La calefacció geotèrmica és una de les fonts alternatives de generació d’energia més prometedores. A diferència dels sistemes solars, pràcticament no depèn de la temporada. Però, és rendible escalfar una casa utilitzant la calor i l’energia de la terra?
Calefacció geotèrmica a casa
En primer lloc, heu d’entendre els principis per obtenir energia tèrmica. Es basen en l’augment de temperatura a mesura que s’aprofundeix en el sòl. A primera vista, l’augment del grau d’escalfament és insignificant. Però gràcies a l’aparició de les noves tecnologies, escalfar una casa amb la calor de la terra s’ha convertit en una realitat.
La principal condició per organitzar la calefacció geotèrmica és una temperatura d'almenys 6 ° C. Això és típic de capes mitjanes i profundes de sòl i cossos d’aigua. Aquests últims depenen molt de l’indicador de temperatura extern, per la qual cosa s’utilitzen extremadament rarament. Com és pràcticament possible organitzar la calefacció d’una casa amb l’energia de la terra?
Per fer-ho, cal fer 3 circuits plens de líquids amb diferents característiques tècniques:
- Exterior... Més sovint hi circula anticongelant. El seu escalfament a una temperatura no inferior a 6 ° С es produeix a causa de l'energia de la terra;
- Bomba de calor... Sense ella, l’escalfament de l’energia de la terra és impossible. El transportador de calor del circuit extern amb l'ajut d'un intercanviador de calor transfereix la seva energia al refrigerant. La seva temperatura d'evaporació és inferior a 6 ° C. Després, entra al compressor, on, després de la compressió, la temperatura augmenta a 70 ° C;
- Contorn interior... Un esquema similar s’utilitza per transferir la calor del refrigerant comprimit a l’aigua del sistema de superació. Així, l'escalfament des de les entranyes de la terra té lloc a un cost mínim.
Malgrat els clars avantatges, aquests sistemes són rars. Això es deu als alts costos de compra d’equips i a l’organització del circuit extern per a la captació de calor.
El millor és confiar el càlcul de la calefacció de la calor de la terra a professionals. L'eficiència de tot el sistema dependrà de la correcció dels càlculs.
Com funciona la bomba de calor
El centre de la calefacció geotèrmica és la bomba de calor. Consta de diversos components, el treball dels quals afecta directament l'eficiència de tot el sistema. Per tant, abans de planejar escalfar una casa privada des del terra, heu d’esbrinar les característiques principals d’aquesta unitat.
Atès que aquest dispositiu pertany a la categoria d’equips complexos, es recomana comprar només models de fàbrica. El disseny de la bomba de calor inclou els components següents:
- Evaporador... En aquest bloc, l’energia es transfereix des del circuit extern;
- Compressor... Necessari per crear alta pressió a l’entorn refrigerant;
- Capil·lar... Serveix per reduir la pressió interna del circuit refrigerant;
- Sistema de control... Amb la seva ajuda, es regula la calefacció d’una casa privada des del terra: el règim de temperatura de funcionament, la velocitat de pas dels calefactors, etc.
El principal problema en la fabricació independent d’una bomba de calor és reduir les pèrdues de calor i normalitzar el funcionament del circuit intern amb el refrigerant. Els models de fàbrica es configuren a l’etapa de fabricació i el disseny proporciona la possibilitat d’ajustar els seus paràmetres.
Com es calculen correctament els paràmetres de la bomba perquè la calor de la terra per escalfar la casa proporcioni una temperatura normal? Per fer-ho, heu de conèixer la potència calorífica de la bomba. Per fer un càlcul aproximat, podeu utilitzar la fórmula següent:
Q = (t1-t2) * V
On t1-t2 - diferència de temperatura a les canonades d’entrada i retorn, ° С,V - volum estimat de consum de portador de calor, m³ / h,Q - potència nominal de la bomba de calor, W.
Aquesta tècnica no és aplicable per a sistemes complexos, ja que hi ha molts factors addicionals. En particular, les pèrdues de calor a la xarxa elèctrica. Això és especialment cert en aquelles zones on surt el més a prop possible de la superfície del sòl. Per minimitzar les pèrdues de calor, cal aïllar les canonades de calefacció al terra.
Com que el funcionament de la bomba de calor depèn de l'electricitat, es recomana instal·lar una font d'alimentació d'emergència.
Opcions de calefacció geotèrmica
Per tal que l’energia de la terra s’utilitzi per escalfar al màxim la casa, heu de triar el diagrama de circuits externs adequat. De fet, qualsevol mitjà (subterrani, aigua o aeri) pot ser una font d’energia calorífica. Però, al mateix temps, és important tenir en compte els canvis estacionals de les condicions meteorològiques, com s’ha esmentat anteriorment.
Actualment, hi ha dos tipus de sistemes que s’utilitzen eficaçment per escalfar una casa mitjançant la calor de la terra: horitzontals i verticals. El factor clau de selecció és la superfície de la parcel·la. La distribució de les canonades per escalfar la casa amb l’energia de la terra depèn d’això.
A més, es tenen en compte els següents factors:
- Composició del sòl... A les zones rocoses i argiloses, és difícil fer eixos verticals per col·locar autopistes;
- Nivell de congelació del sòl... Determinarà la profunditat òptima de la canonada;
- Localització de les aigües subterrànies... Com més alts són, millor per a la calefacció geotèrmica. En aquest cas, la temperatura augmentarà amb la profunditat, que és la condició òptima per escalfar utilitzant l’energia de la terra.
També cal conèixer la possibilitat de transferir inversament d’energia a l’estiu. Llavors, la calefacció d'una casa privada des del terra no funcionarà i l'excés de calor es transferirà de la casa al sòl. Tots els sistemes de refrigeració funcionen segons el mateix principi. Però per a això cal instal·lar equip addicional.
És impossible planificar la instal·lació del circuit extern a distància de casa. Això augmentarà les pèrdues de calor en escalfar des de les entranyes de la terra.
Esquema de calefacció geotèrmica horitzontal
La forma més habitual d’instal·lar autopistes externes. És convenient per la seva facilitat d'instal·lació i la seva capacitat per substituir relativament ràpidament seccions de canonades defectuoses.
Per a la instal·lació segons aquest esquema, s’utilitza un sistema de col·lecció. Per a això, es fan diversos contorns, situats a una distància mínima de 0,3 m entre si. Es connecten mitjançant un col·lector, que subministra el transportador de calor més a la bomba de calor. Això proporcionarà el màxim subministrament d’energia per escalfar-se a partir de la calor de la terra.
Però, al mateix temps, cal tenir en compte diversos matisos importants:
- Àmplia superfície de la trama personal. Per a una casa d'uns 150 m², ha de tenir almenys 300 m²;
- Les canonades es determinen obligatòriament a una profunditat inferior al nivell de congelació del sòl;
- Amb el possible moviment del sòl durant les inundacions de primavera, augmenta la probabilitat de desplaçament de les autopistes.
L’avantatge definitiu de l’escalfament de la calor de la terra del tipus horitzontal és la possibilitat d’una disposició independent. En la majoria dels casos, això no requereix la participació d’equips especials.
Per a la màxima transferència de calor, cal utilitzar canonades amb una alta conductivitat tèrmica: polímer de parets primes. Però, al mateix temps, hauríeu de considerar les formes d’aïllar les canonades de calefacció al terra.
Esquema de calefacció geotèrmica vertical
Aquesta és una manera d’organitzar la calefacció d’una casa privada des del terra, que requereix més temps. Les canonades es col·loquen verticalment en pous especials. És important saber que un esquema d’aquest tipus és molt més eficient que un de vertical.
El seu principal avantatge és augmentar el grau d’escalfament d’aigua al circuit extern. Aquells. com més profundes se situin les canonades, més quantitat de calor terrestre per escalfar la casa entrarà al sistema. Un altre factor és la petita superfície de la parcel·la. En alguns casos, l’ordenació del circuit exterior de calefacció geotèrmica es realitza fins i tot abans de la construcció de la casa a la rodalia immediata de la fundació.
Quines dificultats podeu trobar per obtenir energia de la terra per escalfar una casa segons aquest esquema?
- Quantitatiu a qualitatiu... Per a una disposició vertical, la longitud de les autopistes és molt més llarga. Es compensa amb la temperatura del sòl més elevada. Per fer-ho, heu de fer pous de fins a 50 m de profunditat, que és una feina feixuga;
- Composició del sòl... Per a terrenys rocosos s’han d’utilitzar màquines de perforació especials. En margues, per evitar el trencament del pou, es munta una carcassa protectora de formigó armat o plàstic de parets gruixudes;
- En cas de mal funcionament o pèrdua de tensió el procés de reparació es fa més complicat... En aquest cas, són possibles interrupcions a llarg termini en l’operació de calefacció de l’habitatge per l’energia tèrmica de la terra.
Però, malgrat els elevats costos primaris i la laboriositat de la instal·lació, la disposició vertical de les autopistes és òptima. Els experts aconsellen utilitzar aquest esquema d’instal·lació.
Per a la circulació del refrigerant al circuit extern en un sistema vertical, es necessiten bombes de circulació potents.
Organització de calefacció geotèrmica
Els consumidors encara tenen la principal pregunta: és possible utilitzar la calefacció d’una casa de camp amb l’energia de la terra com a principal? Això és possible, però només amb un enfocament professional en totes les etapes, des del càlcul fins a la instal·lació i la prova del sistema.
En primer lloc, heu de triar la bomba de calor adequada. Atès el seu elevat cost, primer heu de realitzar tots els càlculs preliminars de les seves característiques. Només en aquest cas, l'escalfament a causa de l'energia tèrmica de la terra tindrà un factor d'eficiència màxim. Entre els fabricants fiables hi ha Buderus, Vaillant i Veissman. El cost mitjà d’una bomba de calor per escalfar des del subsòl és d’uns 360 mil rubles amb una potència nominal de 6 kW. Els models més productius poden costar més d’un milió de rubles.
A més del cost, cal parar atenció al material per a la fabricació de canonades. Per minimitzar les pèrdues de calor en escalfar per l'energia tèrmica de la terra, es recomana utilitzar el següent:
- XLPE... Difereix de baix cost: òptim per a esquemes horitzontals;
- Tub d'acer inoxidable... S'utilitza en calefacció amb energia tèrmica de la terra amb una disposició vertical del circuit exterior. Es diferencia favorablement del polietilè reticulat per la seva alta conductivitat tèrmica i resistència mecànica. L’inconvenient és l’elevat cost.
Per a l'optimització, es recomana instal·lar sensors de temperatura externs i interns, així com un acumulador de calor. Això reduirà al mínim el cost de la calefacció d’una casa privada d’energia terrestre.
Tenint en compte tots aquests factors, en la majoria dels casos, s’instal·la un escalfament geotèrmic procedent de l’energia de la terra. Amb el pas del temps, el cost dels components i l'eficiència de les bombes de calor augmentaran, i només llavors es poden considerar aquests sistemes com els principals.
Podeu trobar un exemple d’instal·lació de calefacció geotèrmica en una casa particular veient el vídeo:
