Le chauffage géothermique est l'une des sources d'énergie alternatives les plus prometteuses. Contrairement aux systèmes solaires, il est pratiquement indépendant de la période de l'année. Mais le chauffage d'une maison est-il bénéfique en raison de la chaleur et de l'énergie de la terre?
Chauffage géothermique domestique
Vous devez d'abord comprendre les principes d'obtention de l'énergie thermique. Ils sont basés sur une augmentation de la température lors de l'approfondissement profond de la terre. À première vue, l'augmentation du degré de chauffage est insignifiante. Mais grâce à l'avènement des nouvelles technologies, le chauffage domestique dû à la chaleur de la terre est devenu une réalité.
La principale condition 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 extérieure, ils sont donc rarement utilisés. Comment peut-il être pratiquement possible d'organiser le chauffage d'une maison par l'énergie de la terre?
Pour ce faire, vous devez réaliser 3 circuits remplis de liquides aux caractéristiques techniques différentes:
- Extérieur. Plus souvent, de l'antigel y circule. Son échauffement à une température d'au moins 6 ° C est dû à l'énergie de la terre;
- Pompe à chaleur. Sans lui, le chauffage dû à l'énergie de la terre est impossible. Le caloporteur du circuit externe transfère son énergie au réfrigérant à l'aide d'un échangeur de chaleur. Sa température d'évaporation est inférieure à 6 ° C. Après cela, il entre dans le compresseur où, après compression, la température monte à 70 ° C;
- Contour intérieur. Selon un schéma similaire, la chaleur est transférée du réfrigérant comprimé à l'eau dans le système de cuisson. Ainsi, le chauffage se produit à partir des entrailles de la terre avec un coût minimal.
Malgré les avantages évidents, de tels systèmes peuvent rarement être trouvés. Ceci est associé à des coûts élevés d'achat d'équipements et à l'organisation du circuit externe de 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.
Le principe de fonctionnement de la pompe à chaleur
Le «cœur» du chauffage géothermique est la pompe à chaleur. Il se compose de plusieurs composants dont le fonctionnement affecte directement l'indicateur d'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 ce site.
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. Il est nécessaire de créer une haute pression dans le fluide frigorigène;
- 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 mode de fonctionnement de la température, la vitesse de passage des liquides de refroidissement, etc.
Le principal problème de l'autoproduction d'une pompe à chaleur est de réduire les pertes de chaleur et de normaliser le fonctionnement du circuit interne avec du réfrigérant. 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, afin que la chaleur de la terre pour chauffer la maison fournisse une température normale? Pour ce faire, découvrez la puissance thermique de la pompe. Pour un calcul approximatif, vous pouvez utiliser la formule suivante:
Q = (t1-t2) * V
Où t1-t2 - la différence de température aux tuyaux d'entrée et de retour, ° C,V - débit estimé du liquide de refroidissement, m³ / h,Q - puissance nominale de la pompe à chaleur, watts.
Cette technique n'est pas applicable aux systèmes complexes, car il existe de nombreux facteurs supplémentaires. En particulier, les pertes de chaleur sur l'autoroute. Cela est particulièrement vrai pour les zones où il sort aussi près de la surface du sol que possible. Pour minimiser les pertes de chaleur, réchauffez les tuyaux de chauffage dans le sol.
Étant donné que le fonctionnement de la pompe à chaleur dépend de l'électricité, il est recommandé d'installer une alimentation électrique de secours.
Options de chauffage géothermique
Pour que l'énergie de la terre soit utilisée pour chauffer la maison autant que possible, vous devez choisir le bon schéma de circuit externe. En fait, n'importe quel milieu peut être une source d'énergie thermique - souterraine, eau ou air. Mais il est important de prendre en compte les changements saisonniers des conditions météorologiques, comme discuté ci-dessus.
Actuellement, il existe deux types de systèmes qui sont efficacement utilisés pour chauffer une maison en raison de la chaleur de la terre - horizontal et vertical. Le facteur clé de choix est la taille du terrain. La disposition des tuyaux pour chauffer une maison avec l'énergie de la terre en dépend.
En plus de cela, de tels facteurs sont pris en compte:
- Composition du sol. Dans les zones rocheuses et limoneuses, il est difficile de faire des troncs verticaux pour la pose des autoroutes;
- Congélation 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, qui est la condition optimale pour le chauffage en raison de l'énergie de la terre.
Vous devez également connaître la possibilité de transfert d'énergie inverse en été. Le chauffage d'une maison privée à partir du sol ne fonctionnera pas et l'excès de chaleur passera de la maison au sol. Tous les systèmes de réfrigération fonctionnent de la même manière. Mais pour cela, il est nécessaire d'installer des équipements supplémentaires.
Vous ne pouvez pas prévoir d'installer un circuit externe loin de chez vous. Cela augmentera la perte de chaleur lors du chauffage des intestins de la terre.
Schéma horizontal de chauffage géothermique
La façon la plus courante d'installer des autoroutes externes. Il est pratique pour la facilité d'installation et la possibilité de remplacer relativement rapidement les sections défectueuses du pipeline.
Pour l'installation selon ce schéma, un système collecteur est utilisé. Pour ce faire, plusieurs circuits sont situés à une distance minimale de 0,3 m les uns des autres. Ils sont reliés par un collecteur, qui alimente le liquide de refroidissement plus loin dans la pompe à chaleur. Cela assurera un apport d'énergie maximal au chauffage par la chaleur de la terre.
Mais en même temps, un certain nombre de nuances importantes doivent être prises en compte:
- Grande zone de l'intrigue. Pour une maison d'environ 150 m², elle doit être d'au moins 300 m²;
- Les tuyaux sont nécessairement encastrés à une profondeur inférieure au niveau de gel du sol;
- Avec le déplacement possible du sol pendant les inondations 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'auto-agencement. Dans la plupart des cas, cela ne nécessitera pas l'intervention d'un équipement spécial.
Pour un transfert de chaleur maximal, vous devez utiliser des tuyaux à haute conductivité thermique - polymère à paroi mince. Mais en même temps, des moyens de réchauffer les tuyaux de chauffage dans le sol doivent être envisagés.
Chauffage géothermique vertical
C'est une façon plus laborieuse d'organiser le chauffage d'une maison privée à partir du sol. Les pipelines sont situés 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 profonds, plus la quantité de chaleur du sol pour chauffer la maison entrera dans le système. Un autre facteur est la petite superficie du terrain. Dans certains cas, la disposition du circuit de chauffage géothermique externe est effectuée avant même la construction de la maison à proximité immédiate de la fondation.
Quelles difficultés peut-on rencontrer pour obtenir l'énergie de la terre pour chauffer une maison selon ce schéma?
- Quantitatif à qualitatif. Pour une disposition verticale, la longueur des lignes est beaucoup plus élevée. Il est compensé par une température du sol plus élevée. Pour ce faire, vous devez faire des puits jusqu'à 50 m de profondeur, ce qui est un travail laborieux;
- Composition du sol. Pour les sols rocheux, il est nécessaire d'utiliser des machines de forage spéciales. Dans le limon pour éviter la chute du puits, une coque de protection en béton armé ou en plastique à paroi épaisse est montée;
- En cas de dysfonctionnements ou de perte d'étanchéité le processus de réparation est compliqué. Dans ce cas, il peut y avoir des dysfonctionnements à long terme dans les travaux de chauffage de la maison pour l'énergie thermique de la terre.
Mais malgré les coûts initiaux importants et la complexité de l'installation, la disposition verticale des lignes 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? C'est possible, mais seulement avec une approche professionnelle à toutes les étapes - du calcul à l'installation et aux tests 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. Ce n'est que dans ce cas que le chauffage dû à l'énergie thermique de la terre aura un coefficient d'efficacité maximum. Parmi les fabricants fiables figurent 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 lors du chauffage dues à l'énergie thermique de la terre, il est recommandé d'utiliser les éléments suivants:
- Polyéthylène réticulé. Diffère à faible coût - il est optimal pour les schémas horizontaux;
- Tuyau en acier inoxydable. Il est utilisé en chauffage en utilisant l'énergie thermique de la terre avec une disposition verticale du circuit externe. Il se compare favorablement au polyéthylène réticulé avec une conductivité thermique et une résistance mécanique élevées. L'inconvénient est le coût élevé.
Pour l'optimisation, l'installation de capteurs de température externes et internes, ainsi que d'un accumulateur de chaleur, est recommandée. Cela permettra de minimiser le coût de chauffage d'un terrain d'énergie domestique privé.
Compte tenu de tous ces facteurs, jusqu'à présent, dans la plupart des cas, ils installent un chauffage géothermique à partir de l'énergie de la terre 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 ces systèmes pourront être considérés comme les principaux.
Un exemple de l'installation de chauffage géothermique dans une maison privée peut être trouvé en regardant la vidéo:
