Geotermisk uppvärmning är en av de mest lovande alternativa energikällorna. Till skillnad från solsystem beror det praktiskt taget inte på säsongen. Men är det lönsamt att värma ett hus med jordens värme och energi?
Geotermisk uppvärmning hemma
Först måste du förstå principerna för att erhålla termisk energi. De är baserade på temperaturökningen när du går djupare ner i marken. Vid första anblicken är ökningen av uppvärmningsgraden försumbar. Men tack vare tillkomsten av ny teknik har uppvärmning av ett hus med jordens värme blivit verklighet.
Huvudvillkoret för att organisera geotermisk uppvärmning är en temperatur på minst 6 ° C. Detta är typiskt för mellersta och djupa lager av jord och vattenkroppar. De senare är mycket beroende av den externa temperaturindikatorn, därför används de extremt sällan. Hur är det praktiskt möjligt att organisera uppvärmningen av ett hus med jordens energi?
För att göra detta är det nödvändigt att göra 3 kretsar fyllda med vätskor med olika tekniska egenskaper:
- Yttre... Ofta cirkulerar frostskyddsmedel i den. Dess uppvärmning till en temperatur som inte är lägre än 6 ° C sker på grund av jordens energi;
- Värmepump... Utan det är det omöjligt att värma från jordens energi. Värmebäraren från den externa kretsen med hjälp av en värmeväxlare överför sin energi till köldmediet. Dess avdunstningstemperatur är mindre än 6 ° C. Därefter kommer den in i kompressorn, där temperaturen efter kompression stiger till 70 ° C;
- Inre kontur... Ett liknande schema används för att överföra värme från det komprimerade köldmediet till vatten i det övervinnande systemet. Således sker uppvärmning från jordens tarmar till minimal kostnad.
Trots de uppenbara fördelarna är sådana system sällsynta. Detta beror på de höga kostnaderna för inköp av utrustning och organisationen av den externa kretsen för värmeintag.
Det är bäst att överlåta beräkningen av värme från jordens värme till proffs. Effektiviteten för hela systemet beror på beräkningarna.
Hur värmepumpen fungerar
Hjärtat i geotermisk uppvärmning är värmepumpen. Den består av flera komponenter vars arbete direkt påverkar hela systemets effektivitet. Innan du planerar att värma ett privat hus från marken måste du därför ta reda på de viktigaste egenskaperna hos denna enhet.
Eftersom den här enheten tillhör kategorin komplex utrustning rekommenderas att endast köpa fabriksmodeller. Värmepumpens konstruktion innehåller följande komponenter:
- Förångare... I detta block överförs energi från den externa kretsen;
- Kompressor... Krävs för att skapa högt tryck i köldmediummiljön;
- Kapillär... Det tjänar till att minska det inre trycket i kylmedelskretsen;
- Kontrollsystem... Med sin hjälp regleras uppvärmningen av ett privat hus från marken - temperaturregimen för drift, hastigheten för värmebärare etc.
Huvudproblemet vid oberoende tillverkning av en värmepump är att minska värmeförlusterna och normalisera driften av den interna kretsen med köldmediet. Fabriksmodellerna ställs in i tillverkningsfasen och designen ger möjlighet att justera dess parametrar.
Hur beräknar man korrekt pumpparametrarna så att jordens värme för uppvärmning av huset ger en normal temperatur? För att göra detta måste du känna till pumpens värmeeffekt. För en grov beräkning kan du använda följande formel:
Q = (t1-t2) * V.
Var t1-t2 - temperaturskillnad på inlopps- och returledningarna, ° С,V - uppskattad volym av värmebärarförbrukning, m³ / h,F - värmepumpens märkeffekt, W.
Denna teknik är inte tillämplig för komplexa system, eftersom det finns många ytterligare faktorer i dem. I synnerhet värmeförluster på elnätet. Detta gäller särskilt de områden där det kommer ut så nära markytan som möjligt. För att minimera värmeförlusterna är det nödvändigt att isolera värmerören i marken.
Eftersom driften av värmepumpen är beroende av el rekommenderas det att installera en nödströmförsörjningsenhet.
Alternativ för geotermisk uppvärmning
För att jordens energi ska kunna användas för att värma huset så mycket som möjligt måste du välja rätt externt kretsschema. Faktum är att vilket medium som helst - under jord, vatten eller luft - kan vara en källa till värmeenergi. Men samtidigt är det viktigt att ta hänsyn till säsongsförändringar i väderförhållandena, som nämnts ovan.
För närvarande finns det två typer av system som effektivt används för att värma ett hus med jordens värme - horisontellt och vertikalt. Den viktigaste urvalsfaktorn är tomtens areal. Layouten på rören för uppvärmning av huset med jordens energi beror på detta.
Utöver det tas följande faktorer i beaktande:
- Jordkomposition... I steniga och leriga områden är det svårt att göra vertikala axlar för att lägga motorvägar;
- Jordnivå... Han bestämmer det optimala rördjupet;
- Grundvattens läge... Ju högre de är, desto bättre för geotermisk uppvärmning. I detta fall kommer temperaturen att öka med djupet, vilket är det optimala villkoret för uppvärmning med jordens energi.
Du måste också veta om möjligheten till omvänd energiöverföring på sommaren. Då fungerar inte uppvärmningen av ett privat hus från marken, och överskottsvärmen kommer att överföras från huset till jorden. Alla kylsystem fungerar enligt samma princip. Men för detta måste du installera ytterligare utrustning.
Det är omöjligt att planera installationen av den externa kretsen på avstånd från hemmet. Detta kommer att öka värmeförlusterna vid uppvärmning från jordens tarmar.
Horisontellt system för geotermisk uppvärmning
Det vanligaste sättet att installera externa motorvägar. Det är bekvämt för sin enkla installation och förmågan att relativt snabbt byta ut felaktiga rörledningssektioner.
För installation enligt detta schema används ett samlersystem. För detta görs flera konturer, placerade på ett minimum avstånd på 0,3 m från varandra. De är anslutna med hjälp av en kollektor som matar värmebäraren vidare till värmepumpen. Detta ger maximal energiförsörjning för uppvärmning från jordens värme.
Men samtidigt måste du ta hänsyn till ett antal viktiga nyanser:
- Stort område av den personliga tomten. För ett hus på cirka 150 m² måste det vara minst 300 m²;
- Rören bestäms obligatoriskt till ett djup under nivån för jordfrysning.
- Med den möjliga rörelsen av mark under vårfloder ökar sannolikheten för förskjutning av motorvägar.
Den avgörande fördelen med uppvärmning från jordvärmen av den horisontella typen är möjligheten till oberoende arrangemang. I de flesta fall kräver detta inte involvering av specialutrustning.
För maximal värmeöverföring är det nödvändigt att använda rör med hög värmeledningsförmåga - tunnväggig polymer. Men samtidigt bör du överväga sätt att isolera värmerör i marken.
Vertikalt geotermiskt uppvärmningsschema
Detta är ett mer tidskrävande sätt att organisera uppvärmning av ett privat hus från marken. Rörledningarna placeras vertikalt i specialbrunnar. Det är viktigt att veta att ett sådant system är mycket effektivare än ett vertikalt.
Dess främsta fördel är att öka graden av vattenuppvärmning i den externa kretsen. De där. ju djupare rören är, desto mer jordvärme för uppvärmning kommer huset in i systemet. En annan faktor är det lilla området på tomten. I vissa fall utförs arrangemanget av den yttre kretsen för geotermisk uppvärmning redan före byggandet av huset i grundens omedelbara närhet.
Vilka svårigheter kan du möta när du får energi från jorden för att värma ett hus enligt detta schema?
- Kvantitativ till kvalitativ... För ett vertikalt arrangemang är motorvägarnas längd mycket längre. Det kompenseras av den högre marktemperaturen. För att göra detta måste du göra brunnar upp till 50 m djupa, vilket är ett mödosamt jobb;
- Jordkomposition... För stenig mark måste speciella borrmaskiner användas. I lerjord, för att förhindra att brunnen krossas, monteras ett skyddande skal av armerad betong eller tjockväggig plast;
- I händelse av fel eller täthet reparationsprocessen blir mer komplicerad... I detta fall är långvariga avbrott i driften av uppvärmning av huset för jordens termiska energi möjliga.
Men trots de höga primära kostnaderna och mödosamheten vid installationen är motorvägarnas vertikala placering optimalt. Experter rekommenderar att använda just ett sådant installationsschema.
För att cirkulera kylvätskan i den externa kretsen i ett vertikalt system behövs kraftfulla cirkulationspumpar.
Organisation av geotermisk uppvärmning
Konsumenterna har fortfarande huvudfrågan - är det möjligt att använda uppvärmningen av ett lantgård med jordens energi som den viktigaste? Detta är möjligt, men endast med ett professionellt tillvägagångssätt i alla led - från beräkning till installation och testning av systemet.
Först och främst måste du välja rätt värmepump. Med tanke på deras höga kostnad bör du först utföra alla preliminära beräkningar av dess egenskaper. Endast i detta fall kommer uppvärmning på grund av jordens termiska energi att ha en maximal effektivitetsfaktor. Tillförlitliga tillverkare inkluderar Buderus, Vaillant och Veissman. Den genomsnittliga kostnaden för en värmepump för uppvärmning från undergrunden är cirka 360 tusen rubel med en nominell effekt på 6 kW. Mer produktiva modeller kan kosta över 1 miljon rubel.
Förutom kostnaden måste du vara uppmärksam på materialet för tillverkning av rör. För att minimera värmeförluster vid uppvärmning från jordens termiska energi rekommenderas att du använder följande:
- XLPE... Skiljer sig åt till låg kostnad - optimalt för horisontella system;
- Rostfritt stålrör... Den används vid uppvärmning med jordens termiska energi med ett vertikalt arrangemang av den yttre kretsen. Den skiljer sig positivt från tvärbunden polyeten i sin höga värmeledningsförmåga och mekaniska hållfasthet. Nackdelen är den höga kostnaden.
För optimering rekommenderas att installera externa och interna temperaturgivare samt en värmeackumulator. Detta minimerar kostnaden för uppvärmning av ett privat hus med markenergi.
Med tanke på alla dessa faktorer installeras i de flesta fall geotermisk uppvärmning från jordens energi som en ytterligare. Med tiden kommer komponenterna och värmepumparnas effektivitet att öka - och först då kan sådana system betraktas som de viktigaste.
Ett exempel på installation av geotermisk värme i ett privat hus kan hittas genom att titta på videon:
