Aardwarmte is een van de meest veelbelovende alternatieve bronnen van energieopwekking. In tegenstelling tot zonnestelsels is het praktisch niet afhankelijk van het seizoen. Maar is het rendabel om een huis te verwarmen met de warmte en energie van de aarde?
Aardwarmte in huis
Eerst moet u de principes van het verkrijgen van thermische energie begrijpen. Ze zijn gebaseerd op de temperatuurstijging naarmate je dieper de grond ingaat. Op het eerste gezicht is de toename van de mate van verwarming verwaarloosbaar. Maar dankzij de komst van nieuwe technologieën is het verwarmen van een huis met de warmte van de aarde een realiteit geworden.
De belangrijkste voorwaarde voor het organiseren van aardwarmte is een temperatuur van minimaal 6 ° C. Dit is typerend voor middelste en diepe lagen van bodem en waterlichamen. Deze laatste zijn sterk afhankelijk van de externe temperatuurindicator en worden daarom uiterst zelden gebruikt. Hoe is het praktisch mogelijk om de verwarming van een huis te organiseren met de energie van de aarde?
Om dit te doen, is het noodzakelijk om 3 circuits gevuld met vloeistoffen met verschillende technische kenmerken te maken:
- Buitenste... Er circuleert vaker antivries in. De verwarming tot een temperatuur die niet lager is dan 6 ° С vindt plaats vanwege de energie van de aarde;
- Warmtepomp... Zonder dit is verwarming door de energie van de aarde onmogelijk. De warmtedrager van het externe circuit draagt met behulp van een warmtewisselaar zijn energie over aan het koudemiddel. De verdampingstemperatuur is minder dan 6 ° C. Daarna komt het de compressor binnen, waar na compressie de temperatuur stijgt tot 70 ° C;
- Binnencontour... Een soortgelijk schema wordt gebruikt om warmte van het gecomprimeerde koelmiddel over te brengen naar water in het overwinnende systeem. Zo vindt verwarming vanuit de ingewanden van de aarde plaats tegen minimale kosten.
Ondanks de duidelijke voordelen zijn dergelijke systemen zeldzaam. Dit komt door de hoge kosten voor de aanschaf van apparatuur en de organisatie van het externe circuit voor de inname van warmte.
Het is het beste om de berekening van verwarming van de hitte van de aarde aan professionals toe te vertrouwen. De efficiëntie van het hele systeem hangt af van de juistheid van de berekeningen.
Hoe de warmtepomp werkt
Het hart van aardwarmte is de warmtepomp. Het bestaat uit verschillende componenten, waarvan het werk rechtstreeks van invloed is op de efficiëntie van het hele systeem. Daarom moet u, voordat u een privéhuis vanaf de grond gaat verwarmen, de belangrijkste kenmerken van dit apparaat te weten komen.
Aangezien dit apparaat tot de categorie complexe apparatuur behoort, wordt aanbevolen om alleen fabrieksmodellen aan te schaffen. Het ontwerp van de warmtepomp omvat de volgende componenten:
- Verdamper... In dit blok wordt energie overgedragen van het externe circuit;
- Compressor... Vereist om hoge druk te creëren in de koelmiddelomgeving;
- capillair... Het dient om de interne druk in het koudemiddelcircuit te verlagen;
- Controle systeem... Met zijn hulp wordt de verwarming van een privéwoning vanaf de grond geregeld - het temperatuurregime, de doorgangssnelheid van warmtedragers, enz.
Het grootste probleem bij de onafhankelijke fabricage van een warmtepomp is het verminderen van warmteverliezen en het normaliseren van de werking van het interne circuit met het koelmiddel. De fabrieksmodellen worden opgesteld in de productiefase en het ontwerp biedt de mogelijkheid om de parameters ervan aan te passen.
Hoe de pompparameters correct te berekenen, zodat de warmte van de aarde voor het verwarmen van het huis een normale temperatuur levert? Hiervoor moet u het warmtevermogen van de pomp weten. Voor een grove berekening kun je de volgende formule gebruiken:
Q = (t1-t2) * V
Waar t1-t2 - temperatuurverschil op de inlaat- en retourleiding, ° С,V - geschat volume warmtedragerverbruik, m³ / h,Vraag - nominaal vermogen van de warmtepomp, W.
Deze techniek is niet toepasbaar voor complexe systemen, omdat er veel extra factoren in zitten. Met name warmteverliezen op het lichtnet. Dit geldt met name voor die gebieden waar het zo dicht mogelijk bij het grondoppervlak uitkomt. Om warmteverliezen te minimaliseren, is het noodzakelijk om de verwarmingsbuizen in de grond te isoleren.
Aangezien de werking van de warmtepomp afhankelijk is van elektriciteit, is het raadzaam om een noodstroomvoorziening te installeren.
Opties voor aardwarmte
Om ervoor te zorgen dat de energie van de aarde zoveel mogelijk wordt gebruikt om het huis te verwarmen, moet u het juiste externe schakelschema kiezen. In feite kan elk medium - ondergronds, water of lucht - een bron van warmte-energie zijn. Maar tegelijkertijd is het belangrijk om rekening te houden met seizoensveranderingen in weersomstandigheden, zoals hierboven vermeld.
Momenteel zijn er twee soorten systemen die effectief worden gebruikt om een huis te verwarmen met behulp van de warmte van de aarde - horizontaal en verticaal. De belangrijkste selectiefactor is de oppervlakte van het perceel. De lay-out van de leidingen voor het verwarmen van het huis met de energie van de aarde hangt hiervan af.
Daarnaast worden de volgende factoren in aanmerking genomen:
- Bodemsamenstelling... In rotsachtige en leemachtige gebieden is het moeilijk om verticale schachten te maken voor het leggen van snelwegen;
- Bodembevriezingsniveau... Hij bepaalt de optimale leidingdiepte;
- Locatie van grondwater... Hoe hoger, hoe beter voor aardwarmte. In dit geval zal de temperatuur toenemen met de diepte, wat de optimale conditie is voor verwarming met behulp van de energie van de aarde.
U moet ook weten over de mogelijkheid van omgekeerde energieoverdracht in de zomer. Dan zal de verwarming van een privéwoning vanaf de grond niet functioneren en zal de overtollige warmte van het huis naar de bodem worden overgebracht. Alle koelsystemen werken volgens hetzelfde principe. Maar hiervoor moet u extra apparatuur installeren.
Het is onmogelijk om de installatie van het externe circuit op afstand van huis te plannen. Dit zal de warmteverliezen bij verwarming vanuit de ingewanden van de aarde vergroten.
Horizontaal aardwarmtesysteem
De meest gebruikelijke manier om externe snelwegen aan te leggen. Het is handig vanwege het installatiegemak en de mogelijkheid om defecte pijpleidingsecties relatief snel te vervangen.
Voor installatie volgens dit schema wordt een collectorsysteem gebruikt. Hiervoor worden meerdere contouren gemaakt, op een minimale afstand van 0,3 m van elkaar. Ze zijn verbonden door middel van een collector, die de warmtedrager verder aan de warmtepomp levert. Dit zorgt voor een maximale energievoorziening voor verwarming uit de warmte van de aarde.
Maar tegelijkertijd moet u rekening houden met een aantal belangrijke nuances:
- Groot deel van het persoonlijke perceel. Voor een woning van ongeveer 150 m² moet deze minimaal 300 m² zijn;
- Leidingen worden verplicht bepaald tot een diepte onder het niveau van bevriezing van de grond;
- Met de mogelijke verplaatsing van de bodem tijdens voorjaarsoverstromingen neemt de kans op verplaatsing van de snelwegen toe.
Het bepalende voordeel van verwarming door de hitte van de aarde van het horizontale type is de mogelijkheid van onafhankelijke opstelling. In de meeste gevallen is hiervoor geen speciale apparatuur nodig.
Voor maximale warmteoverdracht is het noodzakelijk om buizen te gebruiken met een hoge thermische geleidbaarheid - dunwandig polymeer. Maar tegelijkertijd moet u manieren overwegen om verwarmingsbuizen in de grond te isoleren.
Verticaal aardwarmtesysteem heating
Dit is een meer tijdrovende manier om het verwarmen van een privéwoning vanaf de grond te organiseren. De leidingen worden verticaal in speciale putten geplaatst. Het is belangrijk om te weten dat een dergelijk schema veel efficiënter is dan een verticaal schema.
Het belangrijkste voordeel is om de mate van waterverwarming in het externe circuit te verhogen. Die. hoe dieper de leidingen liggen, hoe meer aardwarmte voor de verwarming van het huis in het systeem zal komen. Een andere factor is de kleine oppervlakte van het perceel. In sommige gevallen wordt de opstelling van het externe circuit van geothermische verwarming al vóór de bouw van het huis in de directe omgeving van de fundering uitgevoerd.
Met welke problemen kunt u worden geconfronteerd bij het verkrijgen van energie uit de aarde voor het verwarmen van een huis volgens dit schema?
- Kwantitatief naar kwalitatief... Voor een verticale opstelling is de lengte van de snelwegen veel langer. Dit wordt gecompenseerd door de hogere bodemtemperatuur. Om dit te doen, moet u putten maken tot 50 m diep, wat een arbeidsintensief karwei is;
- Bodemsamenstelling... Voor rotsachtige grond moeten speciale boormachines worden gebruikt. In leem is, om het breken van de put te voorkomen, een beschermende schaal van gewapend beton of dikwandige kunststof gemonteerd;
- In het geval van een storing of verlies van dichtheid het reparatieproces wordt ingewikkelder... In dit geval zijn langdurige onderbrekingen in de werking van het verwarmen van het huis voor de thermische energie van de aarde mogelijk.
Maar ondanks de hoge primaire kosten en de omslachtige installatie, is de verticale opstelling van de snelwegen optimaal. Experts adviseren om precies zo'n installatieschema te gebruiken.
Voor de circulatie van het koelmiddel in het externe circuit in een verticaal systeem zijn krachtige circulatiepompen nodig.
Organisatie van aardwarmte
Consumenten hebben nog steeds de belangrijkste vraag - is het mogelijk om de verwarming van een landhuis te gebruiken met de energie van de aarde als belangrijkste? Dit is mogelijk, maar alleen met een professionele aanpak in alle stadia - van calculatie tot installatie en testen van het systeem.
Allereerst moet u de juiste warmtepomp kiezen. Gezien hun hoge kosten, moet u eerst alle voorlopige berekeningen van de kenmerken ervan uitvoeren. Alleen in dit geval zal verwarming door de thermische energie van de aarde een maximale efficiëntiefactor hebben. Betrouwbare fabrikanten zijn onder andere Buderus, Vaillant en Veissman. De gemiddelde kosten van een warmtepomp voor verwarming uit de ondergrond bedragen ongeveer 360 duizend roebel met een nominaal vermogen van 6 kW. Productievere modellen kunnen meer dan 1 miljoen roebel kosten.
Naast de kosten, moet u letten op het materiaal voor de vervaardiging van buizen. Om warmteverliezen bij verwarming door de thermische energie van de aarde te minimaliseren, wordt aanbevolen om het volgende te gebruiken:
- XLPE... Verschilt in lage kosten - optimaal voor horizontale schema's;
- Roestvrijstalen pijp... Het wordt gebruikt bij verwarming met thermische energie van de aarde met een verticale opstelling van het buitenste circuit. Het verschilt gunstig van verknoopt polyethyleen in zijn hoge thermische geleidbaarheid en mechanische sterkte. Het nadeel zijn de hoge kosten.
Voor optimalisatie wordt aanbevolen om externe en interne temperatuursensoren te installeren, evenals een warmteaccumulator. Dit minimaliseert de kosten van het verwarmen van een privéwoning met landenergie.
Rekening houdend met al deze factoren, wordt in de meeste gevallen aardwarmte uit de energie van de aarde als extra geïnstalleerd. Na verloop van tijd zullen de kosten van componenten en de efficiëntie van warmtepompen toenemen - en alleen dan kunnen dergelijke systemen als de belangrijkste worden beschouwd.
Een voorbeeld van het installeren van aardwarmte in een woonhuis is te vinden door de video te bekijken:
