Geotermisk uppvärmning: Principen för drift, fördelarna och nackdelarna, konstruktionens subtilitet

Det finns många olika alternativ för uppvärmning av bostäder. Folkets uppmärksamhet är naturligtvis inriktad på att hitta sätt som förbrukar minst energi. Svåra tvister orsakas av en sådan progressiv metod för att erhålla värme, som användningen av underjordiska källor.

Principen för geotermisk uppvärmning innebär användning av värmepumpar. De arbetar enligt den klassiska Carnot-cykeln, tar ett kallt kylvätska djupt under och mottar i gengäld ett vätskeflöde uppvärmt till 50 grader inuti värmesystemet. Utrustningen fungerar med effektivitet från 350 till 450% (detta strider inte mot de grundläggande fysiska lagarna, varför - det kommer att sägas senare).En vanlig värmepump värmer ett hus eller annan byggnad på grund av jordens värme över 100 tusen timmar (det här är det genomsnittliga intervallet mellan förebyggande översyn).

Uppvärmning upp till 50 grader är inte oavsiktlig. Enligt resultaten av speciella beräkningar och i studien av praktiskt implementerade system erkändes denna indikator som den mest effektiva. Därför kompletteras grundvärme, som använder energiflödet från djupet, inte i huvudsak av radiatorer, utan av en varm golv- eller luftkrets. I genomsnitt per 1000 W energi, som driver pumpen, är det möjligt att höja uppåt på ca 3500 W termisk energi. Mot bakgrund av den kraftiga ökningen av kostnaden för kylvätskan i huvudnätverket och andra uppvärmningsmetoder är detta en mycket trevlig indikator.

Geotermisk uppvärmning bildas av tre kretsar:

• marksamlare;
• värmepump;
• i själva verket ett värmekomplex hemma.

Anledningen är enkel - vattnet som finns i ett tillräckligt uppvärmt jordskikt förkortar snabbt utrustningen. Och även en sådan vätska kan hittas inte på något godtyckligt sätt. Valet av ett specifikt kylmedel bestäms av ingenjörernas designbeslut. Pumpen är vald beroende på enhetens återstående delar av systemet. Eftersom brunnets djup (utrustningsnivån) bestäms av naturliga förhållanden är de avgörande skillnaderna mellan de olika typerna av geotermiska system associerade med reservoarens anordning i marken.

Den horisontella strukturen innebär placeringen av uppsamlaren under jordfrysningslinjen. Beroende på den specifika platsen betyder detta en fördjupning på 150-200 cm. Sådana samlare kan förses med olika rör, såsom koppar (med ett yttre lager av PVC) och gjord av metallplast. För att få från 7 till 9 kW värme måste du lägga minst 300 kvadratmeter. m samlare. Denna teknik tillåter inte att närma sig träden med mer än 150 cm, och efter installationens slut är det nödvändigt att förbättra territoriet.

En vertikalt exponerad reservoar innebär borrning av flera brunnar, och nödvändigtvis riktad i olika riktningar, och varje ledning från sin egen vinkel. Inuti brunnarna är geotermiska prober, den termiska avkastningen från 1 gång. m når ca 50 watt. Det är lätt att beräkna att för en lika stor mängd värme (7-9 kW) måste 150-200 m brunnar levereras. Fördelen i det här fallet är inte bara i ekonomin, men också i det faktum att landskapets struktur inte förändras. Det är bara nödvändigt att tilldela ett litet område för installation av kioskenheten och för att placera en koncentrerande samlare.

En kontur uppvärmd från vatten är praktisk om det är möjligt att föra en extern värmeväxlingsenhet i en sjö eller damm till ett djup av 200 till 300 cm. Men förutsättningen är reservoarens placering inom en radie av 0,1 km från den uppvärmda byggnaden och vattenytan på minst 200 kvadratmeter. m. Det finns också luftvärmeväxlare när värme genereras av en extern krets från atmosfären. Ett sådant beslut manifesterar sig fullkomligt i de södra delarna av landet och kräver ingen utgrävning. Systemets svagheter är lågaffektivitet med frost på 15 grader och ett komplett stopp om temperaturen sjunker till 20 grader.

Geotermisk uppvärmning av ett hus, först och främst, förbrukar inte dyrt och förorenande luft mineralbränsle. Redan 7 av de 10 nya hus som byggs i Sverige uppvärms på detta sätt. På heta dagar blir geotermisk utrustning från en värmare ett medel för passiv konditionering. I motsats till populär tro behöver sådant värmesystem inte vulkaner eller geysrar. På den vanligaste platta terrängen verkar det inte värre.

Det enda villkoret är att nå punkten under frysningen med termisk kontur.där jordens temperatur alltid är från 3 till 15 grader. Ultra hög effektivitet verkar bara strida mot naturens lagar; Värmepumpen är mättad med freon, som avdunstar under verkan av jämn "is" vatten som verkar som folk. Ånga värmer den tredje kretsen. Ett sådant system är ett kylskåp vänd inuti. Pumpens effektivitet avser därför endast det kvantitativa förhållandet mellan elenergi och termiska resurser. I själva verket är drivsystemet "som det ska vara" med oundviklig energiförlust.

Objektiva fördelar med geotermisk uppvärmning kan övervägas:

• utmärkt effektivitet;
• en fast tjänstgöringstid (värmepumpen har fungerat i 2-3 decennier, och geologiska sonder är upp till 100 år gamla);
• arbetsstabilitet under nästan alla förhållanden;
• brist på bindning till energibärare
• full autonomi.

Det finns ett allvarligt problem som hindrar geotermisk uppvärmning från att vara en riktigt vanlig lösning. Detta, vilket framgår av ägarens granskning, är det höga priset på designen som skapas. Att värma det vanliga huset på 200 kvadratmeter. m (inte så sällsynt) kommer det att vara nödvändigt att bygga ett nyckelfärdigt system för 1 miljon rubel, upp till 1/3 av detta belopp är en värmepump. Automatiserade installationer är väldigt bekväma, och om allt är korrekt inrättat kan de arbeta i flera år utan att människor ingriper. Allt beror bara på tillgången på medel. En annan nackdel är beroendet av pumpenhetens strömförsörjning.

Några personer försöker skapa geotermisk uppvärmning med egna händer. Men för att ett sådant system ska kunna fungera måste noggranna beräkningar göras, och ledningens rörledning är också nödvändig. Det är omöjligt att ta brunnen närmare huset med mer än 2-3 meter. Det maximala tillåtna borrdjupet når 200 meter, men brunnar uppnår en bra 50 km show god effektivitet.

De huvudparametrar som beaktas vid alla beräkningar är:

• temperatur (djup från 15-20 m och mer värmer upp från 8 till 100 grader beroende på de skapade förhållandena);
• värdet av återvinningsbar effekt (medelvärde - 0,05 kW per 1 m);
• påverkan av klimat, fuktighet och kontakt med grundvatten vid värmeöverföring.

Vad är mycket intressant, ger helt torra stenar inte mer än 25 W med 1 moch om det finns grundvatten, stiger denna siffra till 100-110 watt. Vi får inte glömma att värmepumpens normala driftstid är 1800 timmar per år.Om denna indikator överskrids, blir systemet inte effektivare, men dess slitage växer snabbt. Vad som är mycket värre leder överutnyttjandet av underjordets termiska resurs till deras kylning och till och med till frysning av stenar vid arbetsdjupet. Därefter kan marken sjunka, ibland arbetande rör och övergrundsstrukturer är skadade.

Värmeförsörjning på bekostnad av underjordiska källor bör skapas enligt en strikt utvecklad algoritm. Eftersom vatten och luftanläggningar är begränsade, innefattar de flesta av de praktiska alternativen borrbrunnar.Och det här är en annan anledning att inte göra allt med egna händer. Endast specialutrustning gör det möjligt att tränga in i ett djup av 20-100 m, där de nödvändiga villkoren för uppvärmning skapas. Användningen av plaströr avsedda för ett tryck på ca 6 bar tillåts som sonder.

För att förbättra systemets prestanda, använd omformning av 3 eller 4 linjerSlutsektionerna är kopplade i form av bokstaven U. Värme längs konturen är mycket viktigt, tack vare det är sprickbildning av rören utesluten i allvarlig frost. Denna uppvärmning utförs genom en tråd sträckt till mitten av kanalen, genom vilken ström appliceras. Om energilagor inte kan användas, måste horisontella mottagare användas. En plattform med dimensioner på 15x15 m förbereds för dem, och marken tas bort från det till ett djup på upp till 0,5 m.

Det här hela området behövs för att lägga liknande prober. Elektriska mattor eller rör som byter värme används ofta. För att förbättra värmeanläggningens effektivitet, applicera rörets layout i en spiral eller i form av en "orm". Det är omöjligt att säga exakt vad som är bättre - färdiga komplex, massproducerad eller självmontering.I det första fallet löses kompatibilitetsproblemet automatiskt, men i det andra ökar flexibiliteten, potentialen för modernisering ökar (även om man bör ha större uppmärksamhet åt designen).

Amatörbyggare kan komma bort från en typisk värmeackumulator, ersätta den med en betongplatta. Geotermisk uppvärmning i ett sådant system eliminerar behovet av signifikanta temperaturbågar. Det är möjligt att genomföra experiment med olika värmeöverföringsvätskor, samt att montera kompressorer med varierande kapacitet. Genom att beräkna belastningen korrekt och korrekt fördela värmen längs de förbrukande kretsarna, kan du göra systemet mer effektivt med 15-20%. Samtidigt minskar kraftkostnaden avsevärt.

Horisontellt placerade rör läggs till ett djup av 50-300 cm. Till området av motorvägar var det minsta, de är gjorda i form av varv. Men mellan de enskilda två motorvägarna bör det vara minst 200 mm. Alla byggnadsarbeten måste föregås av en bestämning av jordens termiska avkastning. Om det är mindre än 20 watt per 1 kvadrat. m, det finns ingen mening i den geotermiska konturen. För att säkerställa utsläpp av grundvatten, är botten av groparna täckta med ett lager av sand.Rör baserade på tvärbunden polyeten fungerar bra.

Den mest effektiva driften av värmepumpen finns i rum där lufttemperaturen ligger mellan 14 grader Celsius. När det är möjligt bör du föredra vertikalt anpassning av konturerna till horisontella, eftersom det är det mest effektiva av alla. Att döma av recensionerna är, i sin rena form, geotermisk uppvärmning irrationell, det värmer upp vattnet för länge, eftersom det i många fall utförs en rent stödjande roll. För att uppnå högsta prestanda bör du fokusera på den maximala tillåtna intensiteten av den termiska resursens medverkan och brunnarnas beräknade flödeshastigheter.

Om botten inte är torra stenar och varmt vatten är det nästan den optimala situationen. Då är det möjligt att spara pengar och få maximal nytta. Men vi måste komma ihåg att om det är planerat att samtidigt använda heta underjordiska källor för vattenförsörjning, måste vattnet i dem uppfylla de vanliga hygienkraven. När kemisk analys visar närvaron av aggressiva komponenter, är det lämpligt att organisera två oberoende kretsar, i vilka vätskan inte blandar, men endast värmeväxlingen uppstår.Kompressorer fixeras på väggarna, antingen från kylskåp eller luftkonditioneringsapparater.

Om huset är ganska svagt är det värt att använda ett par kompressorer för att minska startströmmen på grund av serieanslutningen. Vid installation av kondensatorer är det nödvändigt att ta hand om freonens rörelse i dem från toppunkten till botten och inte vice versa. För att uppsamlaren ska fungera stabilt och värma rummet måste dess område (för ett privat hus på 100 kvm) vara 200-250 m2. Horisontell uppvärmningsplan bör inte användas om du planerar att senare dela upp trädgårds- eller grönsaksgården. Även en konventionell borehålspump kan användas för att slutföra systemet.

Om vilken geotermisk uppvärmning som finns och hur du installerar den, se följande video.