Aquecimento geotérmico faça você mesmo em casa: uma visão comparativa dos métodos do dispositivo

Nós mesmos instalamos aquecimento geotérmico

Imediatamente, notamos esse recurso: aqueles que decidem equipar o aquecimento com o calor da terra precisarão investir uma quantia enorme nisso uma vez. É claro que, com o tempo, esse custo será compensado, já que não construímos moradias para nós mesmos por um ano ou dois. Além disso, os preços do gás e da eletricidade aumentam todos os anos e, com um sistema geotérmico, você não sabe quais são esses aumentos de preços.

No entanto, neste sistema, a maior parte estará escondida no subsolo. O aquecimento com energia da terra é a presença de um poço e um trocador de calor. Na residência, você só precisa colocar um aparelho que vai gerar calor - geralmente não ocupa muito espaço.

Como funciona uma bomba de calor

Nesse dispositivo, o usuário poderá controlar a temperatura e fornecer energia térmica. A instalação do próprio sistema de aquecimento na habitação é feita como de costume - com uma ramificação da tubulação e dos radiadores. Se você tem uma casa particular ou o prédio em si é pequeno, nesse caso o gerador do sistema é exibido em uma sala separada ou no porão.

Recursos do sistema

Obviamente, não é tão fácil fazer aquecimento geotérmico com as próprias mãos, mas é bem possível. E para começar, uma mina está sendo feita. Os parâmetros da mina são calculados para cada caso separadamente. Suas dimensões vão depender do clima da sua região, do tipo de solo, das características estruturais da crosta terrestre da região e da área de moradia onde tal sistema será instalado. Como regra, a profundidade da mina é de 25 a 100 m.

Perfuração de poço para uma bomba de calor

Além disso, a instalação de aquecimento geotérmico envolve um passo como a descida de tubos de absorção de calor na mina da terra. As funções desses tubos são as seguintes: eles fornecerão calor à bomba, o que aumentará a temperatura do líquido e o levará ao aquecimento. Observe que, se você decidir fazer sistemas de aquecimento geotérmico com suas próprias mãos, precisará de um assistente, porque os tubos podem ser muito pesados.

Classificação por tipo de construção

O princípio de funcionamento do aquecimento geotérmico é semelhante ao o princípio de funcionamento de um ar condicionado ou refrigerador. O elemento principal é uma bomba de calor incluída em dois circuitos.

O princípio de operação de uma bomba geotérmica (calor)

O circuito interno é um sistema de aquecimento tradicional, composto por tubos e radiadores. Externo - um trocador de calor de tamanho impressionante localizado no subsolo ou na coluna de água. Dentro dele, pode circular um líquido especial com anticongelante e água comum. O transportador de calor assume a temperatura do meio e “aquecido” entra na bomba de calor, o calor acumulado é transferido para o circuito interno. Assim, a água é aquecida em tubos e radiadores.

A bomba geotérmica (de calor) é um elemento chave do sistema. Esta é uma unidade compacta, não ocupa mais espaço do que uma máquina de lavar familiar aos nossos olhos. Se falamos de desempenho, para cada 1 kW de eletricidade consumida, a bomba "dá para fora" até 4-5 kW de energia térmica. Enquanto um ar condicionado convencional, que tem um princípio de funcionamento semelhante, para 1 kW de eletricidade consumida, 1 kW de calor “responderá”.

Esquema de um dispositivo de aquecimento geotérmico em uma casa particular

Deve-se admitir que o dispositivo desse tipo de aquecimento é o mais caro e demorado atualmente. A parte do leão de seu custo é a compra de equipamentos e, claro, terraplanagem. Naturalmente, um proprietário econômico pensa: é possível economizar dinheiro, por exemplo, na instalação e fazer aquecimento geotérmico com suas próprias mãos? Para responder a essa pergunta, é necessário entender quais sistemas são usados ​​com mais frequência e entender os recursos de seu dispositivo.

Trocador de calor horizontal

Muitas vezes, é usado um contorno horizontal, durante o qual os tubos são colocados em valas a uma profundidade maior que o nível de congelamento do solo em uma determinada área.

Falha sistemas de aquecimento geotérmico com horizontal contorno - uma grande área ocupada pelo coletor

A desvantagem é que a área ocupada pelo circuito deve ser bem maior do que a própria casa, então, para aquecer um prédio com área de​​250 m², cerca de 600 m² vão “sair” sob as tubulações. Nem todo desenvolvedor pode se dar ao luxo de tal luxo.

Além disso, há inconvenientes se o local já estiver enobrecido, é preciso observar, por exemplo, a distância das árvores (1,5 m) e muitas outras nuances.

Trocador de calor vertical

Uma opção mais compacta, mas também mais cara, é um trocador de calor vertical. Sua instalação não requer uma grande área, mas exigirá equipamentos de perfuração especiais.

A instalação de um trocador de calor vertical requer o uso de equipamentos de perfuração especiais

A profundidade do poço, dependendo da tecnologia, pode chegar a 50-200 m, mas sua vida útil é de até 100 anos. Este método é especialmente relevante ao planejar um projeto geotérmico aquecimento de casa de campo com um território adjacente equipado, permite salvar a paisagem quase em sua forma original.

Trocador de calor colocado água

A instalação geotérmica mais econômica utiliza a energia térmica da água. É recomendado se a distância até o corpo de água mais próximo não exceder 100 m.

O trocador de calor a água é o mais vantajoso e, portanto, mais adequado para o dispositivo.

Um contorno de tubos em forma de espiral é colocado no fundo, a profundidade de ocorrência deve ser inferior a 2,5-3 m, ou seja, mais profunda que a zona de congelamento. A área do reservatório é de 200 m². A principal vantagem é que não há necessidade de realizar trabalhos de terraplenagem trabalhosos, mas é necessário obter permissão de serviços especiais.Tendo gasto fundos significativos em equipamentos caros, você não deve economizar na instalação de alta qualidade. Afinal, a qualidade e a eficiência de todo o sistema dependerão disso.

Como você pode ver, instalar aquecimento geotérmico em casa com as próprias mãos não é tão simples. De todos os tipos listados, talvez apenas a última opção seja bastante fácil de implementar por conta própria. Mas mesmo neste caso, vale a pena pesar todos os prós e contras.

Custos aproximados e retorno do sistema

Ao escolher o aquecimento térmico, cujo princípio de funcionamento já é conhecido, os proprietários devem estar cientes de que serão necessários certos investimentos. A marca do equipamento é selecionada de acordo com os requisitos do usuário, o preço das unidades depende de muitos fatores, por exemplo, energia.

Dispositivos para 4-5 kW são estimados em US$ 3.000-7.000, para 5-10 kW custam US$ 4.000-8.000, para 10-15 kW já custam US$ 5.000-10.000. Além disso, 40-50% do valor será o custo do trabalho de instalação e lançamento do sistema. O resultado é uma quantidade muito impressionante de custos. Mas todos eles serão pagos em cerca de 3-5 anos, e apenas as contas de eletricidade que a bomba de calor consumirá permanecerão.

O que é aquecimento geotérmico?

É o calor extraído da terra ou da água. Em certas profundidades do solo, uma temperatura constante positiva é mantida e não há quedas mesmo em geadas severas, o mesmo com a água. A tarefa de uma pessoa é tirar calor da terra ou da água, enviando-o para garantir o conforto nas salas de estar.

O aquecimento geotérmico é um refrigerador convencional, mas vice-versa - o sistema não produz frio, mas calor.O algoritmo da bomba baseia-se na transferência de calor de uma fonte com baixo potencial de energia térmica para um transportador de calor, e o solo ou a água atuam como fontes de calor ativas.

Vantagens e desvantagens do sistema

O aquecimento geotérmico tem várias vantagens:

1. A liberação de energia térmica é muitas vezes maior que o custo da eletricidade consumida pela bomba.
2. Limpeza e segurança ecológica. O sistema não emite substâncias nocivas, não há emissões, escória após a combustão do combustível.
3. Não há necessidade de comprar combustível, gás, todo o trabalho da estrutura é construído sem o uso de produtos químicos e outras substâncias, portanto, o aquecimento com o calor da terra ou da água é considerado o mais seguro.
4. Sujeito à instalação, tecnologia de operação, o equipamento e todo o sistema de aquecimento durarão pelo menos 50 anos sem suporte técnico.
5. A bomba de calor funciona silenciosamente, não há efeitos acústicos.

O benefício econômico máximo é alcançado pela ausência de investimentos adicionais. O usuário precisa adquirir todos os equipamentos de uma vez, configurar o projeto e não precisar mais interferir no sistema. Uma vantagem adicional é a localização de todos os elementos fora do edifício - o aquecimento do solo ou da água não requer a colocação de instalações gerais na casa; portanto, o método de extração e fornecimento de calor é adequado para casas de qualquer tamanho.

A desvantagem é uma grande quantidade de custos únicos para a compra de equipamentos, instalação e comissionamento do sistema. Para formar a estrutura, é necessária uma bomba, uma certa quantidade de materiais, instalação de um coletor externo e um circuito interno.

Opções para organizar o aquecimento geotérmico

Métodos para organizar o contorno externo

Para que a energia da terra aqueça a casa foi usado ao máximo - você precisa escolher o diagrama de circuito externo. Na verdade, qualquer meio pode ser uma fonte de energia térmica - subterrânea, água ou ar.

Mas é importante levar em consideração as mudanças sazonais nas condições climáticas, conforme discutido acima.

Atualmente, são comuns dois tipos de sistemas que são efetivamente usados ​​para aquecer uma casa devido ao calor da terra - horizontal e vertical. O principal fator de seleção é a área do terreno. O layout dos tubos para aquecer a casa com a energia da terra depende disso.

Além disso, os seguintes fatores são levados em consideração:

• Composição do solo. Em áreas rochosas e argilosas, é difícil fazer poços verticais para pavimentação de rodovias;
• nível de congelamento do solo. Ele determinará a profundidade ideal dos tubos;
• Localização das águas subterrâneas. Quanto mais altos forem, melhor para o aquecimento geotérmico. Nesse caso, a temperatura aumentará com a profundidade, que é a condição ideal para o aquecimento da energia da terra.

Você também precisa saber sobre a possibilidade de transferência de energia reversa no verão. Então o aquecimento de uma casa particular do solo não funcionará, e o excesso de calor passará da casa para o solo. Todos os sistemas de refrigeração funcionam com o mesmo princípio. Mas para isso você precisa instalar equipamentos adicionais.

Esquema de aquecimento geotérmico horizontal

Arranjo horizontal de tubos externos

A maneira mais comum de instalar rodovias ao ar livre. É conveniente para facilitar a instalação e a capacidade de substituir de forma relativamente rápida as seções defeituosas da tubulação.

Para instalação de acordo com este esquema, é usado um sistema coletor.Para isso, são feitos vários contornos, localizados a uma distância mínima de 0,3 m um do outro. Eles são conectados usando um coletor, que fornece o líquido de refrigeração para a bomba de calor. Isso garantirá o fornecimento máximo de energia para aquecimento a partir do calor da terra.

No entanto, há algumas coisas importantes a ter em mente:

• Grande área de quintal. Para uma casa de cerca de 150 m², deve ter pelo menos 300 m²;
• Os tubos devem ser fixados a uma profundidade abaixo do nível de congelamento do solo;
• Com a possível movimentação do solo durante as cheias de primavera, aumenta a probabilidade de deslocamento das rodovias.

A vantagem definidora do aquecimento do calor da terra de um tipo horizontal é a possibilidade de auto-arranjo. Na maioria dos casos, isso não exigirá o envolvimento de equipamentos especiais.

Diagrama vertical de aquecimento geotérmico

Sistema geotérmico vertical

Esta é uma maneira mais demorada de organizar o aquecimento de uma casa particular a partir do solo. As tubulações estão localizadas verticalmente, em poços especiais

É importante saber que tal esquema é muito mais eficiente do que um vertical.

Sua principal vantagem é aumentar o grau de aquecimento da água no circuito externo. Aqueles. quanto mais profundos os tubos estiverem localizados, mais a quantidade de calor da terra para aquecer a casa entrará no sistema. Outro fator é a pequena área de terra. Em alguns casos, o arranjo do circuito de aquecimento geotérmico externo é realizado antes mesmo da construção da casa nas imediações da fundação.

Que dificuldades podem ser encontradas na obtenção de energia da terra para aquecer uma casa de acordo com esse esquema?

• Quantitativo para qualidade. Para um arranjo vertical, o comprimento das rodovias é muito maior. É compensado pela temperatura mais elevada do solo. Para isso, é preciso fazer poços de até 50 m de profundidade, o que é um trabalho trabalhoso;
• Composição do solo. Para solo rochoso, é necessário usar máquinas de perfuração especiais. Em loma, para evitar o derramamento do poço, é montada uma concha protetora feita de concreto armado ou plástico de paredes grossas;
• Em caso de mau funcionamento ou perda de estanqueidade, o processo de reparo se torna mais complicado. Nesse caso, são possíveis falhas de longo prazo na operação de aquecimento da casa para a energia térmica da terra.

Mas apesar dos altos custos iniciais e da complexidade de instalação, a disposição vertical das rodovias é ótima. Os especialistas aconselham usar apenas esse esquema de instalação.

Características do sistema de aquecimento

Ao contrário de uma caldeira a gás, uma bomba de calor não precisa aquecer o transportador de calor do sistema de aquecimento a uma temperatura alta, pois a formação de condensado durante um “retorno” frio não o ameaça. Além disso, a operação em baixa temperatura exigirá menos consumo de energia.

Para compensar a baixa temperatura do líquido de arrefecimento, a superfície dos radiadores teria que ser bastante aumentada; portanto, em vez deles, é melhor usar o sistema de "piso quente". Esse tipo de aquecimento também é o mais racional, pois o ar aquecido entra primeiro, por assim dizer, na sala de estar, e não sob o teto.

Calor do chão

Outro argumento a favor do “piso quente” é a perda mínima de calor.Afinal, seu valor depende, em primeiro lugar, da diferença de temperatura, e é o menor em condições de baixa temperatura. O segundo fator é a área de contato do ar aquecido com as paredes externas. O ar que sobe do "piso quente" não toca as paredes externas (ao usar radiadores convencionais, literalmente lava as vidraças da janela e as seções adjacentes da parede externa).

A principal desvantagem do "piso quente" - dependência energética - é irrelevante neste caso, pois a bomba de calor também não poderá funcionar sem eletricidade.

O perigo de vazamento latente também pode ser ignorado se o circuito for integrado a tubos flexíveis de polímero.

Vantagens e desvantagens reais

Se na Rússia o aquecimento geotérmico do setor privado recebeu uma distribuição relativamente pequena, isso significa que a ideia não vale o custo de sua implementação? Talvez não valha a pena lidar com esse problema? Descobriu-se que este não era o caso.

Usar um sistema de aquecimento geotérmico é uma solução lucrativa. E há várias razões para isso. Entre eles, a rápida instalação de equipamentos, que pode funcionar por um longo tempo sem qualquer interrupção.

Se você não usar água no sistema de aquecimento, mas anticongelante de alta qualidade, ele não congelará e seu desgaste será mínimo.

Listamos outras vantagens deste tipo de aquecimento.

• O procedimento para queima de combustível é excluído. Criamos um sistema absolutamente à prova de fogo, que, durante o seu funcionamento, não poderá causar qualquer dano à habitação. Além disso, uma série de outras questões relacionadas à presença de combustível são excluídas: agora não há necessidade de procurar um local para armazená-lo, adquiri-lo ou entregá-lo.
• Benefício econômico substancial.Durante a operação do sistema, não são necessários investimentos adicionais. O aquecimento anual é fornecido pelas forças da natureza, que não compramos. Obviamente, durante a operação de uma bomba de calor, a energia elétrica é consumida, mas, ao mesmo tempo, a quantidade de energia produzida excede significativamente o consumo.
• fator ambiental. O aquecimento geotérmico de uma casa de campo privada é uma solução ecológica. A ausência do processo de combustão exclui a entrada de produtos de combustão na atmosfera. Se isso for percebido por muitos, e esse sistema de fornecimento de calor for devidamente difundido, o impacto negativo das pessoas na natureza diminuirá muitas vezes.
• A compacidade do sistema. Você não precisa organizar uma sala de caldeira separada em sua casa. Tudo o que será necessário é uma bomba de calor, que pode ser colocada, por exemplo, no porão. O contorno mais volumoso do sistema estará localizado no subsolo ou debaixo d'água; você não o verá na superfície do seu site.
• Multifuncionalidade. O sistema pode funcionar tanto para aquecimento durante a estação fria quanto para resfriamento durante o calor do verão. Ou seja, de fato, ele o substituirá não apenas por um aquecedor, mas também por um ar condicionado.
• conforto acústico. A bomba de calor funciona quase silenciosamente.

A escolha de um sistema de aquecimento geotérmico é econômica, apesar de você ter que gastar dinheiro na compra e instalação de equipamentos.

A propósito, como desvantagem do sistema, são precisamente os custos que você precisa para instalar o sistema e prepará-lo para o trabalho.Será necessário comprar a própria bomba e alguns materiais, para realizar a instalação do coletor externo e do circuito interno.

Não é segredo que os recursos estão se tornando mais caros ano a ano, portanto, um sistema de aquecimento autônomo que pode render em poucos anos sempre será economicamente benéfico para seu proprietário.

No entanto, esses custos compensam apenas nos primeiros anos de operação. O uso posterior de um coletor colocado no solo ou submerso na água economiza muito dinheiro.

Além disso, o processo de instalação em si não é tão complicado a ponto de convidar especialistas de terceiros para realizá-lo. Se você não se envolver na perfuração, todo o resto poderá ser feito de forma independente.

Deve-se notar que alguns artesãos, no esforço de economizar dinheiro, aprenderam a colecionar bomba de calor geotérmica pessoalmente.

Coletores de ar

O aquecimento subterrâneo de uma casa particular também pode ser realizado com a ajuda de coletores de ar. Esta é uma maneira muito simples de aquecimento do tipo ar em uma casa particular em comparação com as 2 anteriores.

Para aquecer o ar na sala até a temperatura ideal, é necessária uma certa quantidade de calor. Quanto menor a temperatura inicial, maiores os custos. Com ajuda sistemas de ventilação e aquecimentoobtido do solo, você pode aumentar a temperatura do ar na casa gratuitamente. O aquecimento com o calor da terra neste caso é muito simples.

Para a organização dos sistemas de aquecimento é necessário:

• remova a entrada de ar de ventilação abaixo do nível de congelamento do solo;
• realizar um coletor curvo, reto ou multitubular usando canos de esgoto comuns (a forma é selecionada dependendo do local, para cada metro quadrado da área da casa deve haver 1,5 metros do coletor);
• realizar uma saída de ar na extremidade mais afastada do coletor da casa, levando o tubo a uma altura de pelo menos 1,5 metros do solo e equipando-o com um defletor de guarda-chuva (é claro que o fluxo de ar para dentro da casa será forçado .

Nesse caso, o aquecimento do solo não será capaz de fornecer calor total à casa.

Ao mesmo tempo, permite implementar duas ideias:

1. O ar que entra pela ventilação pode ser aquecido por qualquer dispositivo de aquecimento (gás, solar, elétrico, etc.) e depois diluído pelos ambientes por meio de dutos de ventilação. Esse aquecimento do solo não será totalmente gratuito, mas mesmo assim os custos diminuirão: não será o ar frio da rua que aquecerá, mas o que já aqueceu cerca de +10 graus. Você pode economizar muito bem se os invernos da região forem frios.
2. O ar aquecido pelo calor da terra pode ser utilizado para soprar a unidade externa de um ar condicionado convencional ou uma bomba de calor ar-ar. Qualquer dispositivo desta classe poderá funcionar bem a uma temperatura de cerca de +10 graus. A complexidade da implementação está apenas em fornecer o fluxo de ar necessário. Como resultado, o ar é aquecido pelo calor do solo, entra na bomba de calor e é descarregado para fora da casa.

O aquecimento do solo é um bom substituto para os métodos de aquecimento convencionais, mas atualmente não é considerado muito popular (consulte também: "Aquecimento alternativo para uma casa particular - a escolha é muito grande").Isso geralmente se deve à complexidade do processo de instalação e aos altos custos iniciais. Perfurar poços e colocar tubos neles é considerado uma excelente opção, mas esse tipo de sistema de aquecimento é muito caro. Por outro lado, isso permite aquecer a casa usando uma fonte de calor gratuita.

Você também deve sempre lembrar que essa opção de fornecimento de calor é ecologicamente correta e muito eficiente, porque a temperatura do solo a uma profundidade de mais de dez metros permanece constante. Vídeo sobre como usar o calor da terra para aquecer a casa:

Características do sistema de aquecimento geotérmico

O aquecimento geotérmico de uma casa de campo refere-se a uma maneira alternativa quase ideal de fornecer calor a um edifício residencial. Para o funcionamento do sistema é utilizada energia geotérmica, que pode ser extraída de diversas fontes naturais.

O princípio de funcionamento do aquecimento geotérmico tem muito em comum com o funcionamento dos sistemas de refrigeração. Ao mesmo tempo, a principal diferença é que no refrigerador o refrigerador produz ar refrigerado e as instalações geotérmicas geram energia térmica.

Com o aquecimento térmico, o ar é resfriado no calor do verão e aquecido no inverno gelado. Ao mesmo tempo, os custos financeiros de organizar essa opção de fornecimento de calor são muito menores quando comparados aos custos de outros sistemas térmicos. O aquecimento geotérmico da casa contribui para a criação de condições de vida confortáveis.