Geotermálne vykurovanie je jedným z najsľubnejších z celkového počtu alternatívnych zdrojov energie. Na rozdiel od solárnych systémov je prakticky nezávislá od ročného obdobia. Je však vykurovanie domu prospešné pre teplo a energiu zeme?
Geotermálne vykurovanie domácností
Najprv musíte pochopiť princípy získavania tepelnej energie. Sú založené na zvyšovaní teploty, keď sa prehlbujú hlboko do zeme. Na prvý pohľad je zvýšenie stupňa zahrievania zanedbateľné. Ale vďaka príchodu nových technológií sa vykurovanie domácností vplyvom tepla zeme stalo realitou.
Hlavnou podmienkou pre organizovanie geotermálneho vykurovania je teplota najmenej 6 ° C. Je to typické pre stredné a hlboké vrstvy pôdy a vodných útvarov. Tieto sú vysoko závislé od ukazovateľa vonkajšej teploty, preto sa používajú zriedka. Ako je možné prakticky zariadiť vykurovanie domu pozemskou energiou?
Na tento účel musíte urobiť 3 okruhy naplnené kvapalinami s rôznymi technickými charakteristikami:
- Vonkajšie, Častejšie v ňom cirkuluje nemrznúca zmes. Jeho zahrievanie na teplotu najmenej 6 ° C je spôsobené energiou Zeme;
- Tepelné čerpadlo, Bez neho nie je možné zohrievanie v dôsledku energie Zeme. Chladivo z vonkajšieho okruhu odovzdáva svoju energiu do chladiva pomocou výmenníka tepla. Teplota jeho odparovania je nižšia ako 6 ° C. Potom vstúpi do kompresora, kde po stlačení stúpne teplota na 70 ° C;
- Vnútorný obrys, Podľa podobnej schémy je teplo prenášané zo stlačeného chladiva do vody v pečive. K zahrievaniu dochádza z vnútorností zeme s minimálnymi nákladmi.
Napriek zrejmým výhodám sa také systémy dajú len zriedka nájsť. To je spojené s vysokými nákladmi na nákup zariadenia a organizáciu vonkajšieho okruhu prívodu tepla.
Najlepšie je poveriť odborníkom výpočet kúrenia z tepla zeme. Účinnosť celého systému bude závisieť od správnosti výpočtov.
Princíp činnosti tepelného čerpadla
„Srdcom“ geotermálneho vykurovania je tepelné čerpadlo. Pozostáva z niekoľkých komponentov, ktorých činnosť priamo ovplyvňuje ukazovateľ účinnosti celého systému. Preto pred plánovaním vykurovania súkromného domu zo zeme - musíte zistiť hlavné charakteristiky tejto stránky.
Pretože toto zariadenie patrí do kategórie komplexných zariadení - odporúča sa nakupovať iba výrobné modely. Konštrukcia tepelného čerpadla obsahuje nasledujúce komponenty:
- výparník, V tomto bloku sa energia prenáša z externého obvodu;
- kompresor, V chladiacom médiu je potrebné vytvoriť vysoký tlak;
- kapilárnej, Slúži na zníženie vnútorného tlaku v chladiacom okruhu;
- Riadiaci systém, S jeho pomocou je regulované vykurovanie súkromného domu zo zeme - teplotný režim prevádzky, rýchlosť prechodu chladiacich látok, atď.
Hlavným problémom pri vlastnej výrobe tepelného čerpadla je zníženie tepelných strát a normalizácia prevádzky vnútorného okruhu s chladivom. Továrenské modely sa nastavujú vo výrobnej fáze a návrh umožňuje úpravu jeho parametrov.
Ako správne vypočítať parametre čerpadla tak, aby teplo zeme na vykurovanie domu zabezpečovalo normálnu teplotu? Na tento účel zistite tepelný výkon čerpadla. Pre približný výpočet môžete použiť nasledujúci vzorec:
Q = (ti-t2) * V
Kde T1-T2 - teplotný rozdiel na vstupnom a výstupnom potrubí, ° C,V - odhadovaný prietok chladiva, m³ / h,Q - menovitý výkon tepelného čerpadla, watty.
Táto technika nie je použiteľná pre zložité systémy, pretože existuje mnoho ďalších faktorov. Najmä tepelné straty na diaľnici. To platí najmä pre tie oblasti, kde vystupuje čo najbližšie k povrchu zeme. Aby ste minimalizovali tepelné straty, ohrievajte vykurovacie rúrky v zemi.
Pretože prevádzka tepelného čerpadla závisí od elektriny, odporúča sa nainštalovať núdzové napájanie.
Možnosti geotermálneho vykurovania
Ak chcete, aby sa energia zeme využívala na vykurovanie domu v maximálnej možnej miere - musíte zvoliť správny diagram vonkajšieho obvodu. V skutočnosti môže byť akékoľvek médium zdrojom tepelnej energie - pod zemou, vodou alebo vzduchom. Je však dôležité zohľadniť sezónne zmeny poveternostných podmienok, ako už bolo uvedené.
V súčasnosti existujú dva typy systémov, ktoré sa efektívne používajú na vykurovanie domu v dôsledku tepla zeme - horizontálne a vertikálne. Kľúčovým faktorom voľby je veľkosť pôdy. Závisí od toho usporiadanie potrubí na vykurovanie domu zemskou energiou.
Okrem toho sa berú do úvahy také faktory:
- Zloženie pôdy, V skalnatých a hlinitých oblastiach je ťažké urobiť zvislé kmene na pokládku diaľnice;
- Zamrznutie pôdy, Určuje optimálnu hĺbku potrubia;
- Poloha podzemnej vody, Čím sú vyššie, tým lepšie pre geotermálne vykurovanie. V tomto prípade sa teplota zvyšuje s hĺbkou, čo je optimálny stav pre zahrievanie v dôsledku energie zeme.
Musíte tiež vedieť o možnosti spätného prenosu energie v lete. Vykurovanie súkromného domu zo zeme potom nebude fungovať a prebytočné teplo prechádza z domu do pôdy. Všetky chladiace systémy pracujú rovnako. Na tento účel je však potrebné nainštalovať ďalšie vybavenie.
Nie je možné naplánovať inštaláciu externého okruhu mimo domu. Tým sa zvýšia tepelné straty pri zahrievaní z vnútorností zeme.
Horizontálna schéma geotermálneho vykurovania
Najbežnejší spôsob inštalácie externých diaľnic. Je to výhodné pre ľahkú inštaláciu a schopnosť relatívne rýchlo nahradiť chybné časti potrubia.
Na inštaláciu podľa tejto schémy sa používa kolektorový systém. Aby sa to dosiahlo, niekoľko okruhov sa nachádza vo vzájomnej minimálnej vzdialenosti 0,3 m. Sú spojené pomocou kolektora, ktorý privádza chladivo ďalej do tepelného čerpadla. Tým sa zabezpečí maximálny prívod energie do kúrenia z tepla zeme.
Musíte však vziať do úvahy niekoľko dôležitých nuancií:
- Veľká plocha pozemku. V prípade domu s rozlohou asi 150 m² by mala byť rozloha najmenej 300 m²;
- Potrubia sú nevyhnutne zapustené do hĺbky pod úrovňou zamrznutia pôdy;
- S možným pohybom pôdy počas jarných povodní sa zvyšuje pravdepodobnosť premiestnenia diaľnic.
Výhodou ohrevu zeme zeme horizontálneho typu je možnosť samo usporiadania. Vo väčšine prípadov si to nebude vyžadovať použitie špeciálneho vybavenia.
Pre maximálny prenos tepla musíte použiť rúrky s vysokou tepelnou vodivosťou - tenkostenný polymér. Zároveň by sa však mali zvážiť spôsoby zahrievania vykurovacích potrubí v zemi.
Vertikálne geotermálne vykurovanie
Je to pracnejší spôsob organizácie vykurovania súkromného domu zo zeme. Potrubia sú umiestnené zvisle v špeciálnych studniach. Je dôležité vedieť, že takáto schéma je oveľa účinnejšia ako vertikálna schéma.
Jeho hlavnou výhodou je zvýšenie stupňa ohrevu vody vo vonkajšom okruhu. Tie. čím hlbšie sú potrubia, tým väčšie množstvo tepla z pôdy na vykurovanie domu vstúpi do systému. Ďalším faktorom je malá rozloha pôdy. V niektorých prípadoch sa usporiadanie vonkajšieho geotermálneho vykurovacieho okruhu uskutočňuje ešte pred výstavbou domu v bezprostrednej blízkosti nadácie.
Aké ťažkosti sa môžu vyskytnúť pri získavaní energie zeme na vykurovanie domu podľa tejto schémy?
- Kvantitatívne až kvalitatívne, Pri zvislom usporiadaní je dĺžka vedení oveľa väčšia. Je kompenzovaná vyššou teplotou pôdy. Ak to chcete urobiť, musíte si urobiť studne až do hĺbky 50 m, čo je pracná práca;
- Zloženie pôdy, V prípade skalnatej pôdy je potrebné použiť špeciálne vŕtačky. V hline, aby sa zabránilo uvoľneniu vrtu, je namontovaný ochranný obal z vystuženého betónu alebo z hrubého plastu;
- V prípade poruchy alebo straty tesnosti proces opravy je komplikovaný, V tomto prípade môže dôjsť k dlhodobým poruchám pri vyhrievaní domu na tepelnú energiu zeme.
Ale napriek vysokým počiatočným nákladom a zložitosti inštalácie je vertikálne usporiadanie vedení optimálne. Odborníci odporúčajú používať len takúto inštalačnú schému.
Na cirkuláciu chladiva vo vonkajšom okruhu vo vertikálnom systéme sú potrebné výkonné cirkulačné čerpadlá.
Organizácia geotermálneho vykurovania
Spotrebitelia majú stále hlavnú otázku - je možné použiť vykurovanie vidieckeho domu s energiou zeme ako hlavnú? Je to možné, ale iba profesionálnym prístupom vo všetkých fázach - od výpočtu až po inštaláciu a testovanie systému.
Najprv si musíte zvoliť správne tepelné čerpadlo. Vzhľadom na ich vysoké náklady - musíte najprv vykonať všetky predbežné výpočty jeho charakteristík. Iba v tomto prípade bude mať vykurovanie v dôsledku tepelnej energie Zeme maximálny koeficient účinnosti. Medzi spoľahlivých výrobcov patria Buderus, Vaillant a Veissman. Priemerné náklady na tepelné čerpadlo na vykurovanie z podložia sú približne 360 tisíc rubľov s menovitým výkonom 6 kW. Produktivnejšie modely môžu stáť viac ako 1 milión rubľov.
Okrem nákladov musíte venovať pozornosť aj materiálu na výrobu rúr. Na minimalizáciu tepelných strát pri ohreve z tepelnej energie Zeme sa odporúča použiť nasledujúce:
- Zosieťovaný polyetylén, Líši sa s nízkymi nákladmi - je to optimálne pre horizontálne schémy;
- Rúrka z nehrdzavejúcej ocele, Používa sa pri vykurovaní pomocou tepelnej energie Zeme s vertikálnym usporiadaním vonkajšieho okruhu. Výhodne sa porovnáva so zosieťovaným polyetylénom s vysokou tepelnou vodivosťou a mechanickou pevnosťou. Nevýhodou sú vysoké náklady.
Na optimalizáciu sa odporúča inštalácia vonkajších a vnútorných snímačov teploty, ako aj tepelného akumulátora. Tým sa minimalizujú náklady na vykurovanie súkromnej domácej energetickej pôdy.
Vzhľadom na všetky tieto faktory doposiaľ vo väčšine prípadov ako doplnok inštalujú geotermálne vykurovanie z energie Zeme. V priebehu času sa náklady na komponenty a účinnosť tepelných čerpadiel zvýšia - a až potom bude možné takéto systémy považovať za hlavné.
Príklad inštalácie geotermálneho vykurovania v súkromnom dome nájdete na videu:
