يعد التسخين الحراري الأرضي أحد أكثر المصادر الواعدة في إجمالي مصادر الطاقة البديلة. على عكس الأنظمة الشمسية ، فهي مستقلة عمليا عن الوقت من السنة. ولكن هل تدفئة المنزل مفيدة بسبب حرارة الأرض وطاقتها؟
التدفئة المنزلية الحرارية الأرضية
تحتاج أولاً إلى فهم مبادئ الحصول على الطاقة الحرارية. وهي ترتكز على ارتفاع في درجة الحرارة عند التعمق في الأرض. للوهلة الأولى ، فإن الزيادة في درجة التدفئة غير ذات أهمية. ولكن بفضل ظهور التقنيات الجديدة ، أصبحت التدفئة المنزلية بسبب حرارة الأرض حقيقة واقعة.
الشرط الرئيسي لتنظيم التدفئة الحرارية الأرضية هو درجة حرارة لا تقل عن 6 درجات مئوية. هذا هو الحال بالنسبة للطبقات الوسطى والعميقة من التربة والمسطحات المائية. هذا الأخير يعتمد بشكل كبير على مؤشر درجة الحرارة الخارجية ، لذلك نادرا ما يتم استخدامها. كيف يمكن عمليًا ترتيب تدفئة المنزل بالطاقة الأرضية؟
للقيام بذلك ، تحتاج إلى إنشاء 3 دوائر مليئة بالسوائل ذات الخصائص التقنية المختلفة:
- الخارجي. في كثير من الأحيان يتم تداول مضاد التجمد. يرجع تسخينه إلى درجة حرارة لا تقل عن 6 درجات مئوية إلى طاقة الأرض ؛
- مضخة الحرارة. بدونها ، من المستحيل تسخين بسبب طاقة الأرض. ينقل المبرد من الدائرة الخارجية طاقته إلى المبرد باستخدام مبادل حراري. درجة حرارة التبخر أقل من 6 درجات مئوية. بعد ذلك ، يدخل الضاغط ، حيث بعد الضغط ترتفع درجة الحرارة إلى 70 درجة مئوية ؛
- الكفاف الداخلي. وفقًا لمخطط مماثل ، يتم نقل الحرارة من المبرد المضغوط إلى الماء في نظام الخبز. وبالتالي ، يحدث التسخين من أحشاء الأرض بأقل تكلفة.
على الرغم من المزايا الواضحة ، نادرًا ما يمكن العثور على هذه الأنظمة. يرتبط هذا بالتكاليف العالية لشراء المعدات وتنظيم الدائرة الخارجية لمأخذ الحرارة.
من الأفضل أن يعهد إلى حساب التدفئة من حرارة الأرض للمهنيين. تعتمد كفاءة النظام بأكمله على صحة الحسابات.
مبدأ تشغيل المضخة الحرارية
إن "قلب" التدفئة الحرارية الأرضية هو المضخة الحرارية. يتكون من عدة مكونات ، يؤثر تشغيلها بشكل مباشر على مؤشر الكفاءة للنظام بأكمله. لذلك ، قبل التخطيط لتدفئة منزل خاص من الأرض - تحتاج إلى معرفة الخصائص الرئيسية لهذا الموقع.
نظرًا لأن هذا الجهاز ينتمي إلى فئة المعدات المعقدة - فمن المستحسن شراء نماذج المصنع فقط. يتضمن تصميم المضخة الحرارية المكونات التالية:
- المبخر. في هذه الكتلة ، يتم نقل الطاقة من الدائرة الخارجية ؛
- ضاغط. من الضروري إنشاء ضغط مرتفع في وسط المبرد ؛
- شعري. يعمل على تقليل الضغط الداخلي في دائرة التبريد ؛
- نظام التحكم. بمساعدتها ، يتم تنظيم تدفئة منزل خاص من الأرض - وضع درجة حرارة التشغيل ، وسرعة مرور المبردات ، إلخ.
تتمثل المشكلة الرئيسية في الإنتاج الذاتي لمضخة الحرارة في تقليل فقد الحرارة وتطبيع عمل الدائرة الداخلية مع غاز التبريد. يتم إعداد نماذج المصانع في مرحلة التصنيع ، ويوفر التصميم إمكانية تعديل معلماتها.
كيف تحسب معلمات المضخة بشكل صحيح ، بحيث توفر حرارة الأرض لتسخين المنزل درجة حرارة طبيعية؟ للقيام بذلك ، اكتشف الطاقة الحرارية للمضخة. للحساب التقريبي ، يمكنك استخدام الصيغة التالية:
س = (t1-t2) * V
أين t1-t2 - فرق درجة الحرارة في أنبوب المدخل والعودة ، ° C ،الخامس - معدل التدفق التقديري للمبرد ، متر مكعب / ساعة ،س - الطاقة المقدرة للمضخة الحرارية ، واط.
لا تنطبق هذه التقنية على الأنظمة المعقدة ، نظرًا لوجود العديد من العوامل الإضافية. على وجه الخصوص ، فقدان الحرارة على الطريق السريع. وينطبق هذا بشكل خاص على تلك المناطق التي يخرج منها بالقرب من سطح التربة قدر الإمكان. لتقليل فقدان الحرارة ، قم بتسخين أنابيب التسخين في الأرض.
نظرًا لأن تشغيل المضخة الحرارية يعتمد على الكهرباء ، فمن المستحسن تثبيت مصدر طاقة طارئ.
خيارات التدفئة الحرارية الأرضية
من أجل استخدام طاقة الأرض لتسخين المنزل إلى أقصى حد - تحتاج إلى اختيار مخطط الدائرة الخارجية الصحيح. في الواقع ، يمكن لأي وسيط أن يكون مصدرًا للطاقة الحرارية - تحت الأرض أو الماء أو الهواء. ولكن من المهم مراعاة التغيرات الموسمية في الظروف الجوية ، كما نوقش أعلاه.
حاليا ، هناك نوعان من الأنظمة التي تستخدم بشكل فعال لتدفئة المنزل بسبب حرارة الأرض - الأفقي والرأسي. العامل الرئيسي في الاختيار هو حجم الأرض. يعتمد تصميم الأنابيب لتسخين منزل بالطاقة الأرضية على هذا.
بالإضافة إلى ذلك ، يتم أخذ هذه العوامل بعين الاعتبار:
- تكوين التربة. في الصخرية والطميية ، يصعب عمل جذوع رأسية لوضع الطرق السريعة ؛
- تجميد التربة. سيحدد العمق الأمثل للأنبوب ؛
- موقع المياه الجوفية. كلما كانت أعلى ، كان ذلك أفضل للتدفئة الحرارية الأرضية. في هذه الحالة ، ستزداد درجة الحرارة مع العمق ، وهو أفضل حالة للتدفئة بسبب طاقة الأرض.
تحتاج أيضًا إلى معرفة إمكانية نقل الطاقة العكسي في الصيف. ثم لن يعمل تسخين منزل خاص من الأرض ، وستنتقل الحرارة الزائدة من المنزل إلى التربة. تعمل جميع أنظمة التبريد بنفس الطريقة. ولكن لهذا من الضروري تثبيت معدات إضافية.
لا يمكنك التخطيط لتثبيت دائرة خارجية بعيدًا عن المنزل. سيؤدي هذا إلى زيادة فقدان الحرارة في التدفئة من أحشاء الأرض.
مخطط أفقي للتدفئة الحرارية الأرضية
الطريقة الأكثر شيوعًا لتثبيت الطرق السريعة الخارجية. إنه مناسب لسهولة التركيب والقدرة على استبدال الأجزاء المعيبة من خط الأنابيب بسرعة نسبية.
للتثبيت وفقًا لهذا المخطط ، يتم استخدام نظام جامع. للقيام بذلك ، تقع العديد من الدوائر على مسافة 0.3 متر على الأقل من بعضها البعض. يتم توصيلها عن طريق جامع ، والذي يغذي المبرد بشكل أكبر في المضخة الحرارية. سيضمن ذلك إدخال الحد الأقصى من الطاقة للتدفئة من حرارة الأرض.
ولكن في الوقت نفسه ، يجب مراعاة عدد من الفروق الدقيقة المهمة:
- مساحة كبيرة من المؤامرة. بالنسبة للمنزل الذي تبلغ مساحته حوالي 150 مترًا مربعًا ، يجب أن يكون على الأقل 300 متر مربع ؛
- يتم تثبيت الأنابيب بالضرورة على عمق أقل من مستوى تجميد التربة ؛
- مع احتمال حركة التربة خلال فيضانات الربيع ، يزداد احتمال إزاحة الطرق السريعة.
الميزة المميزة للتدفئة من حرارة الأرض من النوع الأفقي هي إمكانية الترتيب الذاتي. في معظم الحالات ، لن يتطلب ذلك مشاركة معدات خاصة.
لتحقيق أقصى قدر من نقل الحرارة ، تحتاج إلى استخدام أنابيب ذات موصلية حرارية عالية - بوليمر رقيق الجدران. ولكن في الوقت نفسه ، يجب مراعاة طرق تدفئة أنابيب التدفئة في الأرض.
التدفئة الحرارية الأرضية الرأسية
هذه طريقة أكثر شاقة لتنظيم تدفئة منزل خاص من الأرض. تقع خطوط الأنابيب عموديا في الآبار الخاصة. من المهم أن تعرف أن مثل هذا المخطط أكثر فعالية من المخطط العمودي.
ميزته الرئيسية هي زيادة درجة تسخين الماء في الدائرة الخارجية. أولئك. كلما كانت الأنابيب أعمق ، زادت كمية حرارة الأرض لتدفئة المنزل إلى النظام. عامل آخر هو المساحة الصغيرة للأرض. في بعض الحالات ، يتم تنفيذ ترتيب دائرة التدفئة الحرارية الأرضية الخارجية حتى قبل بناء المنزل في المنطقة المجاورة مباشرة للمؤسسة.
ما الصعوبات التي يمكن أن يواجهها المرء في الحصول على طاقة الأرض لتدفئة المنزل وفقًا لهذا المخطط؟
- الكمية إلى النوعية. للترتيب الرأسي ، يكون طول الخطوط أعلى بكثير. يتم تعويضه عن طريق ارتفاع درجة حرارة التربة. للقيام بذلك ، تحتاج إلى حفر آبار بعمق يصل إلى 50 مترًا ، وهي مهمة شاقة ؛
- تكوين التربة. بالنسبة للتربة الصخرية ، من الضروري استخدام آلات حفر خاصة. في الطميية لمنع تساقط البئر ، يتم تركيب غلاف واق من الخرسانة المسلحة أو البلاستيك ذي الجدران السميكة ؛
- في حالة الأعطال أو فقدان الشد عملية الإصلاح معقدة. في هذه الحالة ، قد يكون هناك أعطال طويلة المدى في عمل تدفئة المنزل للطاقة الحرارية للأرض.
ولكن على الرغم من التكاليف الأولية الكبيرة وتعقيد التثبيت ، فإن التخطيط الرأسي للخطوط هو الأمثل. ينصح الخبراء باستخدام مخطط التثبيت فقط.
لتدوير المبرد في الدائرة الخارجية في نظام عمودي ، هناك حاجة إلى مضخات تداول قوية.
تنظيم التدفئة الحرارية الأرضية
لا يزال لدى المستهلكين السؤال الرئيسي - هل من الممكن استخدام تدفئة منزل ريفي مع طاقة الأرض كطاقة رئيسية؟ هذا ممكن ، ولكن فقط مع نهج احترافي في جميع المراحل - من الحساب إلى التثبيت واختبار النظام.
بادئ ذي بدء ، تحتاج إلى اختيار مضخة الحرارة المناسبة. نظرًا لتكلفتها العالية - يجب عليك أولاً إجراء جميع الحسابات الأولية لخصائصها. فقط في هذه الحالة ، سيكون للتدفئة بسبب الطاقة الحرارية للأرض معامل الكفاءة الأقصى. من بين الشركات المصنعة الموثوقة Buderus و Vaillant و Veissman. يبلغ متوسط تكلفة المضخة الحرارية للتدفئة من باطن الأرض حوالي 360 ألف روبل بقوة مقدرة تبلغ 6 كيلو واط. يمكن أن تكلف النماذج الأكثر إنتاجية أكثر من مليون روبل.
بالإضافة إلى التكلفة ، تحتاج إلى الانتباه إلى مواد إنتاج الأنابيب. لتقليل فقدان الحرارة في التدفئة من الطاقة الحرارية للأرض ، يوصى باستخدام ما يلي:
- متشابك البولي ايثيلين. يختلف في التكلفة المنخفضة - فهو مثالي للمخططات الأفقية ؛
- انبوب مقاوم للصدأ. يتم استخدامه في التسخين باستخدام الطاقة الحرارية للأرض مع ترتيب رأسي للدائرة الخارجية. يقارن بشكل إيجابي مع البولي إيثيلين المتصالب مع الموصلية الحرارية العالية والقوة الميكانيكية. العيب هو التكلفة العالية.
من أجل التحسين ، يوصى بتركيب مستشعرات درجة الحرارة الخارجية والداخلية ، بالإضافة إلى تراكم الحرارة. هذا سيقلل من تكلفة تدفئة أرض الطاقة المنزلية الخاصة.
وبالنظر إلى كل هذه العوامل ، فإنهم حتى الآن في معظم الحالات يقومون بتثبيت التدفئة الحرارية الأرضية من طاقة الأرض كمصدر إضافي. بمرور الوقت ، ستزداد تكلفة المكونات وكفاءة المضخات الحرارية - وعندئذ فقط يمكن اعتبار هذه الأنظمة على أنها الأنظمة الرئيسية.
يمكن العثور على مثال لتركيب التدفئة الحرارية الأرضية في منزل خاص من خلال مشاهدة الفيديو:
