La calefacció geotèrmica és una de les més prometedores del nombre total de fonts d’energia alternatives. A diferència dels sistemes solars, és pràcticament independent de l’època de l’any. Però, la calefacció d’una casa és beneficiosa per la calor i l’energia de la terra?
Calefacció geotèrmica per a la llar
Primer cal comprendre els principis d’obtenció d’energia tèrmica. Es basen en un augment de la temperatura en aprofundir a la terra. A primera vista, l’augment del grau de calefacció és poc significatiu. Però gràcies a l’arribada de les noves tecnologies, la calefacció de la llar a causa de 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 ºC. Això és típic per a capes mitjanes i profundes de cossos d’aigua i sòls. Aquests últims depenen molt de l’indicador de temperatura exterior, per tant, rarament s’utilitzen. Com pot ser pràcticament possible disposar de calefacció d’una casa amb energia terrestre?
Per fer-ho, heu de fer 3 circuits plens de líquids amb diferents característiques tècniques:
- Exterior. Més sovint hi circula anticongelant. El seu escalfament fins a una temperatura d'almenys 6 ºC es deu a l'energia de la terra;
- Bomba de calor. Sense ella no és possible escalfar-se per energia de la terra. El refrigerant del circuit extern transfereix la seva energia al refrigerant mitjançant un intercanviador de calor. La seva temperatura d’evaporació és inferior a 6 ºC. Després d'això, entra al compressor, on després de la compressió la temperatura puja a 70 ° C;
- Contorn interior. Segons un esquema similar, la calor es transfereix del refrigerant comprimit a l’aigua del sistema de cocció. Així, la calefacció es produeix des de les entranyes de la terra amb un cost mínim.
Malgrat els avantatges òbvits, rarament es poden trobar sistemes d’aquest tipus. Això està associat a costos elevats per a la compra d’equips i l’organització del circuit extern de la presa de calor.
El millor és confiar als professionals el càlcul de la calefacció de la calor de la terra. L’eficiència de tot el sistema dependrà de la correcció dels càlculs.
El principi de funcionament de la bomba de calor
El “cor” de la calefacció geotèrmica és la bomba de calor. Consta de diversos components, el funcionament dels quals afecta directament l'indicador d'eficiència de tot el sistema. Per tant, abans de planificar la calefacció d’una casa privada des de terra - heu d’esbrinar les principals característiques d’aquest lloc.
Com 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 del circuit extern;
- Compressor. És necessari crear una alta pressió en el medi refrigerant;
- Capil·lar. Serveix per reduir la pressió interna al circuit de refrigerant;
- Sistema de control. Amb la seva ajuda, es regula la calefacció d’una casa privada des del sòl: el mode de funcionament de la temperatura, la velocitat de pas dels refrigerants, etc.
El principal problema de l’autoproducció d’una bomba de calor és reduir la pèrdua de calor i normalitzar el funcionament del circuit intern amb refrigerant. Els models de fàbrica estan configurats a la fase de fabricació i el disseny permet la possibilitat d’ajustar els seus paràmetres.
Com calcular correctament els paràmetres de la bomba, de manera que la calor de la terra per escalfar la casa proporcioni una temperatura normal? Per fer-ho, esbrineu la potència tèrmica de la bomba. Per a un càlcul aproximat, podeu utilitzar la fórmula següent:
Q = (t1-t2) * V
On t1-t2 - la diferència de temperatura del tub d’entrada i retorn, ° C,V - el cabal estimat del refrigerant, m³ / h,P - Potència nominal de la bomba de calor, vats.
Aquesta tècnica no és aplicable a sistemes complexos, ja que hi ha molts factors addicionals. En particular, les pèrdues de calor a la carretera. Això és especialment cert en aquelles zones on surt tan a prop de la superfície terrestre com sigui possible. Per minimitzar la pèrdua de calor, escalfeu els tubs de calefacció a terra.
Com que el funcionament de la bomba de calor depèn de l’electricitat, es recomana instal·lar una font d’energia d’emergència.
Opcions de calefacció geotèrmica
Per tal que s’utilitzi l’energia de la terra per escalfar la casa tant com sigui possible, cal triar el diagrama de circuit extern adequat. De fet, qualsevol medi pot ser una font d’energia tèrmica: subterrània, d’aigua o aire. Però és important tenir en compte els canvis estacionals de les condicions meteorològiques, com hem comentat anteriorment.
Actualment, hi ha dos tipus de sistemes que s’utilitzen efectivament per escalfar una casa a causa de la calor de la terra: horitzontal i vertical. El factor clau d’elecció és la mida del terreny. D’això depèn la disposició de les canonades per escalfar una casa amb energia terrestre.
A més d'això, es tenen en compte aquests factors:
- Composició del sòl. En zones rocoses i fluixoses, és difícil fer troncs verticals per estendre carreteres;
- Congelació del sòl. Determinarà la profunditat òptima de la canonada;
- Ubicació d’aigües subterrànies. Com més altes, millor per a la calefacció geotèrmica. En aquest cas, la temperatura augmentarà amb profunditat, que és la condició òptima per escalfar a causa de l’energia de la terra.
També cal conèixer la possibilitat de transferència inversa d’energia a l’estiu. Llavors, la calefacció d’una casa privada des del sòl no funcionarà i l’excés de calor passarà de la casa al sòl. Tots els sistemes de refrigeració funcionen de la mateixa manera. Però per a això és necessari instal·lar equips addicionals.
No podeu planejar instal·lar un circuit extern fora de casa. Això augmentarà la pèrdua de calor en escalfar les entranyes de la terra.
Esquema horitzontal de calefacció geotèrmica
La forma més comuna d’instal·lar carreteres externes. És convenient per a la instal·lació senzilla i la capacitat de reemplaçar relativament ràpidament les seccions defectuoses del conducte.
Per a la instal·lació segons aquest esquema, s'utilitza un sistema de col·leccionista. Per fer-ho, es troben diversos circuits situats a una distància mínima de 0,3 m els uns dels altres. Es connecten mitjançant un col·lector que alimenta el refrigerant encara més a la bomba de calor. D’aquesta manera s’assegurarà la màxima entrada d’energia a la calefacció de la calor de la terra.
Al mateix temps, cal tenir en compte una sèrie de matisos importants:
- Àrea gran de la parcel·la. Per a una casa d’uns 150 m², hauria de ser almenys 300 m²;
- Les canonades són necessàriament retallades a una profunditat per sota del nivell de congelació del sòl;
- Amb un possible moviment del sòl durant les inundacions de la primavera, augmenta la probabilitat de desplaçament de les carreteres.
L’avantatge definitiu d’escalfar-se a la calor de la terra de tipus horitzontal és la possibilitat d’auto-disposició. 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, s’han de considerar maneres d’escalfar els tubs de calefacció a terra.
Calefacció geotèrmica vertical
Aquesta és una manera més laboriosa d’organitzar la calefacció d’una casa privada des de terra. Les canonades es situen verticalment en pous especials. És important saber que aquest esquema és molt més eficaç que un vertical.
El seu principal avantatge és augmentar el grau d’escalfament de l’aigua en el circuit extern. Aquests. com més profundes estiguin les canonades, més quantitat de calor de terra per escalfar la casa entrarà al sistema. Un altre factor és la petita superfície del terreny. En alguns casos, la disposició del circuit d’escalfament geotèrmic extern es realitza fins i tot abans de la construcció de la casa als voltants de la fundació.
Quines dificultats es pot trobar per obtenir l’energia de la terra per escalfar una casa segons aquest esquema?
- Quantitativa a qualitativa. Per a la disposició vertical, la longitud de les línies és molt superior. Es compensa amb una temperatura més elevada del sòl. Per fer-ho, cal fer pous de fins a 50 m de profunditat, la qual cosa és una feina laboriosa;
- Composició del sòl. Per al sòl rocós, cal utilitzar màquines especials de perforació. Al llom per evitar el vessament del pou, es munta una closca protectora de formigó armat o plàstic de paret gruixuda;
- En cas de mal funcionament o pèrdua d'estanquitat el procés de reparació és complicat. En aquest cas, pot haver-hi desperfectes a llarg termini en els treballs de calefacció de l’habitatge per l’energia tèrmica de la terra.
Però malgrat els grans costos inicials i la complexitat de la instal·lació, la disposició vertical de les línies és òptima. Els experts aconsellen utilitzar només un esquema d’instal·lació d’aquest tipus.
Per a la circulació del refrigerant al circuit extern en un sistema vertical, calen bombes de circulació potents.
Organització de la calefacció geotèrmica
Els consumidors encara tenen la pregunta principal: és possible utilitzar la calefacció d’una casa de camp amb l’energia de la terra com a principal? 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, cal triar la bomba de calor adequada. Atès el seu elevat cost, primer heu de realitzar tots els càlculs previs de les seves característiques. Només en aquest cas, la calefacció per energia tèrmica de la terra tindrà un coeficient màxim d’eficiència. Entre els fabricants fiables es troben Buderus, Vaillant i Veissman. El cost mitjà d’una bomba de calor per escalfar el subsòl és d’uns 360 mil rubles amb una potència nominal de 6 kW. Els models més productius poden costar més d’1 milió de rubles.
A més del cost, cal parar atenció al material de fabricació de canonades. Per minimitzar la pèrdua de calor en l'escalfament de l'energia tèrmica de la terra, es recomana utilitzar les opcions següents:
- Polietilè reticulat. Diferents de baix cost: és òptim per a esquemes horitzontals;
- Tubs d’acer inoxidable. S’utilitza en calefacció utilitzant l’energia tèrmica de la terra amb una disposició vertical del circuit extern. Es compara favorablement amb el polietilè de reticulat amb una alta conductivitat tèrmica i resistència mecànica. El desavantatge és l’elevat cost.
Per optimitzar, es recomana la instal·lació de sensors de temperatura externs i interns, així com d’un acumulador de calor. Això minimitzarà el cost de la calefacció d’un sòl energètic per a habitatges particulars.
Tenint en compte tots aquests factors, fins ara en la majoria dels casos instal·len calefacció geotèrmica de l’energia de la terra com a complement. Amb el pas del temps, augmentarà el cost dels components i l’eficiència de les bombes de calor, i només aleshores es podran considerar aquests sistemes com a principals.
Un exemple d’instal·lació de calefacció geotèrmica en una casa privada es pot trobar veient el vídeo:
