Il riscaldamento geotermico è una delle fonti alternative più promettenti di generazione di energia. A differenza dei sistemi solari, praticamente non dipende dalla stagione. Ma è redditizio riscaldare una casa sfruttando il calore e l'energia della terra?
Riscaldamento geotermico in casa
Innanzitutto, è necessario comprendere i principi per ottenere energia termica. Si basano sull'aumento della temperatura man mano che si va più a fondo nel terreno. A prima vista, l'aumento del grado di riscaldamento è trascurabile. Ma grazie all'avvento delle nuove tecnologie, riscaldare una casa sfruttando il calore della terra è diventato realtà.
La condizione principale per l'organizzazione del riscaldamento geotermico è una temperatura di almeno 6 ° C. Questo è tipico per gli strati medi e profondi del suolo e dei corpi idrici. Questi ultimi dipendono fortemente dall'indicatore della temperatura esterna, quindi sono usati molto raramente. Com'è praticamente possibile organizzare il riscaldamento di una casa con l'energia della terra?
Per fare ciò è necessario realizzare 3 circuiti riempiti con liquidi con caratteristiche tecniche diverse:
- Esterno... Più spesso l'antigelo circola in esso. Il suo riscaldamento a una temperatura non inferiore a 6 ° avviene a causa dell'energia della terra;
- Pompa di calore... Senza di esso, il riscaldamento dall'energia della terra è impossibile. Il vettore di calore dal circuito esterno con l'aiuto di uno scambiatore di calore trasferisce la sua energia al refrigerante. La sua temperatura di evaporazione è inferiore a 6°C. Successivamente, entra nel compressore, dove, dopo la compressione, la temperatura sale a 70 ° C;
- Contorno interno... Uno schema simile viene utilizzato per trasferire il calore dal refrigerante compresso all'acqua nel sistema di superamento. Pertanto, il riscaldamento dalle viscere della terra avviene a un costo minimo.
Nonostante gli ovvi vantaggi, tali sistemi sono rari. Ciò è dovuto agli elevati costi per l'acquisto di apparecchiature e l'organizzazione del circuito esterno per l'assunzione di calore.
È meglio affidare ai professionisti il calcolo del riscaldamento dal calore della terra. L'efficienza dell'intero sistema dipenderà dalla correttezza dei calcoli.
Come funziona la pompa di calore
Il cuore del riscaldamento geotermico è la pompa di calore. Consiste di diversi componenti, il cui lavoro influisce direttamente sull'efficienza dell'intero sistema. Pertanto, prima di pianificare il riscaldamento di una casa privata da terra, è necessario scoprire le caratteristiche principali di questa unità.
Poiché questo dispositivo appartiene alla categoria delle apparecchiature complesse, si consiglia di acquistare solo modelli di fabbrica. Il design della pompa di calore include i seguenti componenti:
- evaporatore... In questo blocco, l'energia viene trasferita dal circuito esterno;
- Compressore... Necessario per creare alta pressione nell'ambiente refrigerante;
- Capillare... Serve a ridurre la pressione interna nel circuito frigorifero;
- Sistema di controllo... Con il suo aiuto, viene regolato il riscaldamento di una casa privata da terra: il regime di temperatura di funzionamento, la velocità di passaggio dei portatori di calore, ecc.
Il problema principale nella produzione indipendente di una pompa di calore è ridurre le perdite di calore e normalizzare il funzionamento del circuito interno con il refrigerante. I modelli di fabbrica sono impostati in fase di produzione e il design prevede la possibilità di regolare i suoi parametri.
Come calcolare correttamente i parametri della pompa in modo che il calore della terra per il riscaldamento della casa fornisca una temperatura normale? Per fare ciò, è necessario conoscere la potenza termica della pompa. Per un calcolo approssimativo, puoi utilizzare la seguente formula:
Q = (t1-t2) * V
Dove t1-t2 - differenza di temperatura sui tubi di ingresso e di ritorno, ° С,V - volume stimato del consumo di portatore di calore, m³ / h,Q - potenza nominale della pompa di calore, W.
Questa tecnica non è applicabile a sistemi complessi, poiché in essi sono presenti molti fattori aggiuntivi. In particolare, dispersioni termiche sulla rete. Ciò è particolarmente vero per quelle aree in cui esce il più vicino possibile alla superficie del terreno. Per ridurre al minimo le perdite di calore, è necessario isolare i tubi di riscaldamento nel terreno.
Poiché il funzionamento della pompa di calore dipende dall'elettricità, si consiglia di installare un alimentatore di emergenza.
Opzioni di riscaldamento geotermico
Affinché l'energia della terra possa essere utilizzata per riscaldare il più possibile la casa, è necessario scegliere lo schema elettrico esterno corretto. Infatti, qualsiasi mezzo - sotterraneo, acqua o aria - può essere fonte di energia termica. Ma allo stesso tempo, è importante tenere conto dei cambiamenti stagionali delle condizioni meteorologiche, come menzionato sopra.
Attualmente, esistono due tipi di sistemi che vengono effettivamente utilizzati per riscaldare una casa utilizzando il calore della terra: orizzontale e verticale. Il fattore chiave di selezione è l'area del terreno. La disposizione dei tubi per il riscaldamento di una casa con l'energia della terra dipende da questo.
Oltre a ciò, vengono presi in considerazione i seguenti fattori:
- Composizione del suolo... In zone rocciose e argillose è difficile realizzare pozzi verticali per la posa di autostrade;
- Livello di congelamento del suolo... Egli determinerà la profondità ottimale del tubo;
- Posizione delle acque sotterranee... Più sono alti, meglio è per il riscaldamento geotermico. In questo caso, la temperatura aumenterà con la profondità, che è la condizione ottimale per riscaldare utilizzando l'energia della terra.
È inoltre necessario conoscere la possibilità di trasferimento inverso di energia in estate. Quindi il riscaldamento di una casa privata da terra non funzionerà e il calore in eccesso si trasferirà dalla casa al suolo. Tutti i sistemi di refrigerazione funzionano secondo lo stesso principio. Ma per questo è necessario installare apparecchiature aggiuntive.
Non è possibile prevedere di installare il circuito esterno a distanza da casa. Ciò aumenterà le perdite di calore nel riscaldamento dalle viscere della terra.
Schema di riscaldamento geotermico orizzontale
Il modo più comune per installare autostrade esterne. È conveniente per la sua facilità di installazione e la capacità di sostituire in tempi relativamente brevi le sezioni della tubazione difettose.
Per l'installazione secondo questo schema, viene utilizzato un sistema di collettori. Per questo, vengono realizzati diversi contorni, situati a una distanza minima di 0,3 m l'uno dall'altro. Sono collegati tramite un collettore, che fornisce il vettore di calore oltre alla pompa di calore. Ciò fornirà la massima fornitura di energia per il riscaldamento dal calore della terra.
Ma allo stesso tempo, è necessario tenere conto di una serie di importanti sfumature:
- Ampia area della trama personale. Per una casa di circa 150 m², deve essere di almeno 300 m²;
- I tubi sono obbligatoriamente determinati a una profondità inferiore al livello di congelamento del suolo;
- Con il possibile movimento del suolo durante le inondazioni primaverili, aumenta la probabilità di spostamento delle autostrade.
Il vantaggio determinante del riscaldamento dal calore della terra di tipo orizzontale è la possibilità di una disposizione indipendente. Nella maggior parte dei casi, ciò non richiede il coinvolgimento di attrezzature speciali.
Per il massimo trasferimento di calore, è necessario utilizzare tubi con un'elevata conduttività termica - polimero a parete sottile. Ma allo stesso tempo, dovresti considerare i modi per isolare i tubi di riscaldamento nel terreno.
Schema di riscaldamento geotermico verticale
Questo è un modo più dispendioso in termini di tempo per organizzare il riscaldamento di una casa privata da terra. Le tubazioni sono collocate verticalmente in appositi pozzi. È importante sapere che un tale schema è molto più efficiente di uno verticale.
Il suo principale vantaggio è aumentare il grado di riscaldamento dell'acqua nel circuito esterno. quelli. più profondi sono i tubi, maggiore sarà la quantità di calore della terra per il riscaldamento della casa che entrerà nel sistema. Un altro fattore è la piccola area del terreno. In alcuni casi, la disposizione del circuito di riscaldamento geotermico esterno viene eseguita anche prima della costruzione della casa nelle immediate vicinanze della fondazione.
Quali difficoltà puoi incontrare quando ottieni energia dalla terra per riscaldare una casa secondo questo schema?
- Da quantitativo a qualitativo... Per una disposizione verticale, la lunghezza delle autostrade è molto più lunga. È compensato dalla temperatura del suolo più elevata. Per fare ciò, è necessario realizzare pozzi fino a 50 m di profondità, che è un lavoro laborioso;
- Composizione del suolo... Per terreni rocciosi devono essere utilizzate macchine perforatrici speciali. In terriccio, per evitare la frantumazione del pozzo, viene montato un guscio protettivo in cemento armato o plastica a pareti spesse;
- In caso di malfunzionamento o perdita di tenuta il processo di riparazione diventa più complicato... In questo caso, sono possibili interruzioni a lungo termine nell'operazione di riscaldamento della casa per l'energia termica della terra.
Ma nonostante gli elevati costi primari e la laboriosità di installazione, la disposizione verticale delle autostrade è ottimale. Gli esperti consigliano di utilizzare proprio un tale schema di installazione.
Per la circolazione del liquido di raffreddamento nel circuito esterno in un sistema verticale sono necessarie potenti pompe di circolazione.
Organizzazione del riscaldamento geotermico
I consumatori hanno ancora la domanda principale: è possibile utilizzare il riscaldamento di una casa di campagna con l'energia della terra come principale? Ciò è possibile, ma solo con un approccio professionale in tutte le fasi, dal calcolo all'installazione e al collaudo del sistema.
Prima di tutto, devi scegliere la pompa di calore giusta. Dato il loro costo elevato, dovresti prima eseguire tutti i calcoli preliminari delle sue caratteristiche. Solo in questo caso, il riscaldamento dovuto all'energia termica della terra avrà un fattore di efficienza massimo. I produttori affidabili includono Buderus, Vaillant e Veissman. Il costo medio di una pompa di calore per il riscaldamento dal sottosuolo è di circa 360 mila rubli con una potenza nominale di 6 kW. I modelli più produttivi possono costare oltre 1 milione di rubli.
Oltre al costo, è necessario prestare attenzione al materiale per la fabbricazione dei tubi. Per ridurre al minimo le perdite di calore nel riscaldamento dall'energia termica della terra, si consiglia di utilizzare quanto segue:
- XLPE... Differisce in basso costo - ottimale per schemi orizzontali;
- Tubo di acciaio inossidabile... Viene utilizzato nel riscaldamento con energia termica della terra con una disposizione verticale del circuito esterno. Si differenzia favorevolmente dal polietilene reticolato per la sua elevata conduttività termica e resistenza meccanica. Lo svantaggio è il costo elevato.
Per l'ottimizzazione, si consiglia di installare sensori di temperatura esterni e interni, nonché un accumulatore di calore. Ciò ridurrà al minimo il costo del riscaldamento di una casa privata di energia terrestre.
Considerando tutti questi fattori, nella maggior parte dei casi, il riscaldamento geotermico dall'energia della terra viene installato come ulteriore. Nel tempo, il costo dei componenti e l'efficienza delle pompe di calore aumenteranno e solo allora tali sistemi potranno essere considerati i principali.
Un esempio di installazione del riscaldamento geotermico in una casa privata può essere trovato guardando il video:
