Geotermisk uppvärmning är en av de mest lovande av det totala antalet alternativa energikällor. Till skillnad från solsystem är den praktiskt taget oberoende av tiden på året. Men är värme ett hus gynnsamt på grund av värmen och energin i jorden?
Geotermisk hemvärme
Först måste du förstå principerna för att få termisk energi. De är baserade på en temperaturökning vid djupare djup i jorden. Vid första anblicken är ökningen i uppvärmningsgraden obetydlig. Men tack vare tillkomsten av ny teknik har husuppvärmning på grund av värmen på jorden blivit verklighet.
Huvudvillkoren för att organisera geotermisk uppvärmning är en temperatur på minst 6 ° C. Detta är typiskt för mellersta och djupa lager av jord- och vattendrag. De senare är mycket beroende av indikatorn för yttre temperatur, och därför används de sällan. Hur kan det vara praktiskt möjligt att ordna uppvärmning av ett hus med jordenergi?
För att göra detta måste du göra tre kretsar fyllda med vätskor med olika tekniska egenskaper:
- Yttre. Oftare cirkulerar det frostskyddsmedel. Dess uppvärmning till en temperatur på minst 6 ° C beror på jordens energi;
- Värmepump. Utan den är värme på grund av jordens energi omöjligt. Kylvätskan från den externa kretsen överför sin energi till kylmediet med hjälp av en värmeväxlare. Dess indunstningstemperatur är mindre än 6 ° C. Därefter kommer den in i kompressorn, där temperaturen efter komprimering stiger till 70 ° C;
- Inre kontur. Enligt ett liknande schema överförs värme från det komprimerade kylmediet till vatten i bakningssystemet. Således uppvärmning sker från tarmarna på jorden med minimal kostnad.
Trots de uppenbara fördelarna kan sådana system sällan hittas. Detta är förknippat med höga kostnader för inköp av utrustning och organisering av den externa kretsen för värmeintaget.
Det är bäst att överlåta proffsen beräkningen av värme från jordens värme. Effektiviteten i hela systemet beror på korrektheten i beräkningarna.
Principen för drift av värmepumpen
Geotermisk uppvärmnings hjärta är värmepumpen. Den består av flera komponenter, vars funktion direkt påverkar effektivitetsindikatorn för hela systemet. Därför, innan du planerar uppvärmningen av ett privat hus från marken - måste du ta reda på de viktigaste egenskaperna på denna webbplats.
Eftersom den här enheten tillhör kategorin komplex utrustning rekommenderas det att endast köpa fabriksmodeller. Värmepumpkonstruktionen innehåller följande komponenter:
- förångare. I detta block överförs energi från den externa kretsen;
- Kompressor. Det är nödvändigt att skapa högt tryck i kylmediet;
- Kapillär. Det tjänar till att minska det inre trycket i köldmediekretsen;
- Kontrollsystem. Med sin hjälp regleras uppvärmningen av ett privat hus från marken - temperaturen för drift, hastigheten för kylvätskor, etc.
Huvudproblemet i självproduktionen av en värmepump är att minska värmeförlusten och normalisera driften av den interna kretsen med köldmedium. Fabriksmodeller installeras i tillverkningsstadiet, och designen ger möjlighet att justera dess parametrar.
Hur man beräknar pumpparametrarna korrekt, så att jordvärmen för uppvärmning av huset ger en normal temperatur? För att göra detta, ta reda på pumpens termiska effekt. För en ungefärlig beräkning kan du använda följande formel:
Q = (t1-t2) * V
Var t1-t2 - temperaturskillnaden vid inlopps- och returledningen, ° C,V - uppskattad flödeshastighet för kylvätskan, m³ / h,Q - värmepumpens nominella effekt, watt.
Denna teknik är inte tillämplig för komplexa system, eftersom det finns många ytterligare faktorer. I synnerhet värmeförluster på motorvägen. Detta är särskilt sant för de områden där det kommer ut så nära markytan som möjligt. För att minimera värmeförlusten ska du värma upp värmerören i marken.
Eftersom drift av värmepumpen är beroende av el, rekommenderas det att installera en nödkraftsförsörjning.
Geotermiska värmealternativ
För att jordens energi ska användas för att värma huset så mycket som möjligt - måste du välja rätt extern kretsschema. I själva verket kan vilket medium som helst vara en källa till termisk energi - under jord, vatten eller luft. Men det är viktigt att ta hänsyn till säsongsförändringar i väderförhållanden, som diskuterats ovan.
För närvarande finns det två typer av system som effektivt används för att värma ett hus på grund av värmen i jorden - horisontellt och vertikalt. Den viktigaste faktorn att välja är landets storlek. Utformningen av rören för uppvärmning av ett hus med jordenergi beror på detta.
Förutom detta beaktas sådana faktorer:
- Jordkomposition. I steniga och leriga är det svårt att göra vertikala stammar för att lägga motorvägar;
- Jordfrysning. Han kommer att bestämma det optimala djupet på röret;
- Grundvattenplats. Ju högre de är, desto bättre för geotermisk uppvärmning. I detta fall kommer temperaturen att öka med djupet, vilket är det optimala förhållandet för uppvärmning på grund av energin i jorden.
Du måste också veta om möjligheten till omvänd energiöverföring på sommaren. Då fungerar inte uppvärmningen av ett privat hus från marken, och överskottsvärme passerar från huset till marken. Alla kylsystem fungerar på samma sätt. Men för detta är det nödvändigt att installera ytterligare utrustning.
Du kan inte planera att installera en extern krets hemifrån. Detta kommer att öka värmeförlusten vid uppvärmning från tarmarna på jorden.
Horisontellt schema för geotermisk uppvärmning
Det vanligaste sättet att installera externa motorvägar. Det är bekvämt för enkel installation och förmågan att relativt snabbt ersätta felaktiga delar av rörledningen.
För installation enligt detta schema används ett kollektorsystem. För att göra detta finns flera kretsar belägna på ett avstånd på minst 0,3 m från varandra. De är anslutna med hjälp av en kollektor som matar kylvätskan längre in i värmepumpen. Detta säkerställer maximal energitillförsel till värmen från jordvärmen.
Men samtidigt måste ett antal viktiga nyanser beaktas:
- Stor del av tomten. För ett hus på cirka 150 m² bör det vara minst 300 m²;
- Rör är nödvändigtvis försänkta till ett djup under markfrysningsnivån.
- Med möjlig markrörelse under vårflödorna ökar sannolikheten för förskjutning av motorvägar.
Den avgörande fördelen med uppvärmning från värmen från jorden av horisontell typ är möjligheten till självarrangemang. I de flesta fall kommer detta inte att kräva inblandning av specialutrustning.
För maximal värmeöverföring måste du använda rör med hög värmeledningsförmåga - tunnväggig polymer. Men samtidigt bör man överväga sätt att värma upp värmerören i marken.
Vertikal geotermisk uppvärmning
Detta är ett mer mödosamt sätt att organisera uppvärmning av ett privat hus från marken. Rörledningar ligger vertikalt i speciella brunnar. Det är viktigt att veta att ett sådant system är mycket effektivare än ett vertikalt.
Dess främsta fördel är att öka graden av uppvärmning av vatten i den externa kretsen. De där. ju djupare rören är placerade, desto större blir mängden markvärme för uppvärmning av huset in i systemet. En annan faktor är det lilla landet. I vissa fall utförs arrangemanget av den externa geotermiska värmekretsen redan före byggandet av huset i omedelbar närhet av grunden.
Vilka svårigheter kan man stöta på att få jordens energi för att värma ett hus enligt detta schema?
- Kvantitativt till kvalitativt. För vertikalt arrangemang är linjernas längd mycket högre. Det kompenseras av högre jordtemperatur. För att göra detta måste du göra brunnar upp till 50 m djup, vilket är ett mödosamt jobb;
- Jordkomposition. För stenig jord är det nödvändigt att använda speciella borrmaskiner. I leran för att förhindra utsläpp av brunnen är ett skyddande skal av armerad betong eller tjockväggig plast monterat;
- Vid funktionsfel eller täthetsförlust reparationsprocessen är komplicerad. I det här fallet kan det vara långsiktiga störningar i arbetet med att värma huset för jordens värmeenergi.
Men trots de stora initialkostnaderna och komplexiteten i installationen är linjernas vertikala layout optimal. Experter rekommenderar att man använder ett sådant installationsschema.
För cirkulation av kylvätska i den externa kretsen i ett vertikalt system behövs kraftfulla cirkulationspumpar.
Organisering av geotermisk uppvärmning
Konsumenterna har fortfarande huvudfrågan - är det möjligt att använda uppvärmningen av ett hus på landet med jordens energi som den viktigaste? Det är möjligt, men bara med ett professionellt tillvägagångssätt i alla led - från beräkning till installation och testning av systemet.
Först måste du välja rätt värmepump. Med tanke på deras höga kostnad - måste du först utföra alla preliminära beräkningar av dess egenskaper. Endast i detta fall kommer värme på grund av jordens värmeenergi att ha en maximal effektivitetskoefficient. Bland de pålitliga tillverkarna är Buderus, Vaillant och Veissman. Den genomsnittliga kostnaden för en värmepump för uppvärmning från undergrunden är cirka 360 tusen rubel med en nominell effekt på 6 kW. Mer produktiva modeller kan kosta mer än 1 miljon rubel.
Utöver kostnaden måste du vara uppmärksam på materialet för tillverkning av rör. För att minimera värmeförlust vid uppvärmning från jordens värmeenergi rekommenderas att du använder följande:
- Tvärbunden polyeten. Skiljer sig till låg kostnad - det är optimalt för horisontella scheman;
- Rostfritt stålrör. Det används vid uppvärmning med jordens värmeenergi med ett vertikalt arrangemang av den externa kretsen. Den jämförs fördelaktigt med tvärbunden polyeten med hög värmeledningsförmåga och mekanisk hållfasthet. Nackdelen är de höga kostnaderna.
För optimering rekommenderas installation av externa och interna temperatursensorer samt en värmeakkumulator. Detta kommer att minimera kostnaderna för uppvärmning av ett privat hemmamark.
Med tanke på alla dessa faktorer installerar de hittills i de flesta fall geotermisk uppvärmning från jordens energi som ett tillägg. Med tiden kommer kostnaden för komponenter och effektiviteten hos värmepumpar att öka - och först då kan sådana system betraktas som de viktigaste.
Ett exempel på installation av geotermisk uppvärmning i ett privat hus kan hittas genom att titta på videon:
