Sistemi di riscaldamento geotermico per una casa di campagna: caratteristiche fai da te

Sappiamo che la geotermia è il calore della Terra e il concetto “geotermico” è spesso associato a vulcani e geyser. In Russia l’energia geotermica viene utilizzata soprattutto su scala industriale; esistono ad esempio centrali elettriche dell’Estremo Oriente che funzionano sfruttando il calore del nostro pianeta.

Molte persone sono sicure che realizzare il riscaldamento geotermico in casa con le proprie mani sia qualcosa di fantascientifico. Non è questo? Ma questo non è assolutamente vero! Con lo sviluppo delle moderne tecnologie, l’uso domestico dell’“energia verde” è diventato del tutto possibile.

Parleremo dei principi di funzionamento del riscaldamento alternativo, dei suoi vantaggi e svantaggi, e lo confronteremo con i sistemi di riscaldamento tradizionali. Imparerai anche come posizionare lo scambiatore di calore e come installare il riscaldamento geotermico con le tue mani.

Alcuni fatti storici

Quando negli anni '70 del secolo scorso scoppiò la crisi petrolifera, in Occidente sorse un urgente bisogno di risorse di energia alternativa. Fu in questo periodo che iniziarono a essere realizzati i primi sistemi di riscaldamento geotermico.

Oggi sono diffusi negli Stati Uniti, in Canada e nei paesi dell'Europa occidentale.

In Svezia, ad esempio, viene utilizzata attivamente l'acqua del Mar Baltico, la cui temperatura è di +4°C. In Germania l’introduzione dei sistemi di riscaldamento geotermico è sponsorizzata addirittura a livello statale.

In Russia ci sono Pauzhetskaya, Verkhne-Mutnovskaya, Okeanskaya e altre centrali geotermiche. Ma ci sono pochissime prove dell’uso dell’energia terrestre nel nostro settore privato.

Vantaggi e svantaggi reali

Se il riscaldamento geotermico nel settore privato ha avuto una diffusione relativamente scarsa in Russia, significa forse che l’idea non vale il costo della sua attuazione? Forse non vale la pena approfondire questo tema? Si è scoperto che non era così.

Utilizzare un sistema di riscaldamento geotermico per la propria casa è una soluzione vantaggiosa.E ci sono diverse ragioni per questo. Questi includono la rapida installazione di apparecchiature che possono funzionare a lungo senza interruzioni.

Se si utilizza antigelo di alta qualità anziché acqua nel sistema di riscaldamento, non si congelerà e la sua usura sarà minima.

Elenchiamo altri vantaggi di questo tipo di riscaldamento.

• La procedura di combustione del carburante è esclusa. Realizziamo un sistema assolutamente ignifugo che, durante il suo funzionamento, non può causare alcun danno all'abitazione. Inoltre, vengono eliminate una serie di altre problematiche legate alla presenza del carburante: ora non è più necessario cercare un luogo dove conservarlo, occuparsi della sua preparazione o consegna.
• Vantaggio economico significativo. Durante il funzionamento del sistema non saranno necessari investimenti aggiuntivi. Il riscaldamento annuale è fornito dalle forze della natura, che non compriamo. Naturalmente, quando si utilizza una pompa di calore, viene consumata energia elettrica, ma la quantità di energia prodotta supera notevolmente la quantità di energia consumata.
• Fattore ambientale. Il riscaldamento geotermico di una casa di campagna privata è una soluzione rispettosa dell'ambiente. L'assenza di un processo di combustione elimina il rilascio dei prodotti della combustione nell'atmosfera. Se molte persone se ne rendono conto e un tale sistema di fornitura di calore si diffonde, l'impatto negativo delle persone sulla natura diminuirà molte volte.
• Compattezza del sistema. Non è necessario organizzare un locale caldaia separato nella tua casa. Tutto ciò che serve è una pompa di calore, che può essere posizionata, ad esempio, nel seminterrato.Il contorno più voluminoso del sistema si troverà sottoterra o sott'acqua, non lo vedrai sulla superficie del tuo sito.
• Multifunzionalità. Il sistema può funzionare sia in riscaldamento nella stagione fredda che in raffrescamento durante la calura estiva. Cioè, infatti, sostituirà non solo il tuo riscaldatore, ma anche il tuo condizionatore d'aria.
• Confort acustico. La pompa di calore funziona quasi silenziosamente.

La scelta di un sistema di riscaldamento geotermico è conveniente, nonostante dovrai spendere soldi per l'acquisto e l'installazione delle apparecchiature.

A proposito, come svantaggio del sistema menzionano proprio i costi che dovranno essere sostenuti per installare il sistema e prepararlo per il funzionamento. Sarà necessario acquistare la pompa stessa e alcuni materiali ed eseguire l'installazione del collettore esterno e del circuito interno.

Tuttavia, questi costi si ripagano già nei primi anni di esercizio. Il successivo utilizzo di un collettore interrato o sommerso può consentire un notevole risparmio di denaro.

Inoltre, il processo di installazione in sé non è così complicato da richiedere l'invito a specialisti di terze parti per eseguirlo. Se non esegui la perforazione, puoi fare tutto il resto da solo.

Va notato che alcuni artigiani, nel tentativo di risparmiare denaro, hanno imparato a raccogliere la geotermia Pompa di calore fai da te.

Informazioni sulle fonti di riscaldamento geotermiche

Per il riscaldamento geotermico possono essere utilizzate le seguenti fonti di energia termica terrestre:

• alta temperatura;
• bassa temperatura.

Quelli ad alta temperatura includono, ad esempio, le sorgenti termali. Possono essere utilizzati, ma la loro portata è limitata dall'effettiva ubicazione di tali fonti.

Mentre in Islanda questo tipo di energia viene utilizzato attivamente, in Russia le acque termali si trovano lontano dalle aree popolate. Sono concentrati al massimo in Kamchatka, dove l'acqua sotterranea viene utilizzata come refrigerante e fornita ai sistemi di acqua calda.

Ma abbiamo tutti i presupposti necessari per l'utilizzo di fonti a bassa temperatura. A questo scopo sono adatte le masse d'aria circostanti, la terra o l'acqua.

Per estrarre l'energia necessaria viene utilizzata una pompa di calore. Con il suo aiuto, viene eseguita la procedura per convertire la temperatura ambiente in energia termica non solo per il riscaldamento, ma anche per la fornitura di acqua calda a un'abitazione privata.

Il principio di funzionamento di tale riscaldamento

Se hai familiarità con come funziona condizionatore O frigo, allora è evidente la somiglianza di questi processi con il principio di funzionamento del riscaldamento geotermico. La base del sistema è una pompa di calore collegata a due circuiti: esterno e interno.

Per organizzare un sistema di riscaldamento tradizionale in qualsiasi casa, è necessario installare tubi per il trasporto del liquido di raffreddamento e dei radiatori, quando riscaldato, il calore fluirà nei locali. Nel nostro caso sono necessari anche tubi e radiatori. Costituiscono il contorno interno del sistema. Può essere aggiunto al diagramma pavimento caldo.

Il contorno esterno appare molto più grande di quello interno, anche se le sue dimensioni possono essere valutate solo in fase di progettazione e installazione. Durante il funzionamento è invisibile perché è sotterraneo o sott'acqua. All'interno di questo circuito circola acqua semplice o antigelo a base di glicole etilenico, il che è di gran lunga preferibile.

Liquido refrigerante nel circuito esterno viene riscaldato allo stato dell'ambiente in cui è immerso, ed inviato in forma “riscaldata” alla pompa di calore. Attraverso di esso, il calore concentrato viene trasferito al circuito interno, a seguito del quale viene riscaldata l'acqua nei tubi, nei radiatori e nei pavimenti riscaldati.

L’elemento chiave che anima l’intero sistema è quindi la pompa di calore. Se la tua casa ha una normale lavatrice, sappi: questa pompa occuperà all'incirca la stessa area.

Per funzionare ha bisogno di energia elettrica, ma, consumando solo 1 kW, produce 4-5 kW di calore. E questo non è un miracolo, poiché la fonte dell'energia "aggiuntiva" è nota: questo è l'ambiente.

Due tipi di posizioni degli scambiatori di calore

Esistono due opzioni per riscaldare una casa privata utilizzando l'energia a bassa temperatura proveniente da elementi ambientali. La base del sistema in tutti e tre i casi è una pompa geotermica.

Il circuito interno rimane invariato per qualsiasi metodo di riscaldamento e la differenza principale è la posizione del circuito esterno.

Il riscaldamento geotermico è dotato di uno scambiatore di calore situato:

• verticalmente — situati in pozzi che penetrano o non penetrano nella falda acquifera;
• orizzontalmente — gli scambiatori di calore dei sistemi sono collocati in un pozzo o in un serbatoio aperto sotto forma di una sorta di serpentino.

Ciascuno dei tipi di riscaldamento qui elencati è caratterizzato da caratteristiche, svantaggi e vantaggi propri.

Se intendi creare un tale sistema di riscaldamento con le tue mani, sarai interessato a saperne di più su ciascun tipo.

Opzione 1. Posizionamento verticale del collettore esterno

Questo tipo di riscaldamento si basa su un interessante fenomeno naturale: ad una profondità di 50-100 metri o più dalla sua superficie, la terra ha la stessa e costante temperatura di 10-12°C tutto l'anno.

Per poter utilizzare questa energia terrestre, è necessario perforare pozzi verticali. La tecnologia è quasi simile alla predisposizione di una fonte di presa d'acqua.

Per preservare il più possibile il paesaggio, è possibile perforare più tubi dallo stesso punto di partenza, ma con angolazioni diverse.

Il circuito esterno dell'impianto verrà installato direttamente in questi pozzetti. Ciò ti consentirà di sottrarre efficacemente il suo calore alla terra. Naturalmente, questo metodo difficilmente può essere definito semplice e a basso budget.

È rilevante nel caso in cui il territorio adiacente alla casa sia già stato sviluppato e disturbarne il paesaggio non è pratico. La profondità di perforazione di un pozzo può raggiungere dai 50 ai 200 metri.

I parametri specifici del pozzo dipendono dalla situazione geologica del sito e dai parametri della struttura futura. La durata di servizio di questo design è di circa 100 anni.

Per installare una versione verticale dell'impianto con uno scambiatore di calore che estrae l'energia dall'acqua sotterranea, sarà necessario perforare due pozzi d'acqua.

Da uno di essi, chiamato di debito, viene prelevata l'acqua mediante una pompa che, dopo il trasferimento di calore, viene scaricata nella seconda uscita ricevente.

Opzione 2. Disposizione orizzontale del collettore di terreno

Per posare il circuito esterno per il riscaldamento orizzontale è necessario sapere a quale profondità gela il terreno nella vostra zona.

I tubi vengono posati sotto il livello di congelamento in trincee già predisposte, che coprono uno spazio abbastanza ampio: per riscaldare una casa la cui superficie è di 200-250 metri quadrati. m, è necessario utilizzare circa 600 mq. m scambiatore di calore. Sono seicento metri quadrati.

È chiaro che in tali condizioni il volume dei lavori di scavo sarà significativo. Inoltre, è necessario tenere conto nel piano della posizione degli alberi e di altra vegetazione sul sito per non congelarli. Ad esempio, i tubi del collettore non dovrebbero essere posizionati a meno di un metro e mezzo dagli alberi.

Questo metodo di installazione viene utilizzato, di norma, nei casi in cui il sito viene appena sviluppato per la costruzione. È meglio eseguire contemporaneamente tutti i calcoli e i progetti per la costruzione di un cottage, l'organizzazione del riscaldamento e la pianificazione del terreno.

Immersione di uno scambiatore di calore orizzontale in un serbatoio

Questo metodo richiede una posizione speciale della casa, a una distanza di circa 100 m da un serbatoio sufficientemente profondo. Inoltre, il serbatoio specificato non deve congelare fino al fondo, dove verrà posizionato il contorno esterno del sistema. E per questo l'area del serbatoio non può essere inferiore a 200 metri quadrati. M.

L'ovvio vantaggio di questo metodo è l'assenza di lavori di scavo obbligatori ad alta intensità di manodopera, anche se è comunque necessario armeggiare con la posizione subacquea del collettore. E sarà richiesto anche un permesso speciale per svolgere tale lavoro.

Tuttavia, un impianto geotermico che utilizza l’energia dell’acqua è ancora il più economico.

Fai da te: cosa e come

Se intendi installare tu stesso il riscaldamento geotermico, è meglio acquistare il circuito esterno già pronto. Naturalmente stiamo considerando solo le modalità per posizionare orizzontalmente lo scambiatore di calore esterno: sotto la superficie del suolo o sott'acqua.

È molto più difficile installare da soli un collettore di pozzi verticali se non si dispone dell'attrezzatura e delle capacità di perforazione.

Una pompa di calore non è un'apparecchiatura molto grande. Non occuperà molto spazio nella tua casa. Dopotutto, in termini di dimensioni è paragonabile, ad esempio, a una caldaia a combustibile solido convenzionale. Collegare ad esso il circuito interno della tua casa non è un compito difficile.

In effetti, tutto viene fatto esattamente come quando si organizza e cablaggio del riscaldamento utilizzando fonti di calore tradizionali. La difficoltà principale è la progettazione del circuito esterno.

L'opzione migliore sarebbe quella di utilizzare un serbatoio se si trova a una distanza non superiore a 100 m ed è necessario che la sua superficie superi i 200 mq. me la profondità è di 3 m (parametro di congelamento medio). Se questo specchio d'acqua non ti appartiene, ottenere il permesso per utilizzarlo potrebbe diventare un problema.

Se il serbatoio è uno stagno che si trova nella tua proprietà, la questione diventa più semplice. L'acqua dello stagno può essere temporaneamente pompata fuori. Quindi il lavoro sul suo fondo può essere eseguito facilmente: dovrai disporre i tubi a spirale, fissandoli in questa posizione.

I lavori di scavo saranno necessari solo per scavare una trincea, che servirà per collegare il circuito esterno alla pompa di calore.

Dopo che tutti i lavori sono stati completati, lo stagno può essere nuovamente riempito d'acqua. Nei prossimi cento anni, lo scambiatore di calore esterno dovrebbe funzionare correttamente e non causare problemi al suo proprietario.

Se avete a disposizione un terreno sul quale dovete solo costruire abitazioni e coltivare un giardino, ha senso progettare uno scambiatore di calore di tipo geotermico orizzontale.

Per fare ciò, dovresti effettuare un calcolo preliminare dell'area del futuro collettore, in base ai parametri già indicati sopra: 250-300 mq. m di collettore per 100 mq. m di area riscaldata della casa.

Le trincee nelle quali verranno posate le tubazioni dei circuiti dovranno essere scavate al di sotto del livello di congelamento del terreno.

Meglio ancora, rimuovi semplicemente il terreno fino alla profondità del congelamento, posa i tubi e poi rimetti il ​​terreno al suo posto. Il lavoro è laborioso e complesso, ma con grande voglia e determinazione è possibile portarlo a termine.

Costi e prospettive di recupero

I costi delle attrezzature e della sua installazione durante la costruzione del riscaldamento geotermico dipendono dalla potenza dell'unità e dal produttore.

Ognuno sceglie un produttore in base alle proprie considerazioni e alle informazioni sulla reputazione e l'affidabilità di un particolare marchio. Ma la potenza dipende dalla zona del locale da servire.

Se prendiamo in considerazione la potenza, il costo delle pompe di calore varia nei seguenti intervalli:

• a 4-5 kW – 3000-7000 unità convenzionali;
• a 5-10 kW – 4000-8000 unità convenzionali;
• a 10-15 kW – 5.000-10.000 unità convenzionali.

Se a questo importo aggiungiamo i costi necessari per eseguire i lavori di installazione (20-40%), otterremo un importo che a molti sembrerà assolutamente irrealistico.

Ma tutti questi costi verranno recuperati in un arco di tempo molto ragionevole. In futuro dovrai sostenere solo piccole spese per l'elettricità necessaria al funzionamento della pompa. E questo è tutto!

Come dimostra la pratica, il riscaldamento geotermico è particolarmente vantaggioso per le case con una superficie riscaldata totale di 150 metri quadrati. m. Entro cinque-otto anni, tutti i costi per l'installazione dei sistemi di riscaldamento in queste case saranno completamente recuperati.

Se il riscaldamento geotermico non è particolarmente richiesto dai proprietari di case private, l'efficacia dei sistemi solari è già stata apprezzata dai residenti delle regioni meridionali. Tecnologia strutture per il riscaldamento solare è abbastanza semplice e la sua efficienza e praticità sono confermate da molti anni di esperienza nell'uso da parte dei paesi occidentali e dei nostri compatrioti.

Per ulteriori informazioni sulle fonti energetiche alternative cfr Questo articolo.

Conclusioni e video utile sull'argomento

Se per te è più facile percepire le informazioni visive, questo video ti permetterà di vedere con i tuoi occhi esattamente come funziona un sistema geotermico e di saperne di più su chi beneficia di questo tipo di riscaldamento e perché.

Ti invitiamo a guardare un breve video in cui il proprietario di un collettore sotterraneo orizzontale racconterà le sue impressioni sul suo funzionamento.Inoltre, guardando questo video, imparerai a conoscere i costi correnti associati al funzionamento di un sistema di riscaldamento geotermico.

Ogni proprietario di una casa privata sceglie da solo se acquistare i servizi di organizzazioni di fornitura di risorse o fare affidamento solo su se stesso. Nel fare ciò, si lascia guidare da tutta una serie di considerazioni.

L'obiettivo che ci siamo prefissati non è spingervi a una conclusione già pronta, ma condividere informazioni sulle opzioni per risolvere il problema che dovete affrontare.

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