Geotermální vytápění je jedním z nejslibnějších alternativních zdrojů výroby energie. Na rozdíl od solárních systémů to prakticky nezávisí na ročním období. Ale je ziskové vytápět dům pomocí tepla a energie Země?
Geotermální vytápění doma
Nejprve musíte pochopit principy získávání tepelné energie. Jsou založeny na nárůstu teploty, jak postupujete hlouběji do země. Na první pohled je zvýšení stupně ohřevu zanedbatelné. Ale díky příchodu nových technologií se vytápění domu pomocí zemského tepla stalo realitou.
Hlavní podmínkou pro organizování geotermálního vytápění je teplota nejméně 6 ° C. To je typické pro střední a hluboké vrstvy půdy a vodních útvarů. Ty jsou velmi závislé na externím ukazateli teploty, proto se používají velmi zřídka. Jak je prakticky možné uspořádat vytápění domu energií Země?
K tomu je nutné vyrobit 3 okruhy naplněné kapalinami s různými technickými vlastnostmi:
- Vnější... Častěji v něm cirkuluje nemrznoucí směs. K jeho ohřevu na teplotu ne nižší než 6 ° C dochází v důsledku energie Země;
- Tepelné čerpadlo... Bez ní není možné zahřívat energii Země. Nosič tepla z vnějšího okruhu pomocí výměníku tepla přenáší svou energii na chladivo. Jeho teplota odpařování je nižší než 6 ° C. Poté vstupuje do kompresoru, kde po stlačení teplota stoupne na 70 ° C;
- Vnitřní obrys... Podobné schéma se používá k přenosu tepla ze stlačeného chladiva do vody v překonávajícím systému. Ohřev z útrob Země tedy probíhá s minimálními náklady.
Navzdory zjevným výhodám jsou takové systémy vzácné. Je to způsobeno vysokými náklady na nákup vybavení a organizaci vnějšího okruhu pro příjem tepla.
Nejlepší je svěřit výpočet vytápění ze zemského tepla profesionálům. Efektivita celého systému bude záviset na správnosti výpočtů.
Jak funguje tepelné čerpadlo
Srdcem geotermálního vytápění je tepelné čerpadlo. Skládá se z několika komponent, jejichž práce přímo ovlivňuje efektivitu celého systému. Proto před plánováním vytápění soukromého domu ze země musíte zjistit hlavní vlastnosti této jednotky.
Protože toto zařízení patří do kategorie komplexního vybavení, doporučuje se zakoupit pouze tovární modely. Konstrukce tepelného čerpadla zahrnuje následující komponenty:
- Výparník... V tomto bloku se energie přenáší z vnějšího obvodu;
- Kompresor... Vyžadováno k vytvoření vysokého tlaku v prostředí chladiva;
- Kapilární... Slouží ke snížení vnitřního tlaku v okruhu chladiva;
- Kontrolní systém... S jeho pomocí je regulováno vytápění soukromého domu ze země - teplotní režim provozu, rychlost průchodu nosičů tepla atd.
Hlavním problémem nezávislé výroby tepelného čerpadla je snížit tepelné ztráty a normalizovat činnost vnitřního okruhu s chladivem. Tovární modely jsou nastaveny ve fázi výroby a design umožňuje úpravu jejich parametrů.
Jak správně vypočítat parametry čerpadla tak, aby zemské teplo pro vytápění domu poskytovalo normální teplotu? K tomu potřebujete znát tepelný výkon čerpadla. Pro hrubý výpočet můžete použít následující vzorec:
Q = (t1-t2) * V
Kde t1-t2 - teplotní rozdíl na vstupním a zpětném potrubí, ° С,PROTI - odhadovaný objem spotřeby nosiče tepla, m³ / h,Q - jmenovitý výkon tepelného čerpadla, W.
Tato technika je pro složité systémy nepoužitelná, protože v nich existuje mnoho dalších faktorů. Zejména tepelné ztráty na síti. To platí zejména pro ty oblasti, kde vychází co nejblíže povrchu země. Pro minimalizaci tepelných ztrát je nutné izolovat topné potrubí v zemi.
Protože provoz tepelného čerpadla závisí na elektřině, doporučuje se instalovat jednotku nouzového napájení.
Možnosti geotermálního vytápění
Aby mohla být energie Země použita k co největšímu vytápění domu, musíte zvolit správné schéma externího obvodu. Ve skutečnosti může být zdrojem tepelné energie jakékoli médium - pod zemí, vodou nebo vzduchem. Zároveň je však důležité vzít v úvahu sezónní změny povětrnostních podmínek, jak je uvedeno výše.
V současné době existují dva typy systémů, které se účinně používají k vytápění domu pomocí zemského tepla - horizontální a vertikální. Klíčovým faktorem výběru je plocha pozemku. Na tom závisí rozložení potrubí pro vytápění domu zemskou energií.
Kromě toho jsou brány v úvahu následující faktory:
- Složení půdy... Ve skalnatých a hliněných oblastech je obtížné vytvořit svislé šachty pro pokládku dálnic;
- Úroveň zamrznutí půdy... Určí optimální hloubku potrubí;
- Umístění podzemní vody... Čím vyšší jsou, tím lépe pro geotermální vytápění. V tomto případě bude teplota stoupat s hloubkou, což je optimální stav pro vytápění pomocí zemské energie.
Musíte také vědět o možnosti zpětného přenosu energie v létě. Pak nebude fungovat vytápění soukromého domu ze země a přebytečné teplo se bude přenášet z domu do půdy. Všechny chladicí systémy fungují na stejném principu. K tomu je však třeba nainstalovat další zařízení.
Nemůžete plánovat instalaci externího obvodu na dálku od domova. Tím se zvýší tepelné ztráty při ohřevu z útrob Země.
Horizontální schéma geotermálního vytápění
Nejběžnější způsob instalace externích dálnic. Je to výhodné pro jeho snadnou instalaci a schopnost relativně rychle vyměnit vadné části potrubí.
Pro instalaci podle tohoto schématu se používá systém kolektorů. Za tímto účelem je vytvořeno několik obrysů umístěných v minimální vzdálenosti 0,3 m od sebe. Jsou spojeny pomocí kolektoru, který dodává tepelný nosič dále k tepelnému čerpadlu. To zajistí maximální dodávku energie pro vytápění ze zemského tepla.
Současně však musíte vzít v úvahu řadu důležitých nuancí:
- Velká plocha osobního pozemku. U domu o rozloze přibližně 150 m² musí být minimálně 300 m²;
- Trubky jsou povinně určovány do hloubky pod úrovní zamrzání půdy;
- S možným pohybem půdy během jarních povodní se zvyšuje pravděpodobnost posunu dálnic.
Rozhodující výhodou ohřevu ze zemského tepla horizontálního typu je možnost nezávislého uspořádání. Ve většině případů to nevyžaduje zapojení speciálního vybavení.
Pro maximální přenos tepla je nutné použít trubky s vysokou tepelnou vodivostí - tenkostěnný polymer. Zároveň byste však měli zvážit způsoby izolace topných trubek v zemi.
Vertikální schéma geotermálního vytápění
Jedná se o časově náročnější způsob organizace vytápění soukromého domu ze země. Potrubí jsou umístěna svisle do speciálních studní. Je důležité vědět, že takové schéma je mnohem efektivnější než vertikální.
Jeho hlavní výhodou je zvýšení stupně ohřevu vody ve vnějším okruhu. Ty. čím hlouběji jsou potrubí umístěna, tím více se do systému dostane množství zemského tepla pro vytápění domu. Dalším faktorem je malá plocha pozemku. V některých případech se uspořádání vnějšího geotermálního topného okruhu provádí ještě před stavbou domu v bezprostřední blízkosti základu.
S jakými obtížemi se můžete setkat při získávání energie ze Země pro vytápění domu podle tohoto schématu?
- Kvantitativní až kvalitativní... U vertikálního uspořádání je délka dálnic mnohem delší. Je to kompenzováno vyšší teplotou půdy. K tomu musíte udělat studny hluboké až 50 m, což je pracná práce;
- Složení půdy... Pro kamenitou půdu je nutné použít speciální vrtací stroje. V hlíně je pro zabránění rozbití studny namontována ochranná skořepina ze železobetonu nebo silnostěnného plastu;
- V případě poruchy nebo ztráty těsnosti proces opravy se komplikuje... V tomto případě jsou možná dlouhodobá přerušení provozu vytápění domu na tepelnou energii Země.
Navzdory vysokým primárním nákladům a pracnosti instalace je vertikální uspořádání dálnic optimální. Odborníci doporučují použít právě takové schéma instalace.
Pro cirkulaci chladicí kapaliny ve vnějším okruhu ve svislém systému jsou zapotřebí výkonná oběhová čerpadla.
Organizace geotermálního vytápění
Spotřebitelé stále mají hlavní otázku - je možné použít vytápění venkovského domu s hlavní energií Země? To je možné, ale pouze s profesionálním přístupem ve všech fázích - od výpočtu až po instalaci a testování systému.
Nejprve musíte zvolit správné tepelné čerpadlo. Vzhledem k jejich vysokým nákladům byste měli nejprve provést všechny předběžné výpočty jeho charakteristik. Pouze v tomto případě bude mít topení v důsledku tepelné energie Země maximální faktor účinnosti. Mezi spolehlivé výrobce patří Buderus, Vaillant a Veissman. Průměrné náklady na tepelné čerpadlo pro vytápění z podloží jsou asi 360 tisíc rublů se jmenovitým výkonem 6 kW. Produktivnější modely mohou stát více než 1 milion rublů.
Kromě nákladů je třeba věnovat pozornost materiálu pro výrobu trubek. Aby se minimalizovaly tepelné ztráty při ohřevu z tepelné energie Země, doporučuje se použít následující:
- XLPE... Liší se levně - optimální pro horizontální schémata;
- Trubka z nerezové oceli... Používá se k vytápění tepelnou energií Země se svislým uspořádáním vnějšího okruhu. Příznivě se liší od zesítěného polyethylenu vysokou tepelnou vodivostí a mechanickou pevností. Nevýhodou jsou vysoké náklady.
Pro optimalizaci se doporučuje instalovat externí a interní teplotní senzory a také tepelný akumulátor. Tím se minimalizují náklady na vytápění soukromé energie ze země.
Když vezmeme v úvahu všechny tyto faktory, ve většině případů je geotermální vytápění ze zemské energie instalováno jako další. V průběhu času se náklady na komponenty a účinnost tepelných čerpadel zvýší - a teprve potom lze tyto systémy považovat za hlavní.
Příklad instalace geotermálního vytápění v soukromém domě lze najít sledováním videa:
