Încălzirea geotermală este una dintre cele mai promițătoare surse alternative de generare a energiei. Spre deosebire de sistemele solare, practic nu depinde de anotimp. Dar este profitabil să încălzești o casă folosind căldura și energia pământului?
Încălzire geotermală acasă
În primul rând, trebuie să înțelegeți principiile de obținere a energiei termice. Ele se bazează pe creșterea temperaturii pe măsură ce mergeți mai adânc în pământ. La prima vedere, creșterea gradului de încălzire este neglijabilă. Dar, datorită apariției noilor tehnologii, încălzirea unei case folosind căldura pământului a devenit o realitate.
Principala condiție pentru organizarea încălzirii geotermale este o temperatură de cel puțin 6 ° C. Acest lucru este tipic pentru straturile medii și adânci de sol și corpuri de apă. Acestea din urmă sunt foarte dependente de indicatorul de temperatură extern, prin urmare sunt extrem de rare. Cum este practic posibil să organizăm încălzirea unei case cu energia pământului?
Pentru a face acest lucru, este necesar să se realizeze 3 circuite umplute cu lichide cu diferite caracteristici tehnice:
- Exterior... Mai des circulă în el antigel. Încălzirea sa la o temperatură nu mai mică de 6 ° С are loc din cauza energiei pământului;
- Pompa de caldura... Fără ea, încălzirea din energia pământului este imposibilă. Purtătorul de căldură din circuitul extern cu ajutorul unui schimbător de căldură își transferă energia către agentul frigorific. Temperatura sa de evaporare este mai mică de 6 ° C. După aceea, intră în compresor, unde, după comprimare, temperatura crește la 70 ° C;
- Contur interior... O schemă similară este utilizată pentru a transfera căldura din agentul frigorific comprimat în apa din sistemul de depășire. Astfel, încălzirea din intestinele pământului are loc la un cost minim.
În ciuda avantajelor clare, astfel de sisteme sunt rare. Acest lucru se datorează costurilor ridicate pentru achiziționarea de echipamente și organizării circuitului extern pentru aportul de căldură.
Cel mai bine este să încredințați profesioniștilor calculul încălzirii de la căldura pământului. Eficiența întregului sistem va depinde de corectitudinea calculelor.
Cum funcționează pompa de căldură
Inima încălzirii geotermale este pompa de căldură. Se compune din mai multe componente, a căror activitate afectează în mod direct eficiența întregului sistem. Prin urmare, înainte de a planifica încălzirea unei case private de la sol, trebuie să aflați principalele caracteristici ale acestei unități.
Deoarece acest dispozitiv aparține categoriei de echipamente complexe, se recomandă achiziționarea doar a modelelor din fabrică. Proiectarea pompei de căldură include următoarele componente:
- Evaporator... În acest bloc, energia este transferată din circuitul extern;
- Compresor... Necesar pentru a crea presiune ridicată în mediul frigorific;
- Capilar... Acesta servește la reducerea presiunii interne în circuitul frigorific;
- Sistem de control... Cu ajutorul său, este reglementată încălzirea unei case private de la sol - regimul de temperatură de funcționare, rata de trecere a purtătorilor de căldură etc.
Principala problemă în fabricarea independentă a unei pompe de căldură este reducerea pierderilor de căldură și normalizarea funcționării circuitului intern cu agentul frigorific. Modelele din fabrică sunt configurate în etapa de fabricație, iar designul oferă posibilitatea de a-și regla parametrii.
Cum se calculează corect parametrii pompei astfel încât căldura pământului pentru încălzirea casei să ofere o temperatură normală? Pentru a face acest lucru, trebuie să cunoașteți puterea de căldură a pompei. Pentru un calcul aproximativ, puteți utiliza următoarea formulă:
Q = (t1-t2) * V
Unde t1-t2 - diferența de temperatură pe conductele de admisie și retur, ° С,V - volumul estimat al consumului de căldură, m³ / h,Î - puterea nominală a pompei de căldură, W.
Această tehnică nu este aplicabilă pentru sistemele complexe, deoarece există mulți factori suplimentari în ele. În special, pierderile de căldură de la rețea. Acest lucru este valabil mai ales pentru acele zone în care iese cât mai aproape de suprafața solului. Pentru a minimiza pierderile de căldură, este necesar să izolați conductele de încălzire din pământ.
Deoarece funcționarea pompei de căldură depinde de electricitate, se recomandă instalarea unei unități de alimentare de urgență.
Opțiuni de încălzire geotermală
Pentru ca energia pământului să fie utilizată pentru a încălzi casa cât mai mult posibil, trebuie să alegeți schema circuitului extern corect. De fapt, orice mediu - subteran, apă sau aer - poate fi o sursă de energie termică. Dar, în același timp, este important să se ia în considerare schimbările sezoniere ale condițiilor meteorologice, așa cum s-a menționat mai sus.
În prezent, există două tipuri de sisteme care sunt utilizate în mod eficient pentru a încălzi o casă folosind căldura pământului - orizontală și verticală. Factorul cheie de selecție este suprafața terenului. Structura conductelor pentru încălzirea casei cu energia pământului depinde de aceasta.
În plus, sunt luați în considerare următorii factori:
- Compoziția solului... În zonele stâncoase și argiloase, este dificil să se realizeze arbori verticali pentru așezarea autostrăzilor;
- Nivelul de îngheț al solului... El va determina adâncimea optimă a conductei;
- Localizarea apelor subterane... Cu cât sunt mai mari, cu atât mai bine pentru încălzirea geotermală. În acest caz, temperatura va crește odată cu adâncimea, care este condiția optimă pentru încălzire folosind energia pământului.
De asemenea, trebuie să știți despre posibilitatea transferului invers de energie în timpul verii. Atunci încălzirea unei case private de la sol nu va funcționa, iar căldura în exces se va transfera din casă în sol. Toate sistemele de refrigerare funcționează după același principiu. Dar pentru aceasta trebuie să instalați echipamente suplimentare.
Este imposibil să planificați instalarea circuitului extern la distanță de casă. Acest lucru va crește pierderile de căldură prin încălzire din intestinele pământului.
Schema orizontală de încălzire geotermală
Cel mai comun mod de a instala autostrăzi externe. Este convenabil pentru ușurința sa de instalare și capacitatea de a înlocui relativ rapid secțiunile de conducte defecte.
Pentru instalarea în conformitate cu această schemă, se utilizează un sistem colector. Pentru aceasta, se realizează mai multe contururi, situate la o distanță minimă de 0,3 m una de cealaltă. Acestea sunt conectate prin intermediul unui colector, care alimentează purtătorul de căldură în continuare către pompa de căldură. Acest lucru va asigura aprovizionarea cu energie maximă pentru încălzirea de la căldura pământului.
Dar, în același timp, trebuie să luați în considerare o serie de nuanțe importante:
- Suprafață mare a parcelei personale. Pentru o casă de aproximativ 150 m², aceasta trebuie să fie de cel puțin 300 m²;
- Țevile sunt determinate în mod obligatoriu la o adâncime sub nivelul de îngheț al solului;
- Odată cu posibila mișcare a solului în timpul inundațiilor de primăvară, crește probabilitatea deplasării autostrăzilor.
Avantajul definitoriu al încălzirii de la căldura pământului de tip orizontal este posibilitatea amenajării independente. În majoritatea cazurilor, acest lucru nu necesită implicarea unui echipament special.
Pentru transferul maxim de căldură, este necesar să se utilizeze țevi cu o conductivitate termică ridicată - polimer cu pereți subțiri. Dar, în același timp, ar trebui să luați în considerare modalitățile de izolare a conductelor de încălzire în pământ.
Schema de încălzire geotermală verticală
Acesta este un mod mai lung de organizare a încălzirii unei case private de la sol. Conductele sunt așezate vertical în puțuri speciale. Este important să știm că o astfel de schemă este mult mai eficientă decât una verticală.
Principalul său avantaj este creșterea gradului de încălzire a apei în circuitul extern. Acestea. cu cât sunt amplasate conductele mai adânci, cu atât cantitatea de căldură a pământului pentru încălzirea casei va intra în sistem. Un alt factor este suprafața mică a terenului. În unele cazuri, amenajarea circuitului extern de încălzire geotermală se realizează chiar înainte de construirea casei în imediata vecinătate a fundației.
Ce dificultăți vă puteți confrunta atunci când obțineți energie de pe pământ pentru încălzirea unei case conform acestei scheme?
- Cantitativ la calitativ... Pentru o amenajare verticală, lungimea autostrăzilor este mult mai lungă. Este compensat de temperatura solului mai ridicată. Pentru a face acest lucru, trebuie să faceți puțuri de până la 50 m adâncime, ceea ce este o muncă grea;
- Compoziția solului... Pentru terenul stâncos, trebuie utilizate mașini speciale de găurit. În argilă, pentru a preveni spargerea puțului, se montează o carcasă de protecție din beton armat sau plastic cu pereți groși;
- În cazul unei defecțiuni sau a unei pierderi de etanșeitate procesul de reparare devine mai complicat... În acest caz, sunt posibile întreruperi pe termen lung în funcționarea încălzirii casei pentru energia termică a pământului.
Dar, în ciuda costurilor primare ridicate și a laboriosității instalării, dispunerea verticală a autostrăzilor este optimă. Experții recomandă utilizarea unei astfel de scheme de instalare.
Pentru circulația lichidului de răcire în circuitul extern într-un sistem vertical, sunt necesare pompe de circulație puternice.
Organizarea încălzirii geotermale
Consumatorii au în continuare întrebarea principală - este posibil să se folosească încălzirea unei case de țară cu energia pământului ca principală? Acest lucru este posibil, dar numai cu o abordare profesională în toate etapele - de la calcul până la instalarea și testarea sistemului.
În primul rând, trebuie să alegeți pompa de căldură potrivită. Având în vedere costul ridicat, ar trebui să efectuați mai întâi toate calculele preliminare ale caracteristicilor sale. Numai în acest caz, încălzirea datorată energiei termice a pământului va avea un factor de eficiență maxim. Printre producătorii de încredere se numără Buderus, Vaillant și Veissman. Costul mediu al unei pompe de căldură pentru încălzirea din subsol este de aproximativ 360 de mii de ruble cu o putere nominală de 6 kW. Modelele mai productive pot costa peste 1 milion de ruble.
În plus față de cost, trebuie să acordați atenție materialului pentru fabricarea țevilor. Pentru a reduce la minimum pierderile de căldură la încălzire din energia termică a pământului, se recomandă utilizarea următoarelor:
- XLPE... Diferă în ceea ce privește costul redus - optim pentru schemele orizontale;
- Țeavă din oțel inoxidabil... Se folosește la încălzirea cu energie termică a pământului cu o dispunere verticală a circuitului exterior. Diferă în mod favorabil de polietilena reticulată prin conductivitatea termică ridicată și rezistența mecanică. Dezavantajul este costul ridicat.
Pentru optimizare, se recomandă instalarea unor senzori de temperatură externi și interni, precum și un acumulator de căldură. Acest lucru va reduce la minimum costul încălzirii unei case private cu energie terestră.
Având în vedere toți acești factori, în majoritatea cazurilor, încălzirea geotermală din energia pământului este instalată ca una suplimentară. În timp, costul componentelor și eficiența pompelor de căldură vor crește - și numai atunci pot fi considerate astfel de sisteme ca fiind cele principale.
Un exemplu de instalare a încălzirii geotermale într-o casă privată poate fi găsit vizionând videoclipul:
