Geotermalno grijanje jedan je od najperspektivnijih alternativnih izvora proizvodnje energije. Za razliku od solarnih sustava, on praktički ne ovisi o sezoni. No, je li isplativo grijati kuću koristeći toplinu i energiju zemlje?
Geotermalno grijanje kod kuće
Prvo, morate razumjeti principe dobivanja toplinske energije. Oni se temelje na porastu temperature dok ulazite dublje u zemlju. Na prvi je pogled porast stupnja zagrijavanja zanemariv. No, zahvaljujući pojavi novih tehnologija, grijanje kuće pomoću topline zemlje postalo je stvarnost.
Glavni uvjet za organiziranje geotermalnog grijanja je temperatura od najmanje 6 ° C. To je tipično za srednje i duboke slojeve tla i vodenih tijela. Potonji jako ovise o indikatoru vanjske temperature, stoga se izuzetno rijetko koriste. Kako je praktički moguće organizirati grijanje kuće energijom zemlje?
Da biste to učinili, potrebno je napraviti 3 kruga ispunjena tekućinama različitih tehničkih karakteristika:
- Vanjski... U njemu češće cirkulira antifriz. Zagrijavanje na temperaturu ne nižu od 6 ° C događa se zbog energije zemlje;
- Toplinska pumpa... Bez toga je grijanje iz energije zemlje nemoguće. Nosač topline iz vanjskog kruga uz pomoć izmjenjivača topline prenosi svoju energiju na rashladno sredstvo. Njegova temperatura isparavanja manja je od 6 ° C. Nakon toga ulazi u kompresor, gdje se nakon kompresije temperatura povisuje na 70 ° C;
- Unutarnja kontura... Slična se shema koristi za prijenos topline iz komprimiranog rashladnog sredstva u vodu u prevladavajućem sustavu. Dakle, zagrijavanje iz utrobe zemlje odvija se uz minimalne troškove.
Unatoč jasnim prednostima, takvi su sustavi rijetki. To je zbog visokih troškova za kupnju opreme i organizacije vanjskog kruga za unos topline.
Najbolje je izračun grijanja od topline zemlje povjeriti profesionalcima. Učinkovitost cijelog sustava ovisit će o ispravnosti izračuna.
Kako radi dizalica topline
Srce geotermalnog grijanja je dizalica topline. Sastoji se od nekoliko komponenata, čiji rad izravno utječe na učinkovitost cijelog sustava. Stoga, prije planiranja zagrijavanja privatne kuće iz zemlje, morate saznati glavne karakteristike ove jedinice.
Budući da ovaj uređaj spada u kategoriju složene opreme, preporučuje se kupnja samo tvorničkih modela. Dizajn dizalice topline uključuje sljedeće komponente:
- Isparivač... U ovom se bloku energija prenosi iz vanjskog kruga;
- Kompresor... Potrebno za stvaranje visokog tlaka u okolišu rashladnog sredstva;
- Kapilarna... Služi za smanjenje unutarnjeg tlaka u krugu rashladnog sredstva;
- Kontrolni sustav... Pomoću nje regulira se grijanje privatne kuće iz zemlje - temperaturni režim rada, brzina prolaska nosača topline itd.
Glavni problem u neovisnoj proizvodnji dizalice topline je smanjiti gubitke topline i normalizirati rad unutarnjeg kruga s rashladnim sredstvom. Tvornički modeli postavljaju se u fazi proizvodnje, a dizajn pruža mogućnost prilagođavanja njegovih parametara.
Kako ispravno izračunati parametre crpke tako da toplina zemlje za grijanje kuće osigurava normalnu temperaturu? Da biste to učinili, morate znati izlaznu toplinu crpke. Za grubi izračun možete koristiti sljedeću formulu:
Q = (t1-t2) * V
Gdje t1-t2 - temperaturna razlika na ulaznoj i povratnoj cijevi, ° S,V - procijenjeni volumen potrošnje nosača topline, m³ / h,P - nazivna snaga dizalice topline, W.
Ova je tehnika neprimjenjiva za složene sustave jer u njima postoji mnogo dodatnih čimbenika. Posebno, gubici topline na glavnoj mreži. To se posebno odnosi na ona područja gdje izlazi što bliže površini tla. Da bi se gubici topline sveli na minimum, potrebno je izolirati cijevi za grijanje u zemlji.
Budući da rad toplinske pumpe ovisi o električnoj energiji, preporuča se instaliranje jedinice za napajanje u nuždi.
Opcije geotermalnog grijanja
Da bi se energija zemlje koristila za zagrijavanje kuće što je više moguće, morate odabrati pravi vanjski krug. U stvari, bilo koji medij - pod zemljom, voda ili zrak - može biti izvor toplinske energije. No istodobno je važno uzeti u obzir sezonske promjene vremenskih uvjeta, kao što je gore spomenuto.
Trenutno postoje dvije vrste sustava koji se učinkovito koriste za grijanje kuće koristeći toplinu zemlje - vodoravni i okomiti. Ključni faktor odabira je površina zemljišne čestice. O tome ovisi raspored cijevi za grijanje kuće energijom zemlje.
Uz njega se uzimaju u obzir sljedeći čimbenici:
- Sastav tla... U stjenovitim i ilovastim područjima teško je napraviti vertikalne osovine za polaganje autocesta;
- Razina smrzavanja tla... On će odrediti optimalnu dubinu cijevi;
- Položaj podzemnih voda... Što su veće, to je bolje za geotermalno grijanje. U tom će se slučaju temperatura povećavati s dubinom, što je optimalni uvjet za grijanje koristeći energiju zemlje.
Također morate znati o mogućnosti obrnutog prijenosa energije ljeti. Tada grijanje privatne kuće iz zemlje neće funkcionirati, a višak topline prenijet će se iz kuće na tlo. Svi rashladni sustavi rade po istom principu. Ali za to morate instalirati dodatnu opremu.
Nemoguće je planirati instalaciju vanjskog kruga na udaljenosti od kuće. To će povećati gubitke topline u zagrijavanju iz utrobe zemlje.
Horizontalna geotermalna shema grijanja
Najčešći način instaliranja vanjskih autocesta. Prikladan je zbog jednostavnosti ugradnje i mogućnosti relativno brze zamjene neispravnih dijelova cjevovoda.
Za ugradnju prema ovoj shemi koristi se kolektorski sustav. Za to se izrađuje nekoliko kontura, smještenih na minimalnoj udaljenosti od 0,3 m jedna od druge. Povezani su pomoću kolektora, koji opskrbljuje nosač topline dalje do dizalice topline. To će osigurati maksimalnu opskrbu energijom za grijanje iz topline zemlje.
Ali istodobno morate uzeti u obzir niz važnih nijansi:
- Veliko područje osobne parcele. Za kuću od oko 150 m² mora biti najmanje 300 m²;
- Cijevi se obvezno određuju do dubine ispod razine smrzavanja tla;
- S mogućim kretanjem tla tijekom proljetnih poplava, povećava se vjerojatnost pomicanja autocesta.
Odlučujuća prednost grijanja od topline zemlje vodoravnog tipa je mogućnost neovisnog uređenja. U većini slučajeva to ne zahtijeva uključivanje posebne opreme.
Za maksimalan prijenos topline potrebno je koristiti cijevi visoke toplinske vodljivosti - polimer tankih zidova. Ali istodobno, trebali biste razmotriti načine izolacije cijevi za grijanje u tlu.
Vertikalna geotermalna shema grijanja
Ovo je dugotrajniji način organizacije grijanja privatne kuće iz zemlje. Cjevovodi se postavljaju okomito u posebne bušotine. Važno je znati da je takva shema mnogo učinkovitija od vertikalne.
Njegova je glavna prednost povećati stupanj zagrijavanja vode u vanjskom krugu. Oni. što su dublje cijevi smještene, to će više zemljane topline za grijanje kuće ući u sustav. Drugi je čimbenik mala površina zemljišne čestice. U nekim se slučajevima uređenje vanjskog kruga geotermalnog grijanja provodi i prije gradnje kuće u neposrednoj blizini temelja.
S kojim se poteškoćama možete suočiti prilikom dobivanja energije iz zemlje za grijanje kuće prema ovoj shemi?
- Kvantitativni do kvalitativni... Za vertikalni raspored duljina autocesta je mnogo veća. Kompenzira se višom temperaturom tla. Da biste to učinili, morate napraviti bušotine duboke do 50 m, što je naporan posao;
- Sastav tla... Za kamenito tlo moraju se koristiti posebni strojevi za bušenje. U ilovaču, kako bi se spriječilo razbijanje bušotine, postavljena je zaštitna školjka izrađena od armiranog betona ili plastike debelih zidova;
- U slučaju kvara ili gubitka nepropusnosti postupak popravka postaje složeniji... U tom su slučaju mogući dugotrajni prekidi u radu grijanja kuće za toplinsku energiju zemlje.
No, usprkos visokim primarnim troškovima i mukotrpnoj instalaciji, vertikalni raspored autocesta je optimalan. Stručnjaci savjetuju korištenje upravo takve instalacijske sheme.
Za cirkulaciju rashladne tekućine u vanjskom krugu u vertikalnom sustavu potrebne su snažne cirkulacijske pumpe.
Organizacija geotermalnog grijanja
Potrošači i dalje imaju glavno pitanje - je li moguće glavno koristiti grijanje ladanjske kuće s energijom zemlje? To je moguće, ali samo uz profesionalni pristup u svim fazama - od izračuna do instalacije i ispitivanja sustava.
Prije svega, morate odabrati pravu dizalicu topline. S obzirom na njihovu visoku cijenu, prvo biste trebali izvršiti sve preliminarne izračune njegovih karakteristika. Samo u ovom slučaju, grijanje zbog toplinske energije zemlje imat će maksimalan faktor učinkovitosti. Pouzdani proizvođači uključuju Buderus, Vaillant i Veissman. Prosječni trošak toplinske pumpe za grijanje iz podzemlja iznosi oko 360 tisuća rubalja s nazivnom snagom od 6 kW. Produktivniji modeli mogu koštati više od milijun rubalja.
Pored troškova, morate obratiti pažnju na materijal za proizvodnju cijevi. Da bi se gubici topline u zagrijavanju iz toplinske energije zemlje smanjili na najmanju moguću mjeru, preporučuje se korištenje sljedećeg:
- XLPE... Razlikuje se niskom cijenom - optimalno za vodoravne sheme;
- Cijev od nehrđajućeg čelika... Koristi se za grijanje toplinskom energijom zemlje s okomitim rasporedom vanjskog kruga. Povoljno se razlikuje od umreženog polietilena po visokoj toplinskoj vodljivosti i mehaničkoj čvrstoći. Nedostatak je visoka cijena.
Za optimizaciju preporuča se ugradnja vanjskih i unutarnjih temperaturnih senzora, kao i akumulatora topline. To će minimizirati troškove grijanja privatne kuće sa zemljišnom energijom.
Uzimajući u obzir sve ove čimbenike, u većini slučajeva se geotermalno grijanje iz energije zemlje instalira kao dodatno. S vremenom će se povećati cijena komponenata i učinkovitost dizalica topline - i tek tada se takvi sustavi mogu smatrati glavnima.
Primjer instaliranja geotermalnog grijanja u privatnoj kući možete pronaći gledajući videozapis:
