Геотермалното отопление е един от най-обещаващите алтернативни източници на производство на енергия. За разлика от слънчевите системи, той практически не зависи от сезона. Но изгодно ли е да отоплявате къща, използвайки топлината и енергията на земята?
Геотермално отопление у дома
Първо, трябва да разберете принципите за получаване на топлинна енергия. Те се основават на повишаването на температурата, докато навлизате по-дълбоко в земята. На пръв поглед увеличаването на степента на нагряване е незначително. Но благодарение на появата на нови технологии, отоплението на къща, използвайки топлината на земята, се превърна в реалност.
Основното условие за организиране на геотермално отопление е температура най-малко 6 ° C. Това е характерно за средните и дълбоките слоеве на почвата и водните тела. Последните са силно зависими от външния температурен индикатор, поради което се използват изключително рядко. Как е практически възможно да се организира отоплението на къща с енергията на земята?
За да направите това, е необходимо да направите 3 вериги, пълни с течности с различни технически характеристики:
- Външен... По-често в него циркулира антифриз. Нагряването му до температура не по-ниска от 6 ° С става поради енергията на земята;
- Топлинна помпа... Без него отоплението от енергията на земята е невъзможно. Топлоносителят от външния кръг с помощта на топлообменник пренася енергията си към хладилния агент. Температурата на изпаряване е по-малка от 6 ° C. След това той влиза в компресора, където след компресия температурата се повишава до 70 ° C;
- Вътрешен контур... Подобна схема се използва за пренос на топлина от компресирания хладилен агент към вода в преодоляващата система. По този начин отоплението от земните недра става с минимални разходи.
Въпреки очевидните предимства, такива системи са рядкост. Това се дължи на високите разходи за закупуване на оборудване и организацията на външната верига за приемане на топлина.
Най-добре е да се повери изчисляването на отоплението от топлината на земята на професионалисти. Ефективността на цялата система ще зависи от коректността на изчисленията.
Как работи термопомпата
Сърцето на геотермалното отопление е термопомпата. Състои се от няколко компонента, чиято работа пряко влияе върху ефективността на цялата система. Ето защо, преди да планирате отопление на частна къща от земята, трябва да разберете основните характеристики на това устройство.
Тъй като това устройство принадлежи към категорията на сложното оборудване, препоръчително е да закупите само фабрични модели. Дизайнът на термопомпата включва следните компоненти:
- Изпарител... В този блок енергията се прехвърля от външната верига;
- Компресор... Необходим за създаване на високо налягане в хладилната среда;
- Капилярна... Той служи за намаляване на вътрешното налягане в хладилния кръг;
- Контролна система... С негова помощ се регулира отоплението на частна къща от земята - температурния режим на работа, скоростта на преминаване на топлоносителите и т.н.
Основният проблем при независимото производство на термопомпа е да се намалят топлинните загуби и да се нормализира работата на вътрешния кръг с хладилния агент. Фабричните модели са създадени на етапа на производство, а дизайнът предоставя възможност за коригиране на неговите параметри.
Как правилно да се изчислят параметрите на помпата, така че топлината на земята за отопление на къщата да осигурява нормална температура? За да направите това, трябва да знаете топлинната мощност на помпата. За грубо изчисление можете да използвате следната формула:
Q = (t1-t2) * V
Където t1-t2 - температурна разлика на входящите и връщащите тръби, ° С,V - прогнозен обем на консумация на топлоносител, m³ / h,Въпрос: - номинална мощност на термопомпата, W.
Тази техника е неприложима за сложни системи, тъй като в тях има много допълнителни фактори. По-специално, загубите на топлина в мрежата. Това важи особено за онези области, където тя излиза възможно най-близо до земната повърхност. За да се сведе до минимум топлинните загуби, е необходимо да се изолират отоплителните тръби в земята.
Тъй като работата на термопомпата зависи от електричеството, препоръчително е да инсталирате авариен захранващ блок.
Опции за геотермално отопление
За да може енергията на земята да се използва за максимално отопление на къщата, трябва да изберете правилната външна електрическа схема. Всъщност всяка среда - под земята, вода или въздух - може да бъде източник на топлинна енергия. Но в същото време е важно да се вземат предвид сезонните промени в метеорологичните условия, както беше споменато по-горе.
В момента има два вида системи, които ефективно се използват за отопление на къща, използвайки топлината на земята - хоризонтална и вертикална. Ключовият фактор за избор е площта на парцела. Разположението на тръбите за отопление на къща със земна енергия зависи от това.
В допълнение към него се вземат предвид следните фактори:
- Състав на почвата... В скалисти и глинести райони е трудно да се направят вертикални шахти за полагане на магистрали;
- Ниво на замръзване на почвата... Той ще определи оптималната дълбочина на тръбата;
- Местоположение на подземните води... Колкото по-високи са те, толкова по-добре за геотермално отопление. В този случай температурата ще се увеличава с дълбочина, което е оптималното условие за отопление, използвайки енергията на земята.
Също така трябва да знаете за възможността за обратен трансфер на енергия през лятото. Тогава отоплението на частна къща от земята няма да функционира и излишната топлина ще се пренесе от къщата в почвата. Всички хладилни системи работят на същия принцип. Но за това трябва да инсталирате допълнително оборудване.
Не можете да планирате да инсталирате външната верига на разстояние от дома. Това ще увеличи топлинните загуби при отопление от земните недра.
Схема на хоризонтално геотермално отопление
Най-често срещаният начин за инсталиране на външни магистрали. Той е удобен поради лесната си инсталация и възможността за сравнително бърза подмяна на дефектните тръбопроводи.
За монтаж съгласно тази схема се използва колекторна система. За това се правят няколко контура, разположени на минимално разстояние 0,3 м един от друг. Те са свързани посредством колектор, който подава топлоносителя допълнително към термопомпата. Това ще осигури максимално енергийно захранване за отопление от топлината на земята.
Но в същото време трябва да вземете предвид редица важни нюанси:
- Голяма площ на личния парцел. За къща от около 150 m² тя трябва да бъде най-малко 300 m²;
- Тръбите се определят задължително на дълбочина под нивото на замръзване на почвата;
- С възможното движение на почвата по време на пролетни наводнения се увеличава вероятността от изместване на магистралите.
Определящото предимство на отоплението от топлината на земята от хоризонтален тип е възможността за независимо подреждане. В повечето случаи това не изисква участието на специално оборудване.
За максимален топлообмен е необходимо да се използват тръби с висока топлопроводимост - тънкостенни полимери. Но в същото време трябва да помислите за начини за изолиране на отоплителни тръби в земята.
Вертикална геотермална схема за отопление
Това е по-трудоемък начин за организиране на отопление на частна къща от земята. Тръбопроводите се поставят вертикално в специални кладенци. Важно е да знаете, че такава схема е много по-ефективна от вертикалната.
Основното му предимство е да се увеличи степента на нагряване на водата във външната верига. Тези. колкото по-дълбоко са разположени тръбите, толкова повече количество земна топлина за отопление на къщата ще влезе в системата. Друг фактор е малката площ на парцела. В някои случаи подреждането на външния геотермален отоплителен кръг се извършва дори преди изграждането на къщата в непосредствена близост до основата.
С какви трудности можете да се сблъскате, когато получавате енергия от земята за отопление на къща по тази схема?
- Количествено до качествено... За вертикална подредба дължината на магистралите е много по-голяма. Той се компенсира от по-високата температура на почвата. За да направите това, трябва да направите кладенци с дълбочина до 50 м, което е трудоемка работа;
- Състав на почвата... За скалисти терени трябва да се използват специални сондажни машини. В глината, за да се предотврати разбиването на кладенеца, е монтирана защитна обвивка от стоманобетон или дебелостенна пластмаса;
- В случай на неизправност или загуба на херметичност процесът на ремонт се усложнява... В този случай са възможни дългосрочни прекъсвания в работата на отоплението на къщата за топлинната енергия на земята.
Но въпреки високите първични разходи и трудоемкостта на монтажа, вертикалното разположение на магистралите е оптимално. Експертите съветват да се използва точно такава схема на инсталиране.
За циркулацията на охлаждащата течност във външната верига във вертикална система са необходими мощни циркулационни помпи.
Организация на геотермалното отопление
Потребителите все още имат основния въпрос - възможно ли е да се използва отоплението на селска къща с енергията на земята като основно? Това е възможно, но само с професионален подход на всички етапи - от изчисление до инсталиране и тестване на системата.
На първо място, трябва да изберете правилната термопомпа. Предвид високата им цена, първо трябва да извършите всички предварителни изчисления на неговите характеристики. Само в този случай отоплението поради топлинната енергия на земята ще има максимален коефициент на ефективност. Надеждните производители включват Buderus, Vaillant и Veissman. Средната цена на термопомпа за отопление от недрата е около 360 хиляди рубли с номинална мощност от 6 kW. По-продуктивните модели могат да струват над 1 милион рубли.
В допълнение към разходите, трябва да обърнете внимание на материала за производството на тръби. За да се сведе до минимум топлинните загуби при отопление от топлинната енергия на земята, се препоръчва да се използва следното:
- XLPE... Различава се с ниска цена - оптимална за хоризонтални схеми;
- Тръба от неръждаема стомана... Използва се при отопление с топлинна енергия на земята с вертикално разположение на външната верига. Той се различава благоприятно от омрежения полиетилен с високата си топлопроводимост и механична якост. Недостатъкът е високата цена.
За оптимизация се препоръчва да се монтират външни и вътрешни температурни сензори, както и топлинен акумулатор. Това ще сведе до минимум разходите за отопление на частна къща със земна енергия.
Имайки предвид всички тези фактори, в повечето случаи геотермалното отопление от енергията на земята е инсталирано като допълнително. С течение на времето цената на компонентите и ефективността на термопомпите ще се увеличат - и едва тогава такива системи могат да се считат за основни.
Пример за инсталиране на геотермално отопление в частна къща можете да намерите, като гледате видеоклипа:
