Принцип на действие на геотермалното нагряване, предимствата и недостатъците на технологията, сортовете дизайн и обратна връзка със собственика

С нарастването на цените на енергията разходите за отопление на частни жилища изглеждат все по-плашещи всяка година.

Но майката природа може да затопля домовете ни на практика безплатно. Всичко, от което се нуждаете, е да инсталирате геотермално отопление във вашата къща.

Не се притеснявайте, наличието на пожар-вдишващ вулкан или издухващ поток в непосредствена близост до къщата не е задължително. Като източник на топлина, както ще видим по-късно, ще се постави и езеро, покрито с дебел слой лед.

Принципът на геотермалното отопление у дома

Терминът "топлина на Земята" в по-голямата част от жителите е твърдо свързан с всички видове горещи извори. Но дори и един слой почва, който има скромна температура от 7 - 10 градуса, също съдържа значително количество топлинна енергия. Необходимо е само да се изпомпва по някакъв начин.

Схема на геотермалното отопление

Това е термопомпането и се занимава със специално устройство, което се нарича термопомпа. В системата за геотермално отопление той играе водеща роля. Трябва да се отбележи, че геотермалната термопомпа е далеч от ново изобретение. Неговите братя, които имат подобно устройство, отдавна работят в нашите хладилници и климатици.

Как действа?

Монтажът на геотермалната отоплителна система започва с монтирането на външна верига - дълъг тръбопровод, потънал в земята или резервоар извън дома. Тази верига е запълнена с работен флуид - вода или антифриз, който поради постоянна циркулация събира топлината в околната среда и я доставя на термопомпата.

Топлинната помпа също циркулира работещо вещество, наречено хладилен агент, само тук то се намира в течно или газово състояние. Най-често се използва фреон, но може да се използва друг газ.

Затвореният маршрут, по който се движи охладителят, се състои от три елемента:

• камерата на изпарителя;
• компресор;
• камера с високо налягане.

Както е известно, температурата на всеки газ се увеличава, когато се свива и пада по време на разширяването.

На този физически закон се основава работата на термопомпата. Изпарителят и камерата за високо налягане са включени в топлообменниците: първият се измива с циркулираща течност във външната верига, а втората - с вода от отоплителната система или топла вода.

Ето какво се случва по време на работата на термопомпата:

1. Охлаждащият агент, постъпващ в изпарителя, нараства по обем, охлажда се, в резултат на което протича топлообмен между него и топлата течност от външната верига.
2. Леко загрят газ (с температура до 10 градуса) се изпомпва от компресора в камерата за високо налягане.
3. Температурата на компресирания фреон в камерата за високо налягане значително се увеличава (по искане на производителите - до 70 градуса), което води до топлообмен между него и водата, която се циркулира в отоплителната система или в топлата вода. Последният доставя получената топлина на радиаторите или на водния кран.
4. Чрез специален вентил, хладилникът от камерата с високо налягане влиза в изпарителя, където отново се разширява и охлажда. Целият процес се повтаря на нов.

Предимства и недостатъци на технологиите

Монтирането на геотермално отопление обещава много ползи. Това е, което собственикът на такава система печели:

1. Голямата топлина: топлинната енергия, която доставя геотермалната отоплителна система, се предоставя абсолютно безплатно от червената гореща ядро ​​на планетата. За да се извлече тази топлина в количество от 3 - 5 kW, е необходима само 1 kW електрическа енергия.
2. Пожарна безопасност: тъй като в отоплителната система на тази система не се получава изгаряне на гориво, изключва се възможността за случайно запалване.
3. Екологични: геотермалната енергия се счита за възобновяема и нейното използване допринася за опазването на свързаните с енергетиката природни ресурси, които не са такива. В допълнение, видът на разглежданото отопление не води до образуване на вредни емисии за природата.
4. Лесна работа и поддръжка: целият процес на управление на геотермалната отоплителна система се намалява до регулиране на желаната температура. При почистване на сажди и пепел не е необходимо поради липсата на сажди. Освен това не е необходимо да се съхраняват големи запаси от дърва за огрев или въглища, както в случая на котлите за твърдо гориво.
5. Възможността за използване на термопомпа за климатизация през лятото: в почти всички съвременни термопомпи може да се реализира обратно свързване на веригите, в които топлината "протича" в обратна посока - отвътре навън.

Признаването на геотермалната отоплителна система като идеален вариант е затруднено само от два недостатъка:

1. Високи разходи за оборудване и монтажни работи за геотермално отопление у дома: средно цената на внесена термопомпа с топлинна стойност 11 kW е 300 000 рубли. С увеличаването на мощността до 17 кВт, цената скочи до 350 хил. Рубли. Но това е само част от разходите. Много пари ще трябва да похарчат за изграждането на външна верига, която има много впечатляващи размери.
2. Енергийна зависимост: мрежата за електроснабдяване в извънградската инфраструктура е най-слабата точка. Неизправностите и аварията се случват доста често, особено при ветровито време. Ако котлите за газ или твърдо гориво в случай на изключване на светлината ще продължат да се наслаждават весело, термопомпата няма да може да работи при такива условия и нейните собственици ще останат сами с тежка студ.

Схема на геотермалната отоплителна система

Видове структури на външния контур

Тръбите на външния контур могат да бъдат разположени хоризонтално и вертикално.

Хоризонтален метод

Такава схема се нарича колектор. За цялата си сложност хоризонталният метод за поставяне на тръби е най-простият и затова той може да бъде осъществен от самия собственик на жилища без участието на висококвалифицирани специалисти и специално оборудване. Средно от един метър от хоризонталния колектор е възможно да се премахнат 20 W топлинна енергия. Контурът може да бъде направен по един от следните два начина:

Настаняване в земята

Тръбите на контура, който прилича на серпентина, се поставят в окопите под дълбочината на замръзване.

Разстоянието между съседните секции трябва да бъде най-малко 0.7 м. Максималната дължина на контура е ограничена до стойност 150 м.

При по-голяма дължина, хидравличното съпротивление на тръбопровода ще достигне значителни стойности, което ще изисква използването на по-мощна помпа. Доходността на системата ще намалее значително.

Ако е необходимо да се използват няколко контури, тяхната дължина трябва да е еднаква.

Сайтът, определен за земния колектор, обикновено е много голям. Средно на всеки 100 квадратни метра. м отопляема площ трябва да използват 240 квадратни метра. m земя, които не могат да засаждат дървета и жилищни сгради (цялата площ трябва да бъде добре осветена от слънцето).

С настаняване в езерото

Ако не повече от 100 м от къщата има резервоар, задачата за инсталиране на външната верига е значително опростена. Тръбите могат да бъдат поставени директно на дъното, без да се прибягва в този случай на трудоемки и скъпи земни работи. Контурът има формата на спирала, която помага да се намали неговото хидравлично съпротивление. Благодарение на високата топлопроводимост на водата, както и нейното смесване в резултат на конвекция, процесът на топлообмен се извършва по-интензивно.

Подходящо е всяко езеро с достатъчна площ, което дори и при най-суровите зими да не замръзва до пълна дълбочина.

вертикален

В това изпълнение, тръбите на външния контур се поставят в ямките. Такава конструкция се нарича сонда.

Вертикалният метод се използва при липса на достатъчно голяма площ, необходима за разполагането на хоризонталния колектор, а също и в случай, че мястото вече има елементи на подобрение, които не биха били желани за унищожаване.

Недостатъкът на тази технология е липсата на самореализация: ще трябва да похарчите пари за наемането на екип от пилоти със специални механизми.

Гнездата имат диаметър от 120 до 200 мм и тяхната дълбочина варира от 20 до 300 м. Самият контур е най-често изработен от полимерни тръби с диаметър най-малко 32 мм. След потапяне на сондата ямката се пълни със състав с висока топлопроводимост, например бентонит. Срокът на експлоатация на кладенец, изпълнен съгласно всички правила, достига 100 години.

Важно предимство на вертикалната конструкция на външната верига е по-голямото предаване на топлина. Тук средно вече е 50 W / m. Разбира се, това не винаги е така. Специфичната стойност зависи от вида на почвата, нейната влажност и обема на подпочвените води.

Самата геотермална енергия се отнася за възобновяеми видове, но обемът на консумацията не е безкраен. Геотермалните термопомпи за отопление се препоръчват да работят не повече от 1800 часа годишно. В противен случай скоростта на отвеждане на топлината ще надвиши темпа на топлинна регенерация на земята, така че някои от секциите й около кладенеца може дори да замръзнат. Това явление може да бъде придружено от потъване на отделни слоеве, унищожаване на външния контур и редица други нежелани последствия.

комбиниран

В земната повърхност се прави дълбочина на драгаж от 5 м, в която се полагат няколко обръча на контура, с купчина почва между тях.

В този случай тръбопроводът изглежда като цилиндрична пружина. Това отнема по-малко пространство от хоризонталното, но може да бъде произведено само по себе си.

Отзиви на собственика

Коментарите за геотермалното отопление у дома все още са малко. По принцип надеждността на оборудването не предизвиква оплаквания, оплаквания относно качеството му не са изпълнени. Въпреки това, повечето жители на региони със студен климат отбелязват несъответствие между реалната производителност на системата и проектната, определена от производителя или търговеца чрез изчисление.

На хартия всичко изглежда красиво и убедително, но на практика охлаждащата течност трябва да бъде презаредена от допълнителни източници. Периодът на изплащане може да се увеличи до 15 години, дори и при най-оптимистичните изчисления.

Видео по темата