La chaleur est l'une des plus demandéestypes d'énergie nécessaires pour maintenir la vie humaine. Dans le même temps, les coûts des ressources pour sa production sont assez impressionnants - qu'il s'agisse d'électricité avec des produits pétroliers ou de combustibles traditionnels comme le charbon et le bois. Evidemment, dans ce contexte, il existe un besoin de proposer un mode de chauffage alternatif. L'une des solutions techniques de ce type les plus prometteuses et les plus dynamiques est une pompe à chaleur géothermique, dont le concept se rapproche progressivement des conditions de fonctionnement domestique.
Aperçu de la technologie
Toute idée de source de chaleur alternativeimplique l'entretien d'un matériau ou d'un phénomène naturel particulier. Dans ce cas, le fournisseur d'énergie central est le sous-sol. Le sol à certaines profondeurs maintient une température suffisante pour que sa chaleur puisse être accumulée et ensuite utilisée en surface. Les ressources hydrologiques peuvent également être considérées comme une source de chaleur, apportant leurs propres ajustements aux performances techniques de l'infrastructure de stockage.
Pour représenter l'efficacité de cette technologieon peut noter qu'en investissant 1 kW d'énergie dans la maintenance d'une pompe à chaleur géothermique, vous pouvez obtenir un rendement de 2 à 6 kW. Qu'est-ce qui explique une efficacité aussi élevée? Par rapport à d'autres moyens de traitement des sources d'énergie naturelles, les mécanismes géothermiques ne prévoient pas d'étapes de conversion intermédiaires. Par exemple, le stockage de l'énergie solaire nécessite la conversion de la lumière et de la chaleur en électricité, qui est utilisée pour entretenir une maison. Dans ce cas, la chaleur n'est pas convertie, mais directement ou avec des étapes de transition minimales est transférée aux consommateurs cibles.
Principe de fonctionnement
Pour commencer, il convient d'identifier des points spécifiques,qui sont impliqués dans le processus de chauffage géothermique. Le processus commence dans le sol - à un niveau situé en dessous du point de congélation. La température peut varier en fonction de la profondeur. Pour un effet thermique minimum, il suffit qu'il dépasse 0 ° C, mais en pratique, un indicateur économiquement justifié est considéré comme 35-40 ° C. Le consommateur final est le circuit de chauffage.
Pour le transfert d'énergie du sol vers le système domestiquele chauffage rencontre une canalisation spéciale, desservie par une pompe à chaleur géothermique. Le principe de fonctionnement repose sur le fait que la chaleur est transférée par cette ligne d'alimentation avec un échangeur-évaporateur le long du circuit frigorifique. Comme dans les climatiseurs, le fréon joue le rôle d'une substance active évaporée. Avant que la pompe ne commence à fonctionner, elle est à l'état liquide et, après son démarrage, elle se transforme en forme gazeuse. Le réfrigérant renouvelé est ensuite transféré vers le compresseur dont les communications sont reliées au circuit de chauffage final. L'excès de fréon à ce moment est évacué par le canal de dérivation.
Équipement géothermique
Le principal élément fonctionnel du système est une pompe à chaleur mécanique. La structure de l'unité est représentée par trois contours:
- Externe. Il fait circuler un caloporteur commun sous forme d'antigel ou de saumure.
- Intérieur. Contient du réfrigérant dans des chambres scellées dans lesquelles des processus de chauffage-évaporation ont lieu.
- Une boucle externe qui est dirigée directement vers le système desservi cible.
Également dans la liste des organes de travail de la géothermieUne pompe à chaleur pour le chauffage comprend un compresseur, un évaporateur, un canal d'évacuation et des moyens de chauffage. Il est important de noter que la conception, la mise en page et les fonctionnalités supplémentaires peuvent varier en fonction des conditions d'utilisation. Il existe des installations pour le sol, pour l'eau et l'air, ainsi que des systèmes combinés qui peuvent fonctionner dans différentes conditions.
Sources de chaleur et moyens de stockage
Les systèmes géothermiques présentent de nombreux avantages associés àl'approvisionnement énergétique économique, l'aspect pratique et l'accessibilité technologique pour l'usage domestique. Mais, comme d'autres systèmes qui accumulent de l'énergie alternative, il dépend de la source. Par conséquent, afin d'être sûr de la stabilité de l'alimentation en chaleur, vous devez également envisager à l'avance la possibilité de vous connecter à un canal de secours pour l'alimentation en énergie. Les sources souterraines et hydrologiques seront discutées ci-dessous, mais pour l'instant, vous devez vous familiariser en principe avec l'infrastructure de travail que la pompe à chaleur géothermique sert de système d'approvisionnement en ressources. Les matériaux en vrac, les tuyaux, les sondes et les structures, dont la structure peut accumuler de l'énergie, agissent comme des récepteurs de chaleur. En particulier, il peut s'agir de tapis chauffants associés à une pompe, un caloporteur et des systèmes de chauffage tiers.
Source d'énergie thermique au sol
Des systèmes performants qui accumulent de l'énergie géothermique sont implantés sur des champs d'environ 200 m2... La couche de sol est retirée de la zone marquée40 à 50 cm d'épaisseur plus bas que le point de congélation. En général, on obtient une épaisseur de 150 à 200 cm Ces données et d'autres sont indiquées dans le projet avec le calcul des volumes d'énergie pour un circuit de chauffage spécifique. Beaucoup dépendra également de la région, car dans une zone, vous pouvez extraire 30 W à partir de 1 m2, et dans l'autre - 70-80 de 1 m2.
Puits, tranchées oudes zones solides pour le placement des éléments de stockage. La mise en œuvre la plus abordable est considérée comme une installation de puits vertical, dans laquelle des tuyaux ou des tapis d'accumulation en spirale sont placés. Dans la configuration horizontale du placement de l'infrastructure d'admission, la pompe à chaleur géothermique pour le chauffage peut produire de grandes quantités d'énergie, mais elle présente des inconvénients. Ils concernent la complexité des travaux d'excavation (des équipements spéciaux sont nécessaires pour aménager de grandes surfaces), l'exclusion de tout travail paysager et une baisse de température d'ici la fin de la saison de chauffage.
Eau source d'énergie thermique
Les principaux objets de service dans ce casil y a des lacs, des réservoirs et des étangs. Quant aux éléments de stockage, leur fonction est assurée par des tuyaux en polymère avec remplissage antigel. Le volume d'énergie récupérée peut être représenté en moyenne comme 30 W à partir de 1 m de tuyau. Pour un service complet d'une grande maison privée, 12 kW sont nécessaires - en conséquence, vous devez organiser un système de canalisations d'une longueur de 400 m.
Il existe une autre approche du stockage de chaleur à partir deressources hydrologiques. S'il n'y a pas de lacs et de réservoirs à proximité, vous pouvez équiper sur votre propre site 2-3 puits avec des puits d'environ 20 m de profondeur.L'eau à ce niveau aura une température d'environ 10 ° C, mais cela suffit pour un chauffage d'appoint. une fonction. L'essentiel est qu'une pompe à chaleur géothermique effectue la tâche de faire circuler en continu de l'eau chaude ou chaude. D'un côté du circuit, la ressource est constamment chauffée dans les puits sans le moindre coût, et l'énergie de la portion d'eau nouvellement fournie s'accumule dans la maison.
Installation d'un système géothermique
Avant de décider d'acheteréquipement, il convient d'évaluer dans quelle mesure, en principe, l'utilisation de cette technologie est justifiée dans une région particulière. Pour cela, un certain nombre d'études d'exploration géologique sont menées pour déterminer la profondeur de gel des sols.
L'installation implique des tuyaux ou autreséléments d'accumulation, pompes et raccords d'installation. L'infrastructure de chauffage interne peut être constituée de radiateurs, de ventilateurs ou de chauffage par le sol, etc. Ce sera le système de consommation de la ressource fournie.
Donc, géothermie thermiquepompes pour la maison dans les puits - comme déjà noté, non seulement le sol, mais aussi l'eau. Il est possible d'équiper des puits, des tranchées et des champs d'une couche de sol liquide, mais cette option est plus souvent utilisée pour la fourniture de chaleur industrielle. Dans la niche créée, les batteries sont empilées sur tout le site - dans une configuration droite ou en spirale. Les circuits sont connectés à une pompe située en surface, qui à son tour est connectée aux circuits de chauffage domestique.
Fabricants de pompes géothermiques
Le segment se développe activement grâce aux efforts des plus grandsdéveloppeurs d'équipements climatiques. En particulier, le fabricant de chaudières Viessmann présente des unités fiables pour le stockage de l'eau et de la chaleur du sol à une température de fonctionnement d'environ +65 ° C. Pour bâtiments industriels et publics d'une superficie de 300 à 350 m2 Pompe à chaleur géothermique NIBE en offreF1145. Ses caractéristiques incluent la possibilité de se connecter à un réseau triphasé pour 380 V, et un réseau monophasé pour 220 V. Des modèles universels de pompes géothermiques sont proposés par la société japonaise Mitsubishi. Depuis 2007, les développeurs de cette société développent le concept de séparation de chauffage multi-zone avec un système de contrôle simplifié.
Un segment aussi prometteur n'est pas négligéet les entreprises nationales. Par exemple, la pompe à chaleur géothermique BROSK Mark II 100 de fabrication russe est conçue spécifiquement pour un consommateur privé - le propriétaire d'une petite maison de campagne. Mais, malgré les performances modestes, cet équipement est caractérisé comme fiable, économe en énergie et multifonctionnel.
Rétroaction positive sur la technologie
Cette méthode de chauffage attire de nombreuxfacilité d'entretien, de service et, bien sûr, des coûts financiers minimes pendant le fonctionnement. L'équipement ne nécessite pratiquement pas de matériaux combustibles consommables. Des ressources électriques sont nécessaires pour assurer le fonctionnement de la même pompe et du même équipement de contrôle, mais elles sont insignifiantes dans le contexte de la quantité d'énergie restituée. La propreté écologique des pompes à chaleur géothermiques est également soulignée. Les critiques et du tout sur l'une des premières places parmi les avantages soulignent le fait que l'infrastructure de travail ne prend pas de place dans la maison. Seules les communications sont fournies, et le reste des unités fonctionnelles et des assemblages restent dans la rue.
Rétroaction négative
Avec une chaufferie thermique à part entièrela performance des systèmes géothermiques n'est toujours pas comparable. Et ce n'est même pas une question d'indicateurs de puissance spécifiques, mais d'un apport brutal de chaleur. Beaucoup de gens se plaignent des longues périodes de faibles taux de livraison d'énergie, pour lesquels il est recommandé d'organiser des systèmes d'alimentation de secours. Mais il y a un autre inconvénient ici aussi. Bien que peu d'argent soit dépensé pour l'entretien des équipements, l'investissement initial est comparable à l'achat d'une chaudière industrielle puissante. Même une pompe à chaleur géothermique d'origine russe BROSK Mark II 100 est disponible sur le marché pour 250 à 300 000 roubles. selon la configuration. Les coûts des activités d'installation coûteront également entre 50 et 70 000 roubles.
Conclusion
Options pour organiser l'approvisionnement en chaleur dans des conditionsil y a pas mal de maisons privées. Chacun d'eux est coûteux à sa manière dans le processus de fonctionnement - des panneaux électriques coûteux aux chaudières à gaz économiques. Mais, l'équipement traditionnel de conception moderne est optimisé dans sa conception et ses systèmes faciles à utiliser. Qu'est-ce qui peut attirer une pompe à chaleur géothermique pour chauffer une maison? Bien sûr, le facteur économique viendra au premier plan, mais quoi d'autre? Vous pouvez vous tourner vers de telles installations s'il y a suffisamment d'espace sur le site pour organiser le complexe. Dans ce cas, vous pouvez compter au moins sur un chauffage auxiliaire passif sans surveillance et entretien constants. Et un autre point est l'autonomie totale, qui permet d'utiliser des équipements géothermiques comme source de chaleur d'appoint.
