Geotermálne vykurovanie: princíp činnosti, klady a zápory, jemnosť stavby

Existuje mnoho rôznych možností vykurovania domácností. Pozornosť ľudí sa prirodzene zameriava na hľadanie spôsobov, ktoré spotrebujú najmenej energie. Náhle spory sú spôsobené takou progresívnou metódou získavania tepla, ako je využívanie podzemných zdrojov.

Princíp geotermálneho vykurovania zahŕňa použitie tepelných čerpadiel. Pracujú podľa klasického Carnotovho cyklu, pričom hlboko pod studenou chladiacou kvapalinou prijímajú chladiacu kvapalinu ohrievanú na 50 stupňov vnútri vykurovacieho systému. Zariadenie pracuje s účinnosťou od 350 do 450% (to nie je v rozpore so základnými fyzikálnymi zákonmi, prečo - bude povedané neskôr). Štandardné tepelné čerpadlo ohrieva dom alebo inú budovu na úkor tepla zeme po dobu 100 tisíc hodín (to je priemerný interval medzi preventívnymi opravami kapitálu).

Kúrenie na 50 stupňov nie je náhodné. Práve tento ukazovateľ bol uznaný ako najúčinnejší na základe výsledkov špeciálnych výpočtov a štúdia prakticky implementovaných systémov. Preto je zemné vykurovanie, využívajúce tok energie z hĺbok, väčšinou doplnené nie o radiátory, ale o teplú podlahu alebo vzduchový okruh. V priemere na 1000 W energie, ktorá poháňa čerpadlo, je možné zvýšiť tepelnú energiu o približne 3500 W. Na pozadí nespútaného rastu nákladov na chladiacu látku v hlavnej sieti a iných metódach vykurovania je to veľmi príjemný indikátor.

Geotermálne vykurovanie tvoria tri okruhy:

• zemný kolektor;
• tepelné čerpadlo;
• v skutočnosti, vykurovací komplex doma.

Dôvod je jednoduchý - že voda, ktorá sa vyskytuje v dostatočne vyhrievanej vrstve pôdy, rýchlo eroduje zariadenie. A ani taká tekutina sa nenachádza na žiadnom svojvoľne uskutočnenom mieste. Voľba špecifického chladiva je určená návrhovými rozhodnutiami inžinierov. Čerpadlo je zvolené v závislosti od zariadenia, ktoré zostalo v systéme. Pretože hĺbka vrtu (úroveň zariadenia) je určená prírodnými podmienkami, rozhodujúce rozdiely medzi typmi geotermálnych systémov sú spojené so zariadením nádrže v zemi.

Horizontálna štruktúra znamená umiestnenie kolektora pod čiarou zamrznutia pôdy. V závislosti od konkrétneho umiestnenia to znamená prehlbovanie 150-200 cm, ktoré môžu byť vybavené rôznymi rúrami, ako je meď (s vonkajšou vrstvou z PVC) a kov-plast. Ak chcete získať od 7 do 9 kW tepla, budete musieť položiť aspoň 300 metrov štvorcových. m kolektor. Táto technika neumožňuje priblížiť sa k stromom o viac ako 150 cm a po ukončení inštalácie je potrebné územie vylepšiť.

Vertikálne odkrytý rezervoár znamená vŕtanie niekoľkých vrtov, ktoré sú nevyhnutne nasmerované v rôznych smeroch a každý vedie z vlastného uhla. Vo vnútri studní sú geotermálne sondy, tepelný návrat z 1 chodu. m dosahuje približne 50 wattov. Je ľahké vypočítať, že pre rovnaké množstvo tepla (7-9 kW) bude potrebné dodať 150-200 m vrtov.Výhoda v tomto prípade nie je len v ekonomike, ale aj v tom, že krajinná štruktúra územia sa nemení. Bude potrebné prideliť iba malú plochu na inštaláciu kesonovej jednotky a na umiestnenie koncentračného zberača.

Obrys vyhrievaný z vody je praktický, ak je možné priviesť externú výmenník tepla do jazera alebo rybníka do hĺbky 200 až 300 cm. Predpokladom však bude umiestnenie nádrže v okruhu 0,1 km od vykurovanej budovy a vodnej plochy s rozlohou najmenej 200 metrov štvorcových. m. Existujú tiež vzduchové tepelné výmenníky, keď je teplo vytvárané vonkajším okruhom z atmosféry. Takéto rozhodnutie sa dokonale prejavuje v južných oblastiach krajiny a nevyžaduje žiadne výkopové práce. Nedostatky systému sú nízka účinnosť s mrazom 15 stupňov a úplné zastavenie, ak teplota klesne na 20 stupňov.

Geotermálne vykurovanie vidieckeho domu v prvom rade nespotrebováva drahé a znečisťujúce letecké minerálne palivo. Týmto spôsobom sa zohrieva už 7 z 10 nových domov postavených vo Švédsku. V horúcich dňoch sa geotermálne zariadenie z ohrievača stáva prostriedkom pasívnej úpravy. Na rozdiel od všeobecného presvedčenia takýto vykurovací systém nevyžaduje sopky ani gejzíry. V najbežnejšom rovinatom teréne sa nezhorší.

Jedinou podmienkou je dosiahnuť teplotný bod pod čiarou mrazukde je teplota pôdy vždy od 3 do 15 stupňov. Zdá sa, že extrémne vysoká účinnosť je v rozpore s prírodnými zákonmi; Tepelné čerpadlo je nasýtené freónom, ktorý sa odparuje pôsobením „ľadovej“ vody, ktorá sa javí ľuďom. Para zahrieva tretí okruh. Takáto schéma je chladnička otočená naruby. Účinnosť čerpadla sa preto týka len kvantitatívneho pomeru elektrickej energie a tepelných zdrojov. Samotný pohon je „ako by mal byť“ s nevyhnutnou stratou energie.

Možno uvažovať o objektívnych výhodách geotermálneho vykurovania:

• vynikajúca účinnosť;
• solídne obdobie prevádzky (tepelné čerpadlo pracovalo 2 - 3 desaťročia a geologické sondy do 100 rokov);
• stabilita práce za takmer všetkých podmienok;
• nedostatočná väzba na nositeľov energie;
• úplnú autonómiu.

Existuje jeden vážny problém, ktorý bráni tomu, aby bolo geotermálne vykurovanie skutočne spoločným riešením. To, ako vyplýva z hodnotení vlastníkov, vysoká cena vytvoreného dizajnu Na zahriatie obvyklého domu o rozlohe 200 metrov štvorcových. m (nie je tak zriedkavé), bude potrebné vybudovať systém na kľúč za 1 milión rubľov, až 1/3 tohto množstva je tepelné čerpadlo. Automatizované inštalácie sú veľmi pohodlné a ak je všetko nastavené správne, môžu pracovať roky bez zásahu ľudí. Všetko závisí len od dostupnosti finančných prostriedkov. Ďalšou nevýhodou je závislosť od napájania čerpacej jednotky.

Niekoľko ľudí sa snaží vytvoriť geotermálne vykurovanie vlastnými rukami. Aby však takýto systém fungoval, musia sa vykonať starostlivé výpočty a vyžaduje sa aj usporiadanie potrubnej inštalácie. Nádrž by sa nemala priblížiť k domu o viac ako 2 - 3 m. Maximálna povolená hĺbka vŕtania dosahuje 200 m, ale studne, ktoré dosahujú 50 m, vykazujú dobrú účinnosť.

Hlavné parametre, ktoré sa berú do úvahy pri všetkých výpočtoch, sú:

• teplota (hĺbka od 15-20 m a viac sa zahrieva z 8 na 100 stupňov v závislosti od vytvorených podmienok);
• hodnota obnoviteľného výkonu (priemer - 0,05 kW na 1 m);
• vplyv podnebia, vlhkosti a kontaktu s podzemnou vodou na prestup tepla.

Veľmi zaujímavé, úplne suché skaly dávajú maximálne 25 W s 1 ma ak je podzemná voda, toto číslo stúpa na 100-110 wattov. Nesmieme zabúdať, že štandardná prevádzková doba tepelného čerpadla je 1800 hodín ročne. Ak dôjde k prekročeniu tohto ukazovateľa, systém sa nestane efektívnejším, ale jeho opotrebovanie bude rýchlo rásť. Čo je oveľa horšie, nadmerné využívanie tepelného zdroja podložia vedie k ich ochladzovaniu a dokonca k zamrznutiu hornín v pracovnej hĺbke. Potom môže pôda klesať, niekedy sú poškodené pracovné rúry a nadzemné konštrukcie.

Zásobovanie teplom na úkor podzemných zdrojov by sa malo vytvoriť podľa prísne vyvinutého algoritmu. Keďže systémy vody a vzduchu sú obmedzené, väčšina praktických možností zahŕňa vrtné studne. A to je ďalší dôvod, prečo nerobíme všetko vlastnými rukami. Iba špeciálne vybavenie umožňuje preniknúť do hĺbky 20-100 m, kde sú vytvorené potrebné podmienky pre vykurovanie. Ako sondy je povolené použitie plastových rúr navrhnutých pre tlak asi 6 barov.

Na zlepšenie výkonu systému používajte páskovanie 3 alebo 4 riadkamiKoncové časti, ktoré sú spojené v tvare písmena U. Veľmi dôležité je ohrev pozdĺž obrysu, vďaka čomu sa eliminuje praskanie potrubí počas silného mrazu. Toto zohrievanie sa uskutočňuje cez drôt natiahnutý do stredu kanála, cez ktorý sa aplikuje prúd. Ak nie je možné použiť energetické pilóty, musia sa použiť horizontálne prijímače. Pre ne sa pripravuje pôda s rozmermi 15x15 m, pôda sa z nej odstráni do hĺbky 0,5 m.

Táto celá plocha je potrebná na ukladanie podobných sond. Často sa používajú elektrické rohože alebo rúrky, ktoré si vymieňajú teplo. Na zlepšenie účinnosti vykurovacieho systému aplikujte usporiadanie potrubia v špirále alebo vo forme „hada“. Nie je možné presne povedať, čo je lepšie - hotové komplexy, sériovo vyrábané alebo samo-montážne. V prvom prípade sa problém kompatibility rieši automaticky, ale v druhom sa zvyšuje flexibilita, zvyšuje sa potenciál pre modernizáciu (aj keď by sa mala venovať väčšia pozornosť projektovaniu).

Amatérski stavitelia sa môžu dostať z typického akumulátora tepla a nahradiť ho betónovým poterom. Geotermálne vykurovanie v takomto systéme eliminuje potrebu značných teplotných trhlín. Môžete vykonávať experimenty s rôznymi chladiacimi látkami, ako aj montáž kompresorov s rôznym výkonom. Správnym výpočtom zaťaženia a správnym rozložením tepla pozdĺž spotrebných obvodov môžete systém zefektívniť o 15-20%. Súbežne sa výrazne znížia náklady na energiu.

Horizontálne umiestnené potrubia sú položené do hĺbky 50 - 300 cm, do oblasti diaľnic boli najmenšie, sú vyrobené vo forme oblúkov. Medzi jednotlivými dvoma diaľnicami by však malo byť najmenej 200 mm. Každá stavebná práca musí predchádzať stanoveniu tepelného vplyvu pôdy.Ak je menej ako 20 wattov na 1 štvorcový. m, geotermálny obrys nemá žiadny bod. Na zabezpečenie vypúšťania podzemnej vody je dno jamy pokryté vrstvou piesku. Rúry na báze zosieťovaného polyetylénu sú vynikajúce.

Najúčinnejšia prevádzka tepelného čerpadla je zabezpečená v miestnostiach, kde je teplota vzduchu medzi 14 ° C. Vždy, keď je to možné, mali by ste uprednostniť vertikálne usporiadanie obrysov voči horizontále, pretože je to najefektívnejšie zo všetkých. Súdiac podľa preskúmaní, vo svojej čistej forme, geotermálne vykurovanie je iracionálne, ohrieva vodu príliš dlho, pretože v mnohých prípadoch takýto systém plní čisto podpornú úlohu. Na dosiahnutie najvyššieho výkonu by ste sa mali zamerať na maximálnu prípustnú intenzitu zapojenia tepelného zdroja a odhadované prietoky vrtu.

Ak sa horúca voda nenachádza pod horúcou vodou, je to prakticky optimálna situácia. Potom je možné ušetriť peniaze a získať maximálny úžitok. Musíme však pamätať na to, že ak sa plánuje súčasné využívanie teplých podzemných zdrojov na zásobovanie vodou, voda v nich musí spĺňať štandardné hygienické požiadavky. Keď chemická analýza ukazuje prítomnosť agresívnych zložiek, odporúča sa usporiadať dva samostatné obvody, v ktorých sa kvapalina nemieša, ale dochádza len k výmene tepla. Kompresory sú upevnené na stenách buď z chladničiek alebo klimatizačných zariadení.

Ak je domové vedenie dosť slabé, stojí za to použiť pár kompresorov na zníženie štartovacieho prúdu v dôsledku sériového pripojenia. Pri inštalácii kondenzátorov by sa mal postarať o pohyb freónu v nich zhora nadol, a nie naopak. Aby mohol zberateľ pracovať stabilne a ohrievať miestnosť, musí byť jeho plocha (pre súkromný dom 100 m2) 200-250 m2. Horizontálne vykurovanie by sa nemalo používať, ak plánujete následne rozdeliť záhradnú alebo zeleninovú záhradu. Na dokončenie systému sa môže použiť aj bežné čerpadlo vrtu.

Informácie o tom, čo je geotermálne vykurovanie a ako ho nainštalovať, nájdete na nasledujúcom videu.