Sistemes de calefacció geotèrmica per a una casa de camp: característiques de bricolatge

Sabem que la geotèrmia és la calor de la Terra, i el concepte "geotèrmia" s'associa sovint amb volcans i guèisers. A Rússia, l'energia geotèrmica s'utilitza principalment a escala industrial; per exemple, hi ha centrals elèctriques de l'Extrem Orient que funcionen amb la calor del nostre planeta.

Molta gent està segura que fer calefacció geotèrmica a casa amb les seves pròpies mans és quelcom de ciència ficció. No és això? Però això no és absolutament cert! Amb el desenvolupament de les tecnologies modernes, l'ús domèstic de l'"energia verda" s'ha fet molt possible.

Parlarem dels principis de funcionament de la calefacció alternativa, els seus avantatges i inconvenients, i la compararem amb els sistemes de calefacció tradicionals. També aprendràs com posicionar l'intercanviador de calor i com instal·lar calefacció geotèrmica amb les teves pròpies mans.

Uns quants fets històrics

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

Actualment estan molt estesos als Estats Units, Canadà i països d'Europa occidental.

Per exemple, a Suècia utilitzen activament aigua del mar Bàltic, la temperatura del qual és de +4 °C. A Alemanya, la introducció de sistemes de calefacció geotèrmica fins i tot està patrocinada a nivell estatal.

Quan parlem de fonts d'energia geotèrmica, sempre ens imaginem una vall de guèisers o volcans, però les fonts que necessitem són molt més properes. I ens ajudaran a mantenir-nos calents a l'hivern i frescos a l'estiu.

A Rússia hi ha Pauzhetskaya, Verkhne-Mutnovskaya, Okeanskaya i altres centrals geotèrmiques. Però hi ha molt poques evidències de l'ús de l'energia de la Terra al nostre sector privat.

Avantatges i desavantatges reals

Si la calefacció geotèrmica al sector privat ha rebut relativament poca distribució a Rússia, vol dir això que la idea no val la pena el cost de la seva implementació? Potser no val la pena seguir aquest tema? Va resultar que aquest no era el cas.

L'ús d'un sistema de calefacció geotèrmica per a la vostra llar és una solució rendible.I hi ha diverses raons per a això. Aquests inclouen la instal·lació ràpida d'equips que poden funcionar durant molt de temps sense cap interrupció.

Si utilitzeu anticongelant d'alta qualitat, en lloc d'aigua, al sistema de calefacció, no es congelarà i el seu desgast serà mínim.

Enumerem altres avantatges d'aquest tipus de calefacció.

• S'exclou el procediment de combustió de combustible. Creem un sistema absolutament ignífug que, durant el seu funcionament, no pot causar danys a l'habitatge. A més, s'eliminen una sèrie d'altres qüestions relacionades amb la presència de combustible: ara ja no cal buscar un lloc per emmagatzemar-lo, fer-se càrrec de la seva preparació o lliurament.
• Benefici econòmic important. Durant el funcionament del sistema, no es requeriran inversions addicionals. La calefacció anual la proporcionen les forces de la natura, que no comprem. Per descomptat, quan funciona una bomba de calor, es consumeix energia elèctrica, però la quantitat d'energia produïda supera significativament la quantitat d'energia consumida.
• Factor ambiental. La calefacció geotèrmica d'una casa de camp privada és una solució respectuosa amb el medi ambient. L'absència d'un procés de combustió elimina l'alliberament de productes de combustió a l'atmosfera. Si moltes persones s'adonen d'això, i aquest sistema de subministrament de calor es generalitza, l'impacte negatiu de les persones a la natura disminuirà moltes vegades.
• Compactetat del sistema. No cal que organitzeu una sala de calderes independent a casa vostra. Tot el que es necessita 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; no el veureu a la superfície del vostre lloc.
• Multifuncionalitat. El sistema pot funcionar tant per a la calefacció a l'estació de fred com per a la refrigeració durant la calor estival. És a dir, de fet, substituirà no només el vostre escalfador, sinó també el vostre aire condicionat.
• Confort acústic. La bomba de calor funciona gairebé en silenci.

Escollir un sistema de calefacció geotèrmica és rendible, malgrat que haureu de gastar diners en la compra i instal·lació d'equips.

Per cert, com a inconvenient del sistema, esmenten precisament els costos que caldrà incórrer per instal·lar el sistema i preparar-lo per al seu funcionament. Haureu de comprar la bomba mateixa i alguns materials, i dur a terme els treballs d'instal·lació del col·lector extern i del circuit intern.

No és cap secret que els recursos s'encareixen any rere any, de manera que un sistema de calefacció autònom que es pugui pagar per si mateix en uns quants anys sempre serà econòmicament beneficiós per al seu propietari.

Tanmateix, aquests costos es paguen només en els primers anys de funcionament. L'ús posterior d'un col·lector posat a terra o submergit en aigua permet un estalvi important.

A més, el procés d'instal·lació en si no és tan complicat que requereixi convidar especialistes de tercers per dur-lo a terme. Si no feu la perforació, podeu fer-ho tot vosaltres mateixos.

Cal destacar que alguns artesans, en un esforç per estalviar diners, han après a recollir la geotèrmia Bomba de calor de bricolatge.

Sobre les fonts de calefacció geotèrmica

Les següents fonts d'energia tèrmica terrestre es poden utilitzar per a la calefacció geotèrmica:

• temperatura alta;
• baixa temperatura.

Les d'alta temperatura inclouen, per exemple, les aigües termals. Es poden utilitzar, però el seu abast està limitat per la ubicació real d'aquestes fonts.

Mentre que a Islàndia aquest tipus d'energia s'utilitza activament, a Rússia les aigües termals es troben lluny de les zones poblades. Es concentren tant com sigui possible a Kamtxatka, on l'aigua subterrània s'utilitza com a refrigerant i es subministra als sistemes d'aigua calenta.

Per utilitzar eficaçment l'energia tèrmica de la terra, no necessiteu un volcà. N'hi ha prou amb utilitzar aquells recursos que es troben a només 200 metres de la superfície terrestre

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

S'utilitza una bomba de calor per extreure l'energia necessària. Amb la seva ajuda, es realitza el procediment per convertir la temperatura ambient en energia tèrmica no només per a la calefacció, sinó també per al subministrament d'aigua calenta a una llar privada.

El principi de funcionament d'aquesta calefacció

Si coneixeu com funciona aire acondicionat o nevera, llavors la similitud d'aquests processos amb el principi de funcionament de la calefacció geotèrmica és òbvia. La base del sistema és una bomba de calor, que està connectada a dos circuits: extern i intern.

Per organitzar un sistema de calefacció tradicional a qualsevol casa, cal instal·lar canonades per transportar refrigerant i radiadors, quan s'escalfa, la calor fluirà a les instal·lacions. En el nostre cas també calen canonades i radiadors. Formen el contorn intern del sistema. Es pot afegir al diagrama pis càlid.

El contorn extern sembla molt més gran que l'interior, encara que les seves dimensions només es poden avaluar durant la planificació i la instal·lació. Durant el funcionament, és invisible perquè està sota terra o sota l'aigua. Dins d'aquest circuit circula aigua normal o anticongelant a base d'etilenglicol, que és molt preferible.

El sistema de calefacció geotèrmica inclou dos circuits: intern i extern, 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 anima tot el sistema és la bomba de calor. Si la teva llar té una rentadora normal, saps: aquesta bomba ocuparà aproximadament la mateixa àrea.

Per funcionar, necessita electricitat, però, consumint només 1 kW, produeix 4-5 kW de calor. I això no és un miracle, ja que es coneix la font d'energia "addicional": aquest és el medi ambient.

Dos tipus d'ubicacions d'intercanviador de calor

Hi ha dues opcions per escalfar una casa privada utilitzant energia a baixa temperatura d'elements ambientals. La base del sistema en els tres casos és una bomba geotèrmica.

El circuit intern es manté sense canvis per a qualsevol mètode de calefacció i la diferència principal és la ubicació del circuit extern.

La calefacció geotèrmica ve amb un intercanviador de calor situat:

• verticalment — situats en pous que penetren o no a l'aqüífer;
• horitzontalment — Els intercanviadors de calor dels sistemes es col·loquen en una fossa o dipòsit obert en forma d'una mena de serpentín.

Cadascun dels tipus de calefacció enumerats aquí es caracteritza per les seves pròpies característiques, inconvenients i avantatges.

Si teniu intenció de crear aquest sistema de calefacció amb les vostres pròpies mans, us interessarà aprendre més sobre cada tipus.

Opció 1. Col·locació vertical del col·lector extern

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

Per poder utilitzar aquesta energia terrestre, és necessari perforar pous verticals. La tecnologia és gairebé semblant a la preparació d'una font de captació d'aigua.

Per tal de preservar el paisatge al màxim, es poden perforar diverses canonades des del mateix punt de partida, però amb angles diferents.

El circuit exterior del sistema s'instal·larà directament en aquests pous. Això us permetrà treure eficaçment la seva calor de la terra. Per descomptat, aquest mètode difícilment es pot anomenar senzill i de baix pressupost.

Per crear un sistema de calefacció geotèrmica vertical, heu d'utilitzar equips per perforar pous; sense utilitzar una plataforma de perforació, resoldre els problemes de construcció del sistema requerirà força mà d'obra (+)

És rellevant en el cas que el territori adjacent a la casa ja s'hagi urbanitzat, i pertorbar el seu paisatge no sigui pràctic. La profunditat de perforació d'un pou pot arribar als 50 a 200 metres.

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

Per instal·lar una versió vertical del sistema amb un intercanviador de calor que extreu l'energia de l'aigua subterrània, haureu de perforar dos pous d'aigua.

D'un d'ells, anomenat de dèbit, s'extreu aigua mitjançant una bomba que, després de la transferència de calor, s'aboca a la segona sortida receptora.

L'inconvenient d'un sistema geotèrmic amb dos pous és que no és prou eficient per escalfar una casa de camp. La bomba de circulació malgasta massa energia. Però per subministrar el refrigerant al circuit del sòl escalfat, l'energia tèrmica resultant és bastant suficient

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

Per col·locar el circuit extern per a la calefacció horitzontal, cal saber fins a quina profunditat es congela el sòl a la vostra zona.

Les canonades es col·loquen per sota del nivell de congelació en rases preparades prèviament, que cobreixen un espai bastant gran: per escalfar una casa la superfície de la qual és de 200-250 metres quadrats. m, cal utilitzar aproximadament 600 metres quadrats. m intercanviador de calor. Això són sis-cents metres quadrats.

El desavantatge d'aquest disseny és la gran superfície que ocupa. Si necessiteu una gespa coberta d'herba i flors a la vostra propietat, aquesta és la vostra opció. És millor mantenir les canonades col·lectores allunyades dels arbres fruiters (+)

És evident que en aquestes condicions, el volum de treball d'excavació serà important. A més, heu de tenir en compte la ubicació dels arbres i altra vegetació al lloc al vostre pla per no congelar-los. Per exemple, les canonades col·lectores no s'han de situar a menys d'un metre i mig dels arbres.

Aquest mètode d'instal·lació s'utilitza, per regla general, en els casos en què el lloc s'està desenvolupant per a la construcció. Tots els càlculs i plans per construir una casa de camp, organitzar-ne la calefacció i planificar el terreny es fan millor simultàniament.

Immersió d'un intercanviador de calor horitzontal en un dipòsit

Aquest mètode requereix una ubicació especial de la llar, a una distància d'uns 100 m d'un dipòsit de profunditat suficient. A més, el dipòsit especificat no s'ha de congelar fins al fons, on es situarà el contorn extern del sistema. I per això, l'àrea 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 aquesta disposició de les llars encara no és habitual. A més, poden sorgir dificultats si l'embassament és una propietat pública.

L'avantatge evident d'aquest mètode és l'absència de treballs d'excavació obligatòriament intensius de mà d'obra, tot i que encara heu de modificar la ubicació submarina del col·lector. I també es requerirà un permís especial per dur a terme aquests treballs.

Tanmateix, una instal·lació geotèrmica que utilitza energia hídrica segueix sent la més econòmica.

Fes-ho tu mateix: què i com

Si aneu a instal·lar la calefacció geotèrmica vosaltres mateixos, és millor comprar el circuit extern ja fet. Per descomptat, només estem considerant maneres de col·locar horitzontalment l'intercanviador de calor extern: sota la superfície del sòl o sota l'aigua.

És molt més difícil instal·lar un col·lector de pous verticals si no teniu l'equip i les habilitats de perforació.

Una bomba de calor no és un equip molt gran. No ocuparà gaire espai a casa teva. Després de tot, en mida és comparable, per exemple, a una caldera de combustible sòlid convencional. Connectar-hi el circuit intern de casa teva no és una tasca difícil.

De fet, tot es fa exactament igual que quan s'organitza i cablejat de calefacció utilitzant fonts de calor tradicionals. La principal dificultat és el disseny del circuit extern.

Aquesta disposició de la casa respecte a l'estany és més habitual. El més important és que l'embassament no es troba a més de 100 metres de la casa

La millor opció seria utilitzar un embassament si es troba a una distància de no més de 100 m. Cal que la seva superfície superi els 200 metres quadrats. m, i la profunditat és de 3 m (paràmetre mitjà de congelació). Si aquesta massa d'aigua no us pertany, l'obtenció del permís per utilitzar-la pot ser un problema.

Si l'embassament és un estany que es troba a la vostra propietat, la qüestió es fa més senzilla. L'aigua de l'estany es pot bombejar temporalment. Aleshores, el treball a la part inferior es pot fer fàcilment: haureu de col·locar les canonades en espiral, fixant-les en aquesta posició.

Només caldran treballs d'excavació per excavar una rasa, que caldrà per connectar el circuit exterior a la bomba de calor.

Quan s'hagin acabat tots els treballs, l'estany es pot omplir de nou amb aigua. En els propers cent anys, l'intercanviador de calor extern hauria de funcionar correctament i no causar problemes al seu propietari.

Si tens a la teva disposició una parcel·la en la qual només has de construir habitatges i fer créixer un jardí, té sentit planificar un intercanviador de calor de tipus terra horitzontal.

Per fer-ho, heu de fer un càlcul preliminar de l'àrea del futur col·lector, basat en els paràmetres ja indicats anteriorment: 250-300 metres quadrats. m de col·lector per 100 metres quadrats. m de zona climatitzada de la casa.

Si teniu una parcel·la sense edificis ni vegetació que us agradaria conservar, simplement es pot eliminar el sòl quan es construeix un contorn de terra horitzontal extern: això és més fàcil que excavar rases.

Les rases on s'han de col·locar les canonades del circuit s'han d'excavar per sota del nivell de congelació del sòl.

Millor encara, simplement traieu el sòl fins a la profunditat de la seva congelació, col·loqueu les canonades i, a continuació, torneu el sòl al seu lloc. El treball és laboriós i complex, però amb moltes ganes i determinació, pots completar-lo.

Costos i perspectives d'amortització

Els costos de l'equip i la seva instal·lació durant la construcció de la calefacció geotèrmica depenen de la potència de la unitat i del fabricant.

Cadascú tria un fabricant en funció de les seves pròpies consideracions i informació sobre la reputació i la fiabilitat d'una marca concreta. Però la potència depèn de l'àrea de l'habitació a servir.

Aquesta figura resumeix els avantatges d'utilitzar un sistema de calefacció geotèrmica. És precisament aquesta proporció d'energia entrant i sortint la que permet que el sistema primer es pagui ràpidament per si mateix i després estalviï els diners del seu propietari (+)

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

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

Si a aquesta quantitat afegim els costos necessaris per dur a terme els treballs d'instal·lació (20-40%), obtindrem una quantitat que per a molts semblarà absolutament irreal.

Però tots aquests costos es recuperaran en un període de temps molt raonable. En el futur, només hauràs de pagar despeses menors per l'electricitat necessària per fer funcionar la bomba. I és tot!

A causa de la insuficient eficiència dels sistemes geotèrmics per a la calefacció d'edificis residencials, s'utilitzen com a complement a les principals xarxes de calefacció o construïts en complex amb dos o més intercanviadors de calor.

Com demostra la pràctica, la calefacció geotèrmica és especialment beneficiosa per a cases amb una superfície total de calefacció de 150 metres quadrats. m En un termini de cinc a vuit anys, tots els costos d'instal·lació de sistemes de calefacció en aquestes cases es recuperen completament.

Si la calefacció geotèrmica no és especialment demandada entre els propietaris de cases privades, els residents de les regions del sud ja han apreciat l'eficàcia dels sistemes solars. Tecnologia estructures de calefacció solar és bastant senzill, i la seva eficiència i practicitat estan confirmades per molts anys d'experiència en l'ús dels països occidentals i dels nostres compatriotes.

Per obtenir més informació sobre fonts d'energia alternatives, vegeu Aquest article.

Conclusions i vídeo útil sobre el tema

Si us resulta més fàcil percebre la informació visual, aquest vídeo us permetrà veure amb els vostres propis ulls exactament com funciona un sistema geotèrmic, així com saber més sobre qui es beneficia d'aquest tipus de calefacció i per què.

Us convidem a veure un breu vídeo en què el propietari d'un col·lector de subsòl horitzontal parlarà de les seves impressions sobre el seu funcionament.A més, en veure aquest vídeo, coneixeràs els costos en curs associats amb l'ús d'un sistema de calefacció geotèrmica.

Cada propietari d'una casa privada tria per si mateix si compra els serveis d'organitzacions de subministrament de recursos o confia només en ell mateix. Per fer-ho, es guia per tota una llista de consideracions.

L'objectiu que ens hem proposat no és empènyer-vos a una conclusió ja feta, sinó compartir informació sobre les opcions per resoldre el problema que teniu.

Tens alguna cosa a afegir o tens preguntes sobre la calefacció geotèrmica d'una casa particular? Podeu deixar comentaris a la publicació. El formulari de contacte es troba al bloc inferior.