La chaleur est l'un des types d'énergie les plus recherchés nécessaires au maintien de 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. Bien entendu, dans ce contexte, il existe un besoin de proposer un mode de chauffage alternatif. L'une des solutions techniques les plus prometteuses et en développement actif de ce type est une pompe à chaleur géothermique, dont le concept se rapproche progressivement des conditions de fonctionnement domestiques.
Vue d'ensemble de la technologie
Toute idée d'une source alternative de chaleur implique le service de l'un ou l'autre matériau ou phénomène naturel. Dans ce cas, le sous-sol est le principal fournisseur d'énergie. Terrain sur certainssuffisamment profond pour maintenir une température suffisante pour que sa chaleur puisse être accumulée et réutilisée à la surface. Les ressources hydrologiques peuvent également être considérées comme une source de chaleur, en adaptant la conception technique de l'infrastructure de stockage.
Pour représenter l'efficacité de cette technologie, on peut noter qu'en investissant 1 kW d'énergie dans l'entretien d'une pompe à chaleur géothermique, vous pouvez obtenir un retour sous la forme de 2 à 6 kW. Qu'est-ce qui explique un rendement aussi élevé ? Par rapport à d'autres moyens de traitement des sources d'énergie naturelles, les mécanismes géothermiques ne prévoient pas d'étapes intermédiaires de conversion. Par exemple, le stockage de l'énergie solaire nécessite que la lumière et la chaleur soient converties en électricité, qui est utilisée pour faire fonctionner la 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 les points spécifiques 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 35-40 ° C est considéré comme un indicateur économiquement justifié. L'utilisateur final est le circuit de chauffage.
Un pipeline spécial est chargé de transférer l'énergie du sol au système de chauffage de la maison,desservie par une pompe à chaleur géothermique. Le principe de fonctionnement repose sur le fait que la chaleur est transférée via cette ligne d'alimentation avec un échangeur de chaleur à évaporateur le long du circuit de réfrigérant. Comme dans les climatiseurs, le fréon joue le rôle de substance active d'évaporation. Avant le démarrage de la pompe, elle est à l'état liquide et après le démarrage, elle passe à l'état gazeux. De plus, le réfrigérant mis à jour est transféré au compresseur, dont les communications sont connectées au circuit de chauffage final. L'excès de fréon à ce stade est évacué par le canal de sortie.
Équipements géothermiques
L'élément fonctionnel principal du système est une pompe thermomécanique. La structure de l'unité est représentée par trois circuits:
- Externe. Fait circuler le liquide de refroidissement conventionnel sous forme d'antigel ou de saumure.
- Interne. Contient du réfrigérant dans des chambres scellées où se déroulent des processus de chauffage-évaporation.
- Boucle externe qui va directement au système desservi cible.
En outre, la liste des organes de travail d'une pompe à chaleur géothermique pour le chauffage comprend un compresseur, un évaporateur, un canal de décharge et des caloporteurs. Il est important de noter que les conceptions, la mise en page et les fonctionnalités supplémentaires peuvent varier en fonction de l'application. 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 installations de stockage
Les systèmes géothermiques présentent de nombreux avantages,associés à un approvisionnement énergétique économique, à l'aspect pratique et à l'accessibilité technologique pour un usage domestique. Mais, comme d'autres systèmes qui stockent de l'énergie alternative, il dépend de la source. Par conséquent, afin d'être sûr de la stabilité de l'apport de chaleur, il est nécessaire de réfléchir à l'avance à la possibilité de se connecter à un canal d'alimentation en énergie de secours. Les sources souterraines et hydrologiques seront abordées 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. Il peut s'agir notamment de nappes chauffantes associées à une pompe, de liquide de refroidissement et de systèmes de chauffage tiers.
Source d'énergie thermique au sol
Les systèmes de grande capacité qui stockent l'énergie géothermique sont placés dans des champs d'environ 200 m22. Une couche de sol de 40 à 50 cm d'épaisseur est retirée de la zone marquée sous le point de congélation. En général, une épaisseur de 150-200 cm est obtenue. Ces données et d'autres sont indiquées dans le projet avec le calcul des volumes d'énergie pour un circuit de chauffage particulier. Cela dépendra également beaucoup de la région, puisque dans une zone, vous pouvez extraire 30 W à partir de 1 m2, et dans une autre - 70-80 à partir de 1 m2.
Des puits, des tranchées ou des plates-formes solides sont formés sur le site pour accueillir les éléments qui s'accumulent. Le plus accessible en mise en œuvre est considéréune installation verticale de fond de trou dans laquelle sont placés des tuyaux ou des tapis d'accumulation en spirale. Dans une configuration horizontale de l'infrastructure de captage, une pompe à chaleur géothermique pour le chauffage peut produire de grandes quantités d'énergie, mais elle présente des inconvénients. Elles portent sur la complexité des terrassements (nécessite un équipement particulier pour aménager de grandes surfaces), l'exclusion de tout aménagement paysager et la baisse des températures en fin de saison de chauffe.
Eau source d'énergie thermique
Les principaux objets de service dans ce cas sont les lacs, les réservoirs et les étangs. Quant aux éléments d'accumulation, leur fonction est assurée par des tuyaux en polymère avec remplissage antigel. Le volume d'énergie extraite en moyenne peut être représenté par 30 W par 1 m de tuyau. Pour l'entretien complexe d'une grande maison privée, 12 kW sont nécessaires - en conséquence, il est nécessaire d'organiser un système de tuyauterie de 400 m de long.
Il existe une autre approche du stockage de la chaleur à partir des ressources hydrologiques. S'il n'y a pas de lacs et de réservoirs à proximité, vous pouvez équiper 2-3 puits avec des puits d'une profondeur d'environ 20 m sur votre propre site. L'eau à ce niveau aura une température d'environ 10 ° C, mais cela suffit pour la fonction de chauffage d'appoint. L'essentiel est qu'une pompe à chaleur géothermique effectue la tâche de faire circuler constamment de l'eau chaude ou chaude. D'un côté du circuit, la ressource est constamment chauffée dans les puits sans le moindre coût, et la maison accumule de l'énergie à partir de la portion d'eau nouvellement reçue.
Installation de système géothermique
Avant de prendre une décision d'achat d'équipement, il convient d'évaluer si l'utilisation de cette technologie est fondamentalement justifiée dans une région particulière. Pour ce faire, un certain nombre d'études d'exploration géologique sont menées avec la détermination de la profondeur de gel du sol.
Dans l'installation, des tuyaux ou d'autres éléments d'accumulation, une pompe et des raccords d'installation sont impliqués. L'infrastructure de chauffage interne peut être constituée de radiateurs, de ventilateurs de refroidissement ou d'un plancher d'eau chaude, etc. Ce sera le système de consommation de la ressource fournie.
Ainsi, des pompes à chaleur géothermiques sont installées pour la maison dans des puits - comme déjà indiqué, non seulement la terre, mais aussi l'eau. Il est possible d'équiper des puits, des tranchées et des champs avec une couche de sol liquide, mais cette option est plus souvent utilisée pour l'approvisionnement en chaleur industrielle. Dans la niche créée, des batteries sont posées sur tout le site - dans une configuration en ligne droite ou en spirale. Les circuits sont reliés à une pompe située en surface qui, à son tour, est reliée aux circuits de chauffage domestique.
Fabricants de pompes géothermiques
Le segment est activement développé grâce aux efforts des plus grands développeurs d'équipements HVAC. En particulier, le fabricant de chaudières Viessmann présente des appareils fiables pour le stockage de l'eau et de la chaleur du sol à une température de fonctionnement d'environ +65 °C. Pour les bâtiments industriels et publics d'une superficie de 300-350 m2 la pompe à chaleur géothermique NIBE F1145 est disponible. À sonles caractéristiques incluent la possibilité de se connecter à un réseau triphasé à 380 V et à un réseau monophasé à 220 V. La société japonaise Mitsubishi propose des modèles universels de pompes géothermiques en termes d'applications. Les développeurs de cette société développent depuis 2007 le concept de séparation de chauffage multizone avec un système de contrôle simplifié.
N'ignorez pas un segment aussi prometteur et des entreprises nationales. Par exemple, une pompe à chaleur géothermique BROSK Mark II 100 de fabrication russe est spécialement conçue pour un consommateur privé - le propriétaire d'une petite maison de campagne. Mais, malgré des performances modestes, cet équipement se caractérise par sa fiabilité, son efficacité énergétique et sa multifonctionnalité.
Retour positif sur la technologie
Cette méthode de chauffage attire de nombreuses personnes avec la commodité de l'entretien, de la maintenance 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 d'un même équipement de pompe et de contrôle, mais elles sont insignifiantes au regard de la quantité d'énergie restituée. Le respect de l'environnement des pompes à chaleur géothermiques est également souligné. Les avis et du tout l'une des premières places parmi les avantages mettent le fait que l'infrastructure de travail ne prend pas de place dans la maison. Seules les communications sont introduites, et le reste des unités fonctionnelles et des nœuds restent dans la rue.
Avis négatifs
Avec une performance thermique géothermique de chaufferie à part entièreles systèmes ne sont pas comparables. Et le point n'est même pas dans les indicateurs de puissance spécifiques, mais dans l'apport spasmodique de chaleur. Beaucoup se plaignent de longues périodes de faible débit d'énergie, c'est pourquoi il est recommandé d'organiser des systèmes d'alimentation de secours. Mais il y a une autre lacune ici. Bien qu'un peu d'argent soit dépensé pour l'entretien de l'équipement, 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. en fonction de la configuration. Les coûts d'installation coûteront également 50 à 70 000 roubles.
Conclusion
Il existe de nombreuses options pour organiser l'approvisionnement en chaleur dans une maison privée. Chacun d'eux est coûteux à sa manière pendant le fonctionnement - des panneaux électriques coûteux aux chaudières à gaz économiques. Mais un équipement traditionnel au design moderne est un système dont la conception est optimisée et facile à gérer. Que peut attirer une pompe à chaleur géothermique pour le chauffage domestique ? 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 d'appoint passif sans surveillance ni maintenance constantes. Et encore une chose - c'est une autonomie complète, permettant l'utilisation d'équipements géothermiques comme source de chaleur de secours.
