Geotermálne vykurovanie je jedným z najsľubnejších alternatívnych zdrojov výroby energie. Na rozdiel od solárnych systémov to prakticky nezávisí od sezóny. Ale je ziskové vykurovať dom pomocou tepla a energie Zeme?
Geotermálne vykurovanie doma
Najprv musíte pochopiť princípy získavania tepelnej energie. Vychádzajú z nárastu teploty, keď idete hlbšie do zeme. Na prvý pohľad je zvýšenie stupňa ohrevu zanedbateľné. Ale vďaka príchodu nových technológií sa vykurovanie domu pomocou zemského tepla stalo skutočnosťou.
Hlavnou podmienkou organizácie geotermálneho vykurovania je teplota najmenej 6 ° C. Je to typické pre stredné a hlboké vrstvy pôdy a vodných útvarov. Posledne menované veľmi závisia od ukazovateľa vonkajšej teploty, preto sa používajú veľmi zriedka. Ako je možné organizovať vykurovanie domu energiou Zeme?
K tomu je potrebné vyrobiť 3 okruhy naplnené kvapalinami s rôznymi technickými vlastnosťami:
- Vonkajšie... Častejšie v ňom koluje nemrznúca zmes. K jeho zahriatiu na teplotu nie nižšiu ako 6 ° С dochádza v dôsledku energie zeme;
- Tepelné čerpadlo... Bez nej je ohrev z energie zeme nemožný. Nosič tepla z vonkajšieho okruhu pomocou výmenníka tepla odovzdáva svoju energiu chladivu. Jeho teplota odparovania je menej ako 6 ° C. Potom vstúpi do kompresora, kde po stlačení teplota stúpne na 70 ° C;
- Vnútorný obrys... Podobná schéma sa používa na prenos tepla zo stlačeného chladiva do vody v prekonávacom systéme. Ohrev z útrob zeme teda prebieha s minimálnymi nákladmi.
Napriek zjavným výhodám sú takéto systémy zriedkavé. Je to spôsobené vysokými nákladmi na nákup zariadenia a organizáciu vonkajšieho okruhu na príjem tepla.
Najlepšie je zveriť výpočet vykurovania z tepla zeme odborníkom. Efektívnosť celého systému bude závisieť od správnosti výpočtov.
Ako funguje tepelné čerpadlo
Srdcom geotermálneho vykurovania je tepelné čerpadlo. Skladá sa z niekoľkých komponentov, ktorých práca priamo ovplyvňuje efektívnosť celého systému. Preto pred plánovaním vykurovania súkromného domu zo zeme musíte zistiť hlavné charakteristiky tejto jednotky.
Pretože toto zariadenie patrí do kategórie komplexných zariadení, odporúča sa kupovať iba továrenské modely. Konštrukcia tepelného čerpadla obsahuje nasledujúce komponenty:
- Výparník... V tomto bloku sa energia prenáša z vonkajšieho obvodu;
- Kompresor... Vyžaduje sa na vytvorenie vysokého tlaku v prostredí chladiva;
- Kapilárne... Slúži na zníženie vnútorného tlaku v okruhu chladiva;
- Riadiaci systém... S jeho pomocou sa reguluje vykurovanie súkromného domu zo zeme - teplotný režim prevádzky, rýchlosť prechodu tepelných nosičov atď.
Hlavným problémom nezávislej výroby tepelného čerpadla je zníženie tepelných strát a normalizácia činnosti vnútorného okruhu s chladivom. Továrenské modely sú nastavené vo fáze výroby a dizajn umožňuje úpravy jeho parametrov.
Ako správne vypočítať parametre čerpadla tak, aby zemské teplo na vykurovanie domu poskytovalo normálnu teplotu? Aby ste to dosiahli, musíte poznať tepelný výkon čerpadla. Pre hrubý výpočet môžete použiť nasledujúci vzorec:
Q = (t1-t2) * V
Kde t1-t2 - teplotný rozdiel na vstupnom a spätnom potrubí, ° С,V. - odhadovaný objem spotreby tepelného nosiča, m³ / h,Q - menovitý výkon tepelného čerpadla, W.
Táto technika nie je použiteľná pre zložité systémy, pretože v nich existuje veľa ďalších faktorov. Najmä tepelné straty na sieti. Platí to najmä pre tie oblasti, kde vychádza čo najbližšie k povrchu zeme. Aby sa minimalizovali tepelné straty, je potrebné izolovať vykurovacie potrubia v zemi.
Pretože prevádzka tepelného čerpadla závisí od elektrickej energie, odporúča sa nainštalovať jednotku núdzového napájania.
Možnosti geotermálneho vykurovania
Aby sa energia zeme mohla čo najviac využiť na vykurovanie domu, musíte zvoliť správnu schému vonkajšieho obvodu. V skutočnosti môže byť každé médium zdrojom tepelnej energie - pod zemou, vodou alebo vzduchom. Ale zároveň je dôležité brať do úvahy sezónne zmeny poveternostných podmienok, ako je uvedené vyššie.
V súčasnosti existujú dva typy systémov, ktoré sa efektívne používajú na vykurovanie domu pomocou zemského tepla - horizontálny a vertikálny. Kľúčovým faktorom výberu je plocha pozemku. Z toho závisí rozloženie potrubí na vykurovanie domu zemskou energiou.
Okrem toho sa berú do úvahy nasledujúce faktory:
- Zloženie pôdy... V skalnatých a hlinitých oblastiach je ťažké vyrobiť zvislé šachty na kladenie diaľnic;
- Úroveň zamrznutia pôdy... Určí optimálnu hĺbku potrubia;
- Umiestnenie podzemnej vody... Čím vyššie sú, tým lepšie pre geotermálne vykurovanie. V takom prípade sa zvýši teplota so zmenou hĺbky, čo je optimálna podmienka na vykurovanie pomocou zemskej energie.
Musíte tiež vedieť o možnosti spätného prenosu energie v lete. Potom nebude vykurovanie súkromného domu zo zeme fungovať a prebytočné teplo sa bude prenášať z domu do pôdy. Všetky chladiace systémy fungujú na rovnakom princípe. Ale na to musíte nainštalovať ďalšie vybavenie.
Nie je možné naplánovať inštaláciu vonkajšieho okruhu na diaľku z domu. To zvýši tepelné straty pri zahrievaní z útrob zeme.
Horizontálna schéma geotermálneho vykurovania
Najbežnejší spôsob inštalácie externých diaľnic. Je to vhodné pre ľahkú inštaláciu a schopnosť pomerne rýchlo vymeniť chybné časti potrubia.
Na inštaláciu podľa tejto schémy sa používa kolektorový systém. Za týmto účelom je vytvorených niekoľko obrysov, ktoré sú umiestnené v minimálnej vzdialenosti 0,3 m od seba. Sú spojené pomocou kolektora, ktorý dodáva tepelný nosič ďalej k tepelnému čerpadlu. To zabezpečí maximálny prísun energie na vykurovanie z tepla zeme.
Zároveň je však potrebné vziať do úvahy množstvo dôležitých odtieňov:
- Veľká plocha osobného pozemku. V prípade domu s rozlohou približne 150 m² musí byť minimálne 300 m²;
- Rúry sú povinne určené do hĺbky pod úrovňou zamrznutia pôdy;
- S možným pohybom pôdy počas jarných povodní sa zvyšuje pravdepodobnosť posunu diaľnic.
Rozhodujúcou výhodou vykurovania z tepla zeme horizontálneho typu je možnosť nezávislého usporiadania. Vo väčšine prípadov to nevyžaduje zapojenie špeciálneho vybavenia.
Pre maximálny prenos tepla je potrebné použiť rúry s vysokou tepelnou vodivosťou - tenkostenný polymér. Zároveň by ste však mali zvážiť spôsoby izolácie vykurovacích potrubí v zemi.
Schéma vertikálneho geotermálneho vykurovania
Toto je časovo náročnejší spôsob organizácie vykurovania súkromného domu zo zeme. Potrubia sú umiestnené vertikálne v špeciálnych studniach. Je dôležité vedieť, že takáto schéma je oveľa efektívnejšia ako vertikálna.
Jeho hlavnou výhodou je zvýšenie stupňa ohrevu vody vo vonkajšom okruhu. Tých. čím hlbšie sú potrubia umiestnené, tým viac sa do systému dostane množstvo zemského tepla na vykurovanie domu. Ďalším faktorom je malá plocha pozemku. V niektorých prípadoch sa usporiadanie vonkajšieho okruhu geotermálneho vykurovania vykonáva ešte pred stavbou domu v bezprostrednej blízkosti nadácie.
S akými ťažkosťami sa môžete stretnúť pri získavaní energie zo zeme na vykurovanie domu podľa tejto schémy?
- Kvantitatívne až kvalitatívne... Pri vertikálnom usporiadaní je dĺžka diaľnic oveľa dlhšia. Je to kompenzované vyššou teplotou pôdy. Aby ste to dosiahli, musíte urobiť studne hlboké až 50 m, čo je namáhavá práca;
- Zloženie pôdy... Pre kamenistú zem sa musia použiť špeciálne vŕtacie stroje. Do hliny sa kvôli ochrane pred rozbitím studne namontuje ochranná škrupina zo železobetónu alebo hrubostenného plastu;
- V prípade poruchy alebo straty tesnosti proces opravy sa komplikuje... V takom prípade sú možné dlhodobé prerušenia prevádzky vykurovania domu na tepelnú energiu zeme.
Ale aj napriek vysokým primárnym nákladom a náročnosti inštalácie je vertikálne usporiadanie diaľnic optimálne. Odborníci odporúčajú použiť práve takúto inštalačnú schému.
Pre cirkuláciu chladiacej kvapaliny vo vonkajšom okruhu vo vertikálnom systéme sú potrebné výkonné obehové čerpadlá.
Organizácia geotermálneho vykurovania
Spotrebitelia stále majú hlavnú otázku - je možné použiť vykurovanie vidieckeho domu s hlavnou energiou zeme? To je možné, ale iba s profesionálnym prístupom vo všetkých fázach - od výpočtu až po inštaláciu a testovanie systému.
Najskôr je potrebné zvoliť správne tepelné čerpadlo. Vzhľadom na ich vysoké náklady by ste mali najskôr vykonať všetky predbežné výpočty jeho charakteristík. Iba v tomto prípade bude mať vykurovanie v dôsledku tepelnej energie Zeme faktor maximálnej účinnosti. Medzi spoľahlivých výrobcov patria firmy Buderus, Vaillant a Veissman. Priemerné náklady na tepelné čerpadlo na vykurovanie z podložia sú asi 360 tisíc rubľov s menovitým výkonom 6 kW. Produktívnejšie modely môžu stáť viac ako 1 milión rubľov.
Okrem nákladov musíte venovať pozornosť materiálu na výrobu rúr. Aby sa minimalizovali tepelné straty pri vykurovaní tepelnou energiou Zeme, odporúča sa použiť nasledovné:
- XLPE... Líši sa pri nízkych nákladoch - optimálne pre horizontálne schémy;
- Rúrka z nehrdzavejúcej ocele... Používa sa na vykurovanie tepelnou energiou zeme s vertikálnym usporiadaním vonkajšieho okruhu. Priaznivo sa líši od zosieťovaného polyetylénu vysokou tepelnou vodivosťou a mechanickou pevnosťou. Nevýhodou sú vysoké náklady.
Pre optimalizáciu sa odporúča inštalovať externé a interné snímače teploty a tiež tepelný akumulátor. To minimalizuje náklady na vykurovanie súkromného domu pozemnou energiou.
Ak vezmeme do úvahy všetky tieto faktory, vo väčšine prípadov je geotermálne vykurovanie z energie zeme inštalované ako dodatočné. V priebehu času sa náklady na komponenty a účinnosť tepelných čerpadiel zvýšia - a až potom môžu byť tieto systémy považované za hlavné.
Príklad inštalácie geotermálneho vykurovania v súkromnom dome nájdete v videu:
