Chauffage géothermique à domicile: principe de fonctionnement et types de structures


Pour fournir de la chaleur à une maison privée, des unités fonctionnant à l'électricité, aux combustibles solides, gazeux ou liquides sont traditionnellement utilisées. Au cours des dernières décennies, les capteurs solaires et la chaleur de l'intérieur de la terre ont été utilisés comme source alternative d'énergie thermique. Le chauffage d'une maison avec la chaleur de la terre s'appelle le chauffage géothermique.

Chauffage géothermique de la maison utilisant l'énergie de la terre

Le chauffage au sol est de plus en plus demandé, car le coût des sources d'énergie conventionnelles augmente régulièrement, tandis que les réserves de combustibles fossiles sont réduites. Investir de l'argent dans le chauffage en terre d'un chalet est assez rentable, compte tenu des perspectives économiques et des économies importantes sur l'approvisionnement en chaleur autonome pendant la saison de chauffage.

Méthodes d'obtention de l'énergie thermique naturelle

Les pompes à chaleur géothermiques diffèrent dans la façon dont elles extraient la chaleur:

  1. Installations utilisant la chaleur des eaux souterraines profondes, des geysers chauds, etc.
  2. Systèmes comprenant un réservoir d'antigel installé dans le sol à une profondeur de 75 mètres. Le chauffage des entrailles de la terre est assuré par le chauffage naturel du réservoir avec de l'antigel; En conséquence, le fluide frigorigène, traversant l'échangeur de chaleur, dégage la chaleur reçue et retourne dans le conteneur.
  3. Le circuit géothermique est posé le long du fond du réservoir, qui est un accumulateur de chaleur naturel. Dans ce cas, vous devez tenir compte du fait que le réservoir peut complètement geler en hiver.

types de pompes à chaleur
Types de pompes à chaleur géothermiques
Chauffer une maison avec l'énergie de la terre nécessite un travail considérable sur l'installation du système, mais c'est un moyen respectueux de l'environnement d'obtenir de l'énergie thermique presque gratuite. Pour chauffer une maison, vous aurez besoin d'une petite quantité d'électricité nécessaire au fonctionnement du système.

Coûts et perspectives de remboursement

Les coûts de l'équipement et de son installation lors de la construction du chauffage géothermique dépendent de la capacité de l'unité et du fabricant. Chacun choisit un fabricant, guidé par ses propres considérations et informations sur la réputation et la fiabilité d'une marque particulière. Mais la puissance dépend de la zone de la pièce à entretenir.

Chauffage géothermique bricolage d'une maison de campagne
Cette figure résume les avantages d'un système de chauffage géothermique. C'est ce rapport d'énergie entrante et sortante qui permet au système de rapidement payer dans un premier temps, puis d'économiser de l'argent pour son propriétaire.

Si nous prenons en compte la puissance, le coût des pompes à chaleur fluctue dans les plages suivantes:

  • pour 4-5 kW - 3000-7000 unités conventionnelles;
  • pour 5-10 kW - 4000-8000 unités conventionnelles;
  • pour 10-15 kW - 5000-10000 unités conventionnelles.

Si nous ajoutons à ce montant les coûts nécessaires aux travaux d'installation (20 à 40%), nous obtiendrons un montant qui, pour beaucoup, semblera absolument irréaliste. Mais tous ces coûts seront remboursés dans un délai très raisonnable. À l'avenir, cependant, vous ne devrez payer qu'un faible coût d'électricité nécessaire pour faire fonctionner la pompe. Et c'est tout!

Chauffage géothermique bricolage d'une maison de campagne
En raison de l'efficacité insuffisante des systèmes géothermiques pour chauffer les bâtiments résidentiels, ils sont utilisés en complément des principaux réseaux de chauffage ou sont construits en combinaison avec deux ou plusieurs échangeurs de chaleur.

Comme le montre la pratique, le chauffage géothermique est particulièrement avantageux pour les maisons d'une superficie totale chauffée de 150 m2. mètres. En cinq à huit ans, tous les frais d'aménagement des systèmes de chauffage dans ces maisons sont entièrement remboursés.

Principes de fonctionnement du chauffage géothermique

Le chauffage à partir de l'énergie de la terre est utilisé avec succès dans diverses zones climatiques: les systèmes sont capables de fonctionner à la fois dans les régions du sud et du nord.

Au cours de son fonctionnement, une installation géothermique utilise une propriété physique de certains fluides telle que la capacité de s'évaporer, ce qui conduit au refroidissement de la surface. C'est ce phénomène qui sous-tend le fonctionnement des équipements frigorifiques.

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

principe de chauffage
Comment fonctionne la pompe à chaleur

Cependant, les unités de climatisation ont des fonctionnalités limitées - elles ne peuvent pas fonctionner à des températures inférieures à -5 ° C. Et le système géothermique est capable de fournir le chauffage de la maison quelle que soit la température de l'air à la surface. Cela est dû au fait que dans l'environnement dont il tire de l'énergie thermique, des conditions de température stables sont naturellement maintenues.

Plusieurs faits historiques

Lorsque la crise pétrolière a éclaté dans les années 70 du siècle dernier, un besoin pressant s'est fait sentir en Occident pour des sources d'énergie alternatives. C'est à cette époque que les premiers systèmes de chauffage géothermique ont commencé à voir le jour. Aujourd'hui, ils sont répandus aux États-Unis, au Canada et dans les États d'Europe occidentale.

Chauffage géothermique bricolage d'une maison de campagne

Quand on évoque les sources d'énergie géothermique, on imagine toujours une vallée de geysers ou de volcans, mais les sources dont nous avons besoin sont beaucoup plus proches. Et ils nous aideront à rester au chaud en hiver et au frais en été.

Par exemple, en Suède, l'eau de la mer Baltique est activement utilisée, dont la température est de + 4 degrés. En Allemagne, l'introduction de systèmes de chauffage géothermique est même parrainée au niveau de l'État. Pauzhetskaya, Verkhne-Mutnovskaya, Okeanskaya et d'autres centrales géothermiques fonctionnent en Russie. Mais il y a très peu de faits sur l'utilisation de l'énergie de la Terre dans notre secteur privé.

Dispositif de système de chauffage géothermique

La géothermie (la science de l'état thermique de la Terre) a rendu possible l'utilisation pratique de l'énergie thermique que 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 du réservoir. L'énergie thermique est «pompée» à la surface et permet de chauffer le liquide de refroidissement dans le circuit de chauffage d'une maison ou d'un établissement non résidentiel.

processus de chauffage
Comment se déroule le processus de chauffage

Le chauffage géothermique d'une maison privée est une option rentable. 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 4 à 6 kW d'énergie thermique utile obtenue des entrailles de la planète.

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

Il est très rentable de chauffer un bâtiment résidentiel en utilisant l'énergie thermique de l'intérieur de la terre, mais la période de récupération des coûts d'équipement et d'installation prendra un certain temps.

L'utilisation de la chaleur de la terre pour chauffer une maison ne nécessite pas l'installation d'une chaudière traditionnelle pour chauffer le liquide de refroidissement.

Dans ce cas, le système se compose de trois composants

:

  • circuit de chauffage - source géothermique d'énergie thermique;
  • circuit de chauffage à l'intérieur de la maison - radiateur ou plancher basse température;
  • station de pompage - une pompe à chaleur pour pomper de l'énergie thermique dans le circuit de chauffage à partir du circuit de chauffage dans le sol ou sous l'eau.

Un système de chauffage géothermique peut également être utilisé pour chauffer les serres, les bâtiments annexes, l'eau de piscine, les allées de jardin, etc.

Avantages et inconvénients

avantages

  • Une source d'énergie presque inépuisable et stable;
  • Les fabricants de tels systèmes appellent ce chauffage gratuitement pour le propriétaire. Mais ce n'est pas le cas, car il ne faut pas oublier le coût de l'électricité. Cependant, il est moins cher que les systèmes de chauffage traditionnels;
  • Le chauffage géothermique peut être utilisé dans presque toutes les régions, à l'exception des régions du nord;
  • Les systèmes de chauffage géothermique n'ont pas d'émissions nocives;
  • Ils prennent peu de place dans la maison (environ la taille d'un réfrigérateur);
  • Il est possible de configurer le fonctionnement des unités pour le chauffage et le refroidissement;
  • Si nécessaire, l'installation géothermique peut être intégrée dans le système de chauffage d'une maison avec une chaudière à gaz ou électrique.

Les inconvénients

  • Longue période de récupération;
  • Un investissement initial important dans l'achat et l'installation d'un système de chauffage géothermique.

Équipement pour l'aménagement du chauffage géothermique

Les équipements géothermiques pour un système de chauffage en profondeur permettent d'accumuler l'énergie thermique extraite de l'environnement et de la transférer vers le fluide caloporteur du circuit de chauffage.

La liste des équipements de chauffage avec la chaleur de la terre comprend

:

  • Évaporateur. L'appareil est situé en profondeur et sert à absorber l'énergie thermique située dans les eaux géothermiques ou le sol.
  • Condensateur. Permet d'amener la température de l'antigel à la valeur requise pour le 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 dans lequel passe 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 l'appareil de la pompe
Schéma de l'appareil pompe à chaleur

Installation du système

Le chauffage géothermique d'une maison de campagne au stade de l'aménagement nécessite un investissement solide. Le coût total élevé du système est en grande partie dû à l'important travail de terrain associé à l'installation du circuit de chauffage.

Au fil du temps, les coûts financiers sont payants, car l'énergie thermique utilisée pendant la saison de chauffage est extraite des profondeurs de la terre avec une consommation d'énergie minimale.

échangeur de chaleur horizontal
Installation d'un échangeur de chaleur horizontal pour un système de chauffage géothermique

Pour chauffer la maison avec la chaleur de la terre, installation du système

:

  • la partie principale doit être située sous terre ou au fond du réservoir;
  • dans la maison elle-même, seuls des équipements suffisamment compacts sont installés et un radiateur ou un circuit de chauffage au sol est posé. L'équipement situé à l'intérieur de la maison vous permet de réguler le niveau de chauffage du liquide de refroidissement.

équipement de chauffage
À quoi ressemble l'équipement géothermique dans une maison
Lors de la conception d'un chauffage utilisant la chaleur de la terre, il est nécessaire de décider de l'option d'installation pour le circuit de travail et du type de capteur.

Il existe deux types de collectionneurs

:

  1. Vertical - plonge dans le sol sur plusieurs dizaines de mètres. Pour ce faire, à une courte distance de la maison, vous devez forer un certain nombre de puits. Un contour est immergé dans les puits (l'option la plus fiable est les tuyaux en polyéthylène réticulé).
  2. Inconvénients: Coûts financiers importants pour le forage de plusieurs trous dans le sol d'une profondeur de 50 mètres.

    Avantages: L'emplacement de la conduite souterraine à une profondeur où la température du sol est stable, assure une efficacité élevée du système. De plus, le collecteur vertical occupe une petite zone du terrain.

  3. Horizontal.L'utilisation d'un tel collecteur est autorisée dans les régions à climat chaud et tempéré, car la profondeur de gel du sol ne doit pas dépasser 1,5 mètre.
  4. Inconvénients: La nécessité d'utiliser une grande surface du site (le principal inconvénient). Après avoir posé le contour, cette parcelle de terrain ne peut pas être utilisée pour un jardin ou un potager, car le système fonctionne avec la libération de froid lors du transport de réfrigérant, ce qui provoquera le gel des racines des plantes.

    Avantages: Travaux de terrain moins chers qui peuvent même être effectués par vous-même.

types de collectionneurs
Type de collecteur horizontal et vertical
L'énergie géothermique peut être obtenue en posant un circuit géothermique horizontal au fond d'un réservoir à l'abri du gel. Cependant, cela est difficile à mettre en œuvre en pratique: le réservoir peut être situé en dehors du territoire privé et alors 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 ambiante 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 les pertes d'énergie thermique.

Vidéo sur les principes et les résultats de l'opération

S'il vous est plus facile de percevoir des informations visuelles, cette vidéo vous permettra de voir de vos propres yeux exactement comment le système géothermique fonctionne, ainsi que d'en savoir plus sur qui et pourquoi ce type de chauffage est bénéfique.

Nous vous invitons à visionner une courte vidéo dans laquelle le propriétaire d'un collecteur souterrain horizontal vous fera part de ses impressions sur son fonctionnement. De plus, en regardant cette vidéo, vous en apprendrez davantage sur les coûts de fonctionnement associés à l'exploitation d'un système de chauffage géothermique.

Chaque propriétaire d'une maison privée choisit pour lui-même s'il achète les services d'organismes fournisseurs de ressources ou ne compte que sur lui-même. Ce faisant, il est guidé par toute une liste de considérations. La tâche que nous nous sommes fixée n'est pas de vous pousser à une conclusion toute faite, mais de partager des informations sur les options pour résoudre le problème devant vous. publié

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