يعد التسخين الجوفي أحد أكثر المصادر البديلة الواعدة لتوليد الطاقة. على عكس الأنظمة الشمسية ، فهي لا تعتمد عمليًا على الموسم. ولكن هل من المفيد تدفئة المنزل باستخدام حرارة الأرض وطاقتها؟
التدفئة الجوفية في المنزل
أولاً ، تحتاج إلى فهم مبادئ الحصول على الطاقة الحرارية. وهي تستند إلى ارتفاع درجة الحرارة كلما تعمقت في الأرض. للوهلة الأولى ، فإن الزيادة في درجة التسخين لا تكاد تذكر. ولكن بفضل ظهور التقنيات الجديدة ، أصبح تدفئة المنزل باستخدام 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 والأجسام المائية. هذا الأخير يعتمد بشكل كبير على مؤشر درجة الحرارة الخارجية ، لذلك نادرًا ما يتم استخدامه. كيف يمكن عمليا تنظيم تدفئة المنزل باستخدام طاقة الأرض؟
للقيام بذلك ، من الضروري عمل 3 دوائر مليئة بالسوائل ذات الخصائص التقنية المختلفة:
- الخارجي... في كثير من الأحيان يدور التجمد فيه. يحدث تسخينها إلى درجة حرارة لا تقل عن 6 درجات مئوية بسبب طاقة الأرض ؛
- مضخة الحرارة... بدونها ، التسخين من طاقة الأرض أمر مستحيل. يقوم الناقل الحراري من الدائرة الخارجية بمساعدة مبادل حراري بنقل طاقته إلى مادة التبريد. درجة حرارة التبخر أقل من 6 درجات مئوية. بعد ذلك ، يدخل إلى الضاغط ، حيث ترتفع درجة الحرارة بعد الضغط إلى 70 درجة مئوية ؛
- كفاف داخلي... يتم استخدام مخطط مماثل لنقل الحرارة من المبرد المضغوط إلى الماء في نظام التجاوز. وبالتالي ، فإن التسخين من أحشاء الأرض يتم بأقل تكلفة.
على الرغم من المزايا الواضحة ، فإن مثل هذه الأنظمة نادرة. ويرجع ذلك إلى ارتفاع تكاليف شراء المعدات وتنظيم الدائرة الخارجية لسحب الحرارة.
من الأفضل تكليف المحترفين بحساب التسخين من حرارة الأرض. ستعتمد كفاءة النظام بأكمله على صحة الحسابات.
كيف تعمل المضخة الحرارية
إن قلب التسخين الجيوحراري هو المضخة الحرارية. يتكون من عدة مكونات ، يؤثر عملها بشكل مباشر على كفاءة النظام بأكمله. لذلك ، قبل التخطيط لتدفئة منزل خاص من الأرض ، تحتاج إلى معرفة الخصائص الرئيسية لهذه الوحدة.
نظرًا لأن هذا الجهاز ينتمي إلى فئة المعدات المعقدة ، يوصى بشراء طرازات المصنع فقط. يتضمن تصميم المضخة الحرارية المكونات التالية:
- المبخر... في هذه الكتلة ، يتم نقل الطاقة من الدائرة الخارجية ؛
- ضاغط... مطلوب لخلق ضغط مرتفع في بيئة المبردات ؛
- شعري... يعمل على تقليل الضغط الداخلي في دائرة التبريد ؛
- نظام التحكم... بمساعدتها ، يتم تنظيم تدفئة منزل خاص من الأرض - نظام درجة حرارة التشغيل ، ومعدل مرور ناقلات الحرارة ، إلخ.
تكمن المشكلة الرئيسية في التصنيع المستقل للمضخة الحرارية في تقليل فقد الحرارة وتطبيع تشغيل الدائرة الداخلية مع المبرد. يتم إعداد نماذج المصنع في مرحلة التصنيع ، ويوفر التصميم إمكانية تعديل معاييره.
كيف تحسب معلمات المضخة بشكل صحيح بحيث توفر حرارة الأرض لتدفئة المنزل درجة حرارة طبيعية؟ للقيام بذلك ، تحتاج إلى معرفة خرج الحرارة للمضخة. لإجراء عملية حسابية تقريبية ، يمكنك استخدام الصيغة التالية:
س = (t1-t2) * V.
أين T1-T2 - فرق درجة الحرارة على أنابيب المدخل والعودة ° درجة مئوية ،الخامس - الحجم المقدر لاستهلاك الناقل الحراري ، m³ / hس - القدرة المقدرة للمضخة الحرارية ، W.
هذه التقنية غير قابلة للتطبيق على الأنظمة المعقدة ، نظرًا لوجود العديد من العوامل الإضافية فيها. على وجه الخصوص ، فقدان الحرارة على التيار الكهربائي. هذا ينطبق بشكل خاص على تلك المناطق التي يخرج فيها أقرب ما يمكن من سطح الأرض. لتقليل فقد الحرارة ، من الضروري عزل أنابيب التدفئة في الأرض.
نظرًا لأن تشغيل المضخة الحرارية يعتمد على الكهرباء ، فمن المستحسن تركيب وحدة إمداد طاقة طارئة.
خيارات التدفئة الجوفية
من أجل استخدام طاقة الأرض لتدفئة المنزل قدر الإمكان ، تحتاج إلى اختيار مخطط الدائرة الخارجية الصحيح. في الواقع ، يمكن لأي وسيط - تحت الأرض أو الماء أو الهواء - أن يكون مصدرًا للطاقة الحرارية. لكن في نفس الوقت ، من المهم مراعاة التغيرات الموسمية في الأحوال الجوية ، كما ذكر أعلاه.
يوجد حاليًا نوعان من الأنظمة المستخدمة بفعالية لتدفئة المنزل باستخدام حرارة الأرض - أفقيًا وعموديًا. عامل الاختيار الرئيسي هو مساحة قطعة الأرض. يعتمد تصميم الأنابيب لتدفئة المنزل بطاقة الأرض على هذا.
بالإضافة إلى ذلك ، تؤخذ العوامل التالية في الاعتبار:
- تكوين التربة... في المناطق الصخرية والطفلية ، من الصعب عمل أعمدة رأسية لوضع الطرق السريعة ؛
- مستوى تجميد التربة... سيحدد عمق الأنبوب الأمثل ؛
- موقع المياه الجوفية... كلما كانت أعلى ، كان ذلك أفضل للتدفئة الحرارية الأرضية. في هذه الحالة تزداد درجة الحرارة مع العمق ، وهي الحالة المثلى للتدفئة باستخدام طاقة الأرض.
تحتاج أيضًا إلى معرفة إمكانية النقل العكسي للطاقة في الصيف. ثم لن تعمل تدفئة منزل خاص من الأرض ، وستنتقل الحرارة الزائدة من المنزل إلى التربة. تعمل جميع أنظمة التبريد وفقًا لنفس المبدأ. لكن لهذا تحتاج إلى تثبيت معدات إضافية.
من المستحيل التخطيط لتركيب الدائرة الخارجية على مسافة من المنزل. سيؤدي ذلك إلى زيادة فقد الحرارة في التسخين من أحشاء الأرض.
مخطط التسخين الأفقي الحراري
الطريقة الأكثر شيوعًا لتثبيت الطرق السريعة الخارجية. إنه مناسب لسهولة التركيب والقدرة على استبدال أقسام خطوط الأنابيب المعيبة بسرعة نسبيًا.
للتثبيت وفقًا لهذا المخطط ، يتم استخدام نظام التجميع. لهذا الغرض ، يتم عمل العديد من الخطوط العريضة ، والتي تقع على مسافة 0.3 متر على الأقل من بعضها البعض. يتم توصيلها بواسطة مجمّع يزود الناقل الحراري بمضخة الحرارة. سيوفر هذا أقصى قدر من الطاقة للتدفئة من حرارة الأرض.
لكن في الوقت نفسه ، عليك أن تأخذ في الاعتبار عددًا من الفروق الدقيقة المهمة:
- مساحة كبيرة من المؤامرة الشخصية. لمنزل تبلغ مساحته حوالي 150 مترًا مربعًا ، يجب ألا تقل مساحته عن 300 مترًا مربعًا ؛
- يتم تحديد الأنابيب بشكل إلزامي على عمق أقل من مستوى تجميد التربة ؛
- مع الحركة المحتملة للتربة أثناء فيضانات الربيع ، تزداد احتمالية إزاحة الطرق السريعة.
الميزة المحددة للتدفئة من حرارة الأرض من النوع الأفقي هي إمكانية الترتيب المستقل. في معظم الحالات ، لا يتطلب ذلك استخدام معدات خاصة.
لتحقيق أقصى قدر من نقل الحرارة ، من الضروري استخدام أنابيب ذات موصلية حرارية عالية - بوليمر رقيق الجدران. لكن في الوقت نفسه ، يجب أن تفكر في طرق عزل أنابيب التدفئة في الأرض.
مخطط التسخين الجيوحراري العمودي
هذه طريقة تستغرق وقتًا طويلاً في تنظيم تدفئة منزل خاص من الأرض. يتم وضع خطوط الأنابيب عموديًا في آبار خاصة. من المهم معرفة أن مثل هذا المخطط أكثر كفاءة من المخطط الرأسي.
ميزتها الرئيسية هي زيادة درجة تسخين المياه في الدائرة الخارجية. أولئك. كلما كانت الأنابيب أعمق ، زادت كمية حرارة الأرض لتدفئة المنزل إلى النظام. عامل آخر هو مساحة قطعة الأرض الصغيرة. في بعض الحالات ، يتم ترتيب الدائرة الخارجية للتدفئة الحرارية الأرضية حتى قبل بناء المنزل في المنطقة المجاورة مباشرة للمؤسسة.
ما الصعوبات التي قد تواجهها عند الحصول على الطاقة من الأرض لتدفئة منزل وفقًا لهذا المخطط؟
- الكمية إلى النوعية... بالنسبة للترتيب الرأسي ، يكون طول الطرق السريعة أطول بكثير. يتم تعويضه عن طريق ارتفاع درجة حرارة التربة. للقيام بذلك ، تحتاج إلى عمل آبار يصل عمقها إلى 50 مترًا ، وهي مهمة شاقة ؛
- تكوين التربة... بالنسبة للأرض الصخرية ، يجب استخدام آلات حفر خاصة. في الطمي ، لمنع تحطم البئر ، يتم تركيب غلاف واقٍ مصنوع من الخرسانة المسلحة أو البلاستيك ذي الجدران السميكة ؛
- في حالة حدوث عطل أو فقدان الضيق تصبح عملية الإصلاح أكثر تعقيدًا... في هذه الحالة ، من الممكن حدوث انقطاعات طويلة الأمد في تشغيل تدفئة المنزل للحصول على الطاقة الحرارية للأرض.
ولكن على الرغم من التكاليف الأولية المرتفعة وصعوبة التركيب ، فإن الترتيب الرأسي للطرق السريعة هو الأمثل. ينصح الخبراء باستخدام مخطط التثبيت هذا فقط.
لدوران المبرد في الدائرة الخارجية في نظام رأسي ، هناك حاجة إلى مضخات دوران قوية.
تنظيم التدفئة الجوفية
لا يزال لدى المستهلكين السؤال الرئيسي - هل من الممكن استخدام تدفئة منزل ريفي باستخدام طاقة الأرض باعتبارها الطاقة الرئيسية؟ هذا ممكن ، ولكن فقط باتباع نهج احترافي في جميع المراحل - من الحساب إلى التثبيت والاختبار للنظام.
بادئ ذي بدء ، تحتاج إلى اختيار المضخة الحرارية المناسبة. نظرًا لتكلفتها العالية ، يجب عليك أولاً إجراء جميع الحسابات الأولية لخصائصها. فقط في هذه الحالة ، سيكون للتدفئة بسبب الطاقة الحرارية للأرض عامل كفاءة قصوى. تشمل 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 الموديلات الأكثر إنتاجية أكثر من مليون روبل.
بالإضافة إلى التكلفة ، من الضروري الانتباه إلى المواد المستخدمة في تصنيع الأنابيب. لتقليل فقد الحرارة في التدفئة من الطاقة الحرارية للأرض ، يوصى باستخدام ما يلي:
- XLPE... يختلف بتكلفة منخفضة - مثالي للمخططات الأفقية ؛
- انبوب مقاوم للصدأ... يتم استخدامه في التسخين بالطاقة الحرارية للأرض بترتيب عمودي للدائرة الخارجية. إنه يختلف بشكل إيجابي عن البولي إيثيلين المتصالب في الموصلية الحرارية العالية والقوة الميكانيكية. العيب هو التكلفة العالية.
من أجل التحسين ، يوصى بتركيب مستشعرات درجة حرارة خارجية وداخلية ، بالإضافة إلى مجمع حرارة. سيؤدي ذلك إلى تقليل تكلفة تدفئة منزل خاص للطاقة الأرضية.
بالنظر إلى كل هذه العوامل ، في معظم الحالات ، يتم تثبيت التدفئة الحرارية الأرضية من طاقة الأرض كعامل إضافي. بمرور الوقت ، ستزداد تكلفة المكونات وكفاءة المضخات الحرارية - وعندها فقط يمكن اعتبار هذه الأنظمة الأنظمة الرئيسية.
يمكن العثور على مثال على تركيب التدفئة الحرارية الأرضية في منزل خاص من خلال مشاهدة الفيديو:
