informació sobre la reputació i la fiabilitat d’una determinada marca. No obstant això, la potència depèn de la zona de l'habitació a la qual es farà servei.

Aquesta xifra reflecteix breument l’essència dels beneficis derivats de l’ús d’un sistema de calefacció geotèrmic. És aquesta proporció d’energia d’entrada i sortida que permet al sistema primer pagar ràpidament, i després estalviar els diners del seu propietari (+)

Si tenim en compte precisament la potència, el cost de les bombes de calor varia en els intervals següents:

• 4-5 kW - 3000-7000 unitats convencionals;
• 5-10 kW - 4000-8000 unitats convencionals;
• 10-15 kW - 5000-10000 unitats convencionals.

Si a aquest import hi afegim els costos que calen per als treballs d’instal·lació (20-40%), obtindrem una quantitat que per a molts sembla completament irreal.

Però tots aquests costos es pagaran en termes força raonables. En el futur, hauràs de pagar només despeses insignificants per l’electricitat necessària per al funcionament de la bomba. I tot això!

A causa de la eficiència insuficient dels sistemes geotèrmics per escalfar edificis residencials, s'utilitzen com a addició a les xarxes de calefacció principals o es construeixen en combinació amb dos o més bescanviadors de calor

Tal com demostra la pràctica, la calefacció geotèrmica és especialment beneficiosa per a habitatges amb una superfície total de 150 metres quadrats. M. Durant cinc a vuit anys, tots els costos de la instal·lació de sistemes de calefacció a aquestes cases es paguen íntegrament.

Si els propietaris d’habitatges particulars no tenen una escalfament geotèrmic especialment, els residents de les regions del sud ja han apreciat l’eficiència dels sistemes de gel. Tecnologia instal·lacions de calefacció solar prou senzill, i la seva rendibilitat i pràctica es confirma amb molts anys d’experiència en l’ús dels països occidentals i els nostres compatriotes.

Es proporciona informació addicional sobre fonts d’energia alternatives aquest article.

Conclusions i vídeo útil sobre el tema

Si us resulta més fàcil percebre informació visual, aquest vídeo us permetrà veure amb els vostres ulls com funciona el sistema geotèrmic, així com aprendre més sobre qui i per què aquest tipus de calefacció és beneficiós.

Us convidem a veure un breu vídeo en què el propietari d’un col·leccionista de subsòl horitzontal us explicarà les seves impressions sobre el seu funcionament.A més, veient aquest vídeo, podreu conèixer els costos de funcionament associats al funcionament d’un sistema de calefacció geotèrmica.

Cada propietari d'una casa privada tria si pot comprar els serveis de les organitzacions subministradores de recursos o confiar només en ell mateix. En fer-ho, es guia amb una llista de consideracions.

L’objectiu que ens hem proposat no és portar-vos cap a una conclusió preparada, sinó compartir informació sobre les opcions per resoldre el problema amb què s’enfronta.

Tens alguna cosa que complementar, o tens alguna pregunta sobre la calefacció geotèrmica d’una casa privada? Podeu deixar comentaris sobre la publicació. El formulari de contacte es troba al bloc inferior.