Installation de chauffage géothermique. Principe de fonctionnement, installation, avantages et inconvénients du chauffage géothermique pour la maison. Revue des prix du chauffage géothermique à la maison

28.10.2019

Méthodes d'obtention d'énergie thermique naturelle

Les pompes à chaleur géothermiques varient selon la manière dont elles extraient la chaleur :

Installations utilisant la chaleur eaux souterraines enterrement profond, geysers chauds, etc.
Systèmes comprenant un réservoir avec antigel installé dans le sol à une profondeur de 75 mètres. Le chauffage depuis les profondeurs de la terre est assuré par l'échauffement naturel d'un récipient contenant de l'antigel ; En conséquence, le réfrigérant, traversant l'échangeur de chaleur, dégage la chaleur résultante et retourne dans le conteneur.
Le circuit géothermique est posé au fond d’un réservoir, qui est un accumulateur naturel de chaleur. DANS dans ce cas il faut tenir compte du fait que le réservoir peut complètement geler heure d'hiver.

Types de pompes à chaleur géothermiques

Chauffer une maison avec l'énergie terrestre nécessite d'importants travaux d'installation, mais c'est un moyen respectueux de l'environnement d'obtenir un chauffage pratiquement gratuit. l'énérgie thermique. Pour chauffer une maison, il y aura un petit coût pour l’électricité nécessaire au fonctionnement du système.

Principes de fonctionnement du chauffage géothermique

Le chauffage utilisant l’énergie du sol a été utilisé avec succès dans divers zones climatiques: les systèmes sont capables de fonctionner aussi bien dans les régions du sud que du nord.

Lors de son fonctionnement, une installation géothermique utilise de tels propriété physique certains liquides ont la capacité de s'évaporer, ce qui entraîne un refroidissement de la surface. Ce phénomène est à la base du fonctionnement des équipements de réfrigération.

Le principe de fonctionnement du chauffage géothermique est lancé en verso processus de refroidissement. C'est ainsi que fonctionnent les climatiseurs, capables non seulement de refroidir, mais aussi de chauffer l'air de la pièce.

Principe d'opération pompe à chaleur

Cependant, les climatiseurs ont des performances limitées : ils ne peuvent pas fonctionner à des températures inférieures à -5°C. Un système géothermique peut fournir du chauffage à une maison quelle que soit la température de l’air en surface. Cela est dû au fait que dans l'environnement dans lequel l'énergie thermique est extraite, des conditions de température stables sont naturellement maintenues.

Construction d'un système de chauffage géothermique

La géothermie (la science de l'état thermique de la Terre) a permis utilisation pratique l'énergie thermique, qui 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 d'un réservoir. L'énergie thermique est « pompée » vers 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 ?

Chauffage géothermique d'une maison privée - économiquement option efficace. 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 de 4 à 6 kW d'énergie thermique utile obtenue des entrailles de la planète.

En comparaison avec le fonctionnement d'un climatiseur, nous verrons que lors de son fonctionnement, il faut plus de 1 kW d'électricité pour produire 1 kW d'énergie thermique. Cela est dû aux pertes inévitables lors de la conversion d’une énergie en une autre, etc.

Chauffer un immeuble résidentiel en utilisant l’énergie thermique de l’intérieur de la terre est très rentable, mais la période d’amortissement des coûts d’équipement et d’installation prendra un certain temps.

Utiliser la chaleur de la terre pour chauffer votre maison ne nécessite aucune installation chaudière traditionnelle pour chauffer le liquide de refroidissement.

Dans ce cas, le système se compose de trois composants:

circuit de chauffage - source géothermique l'énérgie thermique;
circuit de chauffageà l'intérieur de la maison - radiateur basse température ou au sol ;
station de pompage- une pompe à chaleur permettant de pomper de l'énergie thermique dans le circuit de chauffage à partir d'un circuit de chauffage dans le sol ou sous l'eau.

Les systèmes de chauffage géothermique peuvent également être utilisés pour chauffer des serres, des bâtiments auxiliaires, l'eau de piscine, allées de jardin etc.

Équipement pour organiser le chauffage géothermique

Équipement géothermique pour les profondeurs système de chauffage vous permet d'accumuler des extraits de environnement l'énergie thermique et la transférer au liquide de refroidissement dans le circuit de chauffage.

La liste des équipements de chauffage par la chaleur du sol comprend:

Évaporateur. L'appareil est situé en profondeur et sert à absorber l'énergie thermique située dans les eaux géothermiques ou dans le sol.
Condensateur. Permet d'amener la température de l'antigel à la valeur nécessaire au 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 traversé par 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 conception d'une pompe à chaleur

Installation du système

Chauffage géothermique maison de campagne au stade de l'aménagement, cela nécessite des investissements financiers importants. Le coût final élevé du système est dû en grande partie au volume important terrassements liés à l'installation du circuit de chauffage.

Au fil du temps, les coûts financiers s'amortissent, puisque la technologie utilisée dans saison de chauffage l'énergie thermique est extraite des profondeurs de la terre avec coûts minimesélectricité.

Installation d'un échangeur de chaleur horizontal système géothermique chauffage

Pour assurer le chauffage de la maison avec la chaleur de la terre, il est nécessaire d'installer un système:

la partie principale doit être située sous terre ou au fond d'un réservoir ;
dans la maison elle-même, seuls des équipements assez compacts sont installés et un radiateur ou chauffage par le sol. Des équipements situés à l'intérieur de la maison permettent de réguler le niveau de chauffage du liquide de refroidissement.

À quoi cela ressemble-t-il équipement géothermique dans la maison

Lors de la conception du chauffage utilisant la chaleur du sol, il est nécessaire de décider de l'option d'installation du circuit de travail et du type de capteur.

Il existe deux types de collectionneurs:

Vertical - s'enfonce dans le sol sur plusieurs dizaines de mètres. Pour ce faire, plusieurs puits doivent être forés à une courte distance de la maison. Le circuit est immergé dans les puits (le plus option fiable- tuyaux en polyéthylène réticulé).

Inconvénients : Coûts financiers importants pour le forage de plusieurs puits dans le sol d'une profondeur de 50 mètres.

Avantages : L'emplacement souterrain des canalisations à une profondeur où la température du sol est stable garantit une grande efficacité du système. De plus, le collecteur vertical occupe une petite superficie de terrain.

Horizontal. L'utilisation d'un tel collecteur est autorisée dans les régions aux climats chauds et tempérés, car la profondeur de gel du sol ne doit pas dépasser 1,5 mètre.

Inconvénients : Nécessité d'utilisation grande surface intrigue (principal inconvénient). Après la pose du circuit, ce terrain ne peut pas être utilisé pour un jardin ou un potager, puisque le système fonctionne en dégageant du froid lors du transport du réfrigérant, ce qui provoquera le gel des racines des plantes.

Avantages : Des travaux de terrassement moins chers, que vous pouvez même réaliser vous-même.

Type de collecteur horizontal et vertical

L'énergie géothermique peut être extraite en posant un circuit géothermique horizontal au fond d'un réservoir à l'abri du gel. Ceci est cependant difficile à mettre en œuvre en pratique : le réservoir peut être situé à l'extérieur territoire privé puis 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 de l'environnement autour 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 la perte d'énergie thermique.

Avantages et inconvénients

Le chauffage avec l'énergie du sol a ligne entière avantages :

Efficacité. Comparé au coût de l’électricité pour faire fonctionner une pompe à chaleur, le système permet d’obtenir plusieurs fois plus d’énergie thermique.
Respect de l'environnement. Ce type de chauffage est totalement respectueux de l'environnement, il n'y a aucune émission dans l'atmosphère.
Sécurité. Pas besoin d'utiliser de carburant, produits chimiques etc., il n'y a aucune menace d'explosion ou d'incendie de l'équipement.
Besoin minimal de support technique. Un système correctement installé peut fonctionner sans aucune intervention pendant au moins 30 ans.
Économique. Pendant le fonctionnement, il n'y a pas de frais de réparation, ce qui vous permet de payer l'installation du chauffage dans un délai de 5 à 8 ans.
Il n'est pas nécessaire de surveiller le fonctionnement du système.
Faible niveau sonore pendant le fonctionnement de l'équipement.
Source d’énergie thermique inépuisable ; pas besoin d’acheter et de stocker de l’énergie.

Utilisation écologique de l’énergie thermique du sous-sol

Les inconvénients comprennent :

initialement coûts élevés pour l'équipement;
la nécessité de réaliser des travaux de forage complexes sur le site pour l'installation d'un circuit vertical ou de gâcher le paysage en préparant des tranchées pour un échangeur de chaleur horizontal.

Dans les climats tempérés, les installations géothermiques ont prouvé leur efficacité. Dans les régions du nord, ce type de chauffage convient aux maisons petite zone(jusqu'à 200 m2).

Après avoir compris comment fonctionne le système et de quelles pièces il est composé, vous pouvez déterminer la possibilité de l'installer sur propre terrain. La plupart du temps, le chauffage par le sol est installé au stade de la construction d'une maison - dans ce cas, il est plus facile à réaliser les fouilles, depuis l'aménagement du site et la création aménagement paysager encore à venir.

De nombreux propriétaires de maisons privées croient encore que le chauffage géothermique est un terme presque issu du domaine la science-fiction, et cela ne concerne que les régions où les sources chaudes bouillonnent et où il y a une forte activité volcanique. Et puisque tel phénomène naturel- une rareté, alors les perspectives d'utilisation de ceci énergie alternative dans nos conditions, ils semblent vagues pour beaucoup. En fait, une pompe géothermique génère avec succès de la chaleur même à basse température, de sorte que même dans les climats tempérés, elle peut être utilisée de manière assez efficace. Mais est-il possible d'installer un chauffage géothermique chez soi de ses propres mains ? Essayons de comprendre cela.

Classement par type de construction

Le principe de fonctionnement du chauffage géothermique est similaire à celui d’un climatiseur ou d’un réfrigérateur. L'élément principal est une pompe à chaleur composée de deux circuits.

Principe de fonctionnement d'une pompe géothermique (à chaleur)

Le circuit interne est un système de chauffage traditionnel composé de canalisations et de radiateurs. Externe - un échangeur de chaleur de taille impressionnante situé sous terre ou dans la colonne d'eau. Un liquide spécial contenant de l'antigel et de l'eau ordinaire peuvent circuler à l'intérieur. Le liquide de refroidissement prend la température du fluide et, « réchauffé », pénètre dans la pompe à chaleur, la chaleur accumulée est transférée au circuit interne. De cette façon, l’eau est chauffée dans les canalisations et les radiateurs.

Pompe géothermique (chaleur) – élément clé systèmes. Il s'agit d'un appareil compact qui ne prend pas plus de place qu'une machine à laver qui nous est familière. Si nous parlons de productivité, alors pour chaque kW d'électricité consommé, la pompe « produit » jusqu'à 4 à 5 kW d'énergie thermique. Alors qu'un climatiseur classique, qui a un principe de fonctionnement similaire, « répondra » à 1 kW de chaleur pour 1 kW d'énergie dépensée.

Il faut admettre que l'installation de ce type de chauffage est à ce jour la plus coûteuse et la plus laborieuse. La part du lion de son coût est constituée par l'achat de matériel et, bien sûr, par les travaux d'excavation. Naturellement, un propriétaire économe se demande s'il est possible d'économiser de l'argent, par exemple sur l'installation et de réaliser du chauffage géothermique de ses propres mains ? Afin de répondre à cette question, il est nécessaire de comprendre quels systèmes sont les plus souvent utilisés et de comprendre les caractéristiques de leur conception.

Échangeur de chaleur horizontal

Très souvent, on utilise un circuit horizontal dans lequel les tuyaux sont posés dans des tranchées à une profondeur supérieure au niveau de gel du sol dans une zone donnée.

L'inconvénient d'un système de chauffage géothermique à boucle horizontale est grand carré occupé par le collectionneur

L'inconvénient est que la surface occupée par le circuit doit être bien plus grande que la maison elle-même, donc pour chauffer un bâtiment d'une superficie de 250 m², environ 600 m² passeront sous les canalisations. Tous les développeurs ne peuvent pas se permettre un tel luxe.

De plus, des inconvénients surviennent si le site est déjà aménagé ; par exemple, il faut respecter la distance par rapport aux arbres (1,5 m) et bien d'autres nuances.

Échangeur de chaleur vertical

Une option plus compacte, mais aussi plus coûteuse, est un échangeur de chaleur vertical. Son installation ne nécessite pas une grande surface, mais elle nécessitera un matériel de forage spécial.

L'installation d'un échangeur de chaleur vertical nécessite l'utilisation d'équipements de forage spéciaux

La profondeur du puits, selon la technologie, peut atteindre 50 à 200 m, mais sa durée de vie peut aller jusqu'à 100 ans. Cette méthode est particulièrement pertinente lors de la planification d'un projet géothermique avec un territoire adjacent aménagé ; elle permet de préserver le paysage presque dans sa forme originale.

Le plus économique installation géothermique utilise l'énergie thermique de l'eau. Il est recommandé si la distance jusqu'au plan d'eau le plus proche ne dépasse pas 100 m.

Un échangeur thermique à base d'eau est le plus avantageux et donc le plus adapté à l'appareil

Un circuit de tuyaux en forme de spirale est posé sur le fond; la profondeur doit être inférieure à 2,5 à 3 m, c'est-à-dire plus profonde que la zone de congélation. Superficie du réservoir – à partir de 200 m². Le principal avantage est qu'il n'est pas nécessaire d'effectuer des travaux d'excavation à forte intensité de main-d'œuvre, mais il est nécessaire d'obtenir l'autorisation des services spéciaux. Après avoir dépensé des sommes importantes en équipements coûteux, vous ne devriez pas économiser sur installation de haute qualité. Après tout, la qualité et l’efficacité de l’ensemble du système en dépendront.

Comme vous pouvez le constater, installer un chauffage géothermique chez vous de vos propres mains n'est pas si simple. De toutes les espèces répertoriées, peut-être seulement dernière option Il sera assez simple de le mettre en œuvre vous-même. Mais même dans ce cas, il vaut la peine de peser le pour et le contre.

À propos des avantages et des inconvénients du système

Pour la première fois, le chauffage géothermique a été étudié de près aux États-Unis lors de la crise des années 80. Assez installations coûteuses ont été enregistrés dans les foyers des plus riches et des plus avancés, mais progressivement ils sont devenus plus accessibles et populaires. L'Europe a pris note du nouveau produit et a commencé à le mettre en œuvre activement dans ses espaces ouverts. Aujourd'hui, ce type de chauffage n'est plus une curiosité : en Suède, par exemple, environ 70 % de toute la chaleur est synthétisée à l'aide de pompes à chaleur.

Les fabricants d'équipements miracles et les écolos parlent unanimement des avantages de ce type de chauffage par rapport à tous les autres, les principaux avantages qui sont soulignés sont :

L'énergie thermique de la terre est utilisée pour le chauffage, qui est renouvelable et inépuisable ;
il n'y a aucun risque d'incendie ;
il n'est pas nécessaire de livrer et de stocker des matériaux combustibles ;
pendant le fonctionnement de l'équipement non émissions nocives, le système est absolument sûr et respectueux de l'environnement ;
le système fonctionne de manière autonome et ne nécessite pas de surveillance ni d'intervention constantes ;
il est économique et ne nécessite pratiquement aucun frais d'entretien de la part du propriétaire ;
Avec toute la variété des modèles, le coefficient de productivité des équipements reste constamment élevé.

Le système de chauffage géothermique a bien fonctionné en combinaison avec « sols chauds" Ce duo assure une répartition uniforme de la température et évite la formation de zones de surchauffe.

Important! Ce type de chauffage est particulièrement avantageux pour les maisons d'une superficie allant jusqu'à 150 m² ; les propriétaires de ces petits chalets assurent que les coûts sont récupérés en seulement 3 à 4 ans.

Notez que ces systèmes ne sont pas encore devenus populaires dans l’espace post-soviétique. Cela est dû en grande partie aux investissements en capital assez importants qui devront être réalisés au tout début et à la période de récupération assez longue. Il est assez difficile de convaincre nos concitoyens que cela est finalement économiquement rentable. Cependant, si l'on prend en compte la hausse annuelle du prix des liquides de refroidissement conventionnels et le fait que le système est conçu pour une durée de vie moyenne de 100 ans travail efficace, alors le choix semblera tout à fait justifié.

Lors de la construction d’une maison, chaque propriétaire essaie de réfléchir à l’importance des nuances de conception. Chauffage rien de moins point important ce qui nécessite la consultation de spécialistes. Pour beaucoup, le chauffage géothermique semble inaccessible, car il n’est associé qu’aux endroits où bouillonnent des sources chaudes. Cependant, dans la pratique, une pompe spéciale peut générer de l'énergie, cette option convient donc à tout conditions climatiques et du soulagement. Cependant, cela vaut-il la peine de chauffer la maison par géothermie de vos propres mains, car l'équipement lui-même est déjà cher. Pour trouver la réponse à cette questionça vaut le coup d'explorer options existantes et les caractéristiques des travaux d'installation.

Le chauffage géothermique fonctionne sur le même principe que la climatisation. Les composants sont deux circuits et une pompe à chaleur.

Le circuit interne comprend des canalisations et des radiateurs répartis dans toute la maison. Le circuit externe est un échangeur de chaleur placé soit sous terre, soit sous l'eau. Du liquide avec de l'antigel ou de l'eau claire circule à l'intérieur. Le liquide chauffé pénètre dans la pompe, ce qui l'accélère à travers les éléments du circuit interne, grâce à quoi l'eau des radiateurs est toujours chaude.

La pompe ne prend pas beaucoup de place, mais effectue l'une des tâches fonctions clés dans le système. Pour chaque kW d’électricité utilisé, il produit 4 fois la puissance calorifique. Le climatiseur n'est pas aussi productif, car après avoir consommé 1 kW d'électricité, il en restitue la même quantité.

Classification selon le type de structure

Cette variété chauffer une maison est considéré comme l'un des plus chers, et cela est dû au prix de l'équipement et des travaux du terrain. Dans de tels moments, de nombreux consommateurs se demandent sur quoi ils peuvent économiser, et la seule chose qui leur vient à l'esprit est l'installation. Cependant, pour comprendre si tel est le cas, il convient d'évaluer les caractéristiques de l'appareil et options possibles dessins.

Échangeur de chaleur horizontal. Lors du choix de cette conception, les tuyaux sont posés sous terre et la profondeur doit être supérieure au niveau de congélation du sol. Cependant, cette option nécessite l'attribution d'un territoire pour le contour. Imaginez, si vous avez besoin de chauffer une maison d'une superficie de 250 m2, alors vous aurez besoin de 600 m2 pour aménager le circuit. De plus, il est nécessaire de prendre en compte certains points techniques. Par exemple, tous les éléments doivent être situés sur distance minimale de l'arbre - 1,5 mètres. Si le site est aménagé, cela crée déjà certains inconvénients.
L'option verticale ne nécessite pas l'attribution d'une grande surface, cependant, l'utilisation d'équipements de forage entraînera des coûts importants. La création d'un puits est cependant un processus à forte intensité de main-d'œuvre. cette conception durera au moins cent ans. Cette option convient aux zones déjà aménagées.
L'option à base d'eau utilise l'énergie de l'eau et vous permet d'économiser considérablement sur l'agencement. La seule exigence est la présence d'un réservoir à moins de 100 mètres, sa superficie doit être d'au moins 200 m2 et la structure ne doit pas être située à plus de trois mètres de profondeur.

Comme le montre la pratique, il est difficile d'effectuer l'installation de vos propres mains. Étant donné que beaucoup d’argent sera investi dans l’équipement, vous ne devez pas lésiner sur le processus d’installation et vous tourner vers des professionnels.

Auparavant, de telles installations pouvaient être trouvées dans des maisons luxueuses et riches, mais elles sont désormais devenues plus abordables. Ils ont été utilisés pour la première fois par les résidents des États-Unis dans les années 80, et maintenant les résidents des pays européens en ont pris note. Cette solution nous a permis d’économiser globalement sur les coûts de chauffage. Il y a vingt ans, 12 millions de citoyens européens profitaient de conception similaire, aujourd'hui leur nombre a considérablement augmenté.

En Suède, la majeure partie de la chaleur est déjà produite à l’aide de pompes à chaleur. En conséquence, leur popularité a augmenté en raison d'un certain nombre d'avantages par rapport à tous les systèmes alternatifs :

L'énergie inépuisable et renouvelable de la terre est utilisée pour chauffer votre propre maison ;
Il n'y a aucun risque d'incendie ;
Vous n’avez pas besoin de chercher du carburant bon marché et de réfléchir à l’endroit où le stocker ;
Écologiquement système propre, sans formation d'émissions nocives, grâce à quoi il est activement soutenu par les écologistes ;
Manque de suivi et d'intervention réguliers ; le système fonctionne de manière autonome à tous les niveaux ;
Quantité illimitée d’énergie disponible à tout moment et en toute quantité ;
Vous n’avez pas à dépenser d’argent pour la maintenance du système ;
Haute performance par rapport aux alternatives existantes.

Les experts recommandent de combiner l'installation d'un système géothermique et de planchers chauffants pour obtenir effet maximal avantages. Premièrement, une répartition uniforme de la température est garantie et, deuxièmement, la formation de zones de surchauffe sera évitée.

Pour que les coûts soient entièrement amortis en 3-4 ans, il convient de considérer que ce type de chauffage est avantageux pour les propriétaires de chalets jusqu'à 150 m2. Compte tenu du fait que les réseaux de chauffage conventionnels deviennent régulièrement plus chers et tombent en panne, opter pour un système géothermique vous permettra d'oublier l'approvisionnement en chaleur pendant au moins 100 ans. L'option choisie se justifiera rapidement. Dans l’espace post-soviétique, cette option est moins populaire en raison de l’investissement important. Il est encore difficile de convaincre nos concitoyens qu’il vaut mieux dépenser de l’argent une fois et oublier le problème.

Caractéristiques d'installation

Si le gaz et l'électricité deviennent de plus en plus chers, et avec eux le chauffage d'une maison privée, alors lors du choix d'un système géothermique, vous pouvez oublier cette fonctionnalité. De plus, vous ne devez pas tenir compte du fait que les réserves de gaz s’épuiseront avec le temps. Application combustible solide une solution encore plus coûteuse. Lors de la combustion du bois et du charbon, des substances nocives sont libérées. Parmi toutes les alternatives, cette option est cependant la plus sûre, contrairement à chauffage au gaz et le combustible solide, l'installation du système demande plus de main d'œuvre et est plus coûteuse. Il convient donc de le confier à des professionnels possédant une vaste expérience dans ce domaine. Eux seuls connaissent toutes les nuances de l'installation. Si les travaux sont effectués correctement, le problème du chauffage sera résolu pendant de nombreuses années.

Dans le même temps, à l'intérieur de la pièce, il y aura les mêmes tuyaux et radiateurs à travers lesquels la chaleur circulera. Les principaux éléments seront cachés sous terre : un puits et un échangeur de chaleur. La maison doit avoir un appareil qui convertira la chaleur. C'est pour cela qu'il faut allouer le plus possible plus d'espace. Avec son aide, le propriétaire des lieux peut réguler la température et l'apport d'énergie thermique. En règle générale, dans les maisons privées, le générateur est situé au sous-sol ou dans une pièce séparée.

Lors de l'installation, il y a certaines choses à considérer Fonctionnalité systèmes - il est également utilisé dans période estivale. Au lieu du chauffage, il y a un système de climatisation. Pour ce faire, le mécanisme inverse est démarré, l'échangeur de chaleur commencera à recevoir et à distribuer de l'énergie de refroidissement.

La popularité du chauffage géothermique est due à son confort, son efficacité et sa sécurité. À la bonne approche tous les ajouts seront rentables assez rapidement.

Le problème de l'agencement Système de qualité chauffer une maison privée à chaque fois que cela est nécessaire solutions non standards. Les types de chauffage bien connus qui génèrent de la chaleur lors de la combustion de combustibles sont reconnus depuis longtemps comme étant économiquement non rentables. Un nouveau produit qui commence activement à devenir populaire est le chauffage géothermique d'une maison à faire soi-même. Compte tenu de la hausse des prix de l’électricité et du gaz, la majorité envisage de plus en plus cette option, même si elle est assez compliquée dans sa conception et son installation.

L'énergie géothermique est généralement utilisée à l'échelle industrielle, par exemple dans Extrême Orient Certaines centrales électriques fonctionnent grâce à la chaleur provenant de l’intérieur de la Terre. Pour beaucoup, l'idée du chauffage géothermique d'une maison à faire soi-même confine aux romans de science-fiction sur l'avenir. Mais c’est loin d’être vrai ! Grâce au développement des technologies actuelles, cela est devenu possible.

Principe de fonctionnement d'un système géothermique

Le sol ne gèle pas même en hiver. Cette fonctionnalité utilisé par les équipes d'installation qui posent des pipelines sous le point de congélation. Étonnamment, la température dans ces couches de la terre descend rarement en dessous de +5 +7°C. Est-il possible d’accumuler de la chaleur dans la terre, puis de l’extraire et de l’utiliser pour chauffer le liquide de refroidissement ? Naturellement!

Mais avant de mettre en œuvre chauffage alternatif maison privée utilisant la chaleur de la terre, il faut faire face aux problèmes suivants :

Réception de chaleur - il sera nécessaire de collecter de l'énergie thermique pour la diriger ultérieurement vers un dispositif de stockage spécial.
Chauffer le liquide de refroidissement. L'antigel chauffé doit transférer de l'énergie thermique au liquide circulant dans le système de chauffage et l'alimentation en eau chaude.
L'antigel refroidi doit être renvoyé vers l'échangeur de chaleur pour un chauffage ultérieur.

Pour résoudre ces problèmes, une pompe géothermique a été développée qui utilise la chaleur de la terre. Ce dispositif permet d'extraire la quantité d'énergie thermique nécessaire, suffisante pour produire un grand nombre de chauffer et utiliser comme aliment principal ou équipement supplémentaire pour le chauffage.

Le chauffage domestique géothermique utilise un principe de fonctionnement similaire à celui d’un climatiseur en mode chauffage. L'élément principal est dont les dimensions sont à peu près similaires aux dimensions Machine à laver, cet élément comprend deux circuits.

Le premier circuit (interne) ressemble au système de chauffage d'une maison privée qui nous est déjà familier, dans une conception comprenant des tuyaux ordinaires et des radiateurs de chauffage. Le second (externe) est un échangeur de chaleur situé sous terre ou dans l'eau. Dans ce circuit, de l'eau ordinaire et un liquide spécial additionné d'antigel peuvent circuler.

Un circuit externe dans lequel circule le liquide de refroidissement (eau), qui prend la température de l'environnement, après quoi il entre dans la pompe à chaleur, qui peut être configurée aussi bien pour le chauffage que pour la climatisation. La chaleur qui s'accumule dans la pompe pendant le chauffage est transférée au circuit interne et pendant le refroidissement - vers le circuit externe.

Des collecteurs d'eau sont installés dans les couches inférieures du sol, au fond d'une rivière ou d'un lac, à travers lesquels circule de l'antigel. Les capteurs dégagent du froid et absorbent la chaleur. A l'aide d'une pompe, l'antigel monte vers le haut. L'échange de chaleur a lieu dans le ballon tampon. L'antigel chauffé transfère l'énergie thermique au liquide de refroidissement ou chauffe l'eau. L'antigel refroidi retourne vers les collecteurs.

Il existe des installations capables de chauffer indépendamment de grandes pièces, d'autres sont utilisées comme équipement auxiliaire, qui peut fournir de 50 à 75 % des besoins en chaleur de la pièce.

Avantages et inconvénients du chauffage souterrain

La découverte de nouvelles technologies permet à presque tous les propriétaires d'utiliser le potentiel énergétique de la terre, ouvrant ainsi la possibilité d'utiliser un système de chauffage géothermique dans le secteur privé. Le sol peut accumuler 98 % de l’énergie solaire, qui est dissipée à la surface.

Grâce à ce phénomène, même en hiver, une grande quantité de chaleur est retenue dans l'épaisseur de la terre, ce qui peut chauffer les maisons, il suffit de la diriger dans la bonne direction à l'aide de ; équipement spécial.

Les aspects positifs de ce type de chauffage :

Il n'y a pas de processus de combustion de carburant. Ce système Elle se caractérise par une sécurité incendie absolue, grâce à laquelle la maison est protégée des incendies pouvant survenir en raison d'un système de chauffage utilisant la méthode de combustion du combustible. Il n'est pas nécessaire de rechercher un lieu de stockage de carburant, son approvisionnement ou sa livraison.
Confort sonore. La pompe à chaleur fonctionne presque silencieusement.
Des avantages économiques importants. Aucune subvention monétaire supplémentaire n’est nécessaire pendant le fonctionnement du système. Le chauffage annuel est réalisé grâce à processus naturels, qu'il n'est pas nécessaire d'acheter. Bien entendu, l’électricité est nécessaire au fonctionnement d’une pompe à chaleur, mais en même temps, la quantité d’énergie produite est bien supérieure au coût de la consommation électrique.
Facteur environnemental. Le chauffage géothermique d'une maison de campagne privée est la solution la plus respectueuse de l'environnement. Du fait que le processus de combustion est exclu, le rejet de divers produits de combustion dans l'atmosphère est exclu.
Compacité du système. Il n'est pas nécessaire de construire ou d'attribuer une chaufferie chambre séparée. Il suffit d’avoir une thermopompe, qui peut être installée par exemple au sous-sol. Le plus grand contour en volume se trouvera sous l’eau ou sous terre, il ne sera donc pas nécessaire de le masquer.
Multifonctionnalité. Un système similaire peut être utilisé à la fois pour le chauffage et le refroidissement. Essentiellement, il jouera le rôle non seulement de chauffage, mais également de climatiseur.
Disponibilité de cette ressource presque partout globe De plus, les coûts d'exploitation et de maintenance de ce système sont faibles.

Une ressource comme l'énergie géothermique est effectivement gratuite, les principales dépenses consistent à payer l'électricité, nécessaire au fonctionnement de la pompe à chaleur. En dépensant 1 kW d'électricité, vous pouvez obtenir 3 à 5 kW d'énergie thermique.

Il est à noter que le prix du chauffage géothermique est assez élevé. Cet équipement est amorti en 5 à 8 ans environ. Cela rebute de nombreuses personnes qui envisagent d'installer un système peu coûteux mais suffisant. équipement efficace pour chauffer la maison, mais n'est pas prêt à dépenser beaucoup d'argent pour acheter du matériel.

Équipement géothermique requis

Le chauffage par le sol fonctionne en absorbant et en restituant son énergie et repose sur l’utilisation d’équipements spéciaux. Ces appareils accumulent la chaleur de l'environnement et la transfèrent au liquide de refroidissement du système de chauffage d'une maison privée. À cette fin, les éléments suivants sont utilisés appareils de chauffage:

Évaporateur – placé profondément sous terre pour accumuler l’énergie thermique présente dans l’environnement.
Condenseur - amène le liquide antigel à la température souhaitée.
Station de pompage géothermique - est responsable de la circulation du liquide de refroidissement dans le circuit et contrôle le fonctionnement de l'ensemble de l'installation de chauffage.
Réservoir tampon - concentre le liquide antigel chauffé en un seul endroit pour un transfert ultérieur de l'état thermique. A l'intérieur se trouvent un réservoir qui contient l'eau du circuit et un serpentin à l'intérieur duquel circule de l'antigel chauffé.

Aujourd'hui, le fonctionnement de la technologie géothermique est devenu encore plus clair, grâce auquel une maison privée est chauffée avec la chaleur de la terre ou de l'eau.

A noter que les performances de la pompe à chaleur dépendent de la température de l'environnement dans lequel l'échangeur de chaleur est placé. Dans ce cas, les habitants du Kamtchatka ont beaucoup de chance, car il y a beaucoup de geysers ici.

Avant d'installer des équipements de chauffage thermique, il est nécessaire de procéder à une exploration géologique. Si la source de chaleur est située dans une zone proche de la maison, alors il est préférable de réaliser un étang à cet endroit et de placer l'échangeur de chaleur au fond. Ensuite, le chauffage géothermique d'une maison privée sera rentabilisé beaucoup plus tôt.

Programmes d'échange de base

Il existe trois schémas pour organiser le chauffage alternatif thermique, c'est-à-dire mettre en place un circuit pour accumuler de l'énergie thermique :

La plupart cerclage efficace compte système vertical avec pompe de forage. Cependant, la disposition d'un tel circuit nécessite l'utilisation équipement spécial et forer des puits d'une profondeur de 50 à 200 mètres. Où cette méthode justifie la dépense, puisque la durée de vie du puits est d'environ 100 ans.
Les canalisations horizontales sont moins coûteuses et plus simples, dans lesquelles les tuyaux sont situés sous une couche de terre en dessous du niveau de congélation du sol. Le principal inconvénient de cette option est que le contour occupe un très grand périmètre. Par exemple, pour un immeuble d'une superficie de 180 m². 450 m² seront nécessaires. espace libre sur le chantier afin que l'arbre le plus proche soit à deux mètres des canalisations.
Le moins cher et moyen pratique– placer l'échangeur de chaleur à une profondeur suffisante du réservoir pour que le sol n'y gèle pas. L'installation d'un tel système ne nécessitera pas l'utilisation d'équipements spéciaux coûteux. Cette option est la plus optimale pour créer le chauffage géothermique d'une maison, à condition que le réservoir ne soit pas situé à plus de 100-120 mètres du bâtiment.

Le circuit externe est assemblé à partir de tuyaux en polyéthylène, sur la base d'un rapport de 40 à 50 W d'énergie thermique par mètre de collecteur. Alors, avec le pouvoir équipement de pompage 10 kW, il faudra équiper un puits d'une profondeur d'environ 165-195 mètres. Pour obtenir la longueur estimée requise, au lieu d'un puits, vous pouvez en forer 2 à 3 moins profonds à partir d'un point, mais en différentes directions, c'est-à-dire par la méthode cluster.

Comment le faire soi-même ?

Il est assez difficile de réaliser soi-même du chauffage géothermique, un semblant de centrale électrique (geoPP), mais c'est tout à fait possible. Dans la rangée à côté de la maison, vous devez construire une structure à partir d'un système de tuyauterie fermé et la placer à une profondeur considérable. La taille du collecteur et la conception du serpentin dépendent du degré de conductivité thermique et de la profondeur du sol. Si vous entreprenez l'installation de chauffage géothermique chez vous de vos propres mains, il est préférable d'acheter le circuit externe prêt à l'emploi.

Pour créer des conditions minimales de fonctionnement pour un système géothermique, les conditions suivantes doivent être remplies :

La température de la couche de sol où sera situé le circuit de canalisations ne doit pas descendre en dessous de +5°C.
Sur toute la tuyauterie antigel, une isolation doit être réalisée pour protéger le circuit du gel.
Le chauffage thermique d'un bâtiment est réalisé après des calculs et une conception minutieux.

Compte tenu de ces exigences, il devient évident que le chauffage géothermique peut être efficace. Cependant pour régions du nord l'utilisation d'une telle installation est justifiée pour chauffer de petits bâtiments - jusqu'à 200 m².

Considérons uniquement les moyens de créer un chauffage géothermique horizontal chez vous de vos propres mains, sous terre ou dans l'eau. Le montage vertical du collecteur est beaucoup plus difficile et très coûteux.

Une pompe à chaleur ne prendra pas beaucoup de place, car cet équipement est comparable en taille à une chaudière classique. Relier les sédiments au contour interne du bâtiment n'est pas non plus difficile. La tâche principale est d'aménager le contour externe.

Il est préférable d'installer le collecteur dans un réservoir à une distance ne dépassant pas 100 mètres. Il est nécessaire que la superficie de l'étang soit supérieure à 200 m² et que la profondeur soit d'au moins 3 à 3,5 mètres. Si vous n'avez pas le droit d'utiliser ce réservoir, vous devrez au préalable obtenir l'autorisation pour installer l'équipement nécessaire.

Si l'étang se trouve sur votre propriété, il ne vous sera pas difficile de le vider pendant un certain temps afin de pouvoir facilement poser et fixer les tuyaux en spirale à son fond. Les travaux d'excavation consistent uniquement à creuser une tranchée nécessaire au raccordement du circuit extérieur à la pompe géothermique. Ayant tout terminé travaux d'installation, le réservoir peut être à nouveau rempli.

Si votre site ne dispose pas encore d'espaces verts et de nombreuses structures, alors vous pouvez concevoir méthode horizontale placer l'échangeur de chaleur sous terre. Pour ce faire, vous devez calculer la superficie qu'occupera le futur collecteur, en tenant compte des paramètres indiqués ci-dessus : 250-300 m². contour par 100 m² zone de construction.

S'il y a des arbres et des bâtiments temporaires sur votre site, mais que vous souhaitez réellement installer un chauffage géothermique horizontal, alors tous les bâtiments et espaces verts devront être abattus et démolis. Le processus est complexe, long, mais nécessaire.

Technique de chauffage des bâtiments chaleur souterraine très courant en Occident, car les résidents pays de l'Ouest savoir comment faire investissement à long terme, amorti en 5 à 10 ans. Dans notre pays, peu de gens sont prêts à payer environ 20 000 dollars pour l'installation d'un tel système. Cependant, le chauffage géothermique alternatif d'une maison privée devient de plus en plus populaire.

Tout le monde ne sait pas que créer du chauffage géothermique chez soi ne nécessite pas de connaissances ou de compétences particulières. Mais par rapport aux types de chauffage alternatifs, la géothermie n'est pas aussi populaire, et la raison en est extrêmement simple : des coûts financiers importants qui ne seront amortis qu'au bout de huit ans. Dans de telles conditions, rares sont ceux qui souhaitent investir de l’argent, et en vain.

En un mot, regardez de plus près le chauffage géothermique, d'autant plus que le coût de l'électricité et du gaz ne cesse de croître et qu'on ne sait pas quelle source d'énergie sera la moins chère à utiliser dans quelques années.

Note! Cette méthode de chauffage a été utilisée pour la première fois en Amérique crise financière années quatre-vingt. Au fil du temps, le nouveau produit est devenu populaire en Europe. En Suède, par exemple, les trois quarts de toute la chaleur sont aujourd’hui synthétisés grâce à des pompes à chaleur.

Même d'après le nom, il est clair que l'essence de ce type de chauffage est d'utiliser l'énergie de la terre. Selon le principe de fonctionnement, il ressemble vaguement à des climatiseurs ou à des réfrigérateurs.

L'élément principal est une pompe à chaleur reliée à deux circuits.

Sous contour interne Il s’agit du système de chauffage qui nous est familier ; il se compose de radiateurs et de canalisations.
Externe est un très grand échangeur de chaleur installé sous terre ou dans un réservoir. Il contient un liquide de refroidissement (et il peut s'agir l'eau claire ou antigel), après avoir accepté la température ambiante, est fourni à la pompe à chaleur, d'où la chaleur accumulée entre dans le circuit interne. C'est ainsi que les appareils de chauffage de la maison chauffent.

L'élément principal du système est la pompe à chaleur - un appareil qui ne prend pas plus de place que cuisinière à gaz. Les performances de la pompe à chaleur sont assez élevées : pour chaque kilowatt d'énergie utilisé, elle produit jusqu'à cinq kilowatts de chaleur.

Note! Un climatiseur classique, dont le principe de fonctionnement est très similaire, produit exactement autant d’énergie qu’il en consomme, c’est-à-dire une pour une.

Bien entendu, le chauffage géothermique est aujourd’hui le plus exigeant en main-d’œuvre et le plus coûteux. La majeure partie de l’argent devra être consacrée aux travaux d’excavation et aux équipements connexes, dont une thermopompe. Et beaucoup de gens se demandent s'il est possible d'économiser de l'argent et de construire, par exemple, une pompe à chaleur maison. Pour le savoir, vous devez comprendre les types et les caractéristiques des équipements.

Avantages et inconvénients du système

Voici les principaux avantages de ce mode de chauffage :

utilisation de l'énergie inépuisable de la terre;
facteur de productivité élevé;
aucun risque d'incendie ;
efficacité;
facilité d'entretien et d'exploitation;
pas besoin de stockage de carburant ;
autonomie;
respect de l'environnement et sécurité.

Les inconvénients comprennent : coût élevé installation, mais, comme déjà mentionné, ces coûts seront certainement payants.

Note! Le chauffage géothermique est plus avantageux en tandem avec des « sols chauds », ainsi que dans les maisons dont la superficie ne dépasse pas 150 mètres carrés.

Un des éléments essentiels est le circuit thermique. À disposition verticale elle peut se produire à des profondeurs allant de 20 m à 150 m, en fonction de la circulation thermique géologique. Les circuits horizontaux sont installés à une profondeur allant jusqu'à 2,5 m et sont chauffés en raison des fluctuations de température à chauffage solaire ou une perte de chaleur.

Les appareils thermiques à échange thermique direct sont en contact direct avec le sol. Le liquide de refroidissement quitte le corps de l'appareil, se déplace le long d'une ligne de cuivre souterraine, échangeant de l'énergie thermique, et revient.

Un tel échange thermique est dit direct car le liquide est en contact avec le sol sans « intermédiaire ». Bien entendu, il n'interagit pas directement avec le sol, mais échange uniquement de la chaleur avec lui à travers les parois des tuyaux. Aujourd'hui, de telles pompes sont rarement utilisées ; il ne faut pas les confondre avec des appareils dans lesquels l'échange de chaleur s'effectue via des circuits intermédiaires.

Quoi qu'il en soit, l'efficacité de l'échange thermique direct est assez élevée et les coûts financiers d'installation sont inférieurs à ceux de la plupart des systèmes fermés. La conductivité thermique du cuivre joue à cet égard un rôle important, ainsi que l'absence de pompe à eau électrique et d'échangeur entre le liquide de refroidissement et l'eau, qui, comme on le sait, est la principale source de déperdition de chaleur.

Il convient également de noter que canalisation en cuivre cela coûte cher et nécessite plus de liquide de refroidissement que pour les autres types de systèmes.

2. Systèmes fermés

La plupart de ces systèmes sont constitués d’un circuit primaire rempli de réfrigérant et d’un circuit secondaire rempli d’eau et installé sous terre. Pour la fabrication du circuit secondaire ils sont principalement utilisés tuyaux en polypropylène, et remplissez-le d'eau avec une petite quantité d'antigel.

L'eau quitte l'échangeur de chaleur, se déplace le long du circuit extérieur, échangeant de l'énergie thermique avec le sol, et revient. Il est caractéristique que le contour extérieur se situe en dessous du niveau de congélation du sol, où la température est stable ; ils le plongent également dans le plan d’eau le plus proche.

Note! Systèmes immergés dans l'eau ou situés dans sol humide, bien plus productif que les circuits secs. Par conséquent, dans un sol sec à côté du circuit, il est conseillé d'installer un tuyau de drainage qui l'humidifierait.

Les systèmes fermés sont moins efficaces que l’option précédente car ils nécessitent un forage à forte intensité de main-d’œuvre et un système de longs tuyaux. Nous notons également que contours fermés installé de deux manières - verticalement et horizontalement.

Le circuit vertical est constitué de deux canalisations souterraines à angle droit jusqu'à une profondeur de 20 à 120 m. Leurs parties inférieures sont reliées entre elles par un connecteur en forme de U. Les puits creusés pour les tuyaux sont généralement remplis d'une solution spéciale qui améliore le transfert de chaleur et protège les aquifères souterrains de la pollution.

Si le système est placé horizontalement, les tuyaux sont enterrés sous le niveau de congélation du sol. Naturellement, ils courent horizontalement. Pour des raisons évidentes, cette méthode est moins chère que le placement vertical (lire : perçage), elle est donc utilisée partout où il y a suffisamment d'espace sur le site.

Une alternative à deux Versions précédentes peut impliquer la pose du contour par forage horizontal. Cela permet d'installer des tuyaux sous un jardin, une cour, une route et d'autres objets sans les détruire.

En termes de coût, un tel système se situe quelque part entre horizontal et installation verticale. Son trait distinctif est que les boucles peuvent être connectées à une seule chambre, ce qui réduit la surface nécessaire à l'installation.

Note! Les contours utilisant le forage horizontal sont installés après la construction du bâtiment.

Les circuits fermés immergés dans des réservoirs sont un pipeline posé en boucles. Ils peuvent être placés dans n’importe quel lac ou étang situé à proximité immédiate de la maison.

5. Systèmes ouverts

Dans de tels systèmes, le contour extérieur est rempli eau naturel. Elle se déplace ensuite vers un échangeur de chaleur situé dans le corps de l'appareil, où la chaleur est extraite et transférée au circuit primaire. Après cela, l'eau revient. Les conduites d'alimentation et de retour doivent être placées loin les unes des autres pour alimenter efficacement la source de chaleur.

Note! Tous les éléments du système doivent être bien protégés de la corrosion, car... composition chimique l’eau en circulation ne peut pas être contrôlée. C'est pourquoi il est conseillé d'utiliser des circuits fermés si le taux de minéraux et de sels dans l'eau est élevé.

Même si l'efficacité systèmes ouverts d'un ordre de grandeur supérieur aux fermés, des problèmes peuvent survenir lors de l'installation, principalement d'ordre juridique. Des permis d'installation peuvent être nécessaires car ces systèmes contaminent les puits et épuisent les aquifères.

6. Colonnes de liquide

Les circuits avec colonnes de liquide sont l'un des types de systèmes de type fermé. Dans ce cas, l’eau provient du fond d’un puits profond, passe par une pompe et retombe en échangeant de la chaleur avec le sol environnant.

Les colonnes de liquide sont souvent utilisées là où zone libre limité. Il est déconseillé d’utiliser ce système sur des sols argileux ou sableux.

On note également que la structure peut être constituée de plusieurs piliers à la fois et est utilisée principalement dans les petits bâtiments.

Vidéo - Chauffage géothermique

Première étape.

Avant de vous lancer dans la fabrication d’une pompe, il est nécessaire de prendre un certain nombre de mesures pour améliorer l’efficacité énergétique de votre maison. Ces mesures comprennent l'isolation des sols et des murs, le remplacement des portes et fenêtres qui fuient et l'isolation thermique du toit et du plafond.

Deuxième étape. Ensuite, vous devez effectuer une exploration géologique pour connaître la profondeur de gel du sol. Après cela, vous devez élaborer un projet basé sur la technologie sélectionnée.

Troisième étape. Achetez tout ce dont vous avez besoin : des pièces pour le système de chauffage, des tuyaux et un compresseur pour la pompe.

Le compresseur – le cœur de toute pompe géothermique – doit être discuté séparément. Il est impossible de le fabriquer soi-même et la seule option qui reste est d'acheter un produit fini. Il est préférable d'acheter un appareil d'une puissance supérieure à 7 kW, utilisé dans les climatiseurs hautes performances (ces compresseurs sont vendus en centres de services

Quatrième étape. Ensuite, vous pouvez commencer à assembler l’échangeur de chaleur interne. Rappelons qu'il est nécessaire de transférer l'énergie thermique accumulée vers le réseau de chaleur. Matériaux pour de cet élément, ainsi que son volume, dépendent entièrement des conditions climatiques spécifiques. Des tubes en cuivre sont généralement utilisés pour faire circuler le liquide de refroidissement, tandis que le récipient est constitué d'un matériau non corrosif. Idéalement, cette capacité devrait être une cuve en acier inoxydable de 150 litres.

Cinquième étape. La bobine de cuivre préalablement préparée doit être placée dans le réservoir. Cela ne peut se faire sans endommager cette dernière : elle doit être coupée en deux parties, et après fixation de la bobine, soudée à son état d'origine.

Sixième étape. Ensuite, vous devez forer des puits ou des tranchées et y installer un pipeline. Une fois les travaux terminés, il est nécessaire d'effectuer tour d'essai systèmes.

Note! En vue de haut degré complexité des travaux, il vaut mieux confier la conception et l'installation d'un tel chauffage spécialistes expérimentés. On peut en dire autant de la fabrication d’une pompe à chaleur.

Pour en savoir plus sur les pompes à chaleur, vous pouvez regarder la vidéo ci-dessous.