Per fornire calore a una casa privata, vengono tradizionalmente utilizzate unità che funzionano con elettricità, combustibili solidi, gas o liquidi. Negli ultimi decenni, i collettori solari e il calore dell'interno della terra sono stati utilizzati come fonte alternativa di energia termica. Riscaldare una casa con il calore della terra si chiama riscaldamento domestico geotermico.
Riscaldamento geotermico della casa sfruttando l'energia della terra
Il riscaldamento da terra è in crescita, poiché il costo delle fonti energetiche convenzionali aumenta costantemente, mentre le riserve di combustibili fossili si riducono. Investire denaro nel riscaldamento in terra battuta di un cottage di campagna è piuttosto redditizio, tenendo conto delle prospettive economiche e dei significativi risparmi sulla fornitura di calore autonoma durante la stagione di riscaldamento.
Metodi per ottenere energia termica naturale
Le pompe di calore geotermiche si differenziano per il modo in cui estraggono il calore:
- Installazioni che utilizzano il calore di acque sotterranee profonde, geyser caldi, ecc.
- Sistemi che includono un serbatoio antigelo installato nel terreno a una profondità di 75 metri. Il riscaldamento dalle viscere della terra è assicurato dal riscaldamento naturale della vasca con antigelo; Di conseguenza, il refrigerante, passando attraverso lo scambiatore di calore, emette il calore ricevuto e ritorna nel contenitore.
- Il circuito geotermico è posto lungo il fondo del serbatoio, che è un accumulatore di calore naturale. In questo caso, è necessario tenere conto del fatto che il serbatoio può gelare completamente in inverno.
Tipi di pompe di calore geotermiche
Riscaldare una casa con l'energia della terra richiede un ampio lavoro di installazione dell'impianto, ma è un modo ecologico per ottenere energia termica quasi gratuita. Per riscaldare una casa, avrai bisogno di una piccola quantità di elettricità necessaria per il funzionamento del sistema.
Costi stimati e ammortamento del sistema
Scegliendo il riscaldamento termico, il cui principio è già noto, i proprietari dovrebbero essere consapevoli che saranno necessari alcuni investimenti. La marca dell'attrezzatura viene selezionata in base alle esigenze dell'utente, il prezzo delle unità dipende da molti fattori, ad esempio la potenza.
I dispositivi per 4-5 kW sono stimati da $ 3000-7000, per 5-10 kW costano $ 4000-8000, per 10-15 kW è già $ 5000-10000. Più il 40-50% dell'importo sarà il costo del lavoro di installazione e avvio del sistema. Il risultato è una quantità di costi davvero impressionante. Ma tutti si ripagheranno in circa 3-5 anni, e poi rimarranno solo le bollette dell'elettricità, che saranno consumate dalla pompa di calore.
Principi di funzionamento del riscaldamento geotermico
Il riscaldamento dall'energia della terra viene utilizzato con successo in varie zone climatiche: gli impianti sono in grado di operare sia nella regione meridionale che in quella settentrionale.
Nel corso del suo funzionamento, un impianto geotermico utilizza una proprietà fisica di alcuni fluidi come la capacità di evaporare, che porta al raffreddamento della superficie. È questo fenomeno che sta alla base del funzionamento delle apparecchiature di refrigerazione.
Il principio di funzionamento del riscaldamento geotermico è un processo di raffreddamento a inversione di marcia. È così che funzionano i condizionatori, capaci non solo di raffreddare, ma anche di riscaldare l'aria della stanza.
Come funziona la pompa di calore
Tuttavia, le unità di condizionamento hanno funzionalità limitate: non possono funzionare a temperature inferiori a -5 ° C. E l'impianto geotermico è in grado di fornire il riscaldamento della casa indipendentemente dalla temperatura dell'aria in superficie.Ciò è dovuto al fatto che nell'ambiente da cui prende l'energia termica vengono mantenute naturalmente condizioni di temperatura stabili.
Produzione
L'utilizzo delle pompe di calore permette di sbarazzarsi ogni anno dei combustibili tradizionali più costosi, anche se i costi iniziali saranno piuttosto elevati. L'installazione del riscaldamento geotermico può essere eseguita in modo indipendente, solo quando si installano tubi in un pozzo minerario, è consigliabile estinguere un assistente.
Il rimborso del progetto dipende dall'isolamento dell'alloggiamento, nonché dal metodo di riscaldamento: radiatore o pavimenti caldi. Il video nell'articolo fornirà l'opportunità di trovare ulteriori informazioni sull'argomento sopra.
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Dispositivo di riscaldamento geotermico
La geotermia (la scienza dello stato termico della Terra) ha reso possibile l'uso pratico dell'energia termica che la crosta terrestre riceve dal magma caldo al centro del pianeta.
Una pompa di calore appositamente progettata per il riscaldamento di una casa è installata sulla superficie e uno scambiatore di calore è montato nel terreno o sul fondo del serbatoio. L'energia termica viene "pompata" in superficie e consente di riscaldare il liquido di raffreddamento nel circuito di riscaldamento di una casa o di una struttura non residenziale.
Com'è il processo di riscaldamento
Il riscaldamento geotermico di una casa privata è un'opzione conveniente. Se usi l'energia della terra per riscaldare una casa, allora per ogni kilowatt di elettricità necessaria per il funzionamento dell'apparecchiatura, ci sono da 4 a 6 kW di energia termica utile ottenuta dalle viscere del pianeta.
Rispetto al funzionamento del condizionatore, vedremo che durante il suo funzionamento è necessario più di 1 kW di elettricità per ottenere 1 kW di energia termica. Ciò è dovuto alle inevitabili perdite per convertire un'energia in un'altra, ecc.
È molto redditizio riscaldare un edificio residenziale utilizzando l'energia termica dell'interno della terra, ma il periodo di ammortamento per le attrezzature e i costi di installazione richiederà del tempo.
Utilizzare il calore della terra per riscaldare una casa non richiede l'installazione di una caldaia tradizionale per riscaldare il liquido di raffreddamento.
In questo caso, il sistema è costituito da tre componenti
:
- circuito di riscaldamento - fonte geotermica di energia termica;
- circuito di riscaldamento all'interno della casa - radiatore o pavimento a bassa temperatura;
- stazione di pompaggio - una pompa di calore per pompare energia termica nel circuito di riscaldamento dal circuito di riscaldamento nel suolo o sott'acqua.
Un sistema di riscaldamento geotermico può essere utilizzato anche per riscaldare serre, edifici ausiliari, acqua di piscina, vialetti di giardini, ecc.
Tipi di installazioni geotermiche
Dopo aver capito cos'è il riscaldamento geotermico a casa, il principio di funzionamento dell'attrezzatura, considereremo i tipi di sistemi.
In totale, ci sono 3 tipi di installazioni:
- L'acqua di falda è considerata il sistema più efficiente per il riscaldamento di locali residenziali. Il principio di funzionamento è ridotto al consumo di calore da terra mediante sonde, collettori e al trasferimento di energia ad un impianto di riscaldamento con portatore di calore ad acqua.
Scopo e principio di funzionamento dell'interruttore idraulico per il riscaldamento
- Acqua-acqua utilizza una risorsa di acqua calda come energia. Per garantire la funzionalità del sistema, è necessaria una sorgente (stagno, fiume, lago). Gli esperti notano che questo design è il più stabile in termini di temperatura.
- Air-air utilizza una riserva naturale illimitata e disponibile per il lavoro. La funzionalità del sistema è fornita da ventilatori, evaporatori collegati in un unico complesso. La massima efficienza si ottiene a temperature fino a -15 C; quando l'aria si raffredda, parte della potenza del sistema viene persa.
Attrezzature per la sistemazione del riscaldamento geotermico
Le apparecchiature geotermiche per un impianto di riscaldamento profondo consentono di accumulare energia termica estratta dall'ambiente e di trasferirla al refrigerante nel circuito di riscaldamento.
L'elenco delle apparecchiature per il riscaldamento con calore dalla terra comprende
:
- Evaporatore. Il dispositivo si trova in profondità e serve per assorbire l'energia termica che si trova nelle acque geotermiche o nel suolo.
- Condensatore. Permette di portare la temperatura dell'antigelo al valore richiesto per il funzionamento dell'impianto.
- Pompa di calore. Fornisce la circolazione dell'antigelo nel circuito di riscaldamento, controlla il funzionamento dell'impianto geotermico.
- Serbatoio tampone: un contenitore per la raccolta dell'antigelo riscaldato. Consente di trasferire l'energia termica dall'interno della terra al refrigerante. Il serbatoio attraverso il quale passa il liquido di raffreddamento è dotato di uno scambiatore di calore a serpentina. L'antigelo riscaldato si muove lungo di esso, emettendo calore.
Schema dispositivo pompa di calore
Come realizzare un'unità geotermica con le tue mani?
Per realizzare il riscaldamento geotermico a casa con le tue mani, avrai bisogno dei seguenti componenti:
- evaporatore;
- unità compressore;
- valvola a farfalla;
- condensatore.
Una pompa di calore può essere ricavata da un vecchio frigorifero. Per questo, la bobina viene rimossa da esso. Agirà come un condensatore. È posto in un contenitore realizzato in materiale resistente. Un compressore è attaccato al contenitore e l'evaporatore è costituito da un barilotto di plastica. Tutti gli elementi costitutivi sono collegati tra loro, quindi l'unità è collegata all'impianto di riscaldamento della casa tramite tubi polimerici.
Per realizzare una pompa da un condizionatore d'aria, le unità esterne e interne devono essere scambiate. L'acqua o l'aria viene utilizzata come vettore di calore. Il sistema è dotato di una valvola a quattro vie. Per installarlo, avrai bisogno dell'aiuto di specialisti.
Installazione del sistema
Il riscaldamento geotermico di una casa di campagna in fase di sistemazione richiede un investimento solido. L'elevato costo totale del sistema è in gran parte dovuto alla grande quantità di lavori di terra associati all'installazione del circuito di riscaldamento.
Nel tempo, i costi finanziari ripagano, poiché l'energia termica utilizzata durante la stagione di riscaldamento viene estratta dalle profondità della terra con un consumo energetico minimo.
Installazione di uno scambiatore di calore orizzontale per un impianto di riscaldamento geotermico
Per fornire il riscaldamento della casa con il calore della terra, è necessaria l'installazione del sistema
:
- la parte principale dovrebbe essere situata sottoterra o sul fondo del serbatoio;
- nella casa stessa viene installata solo un'apparecchiatura sufficientemente compatta e viene posato un radiatore o un circuito di riscaldamento a pavimento. L'attrezzatura situata all'interno della casa consente di regolare il livello di riscaldamento del liquido di raffreddamento.
Che aspetto hanno le apparecchiature geotermiche in una casa
Quando si progetta il riscaldamento utilizzando il calore della terra, è necessario decidere l'opzione di installazione per il circuito di lavoro e il tipo di collettore.
Esistono due tipi di collezionisti
:
- Verticale: si immerge nel terreno per diverse decine di metri. Per fare ciò, a breve distanza dalla casa, è necessario perforare una serie di pozzi. Un contorno è immerso nei pozzetti (l'opzione più affidabile sono i tubi in polietilene reticolato).
- Svantaggi: ingenti costi finanziari per la perforazione di più fori nel terreno con una profondità di 50 metri.
Vantaggi: la posizione del tubo sotterraneo a una profondità in cui la temperatura del suolo è stabile, fornisce un'elevata efficienza del sistema. Inoltre, il collettore verticale occupa una piccola area del terreno.
- Orizzontale. L'uso di un tale collettore è consentito nelle regioni con climi caldi e temperati, poiché la profondità di congelamento del suolo non deve superare 1,5 metri.
- Svantaggi: la necessità di utilizzare una vasta area del sito (il principale svantaggio).Dopo la posa del contorno, questo pezzo di terreno non può essere utilizzato per un giardino o un orto, poiché il sistema funziona con il rilascio di freddo durante il trasporto del refrigerante, che farà congelare le radici delle piante.
Vantaggi: lavori di terra più economici che possono essere svolti anche da soli.
Tipo di collettore orizzontale e verticale
L'energia geotermica può essere ottenuta mediante la posa di un circuito geotermico orizzontale sul fondo di un serbatoio protetto dal gelo. Tuttavia, questo è difficile da implementare nella pratica: il serbatoio può essere posizionato al di fuori del territorio privato e quindi sarà necessario coordinare l'installazione dello scambiatore di calore. La distanza dall'oggetto riscaldato al serbatoio non deve essere superiore a 100 metri.
Importante! La temperatura ambiente del collettore non deve essere inferiore a + 5 ° C. La parte superiore del collettore a contatto con il suolo gelido deve essere protetta con isolamento termico per evitare dispersioni di energia termica.
