Pour fournir de la chaleur à une maison privée, des unités fonctionnant à l'électricité, aux combustibles solides, gazeux ou liquides sont traditionnellement utilisées. Au cours des dernières décennies, les capteurs solaires et la chaleur de l'intérieur de la terre ont été utilisés comme source alternative d'énergie thermique. Le chauffage d'une maison avec la chaleur de la terre s'appelle le chauffage géothermique.
Chauffage géothermique de la maison utilisant l'énergie de la terre
Le chauffage au sol est de plus en plus demandé car le coût des sources d'énergie conventionnelles augmente régulièrement, tandis que les réserves de combustibles fossiles sont réduites. Investir de l'argent dans le chauffage en terre d'un chalet est assez rentable, compte tenu des perspectives économiques et des économies importantes sur l'approvisionnement en chaleur autonome pendant la saison de chauffage.
Méthodes d'obtention de l'énergie thermique naturelle
Les pompes à chaleur géothermiques diffèrent dans la façon dont elles extraient la chaleur:
- Installations utilisant la chaleur des eaux souterraines profondes, des geysers chauds, etc.
- Systèmes comprenant un réservoir d'antigel installé dans le sol à une profondeur de 75 mètres. Le chauffage des entrailles de la terre est assuré par le chauffage naturel du réservoir avec de l'antigel; En conséquence, le fluide frigorigène, traversant l'échangeur de chaleur, dégage la chaleur reçue et retourne dans le conteneur.
- Le circuit géothermique est posé le long du fond du réservoir, qui est un accumulateur de chaleur naturel. Dans ce cas, vous devez tenir compte du fait que le réservoir peut complètement geler en hiver.
Types de pompes à chaleur géothermiques
Chauffer une maison avec l'énergie de la terre nécessite une installation à grande échelle du système, mais c'est un moyen respectueux de l'environnement d'obtenir de l'énergie thermique presque gratuite. Pour chauffer une maison, vous aurez besoin d'une petite quantité d'électricité nécessaire au fonctionnement du système.
Coûts estimés et amortissement du système
En choisissant le chauffage thermique, dont le principe est déjà connu, les propriétaires doivent être conscients que certains investissements seront nécessaires. La marque de l'équipement est sélectionnée en fonction des besoins de l'utilisateur, le prix des unités dépend de nombreux facteurs, par exemple la puissance.
Les appareils de 4 à 5 kW sont estimés entre 3000 et 7000 dollars, pour 5 à 10 kW, ils coûtent entre 4000 et 8000 dollars, pour 10 à 15 kW, c'est déjà entre 5000 et 1000 dollars. Plus 40-50% du montant sera le coût des travaux d'installation et du lancement du système. Le résultat est un montant très impressionnant de coûts. Mais tous seront remboursés dans environ 3 à 5 ans, et il ne restera plus que les factures d'électricité, qui seront consommées par la pompe à chaleur.
Principes de fonctionnement du chauffage géothermique
Le chauffage à partir de l'énergie de la terre est utilisé avec succès dans diverses zones climatiques: les systèmes sont capables de fonctionner à la fois dans les régions du sud et du nord.
Au cours de son fonctionnement, une installation géothermique utilise une propriété physique de certains fluides telle que la capacité de s'évaporer, ce qui conduit au refroidissement de la surface. C'est ce phénomène qui sous-tend le fonctionnement des équipements frigorifiques.
Le principe de fonctionnement du chauffage géothermique est un processus de refroidissement à marche inverse. C'est ainsi que fonctionnent les climatiseurs, capables non seulement de refroidir, mais aussi de chauffer l'air de la pièce.
Comment fonctionne la pompe à chaleur
Cependant, les unités de climatisation ont des fonctionnalités limitées - elles ne peuvent pas fonctionner à des températures inférieures à -5 ° C. Et le système géothermique est capable de fournir le chauffage de la maison quelle que soit la température de l'air à la surface.Cela est dû au fait que dans l'environnement dont il tire de l'énergie thermique, des conditions de température stables sont naturellement maintenues.
Sortir
L'utilisation de pompes à chaleur vous permet de vous débarrasser chaque année des combustibles traditionnels plus chers, même si les coûts initiaux seront assez élevés. L'installation de chauffage géothermique peut être effectuée indépendamment, uniquement lors de l'installation de tuyaux dans un puits de mine, il est conseillé d'éteindre un assistant.
Le retour sur investissement du projet dépend de l'isolation du logement, ainsi que de la méthode de chauffage - radiateur ou planchers chauds. La vidéo de l'article fournira l'occasion de trouver des informations supplémentaires sur le sujet ci-dessus.
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Dispositif de système de chauffage géothermique
La géothermie (la science de l'état thermique de la Terre) a rendu possible l'utilisation pratique de l'énergie thermique que la croûte terrestre reçoit du magma chaud au centre de la planète.
Une pompe à chaleur spécialement conçue pour chauffer une maison est installée en surface et un échangeur de chaleur est monté dans le sol ou au fond du réservoir. L'énergie thermique est «pompée» à la surface et permet de chauffer le liquide de refroidissement dans le circuit de chauffage d'une maison ou d'un établissement non résidentiel.
Comment se déroule le processus de chauffage
Le chauffage géothermique d'une maison privée est une option rentable. Si vous utilisez l'énergie de la terre pour chauffer une maison, alors pour chaque kilowatt d'électricité nécessaire au fonctionnement de l'équipement, il y a 4 à 6 kW d'énergie thermique utile obtenue des entrailles de la planète.
En comparaison avec le fonctionnement du climatiseur, nous verrons que lors de son fonctionnement, il faut plus de 1 kW d'électricité pour obtenir 1 kW d'énergie thermique. Cela est dû aux pertes inévitables pour la conversion d'une énergie en une autre, etc.
Il est très rentable de chauffer un bâtiment résidentiel en utilisant l'énergie thermique de l'intérieur de la terre, mais la période de récupération des coûts d'équipement et d'installation prendra un certain temps.
L'utilisation de la chaleur de la terre pour chauffer une maison ne nécessite pas l'installation d'une chaudière traditionnelle pour chauffer le liquide de refroidissement.
Dans ce cas, le système se compose de trois composants
:
- circuit de chauffage - source géothermique d'énergie thermique;
- circuit de chauffage à l'intérieur de la maison - radiateur ou plancher basse température;
- station de pompage - une pompe à chaleur pour pomper de l'énergie thermique dans le circuit de chauffage à partir du circuit de chauffage dans le sol ou sous l'eau.
Un système de chauffage géothermique peut également être utilisé pour chauffer les serres, les bâtiments annexes, l'eau de piscine, les allées de jardin, etc.
Types d'installations géothermiques
Après avoir compris ce qu'est le chauffage géothermique à la maison, le principe de fonctionnement de l'équipement, nous examinerons les types de systèmes.
Au total, il existe 3 types d'installations:
- L'eau souterraine est considérée comme le système le plus efficace pour chauffer les locaux d'habitation. Le principe de fonctionnement est réduit à la consommation de chaleur du sol au moyen de sondes, de capteurs et au transfert d'énergie vers un système de chauffage avec un caloporteur à eau.
Objectif et principe de fonctionnement de l'interrupteur hydraulique pour le chauffage
- L'eau-eau utilise une ressource en eau chaude comme énergie. Pour assurer la fonctionnalité du système, une source est nécessaire (étang, rivière, lac). Les experts notent que cette conception est la plus stable en termes de température.
- Air-air utilise une réserve naturelle illimitée et disponible pour le travail. La fonctionnalité du système est assurée par des ventilateurs, des évaporateurs connectés en un seul complexe. La plus grande efficacité est obtenue à des températures allant jusqu'à -15 C, lorsque l'air devient froid, une partie de la puissance du système est perdue.
Équipement pour l'aménagement du chauffage géothermique
Les équipements géothermiques pour un système de chauffage en profondeur permettent d'accumuler l'énergie thermique extraite de l'environnement et de la transférer vers le fluide caloporteur du circuit de chauffage.
La liste des équipements de chauffage avec la chaleur de la terre comprend
:
- Évaporateur. L'appareil est situé en profondeur et sert à absorber l'énergie thermique située dans les eaux géothermiques ou le sol.
- Condensateur. Permet d'amener la température de l'antigel à la valeur requise pour le fonctionnement du système.
- Pompe à chaleur. Assure la circulation de l'antigel dans le circuit de chauffage, contrôle le fonctionnement de l'installation géothermique.
- Réservoir tampon - un récipient pour collecter l'antigel chauffé. Permet de transférer l'énergie thermique de l'intérieur de la terre vers le liquide de refroidissement. Le réservoir dans lequel passe le liquide de refroidissement est équipé d'un échangeur de chaleur en forme de serpentin. L'antigel chauffé se déplace le long de celui-ci, dégageant de la chaleur.
Schéma de l'appareil pompe à chaleur
Comment fabriquer une unité géothermique de vos propres mains?
Pour fabriquer du chauffage géothermique à la maison de vos propres mains, vous aurez besoin des composants suivants:
- évaporateur;
- unité de compresseur;
- la soupape d'étranglement;
- condensateur.
Une pompe à chaleur peut être fabriquée à partir d'un vieux réfrigérateur. Pour cela, la bobine en est retirée. Il agira comme un condensateur. Il est placé dans un récipient en matériau durable. Un compresseur est fixé au conteneur et l'évaporateur est constitué d'un fût en plastique. Tous les éléments constitutifs sont connectés les uns aux autres, puis l'unité est connectée au système de chauffage de la maison à l'aide de tuyaux en polymère.
Pour fabriquer une pompe à partir d'un climatiseur, les unités extérieure et intérieure doivent être permutées. L'eau ou l'air est utilisé comme caloporteur. Le système est équipé d'une vanne à quatre voies. Pour l'installer, vous aurez besoin de l'aide de spécialistes.
Installation du système
Le chauffage géothermique d'une maison de campagne au stade de l'aménagement nécessite un investissement solide. Le coût total élevé du système est en grande partie dû à l'important travail de terrain associé à l'installation du circuit de chauffage.
Au fil du temps, les coûts financiers sont payants, car l'énergie thermique utilisée pendant la saison de chauffage est extraite des profondeurs de la terre avec une consommation d'énergie minimale.
Installation d'un échangeur de chaleur horizontal pour un système de chauffage géothermique
Pour chauffer la maison avec la chaleur de la terre, l'installation du système est nécessaire
:
- la partie principale doit être située sous terre ou au fond du réservoir;
- dans la maison elle-même, seuls des équipements suffisamment compacts sont installés et un radiateur ou un circuit de chauffage au sol est posé. L'équipement situé à l'intérieur de la maison vous permet de réguler le niveau de chauffage du liquide de refroidissement.
À quoi ressemble l'équipement géothermique dans une maison
Lors de la conception d'un chauffage utilisant la chaleur de la terre, il est nécessaire de décider de l'option d'installation pour le circuit de travail et du type de capteur.
Il existe deux types de collectionneurs
:
- Vertical - plonge dans le sol sur plusieurs dizaines de mètres. Pour ce faire, à une courte distance de la maison, vous devez forer un certain nombre de puits. Un contour est immergé dans les puits (l'option la plus fiable est les tuyaux en polyéthylène réticulé).
- Inconvénients: Frais financiers importants pour le forage de plusieurs trous dans le sol d'une profondeur de 50 mètres.
Avantages: L'emplacement de la conduite souterraine à une profondeur où la température du sol est stable, assure une efficacité élevée du système. De plus, le collecteur vertical occupe une petite zone du terrain.
- Horizontal. L'utilisation d'un tel collecteur est autorisée dans les régions à climat chaud et tempéré, car la profondeur de gel du sol ne doit pas dépasser 1,5 mètre.
- Inconvénients: La nécessité d'utiliser une grande surface du site (le principal inconvénient).Après avoir posé le contour, cette parcelle de terrain ne peut pas être utilisée pour un jardin ou un potager, car le système fonctionne avec la libération de froid lors du transport de réfrigérant, ce qui provoquera le gel des racines des plantes.
Avantages: Travaux de terrain moins chers qui peuvent même être effectués par vous-même.
Type de collecteur horizontal et vertical
L'énergie géothermique peut être obtenue en posant un circuit géothermique horizontal au fond d'un réservoir à l'abri du gel. Cependant, cela est difficile à mettre en œuvre en pratique: le réservoir peut être situé en dehors du territoire privé et alors l'installation de l'échangeur de chaleur devra être coordonnée. La distance entre l'objet chauffé et le réservoir ne doit pas dépasser 100 mètres.
Important! La température ambiante du capteur ne doit pas descendre en dessous de + 5 ° C. La partie supérieure du capteur en contact avec le sol gelé doit être protégée par une isolation thermique pour éviter les pertes d'énergie thermique.
