Proiectarea unui sistem de încălzire eficient în casa la tara trebuie realizat în așa fel încât să fie rentabil, dar în același timp simplu de implementat și modern din punct de vedere tehnologic. Soluțiile standard, în care se generează căldură din cauza arderii combustibilului, sunt costisitoare pentru proprietarul casei, motivul pentru care aceasta este creșterea constantă a costului energiei electrice și gazului. În plus, metodele tradiționale de încălzire a unei camere au un impact negativ asupra stării mediu inconjurator, de exemplu, aproximativ 40% din emisiile de dioxid de carbon în atmosferă se formează ca urmare a generării de căldură cu acest nivel de impact negativ asupra mediului în termeni digitali; impact negativ cauzate de evacuare Vehicul. În cadrul acestei probleme, este relevant sistem nouîncălzirea geotermală a încăperii.
Căutarea de soluții non-standard în domeniul încălzirii spațiilor a început încă din anii 70. secolul trecut, în timpul crizelor energetice. Inițial, această tehnologie a fost testată în SUA, mai ales în spații de lux. Dar datorită dezvoltării tehnologiei, costul de producție a scăzut treptat, astfel încât acest tip de încălzire rezidențială a devenit acum disponibil pentru consumator de masă. În plus, după cum arată mulți ani de experiență în utilizarea sistemelor de încălzire geotermală, acest design este durabil și rentabil, astfel încât cererea consumatorilor pentru instalarea acestui tip de sistem este în continuă creștere.
Avantaje și dezavantaje ale instalării unui sistem de încălzire geotermal într-o casă de țară
Dezvoltarea noilor tehnologii a contribuit la faptul că aproape fiecare proprietar de locuințe are acum posibilitatea de a acumula energia pământului prin instalarea unui sistem de încălzire geotermal în sectorul privat. Până la 98% din energia solară care cade pe suprafața sa se acumulează în sol, datorită căreia chiar și în perioada de iarna O cantitate suficientă de căldură este reținută în stratul de pământ pentru a încălzi o clădire rezidențială este necesară doar instalarea de echipamente speciale pentru a profita de energia solară acumulată. După instalarea unui sistem de încălzire geotermal, fondurile cheltuite pentru instalare se vor plăti în medie în 5-8 ani - aceasta este partea negativă a acestei tehnologii. Costul implementării proiectului poate ridica îndoieli în rândul celor care au planificat instalația sistem ieftin, dar la planurile proprietarului casa la tara costurile de capital nu au fost incluse.
Partea pozitivă a sistemului este accesibilitatea acestuia, deoarece există o posibilitate larg răspândită de a utiliza energie de acest tip, precum și compatibilitatea sa absolută cu mediul și inofensiunea pentru oameni. Cantitatea de energie este nelimitată, iar costurile de operare și întreținere ale sistemului sunt foarte mici. Energia geotermală nu merită costul Bani, investițiile financiare necesită însă energia care este utilizată pentru funcționarea pompei de căldură. Pentru a obține de la trei până la cinci kilowați de căldură, trebuie să cheltuiți un kilowatt din această energie. Având în vedere că în timpul funcționării pompei nu are loc niciun proces de ardere, sistemul este absolut sigur, existând riscul de incendiu sau explozie, așa cum este cazul sisteme de gaze nu exista incalzire. Dotarea spațiilor de locuit cu diverse sisteme de evacuare si cosuri de fum, sistemul ocupa foarte putin spatiu in camera. În plus, nu este nevoie de încăpere specială sau spațiu suplimentar pentru depozitarea combustibilului. Și datorită versatilității sistemului, nu vă puteți încălzi doar spațiul de locuit iarna, ci și îl puteți răci în lunile de vară. Dat fiind instalare corectă sistem, poate funcționa aproximativ 30 de ani fără a fi nevoie întreținere, în timp ce alte sisteme necesită atenție de service mult mai des.
Caracteristicile sistemului de încălzire geotermală
Principiul de funcționare al echipamentelor geotermale poate fi comparat fie cu funcționarea unui aparat de aer condiționat, fie Lada frigorifica, ci „dimpotrivă”. Designul se bazează pe o pompă de căldură, a cărei dimensiune este aproximativ egală cu dimensiunile mașină de spălat, pompa este inclusa in 2 circuite.
Primul circuit este un sistem vizibil de radiatoare și țevi, al doilea circuit este un schimbător de căldură care este plasat subteran sau în apă. Fie un lichid special, fie apă plată. În cel de-al doilea circuit, lichidul capătă temperatura spațiului înconjurător, după care lichidul de răcire intră în pompa de căldură, care poate fi configurată atât pentru a răci încăperea, cât și pentru a o încălzi. Căldura generată de pompă intră în primul circuit în timpul încălzirii, iar în al doilea în timpul răcirii.
Folosind exemplul cum funcționează un frigider „în sens invers”, putem face o analogie comparând un evaporator săpat în pământ cu un congelator, iar serpentina frigiderului este un condensator care este folosit pentru a încălzi aerul sau apa. Temperatura structurii este mai mică decât cea a mediului, datorită faptului că temperatura subterană este constant scăzută.
Producția de pompe de căldură (elementele principale sisteme geotermale) V scara industriala a devenit posibil datorită dezvoltării tehnologiei de refrigerare, care a făcut posibilă dezvoltarea unei tehnici unice de transformare a energiei pământului în căldură pentru încălzirea spațiului.
Principii de proiectare a circuitelor
Este dificil să instalați sistemul numai de către proprietarul șantierului, deoarece în apropierea clădirii este necesar să se proiecteze o structură constând dintr-un sistem închis de țevi, care este plasat la o adâncime considerabilă în subteran, care ajunge uneori la mai mult de câteva sute. metri. Tipul de proiectare a schimbătorului de căldură, precum și dimensiunile colectorului, depind de o serie de parametri, inclusiv conductivitatea termică principală a solului și adâncimea de îngropare a acestuia.
Există trei scheme de echipamente pentru sistemele de încălzire geotermală, adică dispozitive de circuite externe pentru stocarea energiei.
- Cel mai optim dispozitiv este un schimbător de căldură vertical cu pompă. Pentru a implementa o astfel de schemă, sunt necesare echipamente speciale și investiții financiare semnificative pentru forarea unui puț situat sub pământ la o adâncime de 50 până la 200 de metri. În acest caz, căldura minciunii adânci panza freatica cu temperaturi ridicate. Apa trece prin pompa de caldura printr-un schimbator de caldura, unde isi elibereaza caldura, dupa care este evacuata inapoi in apa subterana din aval. Costurile acestei metode de instalare sunt justificate de rezultat, deoarece durata de viață a puțului ajunge la 100 de ani.
- Similar cu precedentul și destul de costisitor este amenajarea unui rezervor special cu antigel într-o mină adâncă de 75-100 m, care este încălzit de temperatura solului, după care o pompă de căldură antrenează antigelul în cerc. După ce căldura este eliberată, antigelul este descărcat într-un rezervor subteran.
- O schemă de schimbător de căldură orizontal, care este mai simplu de proiectat, în care conductele sunt amplasate în acest fel în subteran. Astfel încât să fie sub nivelul de îngheț al solului iarna. Partea negativă Această schemă necesită utilizarea unei zone semnificative pentru colector. De exemplu sub casa mica suprafata de 200 mp. trebuie sa ocupati o suprafata egala cu 500 mp. Țevile trebuie poziționate astfel încât cel mai apropiat copac să fie la cel puțin 1,5 metri distanță.
- Următoarea schemă este aplicabilă dacă casa de țară este situată la cel mult 100 de metri de lac de acumulare. Este destul de ieftin proiectul nu necesită terasamente, schimbătorul de căldură trebuie amplasat în așa fel încât adâncimea să fie suficientă pentru a preveni înghețul, cel puțin 1-1,5 metri de apă trebuie să rămână iarna sub gheață până la punctul de sus al sondei. Este de preferat ca în rezervor să nu existe sonde orizontale de-a lungul fundului său pentru a absorbi căldura. O astfel de schemă poate fi implementată de proprietarul unei case de țară în mod independent.
Circuitul extern este asamblat din țevi de polietilenă conform calculelor preliminare, raportul de 40-50 W de energie termică ar trebui să fie pe 1 metru de colector. În consecință, dacă capacitatea pompei este de 10 kW, atunci puțul ar trebui să aibă o lungime de aproximativ 160-200 de metri. În unele cazuri, este mai profitabil să forați mai multe fântâni de mică adâncimeîn loc de unul mare, pentru a obține în cele din urmă adâncimea calculată dorită. Pentru a păstra peisajul sitului, designerii folosesc tehnologia cluster, în care sunt forate puțuri directii diferite dintr-un punct.
La sfârșitul articolului, este atașat un videoclip cu un exemplu concret.
Video - pompe geotermale
Scopul acestui articol a fost să ia în considerare aspectele pozitive și puncte negative sisteme de încălzire geotermală, care reprezintă o alternativă de succes la metodele tradiționale de încălzire a unei case de țară.
Subiectul acestui articol este utilizarea căldurii pământului pentru încălzire. Este posibil să luăm energie termică din adâncuri?
Și dacă da, vorbim exclusiv despre design-uri de înaltă tehnologie complexe și costisitoare sau se poate face ceva cu propriile mâini?
Cerințe preliminare
De ce, de fapt, ai nevoie de încălzire din sol? La urma urmei, piața modernă oferă multe soluții gata făcute pe energie electrică, gaz, solar și combustibil solid...
E simplu. Prețurile la energie sunt în creștere, depășind semnificativ creșterea veniturilor rușilor. În același timp, nu este greu de prezis o creștere exponențială în continuare: deoarece rezervele de gaze și petrol se vor sfârși pe durata de viață a generației noastre, rămășițele lor vor fi vândute la prețuri exorbitante.
Este logic să trecem la surse regenerabile de energie termică. Dar care?
Să evaluăm posibilitățile.
- Soarele este o sursă excelentă de căldură. Dar este prea volubil: câteva săptămâni de vreme senină pot lăsa loc zăpezii și un văl gri deasupra capului.
În plus, noaptea te va forța fie să acumulezi căldură, fie să o folosești doar ca sursă auxiliară de energie.
Util: într-un climat cald, însorit, încălzirea cu ajutorul colectoarelor solare este, în principiu, operabilă, dar cu o suprafață imensă și în prezența unui acumulator de căldură încăpător.
Cu toate acestea, este încă necesară o sursă de căldură de rezervă în caz de vreme rea prelungită.
- Vântul este, de asemenea, prea volubil. În plus, nu poate fi folosit peste tot: văile și cutele de teren creează multe zone cu calm constant.
Dar încălzirea unei case cu căldura pământului folosind energia geotermală nu are o astfel de problemă. La o adâncime de unu până la cinci sau șase metri, solul peste tot și are întotdeauna o temperatură constantă, care crește odată cu creșterea adâncimii.
Pompă geotermală
Cum poți folosi căldura pământului pentru încălzire?
Soluțiile gata făcute există de câteva decenii. Acestea sunt geotermale. Cum sunt construite?
Imaginează-ți cum funcționează un frigider.
- Gazul frigorific este comprimat de compresor, devenind foarte fierbinte.
- Apoi este trecut printr-un schimbător de căldură, disipând excesul de căldură și răcind la temperatura camerei.
- Agentul frigorific răcit intră în circuitul de răcire al congelatorului, unde se dilată și, ca orice substanță, se modifică starea de agregare de la lichid la gazos, se răcește brusc și... răcește spațiul din jurul său.
- Apoi, agentul frigorific este din nou furnizat compresorului pentru compresie - și mai departe într-un cerc.
Suntem curioși de două fapte:
- Un frigider este capabil să ia căldură de la un obiect rece și să o dea unuia cald. În acest caz, căldura este transferată de la congelator de la -18C la aerul din cameră.
- Cantitatea de energie termică pompată este de câteva ori mai mare decât consumul de energie pentru funcționarea compresorului.
Acum înlocuiți congelatorul cu pământ la o adâncime mică, cu temperatura sa constantă - și veți obține un model funcțional de pompă de căldură geotermală. Rețineți că, în cea mai mare parte, folosește energia pământului pentru a vă încălzi casa. Costurile cu energie electrică nu acoperă mai mult de 30% din capacitatea sa termică.
Este clar că încălzirea pământului necesită nu numai un radiator pentru a elibera căldura, ci și un schimbător de căldură pe a doua parte a circuitului, care va elimina căldura din pământ. Cum ar putea fi el?
Colector vertical
Cel mai adesea, transferul de căldură se realizează cu sonde verticale scufundate la o adâncime de câteva zeci de metri. La mică distanță de casă sunt forate mai multe puțuri în care sunt scufundate țevi (de obicei din polietilenă reticulata). Adancime mare inseamna absolut stabil si temperatura ridicata; În plus, schimbătoarele de căldură nu necesită o suprafață mare pentru a fi amplasate.
Un dezavantaj semnificativ al încălzirii unei case cu energia pământului în această implementare este costul ridicat al lucrărilor de instalare. Mai precis, prețul forajului: începe de la 2000 de ruble pe metru liniar al unui puț. Costul total al 2-4 puțuri cu o adâncime de 50-60 de metri este ușor de calculat.
Colector orizontal
Cu toate acestea, în acele regiuni ale țării în care iarna nu este prea severă și adâncimea înghețului solului nu depășește un metru până la un metru și jumătate, se folosesc adesea colectoare orizontale. Aceleași țevi de schimbător de căldură sunt așezate într-un șanț, care este ușor de săpat singur. Este clar că costul de instalare va fi redus de multe ori.
Vă rugăm să rețineți: nu subestimați amploarea lucrării. De exemplu, lungime totală conductele colectoare pentru o casă cu o suprafață de 275 m2 vor avea aproximativ 1200 de metri.
Pe lângă călușurile de la lopată, încălzirea pământului cu căldură în această implementare vă promite o altă problemă. Colectorul va ocupa o suprafață mare, de multe ori mai mare decât suprafața totală a casei. Mai mult, nu o veți putea folosi pentru o grădină de legume sau grădină: rădăcinile plantelor vor fi înghețate de către colector.
Fotografia arată instalarea unui schimbător de căldură orizontal.
Colector de aer
Din fericire, pe lângă costul a zeci de mii de unități veșnic verzi, puteți găsi și alte modalități de a implementa încălzirea unei case de țară de la sol. Unul dintre cele mai simple este colectorul aer-pământ.
Amintiți-vă: pentru a încălzi aerul la un nivel acceptabil într-o cameră de zi, aveți nevoie de o anumită cantitate de energie termică. Mai mult, cu cât temperatura inițială a aerului este mai mică, cu atât costurile sunt mai mari.
Dar crește temperatura de intrare a aerului sistem de ventilatie absolut gratuit. Temperatura constantă a solului, vă amintiți?
Instrucțiunile pentru utilizarea încălzirii cu energie pământului sunt extrem de simple:
- Aducem admisia de aer de ventilație în pământ sub punctul de îngheț.
- Ne culcăm cu obișnuit conducte de canalizare colector drept, curbat sau cu mai multe conducte. Forma este determinată de dvs complot personal. Lungimea totală aproximativă a colectorului este de 1,5 metri pe metru patrat zona casei.
- Facem o priză de aer la capătul colectorului cel mai îndepărtat de casă, aducând conducta la o înălțime de cel puțin un metru și jumătate de sol și dotând-o cu un deflector-umbrelă. Este clar că aerul va trebui forțat să intre în casă.
Nu vă înșelați: încălzirea descrisă de la căldura pământului nu vă va rezolva problemele cu energia termică complet și gratuit.
Dar vă va permite să implementați una dintre schemele simple și ieftine:
- Aerul care intră cu o temperatură de aproximativ 10C poate fi încălzit de orice încălzitor (electric, pe gaz, solar etc.) și distribuit în încăperi prin canale de ventilație. Costurile în comparație cu necesitatea de a încălzi aerul rece al străzii vor fi reduse de multe ori.
- O soluție alternativă este utilizarea aerului forțat din subteran pentru a sufla peste unitatea exterioară a unei pompe de căldură aer-apă sau a unui aparat de aer condiționat convențional. La +10C ORICE unitate externă a oricărui dispozitiv din această clasă poate funcționa eficient. Principala problemă tehnică este asigurarea debitului de aer necesar.
Concluzie
Și în sfârșit - puțin experienta personala. Autorul articolului locuiește într-o casă privată într-o regiune cu un climat destul de cald. Sub casa se afla un subsol cu pardoseala din beton de 75 m2, cu pe tot parcursul anului temperatura este aceeași 10-12 grade. Este clar că, cu o astfel de zonă de schimbător de căldură, temperatura aerului din subsol este destul de stabilă.
Unul dintre dispozitivele de încălzire din casă este un aparat de aer condiționat de uz casnic obișnuit cu unitate externă la subsol si interior la etajul 1. Ca urmare a acestui aranjament, chiar și atunci când temperatura exterioară este vizibil sub zero, aparatul de aer condiționat funcționează cu eficienta maxima, luând căldură din aerul din subsol și mai departe de sol.
Unitatea externă a sistemului split este amplasată în mod tradițional pe stradă. Totuși, dacă subsolul tău este la o temperatură stabilă, de ce să nu-l muți acolo?
Ca de obicei, puteți găsi câteva informații suplimentare în videoclipul atașat articolului. Ierni calde!
Simțim căldura pământului cu picioarele noastre...
...Deși, în adevăr, este necesar - cu capul. Chiar a ieșit în poezie. Dar cum ar putea fi altfel, dacă omenirea scoate ultimele coșuri ale naturii, gândindu-se leneș la consecințe. Aici nu vei vorbi doar în poezie! Suntem fixați pe gaz, cărbune, petrol când vine vorba de surse de energie. Este timpul să ne schimbăm radical gândirea, cel puțin la nivel de zi cu zi, și să privim cu atenție ce este sub picioarele noastre și dacă poate fi folosit cu simțul unui proprietar gospodar.
Luați, de exemplu, încălzirea unei case cu căldura pământului, și nu cu produsele tradiționale enumerate mai sus. Se dovedește că nu este doar posibil, ci și necesar.
Încălzirea caselor cu căldura pământului nu este un basm; visul de lungă durată al omenirii este destul de fezabil. O protecție destul de puternică împotriva jefuirii barbare a resurselor naturale, o alternativă completă la sistemele tradiționale de încălzire.
Țările occidentale, sărace în resurse minerale, au fost nevoite să se gândească la surse alternative de căldură înaintea noastră, nu numai pentru casele lor, ci clădiri industriale. Aveți nevoie de exemple de utilizare a căldurii pământului? „Le am pentru tine”, după cum spun locuitorii Odessei.
- SUA produce în masă peste un milion de pompe de căldură (CP) în fiecare an;
- Japonia produce până la 3 milioane dintre ele anual;
- Suedia oferă o bună jumătate din încălzire cu pompe de căldură. Sursa de căldură este Marea Baltică, a cărei temperatură medie anuală este de plus opt;
- În Elveția aceasta este situația: la fiecare doi kilometri pătrați există o pompă de căldură (CP);
- Potrivit oamenilor de știință, până în 2020 ponderea globală a TN va fi de 75%.
După cum se spune, nu poți contrazice faptele. Cert este că Rusia preia foarte timid introducerea încălzirii geotermale, folosind puțină căldură pământului pentru a-și încălzi casele. Există mult ulei? E plin cu gaz? Va fi suficient cărbune pentru a rezista sute de ani? Și ce atunci, când totul Resurse naturale se vor termina?
Câteva întrebări fără răspunsuri. Există însă o soluție – trebuie să folosim surse alternative de încălzire cel puțin la nivel de gospodărie – încălzirea propriei locuințe. Căldura pământului este sub picioarele noastre și ar fi bine să o simțim cu capul.
Conversație la ușa din față
O conversație auzită între un inginer termic și un client incompetent.
- „Am comandat o pompă de căldură pentru casa mea, dar nu prea știu ce fel de animal este?”
— „Un aparat de aer condiționat obișnuit sau un frigider cu capacități reversibile: încălzește camera iarna, răcește vara.”
- „Mă întreb cum se întâmplă asta?”
— „O pompă de căldură transferă căldură din sol, dintr-un rezervor sau din aerul exterior și o eliberează în sistemul de încălzire al clădirii.”
„Dar solul la o adâncime de 2-3 metri se încălzește nu mai mult de 7 grade. Este posibil să se asigure încălzirea caloriferelor la o asemenea temperatură?”
- "Poate sa. Amintiți-vă cum funcționează un frigider: este rece în cameră, dar grătarul de pe peretele din spate al unității este fierbinte. O pompă de căldură este la fel ca un frigider, doar „grila” este plasată în interiorul casei ( radiatoare de incalzire), restul este coborât în sol sau în fundul rezervorului. Este ca un frigider „din interior”.
- „De unde căldura?”
- „Vă spun în ordine (vezi poza). Voi începe cu structura întregului sistem. Aceasta include:
- schimbător de căldură (transferă căldura solului către circuitul intern);
- dispozitiv de compresie a gazelor;
- schimbător de căldură (transferă căldura către sistemul de încălzire);
- o accelerație care reduce presiunea;
- o conductă care duce fluidul de lucru în sol și înapoi.
Aplicabil teava de polietilenaîn formă de U cu diametru mic, care este coborât în puț până la o adâncime de 60-100 de metri. Conducta este umplută cu lichid care nu îngheață, care revine la o temperatură de 7 grade (căldura pământului).
Lichidul transferă această căldură către un alt circuit al conductei în care se practică utilizarea freonului lichid. La o temperatură de 3 grade, este capabil să fiarbă și să se transforme în gaz, ceea ce face atunci când căldura pământului este transferată.
Apoi, gazul merge la compresor, este comprimat, datorită căruia se încălzește brusc la 75 de grade și temperatura este furnizată celui de-al treilea circuit - circuitul de încălzire. În acest fel caloriferele se încălzesc până la aproape 60 de grade, lângă care nu vei îngheța.”
„Acum este clar de unde vine căldura. Și ultima întrebare: ce beneficii voi avea prin instalarea sistemului într-o casă de țară?
— « Buna intrebare, așteptat. Vei uita de problema căldurii iarna și de răcoarea casei tale vara timp de cel puțin 50 de ani. Cu în timp util service post-vânzare- pentru toți cei 70. Veți primi căldură și răcoare aproape gratuit.”
- „Ce vrei să spui, „aproape”?”
„Trebuie să plătești doar o sumă mică pentru electricitatea care alimentează pompa în sine. Acest lucru duce la economii lunare de zece ori. După maximum 7 ani, toate costurile suportate în timpul instalării sunt compensate, iar căldura devine gratuită.”
- „Uimitor. Sunt de acord să încheie un contract pentru instalarea unei pompe geotermale. Acum știu că încălzirea unei case este pe mâini bune. Mulțumesc!"
Pompă de căldură - recenzia proprietarului:
Conţinut
Pentru a asigura căldura unei locuințe private, se folosesc în mod tradițional unități care funcționează cu energie electrică, combustibil solid, gaz sau lichid. În ultimele decenii, acestea au fost folosite ca sursă alternativă de energie termică. colectoare solareși căldura din interiorul pământului. Încălzirea unei locuințe folosind căldura de la pământ se numește încălzire geotermală a locuinței.
Încălzire geotermală case folosind energia pământului
Încălzirea de la sol este în creștere, deoarece costul surselor convenționale de energie crește constant, în timp ce rezervele de combustibili fosili sunt în scădere. Investiti in incalzirea solului casa la tara destul de profitabil ținând cont de perspectivele economice și de economii semnificative la furnizarea autonomă de căldură în timpul sezonului de încălzire.
Metode de obținere a energiei termice naturale
Pompele de căldură geotermale variază în modul în care extrag căldură:
- Instalații care folosesc căldura apelor subterane adânci, gheizere fierbinți etc.
- Sisteme care includ un rezervor cu antigel instalat in pamant la o adancime de 75 de metri. Încălzirea din adâncurile pământului este asigurată de încălzirea naturală a unui recipient cu antigel; Ca urmare, agentul frigorific, care trece prin schimbătorul de căldură, degajă căldura rezultată și se întoarce în recipient.
- Circuitul geotermal este așezat de-a lungul fundului unui rezervor, care este un acumulator natural de căldură. În acest caz, trebuie să țineți cont de faptul că rezervorul poate îngheța complet iarna.
Tipuri de pompe de căldură geotermale
Încălzirea unei case cu energia pământului necesită instalarea pe scară largă a sistemului, dar este o modalitate prietenoasă cu mediul de a obține energie termică practic gratuită. Pentru a încălzi o casă, va exista un mic cost pentru energia electrică necesară pentru funcționarea sistemului.
Principii de funcționare a încălzirii geotermale
Încălzirea folosind energia pământului a fost utilizată cu succes în diverse zonele climatice: sistemele sunt capabile să funcționeze atât în regiunile sudice, cât și în cele nordice.
În timpul funcționării, o instalație geotermală folosește astfel de proprietate fizică unele lichide au capacitatea de a se evapora, ceea ce duce la răcirea suprafeței. Acest fenomen stă la baza funcționării echipamentelor frigorifice.
Principiul de funcționare al încălzirii geotermale este un proces de răcire care rulează invers. Așa funcționează aparatele de aer condiționat, capabile nu doar să răcească, ci și să încălzească aerul din cameră.
Principiul de funcționare al unei pompe de căldură
Cu toate acestea, unitățile de aer condiționat au performanțe limitate - nu pot funcționa la temperaturi sub -5°C. Un sistem geotermal poate asigura încălzirea unei locuințe indiferent de temperatura aerului la suprafață. Acest lucru se datorează faptului că în mediul din care ia energie termică, condițiile de temperatură stabile sunt menținute în mod natural.
Construcția unui sistem de încălzire geotermal
Geotermia (știința stării termice a Pământului) a făcut posibil acest lucru uz practic energie termică pe care scoarța terestră o primește din magma fierbinte din centrul planetei.
La suprafață este instalată o pompă de căldură special concepută pentru încălzirea unei case, iar un schimbător de căldură este montat în pământ sau în fundul unui rezervor. Energia termică este „pompată” la suprafață și permite lichidului de răcire să fie încălzit în circuitul de încălzire al unei case sau al unei instalații scopuri nerezidenţiale.
Cum are loc procesul de încălzire?
Încălzirea geotermală a unei case private - economic opțiune eficientă. Dacă folosiți energia pământului pentru a încălzi o casă, atunci pentru fiecare kilowatt de energie electrică necesar pentru funcționarea echipamentului, există de la 4 până la 6 kW de energie termică utilă obținută din intestinele planetei.
În comparație cu funcționarea unui aparat de aer condiționat, vom vedea că atunci când îl funcționează, este necesar mai mult de 1 kW de energie electrică pentru a produce 1 kW de energie termică. Acest lucru se datorează pierderilor inevitabile în transformarea unei energii în alta etc.
Încălzirea unei clădiri rezidențiale folosind energia termică din interiorul pământului este foarte profitabilă, dar perioada de amortizare a echipamentelor și a costurilor de instalare va dura ceva timp.
Folosirea căldurii pământului pentru a încălzi o casă nu necesită instalarea unui cazan tradițional pentru a încălzi lichidul de răcire.
În acest caz, sistemul este format din trei componente:
- circuit de incalzire - sursa geotermala de energie termica;
- circuit de încălzire în interiorul casei - calorifer de temperatură scăzută sau podea;
- stație de pompare - o pompă de căldură pentru pomparea energiei termice în circuitul de încălzire din circuitul de încălzire în sol sau sub apă.
Sistemele de încălzire geotermală pot fi, de asemenea, utilizate pentru a încălzi sere, clădiri auxiliare, apa piscinei, poteci de grădină etc.
Echipamente pentru amenajarea incalzirii geotermale
Echipamente geotermale pentru adâncime sistem de incalzire vă permite să acumulați energie termică extrasă din mediu și să o transferați la lichidul de răcire din circuitul de încălzire.
Lista echipamentelor pentru încălzire folosind căldura pământului include:
- Evaporator. Aparatul este amplasat la adâncime și servește la absorbția energiei termice aflate în apele geotermale sau în sol.
- Condensator. Va permite sa aduceti temperatura antigel la valoarea necesara functionarii sistemului.
- Pompa de caldura. Asigură circulația antigelului în circuitul de încălzire, controlează funcționarea instalației geotermale.
- Rezervor tampon - un recipient pentru colectarea antigelului încălzit. Vă permite să transferați energia termică din interiorul pământului către lichidul de răcire. Rezervorul prin care trece lichidul de răcire este echipat cu un schimbător de căldură sub formă de serpentină. Antigelul încălzit se mișcă de-a lungul ei, degajând căldură.
Diagrama de proiectare a pompei de căldură
Instalarea sistemului
Încălzirea geotermală a unei case de țară în stadiul de amenajare necesită investiții financiare substanțiale. Costul final ridicat al sistemului se datorează în mare măsură volumului mare de terasamente asociat cu instalarea circuitului de încălzire.
În timp, costurile financiare se plătesc, deoarece tehnologia utilizată în sezonul de incalzire energie termală extras din adâncurile pământului cu costuri minime electricitate.
Instalarea unui schimbător de căldură orizontal pentru un sistem de încălzire geotermal
Pentru a asigura încălzirea casei cu căldura pământului, este necesar să instalați un sistem:
- partea principală ar trebui să fie situată în subteran sau în partea de jos a unui rezervor;
- în casa în sine, sunt instalate doar echipamente destul de compacte și un radiator sau incalzire in pardoseala. Echipamentul situat în interiorul casei vă permite să reglați nivelul de încălzire al lichidului de răcire.
Cum arată echipamentele geotermale într-o casă?
Atunci când proiectați încălzirea folosind căldura solului, este necesar să decideți cu privire la opțiunea de instalare a circuitului de lucru și tipul de colector.
Există două tipuri de colecționari:
- Verticală - se scufundă în pământ câteva zeci de metri. Pentru a face acest lucru, trebuie să forați o serie de puțuri la mică distanță de casă. Circuitul este scufundat în puțuri (cea mai fiabilă opțiune este țevile de polietilenă reticulate).
- Orizontală. Utilizarea unui astfel de colector este permisă în regiunile cu climă caldă și temperată, deoarece adâncimea înghețului solului nu trebuie să depășească 1,5 metri.
Dezavantaje: Costuri financiare mari pentru forarea mai multor puturi in pamant cu o adancime de 50 de metri.
Avantaje: Amplasarea subterană a conductelor la o adâncime unde temperatura solului este stabilă asigură o eficiență ridicată a sistemului. În plus, colectorul vertical ocupă o suprafață mică de teren.
Dezavantaje: Necesitatea de a folosi o suprafață mare a site-ului (principalul dezavantaj). După așezarea circuitului, această bucată de pământ nu poate fi folosită pentru grădină sau grădină de legume, deoarece sistemul funcționează prin eliberarea frigului la transportul agentului frigorific, ceea ce va provoca înghețarea rădăcinilor plantelor.
Avantaje: Lucrări de pământ mai ieftine, pe care le puteți face chiar și singur.
Tip colector orizontal și vertical
Energia geotermală poate fi extrasă prin așezarea unui circuit geotermal orizontal la fundul unui rezervor ferit de îngheț. Cu toate acestea, acest lucru este dificil de implementat în practică: rezervorul poate fi situat în afara teritoriului privat și atunci instalarea schimbătorului de căldură va trebui aprobată. Distanța de la obiectul încălzit la rezervor nu trebuie să fie mai mare de 100 de metri.
Important! Temperatura mediului din jurul colectorului nu trebuie să scadă sub +5°C. În contact cu pământul înghețat top parte Colectorul trebuie protejat cu izolație termică pentru a evita pierderea energiei termice.
Avantaje și dezavantaje
Încălzirea cu energia pământului are întreaga linie avantaje:
- Eficienţă. În comparație cu costul energiei electrice pentru a funcționa o pompă de căldură, sistemul vă permite să obțineți de câteva ori mai multă energie termică.
- Prietenos cu mediul. Acest tip de încălzire este complet ecologic, nu există emisii în atmosferă.
- Siguranță. Nu este nevoie să folosiți combustibil, chimicale etc., nu există pericol de explozie sau incendiu al echipamentului.
- Nevoie minimă de suport tehnic. Un sistem instalat corespunzător poate funcționa fără nicio intervenție timp de cel puțin 30 de ani.
- Economic. În timpul funcționării, nu există costuri de reparație, ceea ce vă permite să plătiți pentru instalarea încălzirii în termen de 5-8 ani.
- Nu este nevoie să monitorizați funcționarea sistemului.
- Nivel scăzut de zgomot în timpul funcționării echipamentului.
- Sursa inepuizabila de energie termica nu este nevoie de achizitionarea si stocarea energiei.
Utilizarea ecologică a energiei termice din subsol
Dezavantajele includ:
- inițial costuri ridicate pentru echipamente;
- necesitatea de a efectua lucrări complexe de foraj la locul instalării unui circuit vertical sau de a strica peisajul prin pregătirea șanțurilor pentru un schimbător de căldură orizontal.
În climatele temperate, instalațiile geotermale și-au dovedit eficiența. În regiunile nordice acest tip incalzire potrivita pentru case zonă mică(până la 200 m2).
După ce v-ați dat seama cum funcționează sistemul și din ce părți este compus, puteți determina posibilitatea de a-l instala pe propriul site. În cea mai mare parte, încălzirea de la sol este instalată în etapa de construire a unei case - în acest caz, este mai ușor să efectuați lucrări de excavare, deoarece aspectul sitului și crearea design peisagistic urmează să vină; sunt în curs de livrare.
Popularitatea comunicațiilor autonome crește de la an la an. Motivul este utilizarea neîntreruptă regenerabilă a resurselor - apă, căldură, electricitate - la un cost redus. Cu toate acestea, există o serie de dificultăți și înainte de a decide să instalați orice sistem, ar trebui să vă familiarizați cu cerințele pentru acesta. Astăzi vorbim despre încălzirea geotermală a casei și costurile la cheie.
Tipuri de sisteme de încălzire geotermală
Principiul obținerii energiei termice este colectarea acesteia din măruntaiele pământului sau rezervorului. Iarna, resursele naturale sunt capabile să acumuleze căldură în sol sau în apă care nu îngheață. Este scos la suprafață prin componentele sistemului și cheltuit pentru nevoile casnice. Lucrarea se bazează pe mișcarea unui lichid special de răcire - freon - prin colectoare și țevi și este similară cu procesele care au loc în frigider. Căldura este preluată din adâncurile solului sau rezervorului, eliberată în conducte, un ciclu repetat.
Sistemul constă din următoarele:
- Pompa de caldura. Sarcina sa este de a genera pompa de căldură de la sol sau rezervor la sistemul de încălzire a locuinței.
- Autostrăzi. Cablajul intră în adâncimea solului vertical sau este situat orizontal în grosimea pământului.
- Freon - lichid de răcire. Fierbe la temperaturi scăzute, se ridică prin conducta principală pentru a degaja, la rândul său, căldură apei care circulă prin calorifere.
Simplitatea aparentă a sistemului este totuși dificil de instalat - numai profesioniștii o pot face.
Opțiuni de încălzire geotermală
Sistemul este așezat în mai multe moduri, necesitând anumite condiții teritoriale. De exemplu:
- Pe orizontală, sub nivelul solului de îngheț. Această opțiune necesită o zonă locală impresionantă, excluzând plantațiile, clădirile și casa în sine. În caz contrar, cantitatea de căldură produsă de pompa de căldură nu va fi suficientă pentru o temperatură optimă confortabilă.
- Orizontal de-a lungul fundului rezervorului. Este considerat cel mai rentabil, deoarece temperatura apei în timpul iernii este mai mare decât cea a solului, prin urmare, eficiența energetică este mai bună. Nu este nevoie să îndepărtați stratul de sol din apropierea casei, ceea ce este propice pentru amenajarea teritoriului. Dar metoda este benefică proprietarilor de terenuri a căror proprietate este situată în imediata apropiere a unei surse de apă - un lac, un iaz.
- Sondă verticală. Nu necesită pământ curat și vastitatea lui, precum și un rezervor, cu toate acestea, este scump datorită unui puț special forat de cel puțin 30 m.
Doar un specialist care a vizitat site-ul va oferi o evaluare profesională. În plus față de teritoriu, este important să se evalueze compoziția solului - pe gresie, încălzirea geotermală este practic inutilă soluri lutoase umede;
Estimarea sistemului geotermal
Proprietarii de case particulare, înfuriați de idee chitanță gratuită căldură, trebuie să ia în considerare situația cu un cap sobru - pentru a obține un sistem profitabil din punct de vedere economic, care să se plătească singur, trebuie să investiți în el destul de serios, deoarece nu puteți aranja încălzirea geotermală pe cont propriu. Instalațiile sunt incredibil de scumpe. Judecă singur:
- Costul pompei de căldură. Productivitatea depinde de puterea unității, care este calculată în avans pe baza nevoilor de consum. Formula de calcul aproximativă este de 1 kW la 10 mp. metri de suprafață - nu dă rezultatul corect, deoarece nu ia în considerare materialul pereților, podelelor și nevoia de alimentare cu apă caldă (alimentare cu apă caldă).
- Excavare. Săparea manuală a unei gropi sub nivelul de îngheț al solului și echiparea acesteia conform tuturor regulilor este nerealistă. La fel ca forarea unui puț. Va trebui să închiriați echipamente de construcții și echipaje însoțitoare.
Sfat - o companie ar trebui să fie implicată în amenajarea încălzirii geotermale - tipuri separate de lucrări vor costa mai mult în viitor, mai ales dacă apar probleme din vina oricărei echipe - nu există nicio garanție.
- Pret set de tevi. O instalație geotermală necesită prezența a trei circuite: un circuit extern, în afara clădirii rezidențiale, un circuit de mijloc, situat în interiorul carcasei pompei și un circuit intern - conducta sistemului de locuință.
- Cost de instalare. Pe lângă instalarea pompei și a sondelor, sunt luate în considerare lucrările de punere în funcțiune, instalarea pardoselilor încălzite și alte lucrări conexe.
Pe lângă cheltuielile enumerate, trebuie menționate întârzierile birocratice. Acele organizații ale căror comunicații trec prin șantier - alimentare cu gaz, electricitate, apă - trebuie să dea voie pentru lucrările de excavare. În consecință, se efectuează o examinare pentru a determina fezabilitatea dispozitivului, care, desigur, va necesita și investiții. Este important să vă pregătiți pentru deșeuri celule nervoase- Nu glumesc!
Factori de eficiență
Este important de reținut că instalația autonomă în sine pentru producerea de căldură ieftină (se iau în considerare costurile cu electricitatea) este rațională numai după îndeplinirea următoarelor condiții:
- Izolație de înaltă calitate a locuinței. Inclusiv fatade, podele, tavane. Materialul de construcție este luat în considerare - piatra și cărămida vor crește semnificativ consumul de energie al pompei de căldură. Ceea ce va presupune o creștere a costului proiectului și plata facturilor.
- Calculul corect al pierderilor de căldură. Ele sunt direct influențate de arhitectura și aspectul casei. Un obiect cu un număr mare de ferestre și uși, precum și volumul deschiderilor tehnologice, sunt principalii factori ai scurgerii de căldură.
- Schimbătoare de căldură cu materiale cu transfer de căldură ridicat. Coeficientul este cunoscut dinainte.
- Condiții climatice. Temperaturi sub zero Siberia sau Uralii nu sunt deloc la fel ca în estul și vestul Rusiei. Regiunile reci necesită mai multă putere unitară.
- Necesară alimentare cu apă caldă. O clădire rezidențială cu locuință pe tot parcursul anului, mai multe băi, o baie și băi are un consum mai mare de apă pentru nevoile casnice decât, să zicem, o cabană cu bucătărie. Adică, acest lucru va crește și consumul de resurse.
- Influența curenților reci subterani. Acest lucru este clarificat în etapa de dezvoltare a proiectului. În caz contrar, așezarea și punerea în funcțiune a conductelor geotermale cu surse neevaluate va afecta negativ productivitatea întregului sistem.
Este imposibil să țineți cont de toate nuanțele instalării unei surse alternative de căldură pe cont propriu. Fără cunoștințe necesare. Pentru a face acest lucru, alegeți o companie conform profilului său și pur și simplu bucurați-vă de rezultat. Rambursarea proiectelor are loc după 5-10 ani de funcționare.
Costul la cheie al încălzirii geotermale
Avantajul instalării la cheie este evident. În afară de investiții, nu va trebui să faci nimic pe cont propriu – multe companii își asumă obligații legate de documente. De asemenea, orice tip de lucrare are o garanție în cazul unui rezultat nesatisfăcător, se prevede despăgubiri - aceasta este o clauză separată din contract.
Costul este după cum urmează:
- Pentru o clădire rezidențială cu o suprafață de până la 80 mp. m – de la 350 mii de ruble. Costul scăzut se datorează prezenței unei pompe de putere redusă.
- Cabană de la 100 mp. m – de la 440 mii de ruble.
- Suprafata de la 130 mp. m – de la 520 mii de ruble.
- Până la 220 mp. m – de la 750 mii de ruble.
Prețurile sunt aproximative și depind de costul echipamentului selectat. Atunci când contactați compania, specialiștii vă vor spune cum să reduceți costul proiectului. Cu toate acestea, nu puteți alege o putere scăzută în favoarea costului - acest lucru va afecta productivitatea sistemului.
Video despre instalarea la cheie a încălzirii geotermale