Ogrzewanie geotermalne jest jednym z najbardziej obiecujących spośród całkowitej liczby alternatywnych źródeł energii. W przeciwieństwie do układów słonecznych jest praktycznie niezależny od pory roku. Ale czy ogrzewanie domu jest korzystne ze względu na ciepło i energię ziemi?
Geotermalne ogrzewanie domu
Najpierw musisz zrozumieć zasady pozyskiwania energii cieplnej. Opierają się na wzroście temperatury podczas pogłębiania się głęboko w ziemi. Na pierwszy rzut oka wzrost stopnia nagrzewania jest niewielki. Ale dzięki pojawieniu się nowych technologii ogrzewanie domu z powodu ciepła ziemi stało się rzeczywistością.
Głównym warunkiem organizacji ogrzewania geotermalnego jest temperatura co najmniej 6 ° C. Jest to typowe dla środkowych i głębokich warstw gleby i zbiorników wodnych. Te ostatnie są wysoce zależne od wskaźnika temperatury zewnętrznej, dlatego są rzadko używane. Jak praktycznie można zorganizować ogrzewanie domu za pomocą energii ziemskiej?
Aby to zrobić, musisz wykonać 3 obwody wypełnione cieczami o różnych właściwościach technicznych:
- Zewnętrzny. Częściej w nim krąży płyn niezamarzający. Jego ogrzewanie do temperatury co najmniej 6 ° C jest spowodowane energią ziemi;
- Pompa ciepła. Bez niego ogrzewanie z powodu energii ziemi jest niemożliwe. Chłodziwo z obwodu zewnętrznego przenosi swoją energię do czynnika chłodniczego za pomocą wymiennika ciepła. Jego temperatura parowania jest mniejsza niż 6 ° C. Następnie wchodzi do sprężarki, gdzie po sprężeniu temperatura wzrasta do 70 ° C;
- Kontur wewnętrzny. Zgodnie z podobnym schematem ciepło ze sprężonego czynnika chłodniczego jest przenoszone do wody w systemie do pieczenia. Zatem ogrzewanie odbywa się z trzewi ziemi przy minimalnych kosztach.
Mimo oczywistych zalet takie systemy rzadko można znaleźć. Jest to związane z wysokimi kosztami zakupu sprzętu i organizacją zewnętrznego obwodu poboru ciepła.
Najlepiej powierzyć obliczenia ogrzewania od ciepła ziemi profesjonalistom. Wydajność całego systemu będzie zależeć od poprawności obliczeń.
Zasada działania pompy ciepła
„Sercem” ogrzewania geotermalnego jest pompa ciepła. Składa się z kilku elementów, których działanie wpływa bezpośrednio na wskaźnik wydajności całego systemu. Dlatego przed zaplanowaniem ogrzewania prywatnego domu z ziemi - musisz poznać główne cechy tej strony.
Ponieważ to urządzenie należy do kategorii złożonego sprzętu - zaleca się kupowanie tylko modeli fabrycznych. Konstrukcja pompy ciepła obejmuje następujące elementy:
- Parownik. W tym bloku energia jest przenoszona z obwodu zewnętrznego;
- Kompresor. Konieczne jest wytworzenie wysokiego ciśnienia w czynniku chłodniczym;
- Kapilarny. Służy do obniżenia ciśnienia wewnętrznego w obwodzie chłodniczym;
- System sterowania. Za jego pomocą regulowane jest ogrzewanie prywatnego domu z ziemi - tryb pracy temperatury, prędkość przepływu chłodziwa itp.
Głównym problemem w produkcji własnej pompy ciepła jest ograniczenie strat ciepła i normalizacja pracy obwodu wewnętrznego z czynnikiem chłodniczym. Modele fabryczne są konfigurowane na etapie produkcji, a projekt przewiduje możliwość dostosowania jego parametrów.
Jak poprawnie obliczyć parametry pompy, aby ciepło ziemi do ogrzewania domu zapewniało normalną temperaturę? Aby to zrobić, sprawdź moc cieplną pompy. W celu przybliżonego obliczenia można użyć następującej formuły:
Q = (t1-t2) * V
Gdzie t1-t2 - różnica temperatur na rurze wlotowej i powrotnej, ° C,V. - szacunkowe natężenie przepływu chłodziwa, m³ / h,Q - moc znamionowa pompy ciepła, waty.
Ta technika nie ma zastosowania w przypadku złożonych systemów, ponieważ istnieje wiele dodatkowych czynników. W szczególności straty ciepła na autostradzie. Jest to szczególnie prawdziwe w tych obszarach, w których wychodzi jak najbliżej powierzchni ziemi. Aby zminimalizować straty ciepła, rozgrzej rury grzewcze w ziemi.
Ponieważ działanie pompy ciepła zależy od energii elektrycznej, zaleca się zainstalowanie zasilania awaryjnego.
Opcje ogrzewania geotermalnego
Aby energia ziemi została wykorzystana do maksymalnego ogrzania domu - musisz wybrać odpowiedni schemat obwodu zewnętrznego. W rzeczywistości każde medium może być źródłem energii cieplnej - pod ziemią, wodą lub powietrzem. Ważne jest jednak uwzględnienie sezonowych zmian warunków pogodowych, jak omówiono powyżej.
Obecnie istnieją dwa rodzaje systemów, które są skutecznie wykorzystywane do ogrzewania domu z powodu ciepła ziemi - pozioma i pionowa. Kluczowym czynnikiem wyboru jest wielkość ziemi. Od tego zależy układ rur do ogrzewania domu energią ziemi.
Oprócz tego brane są pod uwagę takie czynniki:
- Skład gleby. W kamienistych i gliniastych trudno jest wykonać pionowe pnie do układania autostrad;
- Zamarzanie gleby. Określi optymalną głębokość rury;
- Lokalizacja wód podziemnych. Im są wyższe, tym lepiej do ogrzewania geotermalnego. W takim przypadku temperatura wzrośnie wraz z głębokością, która jest optymalnym warunkiem ogrzewania z powodu energii ziemi.
Musisz także wiedzieć o możliwości odwrotnego transferu energii w lecie. Wtedy ogrzewanie prywatnego domu z ziemi nie będzie działać, a nadmiar ciepła przejdzie z domu na ziemię. Wszystkie systemy chłodnicze działają w ten sam sposób. Ale do tego konieczne jest zainstalowanie dodatkowego sprzętu.
Nie możesz planować instalacji obwodu zewnętrznego poza domem. Zwiększy to straty ciepła podczas ogrzewania z trzewi ziemi.
Schemat poziomy ogrzewania geotermalnego
Najczęstszy sposób instalowania zewnętrznych autostrad. Jest to wygodne ze względu na łatwość instalacji i możliwość stosunkowo szybkiej wymiany wadliwych odcinków rurociągu.
Do instalacji zgodnie z tym schematem stosuje się system kolektora. Aby to zrobić, kilka obwodów znajduje się w minimalnej odległości 0,3 m od siebie. Są one połączone za pomocą kolektora, który doprowadza chłodziwo dalej do pompy ciepła. Zapewni to maksymalny wkład energii do ogrzewania z ciepła ziemi.
Ale jednocześnie należy wziąć pod uwagę wiele ważnych niuansów:
- Duża powierzchnia działki. W przypadku domu o powierzchni około 150 m² powinna wynosić co najmniej 300 m²;
- Rury są koniecznie wpuszczane na głębokość poniżej poziomu zamarzania gleby;
- Przy możliwym ruchu gleby podczas wiosennych powodzi wzrasta prawdopodobieństwo przesunięcia autostrad.
Zdecydowaną zaletą ogrzewania z ciepła ziemi typu poziomego jest możliwość samoorganizacji. W większości przypadków nie będzie to wymagało zaangażowania specjalnego sprzętu.
Aby uzyskać maksymalny transfer ciepła, musisz użyć rur o wysokiej przewodności cieplnej - cienkościennego polimeru. Ale jednocześnie należy rozważyć sposoby ogrzewania rur grzewczych w ziemi.
Pionowe ogrzewanie geotermiczne
Jest to bardziej pracochłonny sposób organizowania ogrzewania prywatnego domu z ziemi. Rurociągi znajdują się pionowo w specjalnych studniach. Ważne jest, aby wiedzieć, że taki schemat jest znacznie bardziej skuteczny niż wertykalny.
Jego główną zaletą jest zwiększenie stopnia podgrzewania wody w obwodzie zewnętrznym. Te. im głębiej znajdują się rury, tym większa ilość ciepła gruntowego do ogrzewania dom wejdzie do systemu. Kolejnym czynnikiem jest niewielka powierzchnia ziemi. W niektórych przypadkach układ zewnętrznego geotermalnego obwodu grzewczego odbywa się nawet przed budową domu w bezpośrednim sąsiedztwie fundamentu.
Jakie trudności można napotkać, uzyskując energię ziemi do ogrzewania domu zgodnie z tym schematem?
- Ilościowy na jakościowy. W przypadku ustawienia pionowego długość linii jest znacznie większa. Jest to kompensowane przez wyższą temperaturę gleby. Aby to zrobić, musisz wykonać studnie o głębokości do 50 m, co jest pracochłonną pracą;
- Skład gleby. W przypadku gleby skalistej konieczne jest użycie specjalnych wiertarek. W glinie, aby zapobiec zrzuceniu studni, zamontowana jest ochronna skorupa ze zbrojonego betonu lub grubościennego tworzywa sztucznego;
- W przypadku wadliwego działania lub utraty szczelności proces naprawy jest skomplikowany. W takim przypadku mogą wystąpić długotrwałe awarie w pracy ogrzewania domu dla energii cieplnej ziemi.
Ale pomimo dużych kosztów początkowych i złożoności instalacji, pionowy układ linii jest optymalny. Eksperci zalecają stosowanie właśnie takiego schematu instalacji.
Do obiegu płynu chłodzącego w obwodzie zewnętrznym w układzie pionowym potrzebne są mocne pompy obiegowe.
Organizacja ogrzewania geotermalnego
Konsumenci nadal mają główne pytanie - czy można wykorzystać ogrzewanie domu na wsi z energią ziemi jako głównym? Jest to możliwe, ale tylko z profesjonalnym podejściem na wszystkich etapach - od obliczeń po instalację i testowanie systemu.
Przede wszystkim musisz wybrać odpowiednią pompę ciepła. Biorąc pod uwagę ich wysoki koszt - musisz najpierw wykonać wszystkie wstępne obliczenia jego właściwości. Tylko w tym przypadku ogrzewanie z powodu energii cieplnej ziemi będzie miało maksymalny współczynnik wydajności. Wśród sprawdzonych producentów są Buderus, Vaillant i Veissman. Średni koszt pompy ciepła do ogrzewania z podłoża gruntowego wynosi około 360 tysięcy rubli o mocy znamionowej 6 kW. Bardziej wydajne modele mogą kosztować ponad 1 milion rubli.
Oprócz kosztów należy zwrócić uwagę na materiał do produkcji rur. Aby zminimalizować straty ciepła podczas ogrzewania z energii cieplnej ziemi, zaleca się stosowanie następujących elementów:
- Usieciowany polietylen. Różni się niskim kosztem - jest optymalny dla schematów poziomych;
- Rury ze stali nierdzewnej. Służy do ogrzewania z wykorzystaniem energii cieplnej ziemi z pionowym układem obwodu zewnętrznego. Porównuje się korzystnie z usieciowanym polietylenem o wysokiej przewodności cieplnej i wytrzymałości mechanicznej. Wadą jest wysoki koszt.
W celu optymalizacji zaleca się instalację zewnętrznych i wewnętrznych czujników temperatury, a także akumulatora ciepła. Pozwoli to zminimalizować koszty ogrzewania prywatnego domu energetycznego.
Biorąc pod uwagę wszystkie te czynniki, do tej pory w większości przypadków instalują ogrzewanie geotermalne z energii ziemi jako dodatkowy. Z czasem koszty komponentów i wydajność pomp ciepła wzrosną - i dopiero wtedy takie systemy można uznać za główne.
Przykład instalacji ogrzewania geotermalnego w prywatnym domu można znaleźć, oglądając wideo:
