Sappiamo che la geotermia è il calore della Terra e il termine "geotermia" è spesso associato a vulcani e geyser nel nostro paese. In Russia, l'energia geotermica viene utilizzata principalmente su scala industriale, ad esempio ci sono centrali elettriche dell'Estremo Oriente che operano sulla base del calore del nostro pianeta.
Molte persone sono sicure che il riscaldamento geotermico a casa con le tue mani sia qualcosa del regno della fantasia. Non è vero? Ma questo è completamente sbagliato! Con lo sviluppo della tecnologia moderna, l'uso domestico di "energia verde" è diventato abbastanza reale.
Parleremo dei principi del riscaldamento alternativo, dei suoi vantaggi e svantaggi, comparabili con i sistemi di riscaldamento tradizionali. Imparerai anche la posizione dello scambiatore di calore e come montare tu stesso il riscaldamento geotermico.
Alcuni fatti storici
Quando la crisi petrolifera è scoppiata negli anni '70 del secolo scorso, in Occidente è sorto un ardente bisogno di fonti energetiche alternative. Fu in quel momento che iniziarono a essere creati i primi sistemi di riscaldamento geotermico.
Oggi sono ampiamente utilizzati negli Stati Uniti, in Canada e nei paesi dell'Europa occidentale.
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L'uso di energia dall'interno della terra ha un vantaggio significativo: le risorse utilizzate sono disponibili gratuitamente e ripristinate spontaneamente
Il blocco interno del sistema geotermico occupa poco spazio, assomiglia esternamente agli elettrodomestici tradizionali
Gli investimenti iniziali nella progettazione di un sistema che utilizza l'energia geotermica sono superiori rispetto all'installazione della caldaia, ma i costi minimi di manutenzione e funzionamento giustificano e rimborsano rapidamente il progetto
Le apparecchiature che trasformano l'energia della terra in calore non emettono prodotti della combustione, non bruciano irrimediabilmente legna, carbone, torba, gas
Prospettive di riscaldamento geotermico
Dimensioni del blocco interno del sistema geotermico
Il costo di installazione e funzionamento di una pompa di calore
Priorità ambientali per le pompe di calore
Ad esempio, in Svezia viene utilizzata attivamente l'acqua del Mar Baltico, la cui temperatura è + 4 ° С. In Germania, l'introduzione di sistemi di riscaldamento geotermico è persino sponsorizzata a livello statale.
Alla menzione delle fonti di energia geotermica, immaginiamo sempre una valle di geyser o vulcani, ma le fonti di cui abbiamo bisogno sono molto più vicine. E ci aiuteranno a stare al caldo in inverno e al fresco in estate
In Russia ci sono Pauzhetskaya, Verkhne-Mutnovskaya, Okeanskaya e altre centrali geotermiche. Ma i fatti relativi all'utilizzo dell'energia della Terra nel nostro settore privato sono molto pochi.
I veri vantaggi e svantaggi
Se in Russia il riscaldamento geotermico del settore privato è relativamente piccolo, significa che l'idea non vale il costo della sua attuazione? Forse non dovresti affrontare questo problema? Si è scoperto che non è così.
L'uso di un sistema di riscaldamento geotermico è una soluzione redditizia. Ci sono diverse ragioni per questo. Tra questi vi è la rapida installazione di apparecchiature in grado di funzionare a lungo senza interruzioni.
Se non usi acqua, ma antigelo di alta qualità nel sistema di riscaldamento, non si congela e la sua usura sarà minima.
Elenchiamo altri vantaggi di questo tipo di riscaldamento.
- È esclusa la procedura per la combustione del combustibile. Stiamo creando un sistema assolutamente ignifugo che, durante il suo funzionamento, non sarà in grado di causare danni alle abitazioni. Inoltre, sono esclusi una serie di altri aspetti relativi alla presenza di carburante: ora non è necessario cercare un posto per il suo stoccaggio, per impegnarsi nella sua preparazione o consegna.
- Significativi benefici economici. Durante il funzionamento del sistema, non sono necessari ulteriori investimenti. Il riscaldamento annuale è fornito dalle forze della natura, che non acquistiamo. Naturalmente, durante il funzionamento della pompa di calore, viene consumata energia elettrica, ma allo stesso tempo, il volume di energia prodotta supera significativamente il consumo.
- Il fattore ambientale Il riscaldamento geotermico di una casa di campagna privata è una soluzione ecologica. L'assenza di un processo di combustione esclude l'ingresso di prodotti della combustione nell'atmosfera. Se molte persone lo capiranno e un tale sistema di fornitura di calore riceverà la dovuta distribuzione diffusa, l'impatto negativo delle persone sulla natura sarà notevolmente ridotto.
- Sistema compatto. Non è necessario organizzare un locale caldaia separato in casa. Tutto ciò che sarà necessario è una pompa di calore, che può essere posizionata, ad esempio, nel seminterrato. Il contorno più voluminoso del sistema sarà localizzato sottoterra o sott'acqua, sulla superficie del tuo sito non lo vedrai.
- Multifunzionalità. Il sistema può funzionare sia per il riscaldamento nella stagione fredda, sia per il raffreddamento durante la calura estiva. Cioè, in realtà, sostituirà per te non solo un riscaldatore, ma anche un condizionatore d'aria.
- Comfort acustico. La pompa di calore funziona quasi in silenzio.
La scelta di un sistema di riscaldamento geotermico è economicamente redditizia, nonostante sia necessario spendere soldi per l'acquisto e l'installazione di attrezzature.
A proposito, lo svantaggio del sistema sono proprio i costi che devi sostenere per installare il sistema e prepararlo al lavoro. Sarà necessario acquistare la pompa stessa e alcuni materiali, per completare l'installazione del collettore esterno e del circuito interno.
Non è un segreto che le risorse stanno diventando più costose di anno in anno, quindi un sistema di riscaldamento autonomo che può pagarsi da solo in pochi anni sarà sempre economicamente vantaggioso per il suo proprietario
Tuttavia, questi costi pagano solo nei primi anni di attività. L'uso successivo di un collettore steso nel terreno o immerso in acqua può risparmiare costi significativi.
Inoltre, il processo di installazione in sé non è così complicato da invitare specialisti esterni per la sua implementazione. Se non esegui il drill, tutto il resto può essere fatto in modo indipendente.
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L'unità interna di un sistema che utilizza il calore delle viscere della terra include la pompa di calore stessa, uno scaldabagno installato o integrato separatamente nella pompa e un serbatoio di accumulo
L'energia termica delle rocce e delle acque sotterranee è sufficiente per organizzare il riscaldamento e l'approvvigionamento di acqua calda di una casa di campagna
Nonostante i reali vantaggi del funzionamento delle pompe di calore, il riscaldamento di una casa con una caldaia a gas è più economico, ma l'energia geotermica viene ancora utilizzata, ad esempio, per riscaldare l'acqua in una piscina
Tuttavia, nelle aree non gassificate, in luoghi in cui l'elettricità non viene fornita, una pompa di calore con presa di energia di suoli e acqua può diventare un'unità che fornisce acqua calda e sistemi di riscaldamento
È ragionevole utilizzare l'energia gratuita dell'acqua e delle rocce sotterranee per fornire calore agli edifici domestici, alle serre, ai complessi sportivi
Le pompe di calore con presa di energia dalle viscere della terra possono servire come fonti di energia aggiuntive necessarie in caso di interruzioni di corrente
Nel caso della transizione della casa completamente al riscaldamento geotermico, molto spesso è necessario costruire diversi circuiti, per la manutenzione di alcuni anelli, ad esempio per il riscaldamento del radiatore e del riscaldamento a pavimento, è meglio usare due pompe di calore e per l'acqua calda sanitaria
I circuiti geotermici del dispositivo di riscaldamento sono perfettamente combinati con entrambe le opzioni tradizionali e altri tipi di fonti alternative: pannelli solari, generatori eolici e altri
Unità interna del sistema di riscaldamento geotermico
Fonti geotermiche nel riscaldamento di una casa privata
Pompa di calore terra-acqua per il riscaldamento dell'acqua della piscina
Sistemi geotermici nella sistemazione di edifici suburbani
Dispositivo di riscaldamento geotermico in una serra
Pompa di calore in aggiunta al circuito di riscaldamento principale
Sistema geotermico multi-circuito in una casa privata
Riscaldamento geotermico abbinato a pannelli solari
Va notato che alcuni artigiani, nel tentativo di risparmiare denaro, hanno imparato a assemblare una pompa di calore geotermica con le proprie mani.
Informazioni sulle fonti di riscaldamento geotermico
Per il riscaldamento geotermico, è possibile utilizzare le seguenti fonti di energia termica terrestre:
- alta temperatura;
- bassa temperatura.
Le fonti ad alta temperatura includono, ad esempio, sorgenti termali. Puoi usarli, ma l'ambito della loro applicazione è limitato alla posizione effettiva di tali fonti.
Se questo tipo di energia viene attivamente utilizzato in Islanda, in Russia le acque termali sono lontane dagli insediamenti. Il più possibile sono concentrati in Kamchatka, dove l'acqua sotterranea viene utilizzata come vettore di calore e fornita ai sistemi di approvvigionamento di acqua calda.
Per un uso efficiente dell'energia termica della terra non è necessario un vulcano. È sufficiente utilizzare quelle risorse che distano solo 200 metri dalla superficie terrestre.
Ma per l'uso di fonti a bassa temperatura, abbiamo tutti i prerequisiti necessari. A tale scopo, sono adatte le masse d'aria circostanti, la terra o l'acqua.
Per estrarre l'energia necessaria usando una pompa di calore. Con il suo aiuto, esiste una procedura per convertire la temperatura ambiente in energia termica non solo per il riscaldamento, ma anche per l'approvvigionamento di acqua calda a un'abitazione privata.
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Recinto di acque sotterranee e calore di roccia liberi
Scambiatore di calore esterno
Scambiatore di calore esterno in uno stagno naturale
Pozzo geotermico della pompa di calore
Il principio di funzionamento di tale riscaldamento
Se hai familiarità con il funzionamento di un condizionatore d'aria o di un frigorifero, è evidente la somiglianza di questi processi con il principio di funzionamento del riscaldamento geotermico. La base del sistema è una pompa di calore, che è inclusa in due circuiti: esterno e interno.
Per organizzare un sistema di riscaldamento tradizionale in qualsiasi casa, è necessario montare tubi per il trasporto del liquido di raffreddamento e i radiatori, quando riscaldati, il calore entrerà nei locali. Nel nostro caso, sono necessari anche tubi e radiatori. Costituiscono il circuito interno del sistema. Il riscaldamento a pavimento può essere aggiunto al circuito.
Il circuito esterno sembra molto più grande di quello interno, sebbene le sue dimensioni possano essere stimate solo durante il periodo di pianificazione e installazione. Durante il funzionamento, è invisibile perché è sotterraneo o sott'acqua. Antigelo comune a base di acqua o glicole etilenico circola all'interno di questo circuito, il che è molto preferibile.
La composizione del sistema di riscaldamento geotermico comprende due circuiti - interno ed esterno, nonché il cuore del sistema di riscaldamento - una pompa di calore che, comprimendo il liquido di raffreddamento, aumenta la sua temperatura (+)
Il liquido di raffreddamento nel circuito esterno viene riscaldato allo stato del mezzo in cui è immerso e inviato in una forma "riscaldata" alla pompa di calore. Attraverso di esso, il calore concentrato viene comunicato al circuito interno, a seguito del quale viene riscaldata l'acqua nei tubi, nei radiatori e nel riscaldamento a pavimento.
Pertanto, l'elemento chiave che rivitalizza l'intero sistema è la pompa di calore. Se la tua casa ha una normale lavatrice, allora sappi: questa pompa occuperà approssimativamente la stessa area.
Per lavorare, ha bisogno di elettricità, ma, consumando solo 1 kW, fornisce la generazione di 4-5 kW di calore. E questo non è un miracolo, poiché la fonte di energia "aggiuntiva" è nota: questo è l'ambiente.
Due tipi di disposizione degli scambiatori di calore
Esistono due opzioni per il riscaldamento di una casa privata utilizzando energia a bassa temperatura proveniente da elementi ambientali. La base del sistema in tutti e tre i casi è una pompa geotermica.
Il circuito interno rimane invariato per qualsiasi metodo di riscaldamento e la differenza principale è la posizione del circuito esterno.
Il riscaldamento geotermico avviene con uno scambiatore di calore situato:
- verticale - situato in pozzi che rivelano o non aprono la falda acquifera;
- orizzontalmente - gli scambiatori di calore dei sistemi sono disposti in una fossa o in uno stagno aperto sotto forma di una sorta di bobina.
Ciascuno dei tipi di riscaldamento qui indicati è caratterizzato da caratteristiche, svantaggi e vantaggi.
Se hai intenzione di creare un tale sistema di riscaldamento con le tue mani, sarai interessato a saperne di più su ciascuno dei tipi.
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Modo verticale per posizionare il collettore
Gruppo di anelli verticali di un collettore a pompa di calore
Collettore esterno della pompa di calore per una grande casa
Pompa acqua di falda orizzontale in ingresso pompa di calore
Posa del collettore dell'unità esterna in una trincea
Installazione di uno scambiatore di calore come gruppo di cestini
Posa della conduttura lungo le pareti e il fondo della fossa
La contrazione dell'area compensa i pozzi di completamento
Opzione 1. Posizionamento verticale di un collettore esterno
Questo tipo di riscaldamento si basa su un interessante fenomeno naturale: a una profondità di 50-100 me più dalla sua superficie, la terra ha la stessa e costante temperatura di 10-12 ° C tutto l'anno.
Per poter utilizzare questa energia della terra, è necessario perforare pozzi verticali. La tecnologia è quasi uguale alla preparazione di una fonte d'acqua.
Al fine di massimizzare la conservazione del paesaggio, è possibile perforare più tubi dallo stesso punto di partenza, ma da diverse angolazioni.
Il circuito esterno del sistema verrà montato direttamente in questi pozzi. Questo effettivamente toglierà il suo calore dalla terra. Ovviamente, questo metodo difficilmente può essere definito semplice ed economico.
Per creare un sistema verticale di riscaldamento geotermico, è necessario utilizzare attrezzature per la perforazione di pozzi, senza l'uso di una piattaforma di perforazione, risolvere i problemi di installazione del sistema sarà piuttosto laborioso (+)
È rilevante nel caso in cui il territorio adiacente alla casa sia già attrezzato e la violazione del suo paesaggio sia inappropriata. La profondità della perforazione del pozzo può raggiungere da 50 a 200 metri.
I parametri specifici del pozzo dipendono dalla situazione geologica del sito e dai parametri della struttura futura. La durata di questo progetto è di circa 100 anni.
Per installare una versione verticale di un sistema con uno scambiatore di calore che estrae l'energia dell'acqua sotterranea, sarà necessario perforare due falde acquifere.
Di uno di questi, chiamato debito, con l'aiuto di una pompa, viene prelevata l'acqua, che dopo il trasferimento di calore si fonde nella seconda, ricevendo generazione.
Il meno del sistema geotermico con due pozzi non è sufficiente per il riscaldamento di una casa di campagna. La pompa di circolazione spende troppa energia. Ma per la fornitura di refrigerante, il contorno del pavimento caldo ha ricevuto energia termica
Opzione 2. Disposizione orizzontale del collettore del suolo
Per posare il circuito esterno con il tipo di riscaldamento orizzontale, devi sapere quanto in profondità il terreno si congela nella tua zona.
I tubi vengono posati sotto il livello di congelamento in trincee pre-preparate, catturando allo stesso tempo uno spazio piuttosto grande: per riscaldare una casa con una superficie di 200-250 metri quadrati. m, devi usare circa 600 metri quadrati. m di scambiatore di calore. Sono seicento parti.
Lo svantaggio di questo design è l'ampia area che occupa. Se hai bisogno di un prato coperto di erba e fiori sulla trama, questa è la tua opzione.Ed è meglio tenere i tubi del collettore lontano dagli alberi da frutto (+)
È chiaro che in tali condizioni, il volume dei movimenti di terra sarà significativo. Inoltre, devi considerare in termini di posizione degli alberi e altra vegetazione sul sito, in modo da non congelarli. Ad esempio, è impossibile posizionare i tubi del collettore a meno di un metro e mezzo dagli alberi.
Questo metodo di installazione viene utilizzato, di regola, nei casi in cui il sito è stato appena masterizzato per la costruzione. Tutti i calcoli e i piani per la costruzione del cottage, l'organizzazione del suo riscaldamento e la pianificazione del terreno vengono eseguiti contemporaneamente.
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Posa del collettore di aspirazione del calore nella fossa
Collegamento del collettore ai tubi dell'uscita e dell'ingresso alla casa
Collegamento a uno scaldacqua di accumulo
Disposizione del sito con un collettore esterno
Immersione di uno scambiatore di calore orizzontale in uno stagno
Questo metodo richiede una disposizione speciale della proprietà della casa - a una distanza di circa 100 m da un serbatoio di profondità sufficiente. Inoltre, il serbatoio specificato non deve congelare fino in fondo, dove verrà posizionato il circuito esterno del sistema. E per questo, l'area del serbatoio non può essere inferiore a 200 metri quadrati. m
Questa opzione per il posizionamento di uno scambiatore di calore è considerata la meno costosa, ma un accordo analogo di proprietà della casa non è ancora comune. Inoltre, possono sorgere difficoltà se il serbatoio appartiene a strutture pubbliche
L'ovvio vantaggio di questo metodo è la mancanza di scavi obbligatori ad alta intensità di lavoro, sebbene sia ancora necessario armeggiare con la posizione subacquea del collettore. E sarà necessario anche un permesso speciale per tale lavoro.
Tuttavia, un impianto geotermico che utilizza l'energia dell'acqua è ancora il più economico.
Fai da te: cosa e come
Se hai già installato il tuo riscaldamento geotermico, è meglio acquistare il circuito esterno già pronto. Naturalmente, consideriamo solo i modi di disposizione orizzontale di uno scambiatore di calore esterno: sotto la superficie del terreno o sott'acqua.
È molto più difficile montare da soli un collettore verticale da pozzo se non si dispone dell'attrezzatura e delle capacità di perforazione.
La pompa di calore non è un'apparecchiatura troppo grande. Nella tua casa, non occupa molto spazio. Dopotutto, per dimensioni è paragonabile, ad esempio, a una caldaia convenzionale a combustibile solido. Collegare il circuito interno della tua casa ad esso è un compito semplice.
In effetti, tutto viene fatto esattamente come quando si organizza e distribuisce il riscaldamento utilizzando fonti di calore tradizionali. La principale difficoltà è la disposizione del circuito esterno.
Questa disposizione della casa rispetto allo stagno è più comune. La cosa principale è che il serbatoio non dovrebbe essere più di 100 metri dal cottage
L'opzione migliore sarebbe quella di utilizzare un corpo idrico se ce n'è uno a una distanza non superiore a 100 m. È necessario che la sua superficie superi i 200 mq. m, e profondità - 3 m (parametro di congelamento medio). Se questo serbatoio non ti appartiene, è possibile che si stia ottenendo l'autorizzazione per utilizzarlo.
Se il serbatoio è uno stagno che è in tuo possesso, la questione è semplificata. L'acqua dello stagno può essere temporaneamente espulsa. Quindi il lavoro sul suo fondo può essere fatto facilmente: sarà necessario posare i tubi a spirale, fissandoli in questa posizione.
I lavori di terra saranno necessari solo per scavare una trincea, che sarà necessaria per collegare il circuito esterno alla pompa di calore.
Dopo che tutti i lavori sono stati completati, lo stagno può essere riempito di nuovo con acqua. Nei prossimi anni, uno scambiatore di calore esterno dovrebbe funzionare correttamente e non causare problemi al suo proprietario.
Se hai a disposizione un appezzamento di terreno sul quale devi solo costruire alloggi e far crescere un giardino, ha senso pianificare uno scambiatore di calore orizzontale del tipo di terreno.
Per questo, dovrebbe essere effettuato un calcolo preliminare dell'area del futuro collezionista, sulla base dei parametri che sono già indicati sopra: 250-300 mq. m di collettore per 100 metri quadrati. m di area riscaldata della casa.
Se hai un sito senza edifici e vegetazione che vorresti preservare, puoi semplicemente rimuovere il terreno durante la costruzione del contorno del suolo orizzontale esterno: questo è più facile che scavare trincee
Le trincee in cui posare i tubi del circuito devono essere scavate al di sotto del livello di congelamento del terreno.
E ancora meglio: basta rimuovere il terreno fino alla profondità del suo gelo, posare i tubi e quindi riportare il terreno al suo posto. Il lavoro richiede tempo, è difficile, ma con un grande desiderio e determinazione, puoi farlo.
Costi e prospettive di rimborso
I costi delle attrezzature e della loro installazione durante la costruzione del riscaldamento geotermico dipendono dalla capacità dell'unità e dal produttore.
Ognuno sceglie un produttore, guidato dalle proprie considerazioni e informazioni sulla reputazione e l'affidabilità di un particolare marchio. Ma la potenza dipende dall'area della stanza da riparare.
Questa cifra riflette brevemente l'essenza dei benefici derivati dall'uso di un sistema di riscaldamento geotermico. È questo rapporto di energia in entrata e in uscita che consente al sistema di pagare rapidamente rapidamente e quindi risparmiare i soldi del suo proprietario (+)
Se prendiamo in considerazione esattamente la potenza, il costo delle pompe di calore varia nei seguenti intervalli:
- 4-5 kW - 3000-7000 unità convenzionali;
- 5-10 kW - 4000-8000 unità convenzionali;
- 10-15 kW - 5000-10000 unità convenzionali.
Se aggiungiamo a questo importo i costi necessari per il lavoro di installazione (20-40%), otterremo un importo che per molti sembra completamente irrealistico.
Ma tutti questi costi pagheranno in termini abbastanza ragionevoli. In futuro, dovrai pagare solo spese insignificanti per l'elettricità necessaria per il funzionamento della pompa. Ed è tutto!
A causa dell'insufficiente efficienza dei sistemi geotermici per il riscaldamento di edifici residenziali, vengono utilizzati come aggiunta alle principali reti di riscaldamento o sono costruiti in combinazione con due o più scambiatori di calore
Come dimostra la pratica, il riscaldamento geotermico è particolarmente utile per le case con una superficie riscaldata totale di 150 metri quadrati. Da cinque a otto anni, tutti i costi di organizzazione dei sistemi di riscaldamento in queste case pagano completamente.
Se il riscaldamento geotermico non è particolarmente richiesto tra i proprietari di case private, l'efficienza dei sistemi di gel è già stata apprezzata dai residenti delle regioni meridionali. La tecnologia per la costruzione del riscaldamento solare è piuttosto semplice e la sua efficienza e praticità sono confermate da molti anni di esperienza nell'uso da parte dei paesi occidentali e dei nostri compatrioti.
Ulteriori informazioni su fonti di energia alternative sono fornite in questo articolo.
Se per te è più facile percepire informazioni visive, questo video ti permetterà di vedere di persona come funziona il sistema geotermico, oltre a saperne di più su chi e perché questo tipo di riscaldamento è vantaggioso.
Ti invitiamo a guardare un breve video in cui il proprietario di un collezionista di sottosuolo orizzontale parlerà delle sue impressioni sul suo funzionamento. Inoltre, guardando questo video, imparerai i costi in corso associati al funzionamento del sistema di riscaldamento geotermico.
Ogni proprietario di una casa privata sceglie se stesso se acquistare i servizi di organizzazioni che forniscono risorse o fare affidamento solo su se stesso. Nel fare ciò, è guidato da un elenco di considerazioni.
L'obiettivo che ci prefiggiamo non è di spingerti a una conclusione pronta, ma di condividere informazioni sulle opzioni per risolvere il problema che stai affrontando.
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