Le chauffage géothermique est l'une des sources alternatives de production d'énergie les plus prometteuses. Contrairement aux systèmes solaires, cela ne dépend pratiquement pas de la saison. Mais est-il rentable de chauffer une maison en utilisant la chaleur et l'énergie de la terre ?
Chauffage géothermique à domicile
Tout d'abord, vous devez comprendre les principes d'obtention de l'énergie thermique. Ils sont basés sur l'augmentation de la température au fur et à mesure que vous vous enfoncez dans le sol. À première vue, l'augmentation du degré de chauffage est négligeable. Mais grâce à l'avènement des nouvelles technologies, chauffer une maison grâce à la chaleur de la terre est devenu une réalité.
La condition principale pour organiser le chauffage géothermique est une température d'au moins 6 ° C. Ceci est typique des couches moyennes et profondes du sol et des plans d'eau. Ces derniers dépendent fortement de l'indicateur de température externe, ils sont donc extrêmement rarement utilisés. Comment est-il pratiquement possible d'organiser le chauffage d'une maison avec l'énergie de la terre ?
Pour cela, il faut réaliser 3 circuits remplis de liquides aux caractéristiques techniques différentes :
- Extérieur... Le plus souvent de l'antigel y circule. Son chauffage à une température non inférieure à 6 ° C est dû à l'énergie de la terre;
- Pompe à chaleur... Sans elle, le chauffage à partir de l'énergie de la terre est impossible. Le caloporteur du circuit externe à l'aide d'un échangeur de chaleur transfère son énergie au réfrigérant. Sa température d'évaporation est inférieure à 6°C. Après cela, il pénètre dans le compresseur, où, après compression, la température monte à 70 ° C;
- Contour intérieur... Un schéma similaire est utilisé pour transférer la chaleur du réfrigérant comprimé à l'eau dans le système de dépassement. Ainsi, le chauffage des entrailles de la terre se fait à un coût minime.
Malgré les avantages évidents, de tels systèmes sont rares. Cela est dû aux coûts élevés pour l'achat d'équipements et l'organisation du circuit externe pour l'apport de chaleur.
Il est préférable de confier le calcul du chauffage à partir de la chaleur de la terre à des professionnels. L'efficacité de l'ensemble du système dépendra de l'exactitude des calculs.
Comment fonctionne la pompe à chaleur
Le cœur du chauffage géothermique est la pompe à chaleur. Il se compose de plusieurs composants, dont le travail affecte directement l'efficacité de l'ensemble du système. Par conséquent, avant de planifier le chauffage d'une maison privée à partir du sol, vous devez connaître les principales caractéristiques de cette unité.
Étant donné que cet appareil appartient à la catégorie des équipements complexes, il est recommandé d'acheter uniquement des modèles d'usine. La conception de la pompe à chaleur comprend les composants suivants :
- Évaporateur... Dans ce bloc, l'énergie est transférée du circuit externe ;
- Compresseur... Nécessaire pour créer une haute pression dans l'environnement réfrigérant ;
- Capillaire... Il sert à réduire la pression interne dans le circuit frigorifique ;
- Système de contrôle... Avec son aide, le chauffage d'une maison privée à partir du sol est régulé - le régime de température de fonctionnement, le taux de passage des caloporteurs, etc.
Le principal problème de la fabrication indépendante d'une pompe à chaleur est de réduire les pertes de chaleur et de normaliser le fonctionnement du circuit interne avec le fluide frigorigène. Les modèles d'usine sont mis en place au stade de la fabrication, et la conception prévoit la possibilité d'ajuster ses paramètres.
Comment calculer correctement les paramètres de la pompe pour que la chaleur de la terre pour chauffer la maison fournisse une température normale? Pour ce faire, vous devez connaître la puissance calorifique de la pompe. Pour un calcul approximatif, vous pouvez utiliser la formule suivante :
Q = (t1-t2) * V
Où t1-t2 - différence de température sur les tuyaux d'admission et de retour, ° С,V - volume estimé de consommation de caloporteur, m³/h,Q - puissance nominale de la pompe à chaleur, W.
Cette technique est inapplicable pour les systèmes complexes, car ils contiennent de nombreux facteurs supplémentaires. En particulier, les pertes de chaleur sur le réseau. Cela est particulièrement vrai dans les zones où il sort le plus près possible de la surface du sol. Pour minimiser les pertes de chaleur, il est nécessaire d'isoler les tuyaux de chauffage dans le sol.
Le fonctionnement de la pompe à chaleur dépendant de l'électricité, il est recommandé d'installer un bloc d'alimentation de secours.
Options de chauffage géothermique
Pour que l'énergie de la terre soit utilisée pour chauffer autant que possible la maison, vous devez choisir le bon schéma de circuit externe. En effet, tout milieu - souterrain, eau ou air - peut être une source d'énergie thermique. Mais en même temps, il est important de prendre en compte les changements saisonniers des conditions météorologiques, comme mentionné ci-dessus.
Actuellement, il existe deux types de systèmes qui sont utilisés efficacement pour chauffer une maison en utilisant la chaleur de la terre - horizontal et vertical. Le facteur clé de sélection est la superficie du terrain. La disposition des tuyaux pour chauffer la maison avec l'énergie de la terre en dépend.
En plus de cela, les facteurs suivants sont pris en compte:
- Composition du sol... Dans les zones rocheuses et limoneuses, il est difficile de réaliser des puits verticaux pour la pose des autoroutes ;
- Niveau de gel du sol... Il déterminera la profondeur optimale du tuyau ;
- Emplacement des eaux souterraines... Plus ils sont élevés, mieux c'est pour le chauffage géothermique. Dans ce cas, la température augmentera avec la profondeur, ce qui est la condition optimale pour se chauffer grâce à l'énergie de la terre.
Vous devez également connaître la possibilité d'un transfert d'énergie inverse en été. Ensuite, le chauffage d'une maison privée par le sol ne fonctionnera pas et l'excès de chaleur sera transféré de la maison au sol. Tous les systèmes de réfrigération fonctionnent selon le même principe. Mais pour cela, vous devez installer un équipement supplémentaire.
Il est impossible de prévoir l'installation du circuit extérieur à distance du domicile. Cela augmentera les pertes de chaleur dans le chauffage des entrailles de la terre.
Système de chauffage géothermique horizontal
La façon la plus courante d'installer des autoroutes externes. Il est pratique pour sa facilité d'installation et sa capacité à remplacer relativement rapidement les sections de canalisation défectueuses.
Pour l'installation selon ce schéma, un système de collecteur est utilisé. Pour cela, plusieurs contours sont réalisés, situés à une distance minimale de 0,3 m les uns des autres. Ils sont reliés au moyen d'un collecteur qui alimente en caloporteur la pompe à chaleur. Cela fournira un approvisionnement énergétique maximal pour le chauffage à partir de la chaleur de la terre.
Mais en même temps, vous devez prendre en compte un certain nombre de nuances importantes:
- Grande surface de la parcelle personnelle. Pour une maison d'environ 150 m², elle doit faire au moins 300 m² ;
- Les tuyaux sont obligatoirement déterminés à une profondeur inférieure au niveau de gel du sol;
- Avec le mouvement possible du sol lors des crues printanières, la probabilité de déplacement des autoroutes augmente.
L'avantage déterminant du chauffage à partir de la chaleur de la terre de type horizontal est la possibilité d'un arrangement indépendant. Dans la plupart des cas, cela ne nécessite pas l'intervention d'équipements spéciaux.
Pour un transfert de chaleur maximal, il est nécessaire d'utiliser des tuyaux à haute conductivité thermique - polymère à paroi mince. Mais en même temps, vous devriez envisager des moyens d'isoler les tuyaux de chauffage dans le sol.
Système de chauffage géothermique vertical
C'est une façon plus longue d'organiser le chauffage d'une maison privée à partir du sol. Les pipelines sont placés verticalement dans des puits spéciaux. Il est important de savoir qu'un tel schéma est beaucoup plus efficace qu'un schéma vertical.
Son principal avantage est d'augmenter le degré de chauffage de l'eau dans le circuit externe. Ceux. plus les tuyaux sont situés en profondeur, plus la quantité de chaleur de la terre pour chauffer la maison entrera dans le système. Un autre facteur est la petite superficie du terrain. Dans certains cas, la disposition du circuit externe de chauffage géothermique est réalisée avant même la construction de la maison à proximité immédiate de la fondation.
Quelles difficultés pouvez-vous rencontrer lors de l'obtention de l'énergie de la terre pour chauffer une maison selon ce schéma ?
- Quantitatif à qualitatif... Pour une disposition verticale, la longueur des autoroutes est beaucoup plus longue. Elle est compensée par la température plus élevée du sol. Pour ce faire, il faut creuser des puits jusqu'à 50 m de profondeur, ce qui est un travail laborieux ;
- Composition du sol... Pour les sols rocheux, des machines de forage spéciales doivent être utilisées. Dans le loam, pour éviter que le puits ne se brise, une coque de protection en béton armé ou en plastique à paroi épaisse est montée ;
- En cas de dysfonctionnement ou de perte d'étanchéité le processus de réparation devient plus compliqué... Dans ce cas, des interruptions à long terme du fonctionnement du chauffage de la maison pour l'énergie thermique de la terre sont possibles.
Mais malgré les coûts primaires élevés et la pénibilité de l'installation, la disposition verticale des autoroutes est optimale. Les experts conseillent d'utiliser un tel schéma d'installation.
Pour la circulation du liquide de refroidissement dans le circuit externe dans un système vertical, de puissantes pompes de circulation sont nécessaires.
Organisation du chauffage géothermique
Les consommateurs ont toujours la question principale - est-il possible d'utiliser le chauffage d'une maison de campagne avec l'énergie de la terre comme principale ? Ceci est possible, mais uniquement avec une approche professionnelle à toutes les étapes - du calcul à l'installation et au test du système.
Tout d'abord, vous devez choisir la bonne pompe à chaleur. Compte tenu de leur coût élevé, vous devez d'abord effectuer tous les calculs préliminaires de ses caractéristiques. Seulement dans ce cas, le chauffage dû à l'énergie thermique de la terre aura un facteur d'efficacité maximal. Les fabricants fiables incluent Buderus, Vaillant et Veissman. Le coût moyen d'une pompe à chaleur pour le chauffage du sous-sol est d'environ 360 000 roubles avec une puissance nominale de 6 kW. Des modèles plus productifs peuvent coûter plus d'un million de roubles.
En plus du coût, vous devez faire attention au matériau de fabrication des tuyaux. Pour minimiser les pertes de chaleur en chauffage à partir de l'énergie thermique de la terre, il est recommandé d'utiliser les éléments suivants :
- XLPE... Diffère en termes de faible coût - optimal pour les schémas horizontaux ;
- Tuyau en acier inoxydable... Il est utilisé dans le chauffage à l'aide de l'énergie thermique de la terre avec une disposition verticale du circuit extérieur. Il se distingue avantageusement du polyéthylène réticulé par sa conductivité thermique et sa résistance mécanique élevées. L'inconvénient est le coût élevé.
Pour l'optimisation, il est recommandé d'installer des capteurs de température externes et internes, ainsi qu'un accumulateur de chaleur. Cela minimisera le coût de chauffage d'une maison privée d'énergie terrestre.
Compte tenu de tous ces facteurs, jusqu'à présent, dans la plupart des cas, le chauffage géothermique à partir de l'énergie du sol est installé en complément. Au fil du temps, le coût des composants et l'efficacité des pompes à chaleur augmenteront - et ce n'est qu'alors que de tels systèmes pourront être considérés comme essentiels.
Un exemple d'installation de chauffage géothermique dans une maison privée peut être trouvé en regardant la vidéo:
