Геотермално отопление: принципът на действие, плюсовете и минусите, тънкостите на строителството

Има много различни варианти за отопление на домовете. На хората вниманието е насочено естествено към намирането на начини, които консумират най-малко енергия. Жизнените спорове се дължат на такъв прогресивен начин за получаване на топлина, като използването на подземни източници.

Принципът на геотермалното отопление включва използването на термопомпи. Те работят в съответствие с класическия цикъл Carnot, като вземат студена охлаждаща течност дълбоко долу и получават в замяна поток от течност, нагрята до 50 градуса вътре в отоплителната система. Оборудването работи с ефективност от 350 до 450% (това не противоречи на основните физически закони, защо - ще се каже по-късно).Стандартната термопомпа загрява къща или друга сграда поради горещината на земята над 100 хиляди часа (това е средният интервал между превантивните ремонти).

Отоплението до 50 градуса не е случайно. Съгласно резултатите от специалните изчисления и при проучването на практически въведени системи този показател беше признат за най-ефективен. Ето защо наземното отопление, което използва потока на енергия от дълбините, се допълва основно не от радиатори, а от топла подова или въздушна верига. Средно на 1000 W енергия, която задвижва помпата, е възможно да се повиши нагоре с около 3500 W топлинна енергия. На фона на нарастващата цена на охлаждащата течност в основната мрежа и други методи за нагряване, това е много приятен показател.

Геотермалното отопление се формира от три вериги:

• колектор за земя;
• термопомпа;
• всъщност, отоплителен комплекс у дома.

Причината е проста - водата, която се намира в достатъчно загряван слой почва бързо ерозира оборудването. И дори такава течност може да се намери не в произволно място. Изборът на конкретна охлаждаща течност се определя от конструктивните решения на инженерите. Помпата се избира в зависимост от устройството от останалите части на системата. Тъй като дълбочината на кладенеца (нивото на оборудването) се определя от природните условия, решаващите различия между видовете геотермални системи се свързват с устройството на резервоара в земята.

Хоризонталната структура означава местоположението на колектора под линията на замръзване на почвата. В зависимост от конкретното местоположение това означава задълбочаване от 150 до 200 см. Такива колектори могат да бъдат оборудвани с различни тръби, като мед (с външен слой от PVC) и изработени от метална пластмаса. За да получите от 7 до 9 кВт топлина, ще трябва да поставите минимум 300 квадратни метра. m колектор. Тази техника не позволява приближаване до дърветата с повече от 150 см, а при завършване на инсталацията е необходимо да се подобри територията.

Вертикално изложеният резервоар предполага пробиване на няколко кладенци и задължително насочен в различни посоки, като всяко от тях води от своя ъгъл. Вътре в кладенеца са геотермални сонди, топлинната възвращаемост от 1 движение. m достига около 50 вата. Лесно е да се изчисли, че за еднакво количество топлина (7-9 kW) ще трябва да се доставят 150-200 м кладенци. Предимството в този случай е не само в икономиката, но и във факта, че ландшафтната структура на територията не се променя. Необходимо е само да се разпредели малка площ за монтиране на каусон и за поставяне на концентриращ колектор.

Контур, нагрят от вода, е практичен, ако е възможно да се донесе външен топлообменник в езеро или езеро до дълбочина от 200 до 300 см. Предпоставката обаче е разположението на резервоара в радиус от 0.1 км от отопляемата сграда и площта на водната повърхност от най-малко 200 квадратни метра. м. Има и въздушни топлообменници, когато топлината се генерира от външна верига от атмосферата. Такова решение напълно се проявява в южните райони на страната и не изисква изкопни работи. Слабостта на системата е ниска ефективност при слана от 15 градуса и пълна спирка, ако температурата падне до 20 градуса.

Геотермалното отопление на селска къща, на първо място, не консумира скъпо и замърсяващо въздушно минерално гориво. Вече 7 от 10-те нови къщи, построени в Швеция, се отопляват по този начин. В горещите дни геотермалното оборудване от нагревателя става средство за пасивно кондициониране. Противно на общоприетото схващане, такава отоплителна система не се нуждае от вулкани или гейзери. В най-обикновения плосък терен той не се влошава.

Единственото условие е да се достигне точката под линията на замръзване от термичния контур.където температурата на почвата е винаги от 3 до 15 градуса. Изключително високата ефективност изглежда само противоречи на законите на природата; термопомпата се насища с фреон, който се изпарява под действието на дори "ледена" вода, която изглежда на хората. Парата загрява третата схема. Такава схема е хладилник, обърнат навън. Поради това ефективността на помпата се отнася само за количественото съотношение на електрическата енергия и топлинните ресурси. Самият той е "както трябва", с неизбежна загуба на енергия.

Обективните предимства на геотермалното отопление могат да бъдат разгледани:

• отлична ефективност;
• солиден период на експлоатация (термопомпата работи 2-3 десетилетия, а геоложките сонди са на възраст до 100 години);
• стабилност на работата при почти всякакви условия;
• липса на обвързване с енергийните превозвачи;
• пълна автономия.

Има един сериозен проблем, който възпрепятства геотермалното отопление да бъде наистина често решение. Това, както се вижда от прегледите на собствениците, създава високата цена на дизайна. Затопляне на обичайната къща от 200 квадратни метра. m (не толкова редки), ще е необходимо да се изгради система "до ключ" за 1 милион рубли, до 1/3 от тази сума е термопомпа. Автоматизираните инсталации са много удобни и ако всичко е настроено правилно, те могат да работят от години без намесата на хора. Всичко зависи само от наличието на средства. Друг недостатък е зависимостта от захранването на помпената апаратура.

Доста хора се опитват да създадат геотермално отопление със собствените си ръце. Но за да функционира такава система, трябва да се направят внимателни изчисления и също така е необходимо оформлението на тръбното окабеляване. Невъзможно е да се доближи добре до къщата с повече от 2-3 метра. Максималната допустима дълбочина на пробиване достига 200 м, обаче, кладенци, достигащи добри 50 км, показват добра ефективност.

Основните параметри, които се вземат предвид при изчисленията, са:

• температура (дълбочина от 15-20 м и повече се загрява от 8 до 100 градуса в зависимост от създадените условия);
• стойността на възстановимата мощност (средно - 0,05 kW на 1 m);
• влияние на климата, влажността и контакта с подземните води при пренос на топлина.

Това, което е много интересно, напълно сухи скали дават не повече от 25 W с 1 mи ако има подземни води, тази цифра се увеличава до 100-110 вата. Не трябва да забравяме, че стандартното време за работа на термопомпата е 1800 часа годишно.Ако този индикатор бъде надвишен, системата няма да стане по-ефективна, но нейното износване ще нарасне бързо. Онова, което е много по-лошо, прекомерната експлоатация на топлинния ресурс на подпочвеното води до тяхното охлаждане и дори до замръзване на скалите на работната дълбочина. След това почвата може да потъне, понякога работещи тръби и надземните структури са повредени.

Топлоснабдяването за сметка на подземните източници трябва да се създаде по строго развит алгоритъм. Тъй като системите за вода и въздух са ограничени, повечето от практическите опции включват сондажни кладенци.И това е още една причина да не правите всичко със собствените си ръце. Само специално оборудване позволява да проникне на дълбочина от 20-100 м, където са създадени необходимите условия за отопление. Използва се пластмасови тръби, проектирани за налягане от около 6 бара, като сонди.

За да подобрите ефективността на системата, използвайте лента от 3 или 4 линииКрайните секции са свързани под формата на буквата U. Отоплението по протежение на контура е много важно, благодарение на което се елиминира напукването на тръбите при тежки студове. Това нагряване се извършва чрез проводник, опънат до центъра на канала, през който се подава ток. Ако не могат да се използват енергийни купчини, трябва да се използват хоризонтални приемници. За тях се подготвя земята с размери 15х15 м, почвата се отстранява от нея до дълбочина 0,5 м.

Цялата тази област е необходима за полагане на подобни сонди. Използват се често електрически подложки или тръби, които обменят топлина. За да подобрите ефективността на отоплителната система, приложете оформлението на тръбата в спирала или във формата на "змия". Невъзможно е да се каже точно кое е по-добро - готови комплекси, масово произведени или самосглобяеми.В първия случай проблемът със съвместимостта се решава автоматично, но във втория се увеличава гъвкавостта, увеличава се потенциалът за модернизация (въпреки че трябва да се обърне повече внимание на дизайна).

Аматьорските строители могат да се измъкнат от типичния топлинен акумулатор, като го заменят с бетонна замазка. Геотермалното нагряване в такава система елиминира нуждата от значителни температурни смущения. Възможно е да се проведат експерименти с различни течности за пренос на топлина, както и да се монтират компресори с различен капацитет. Чрез изчисляване на товара правилно и правилно разпределяне на топлината по консумиращите вериги, можете да направите системата по-ефективна с 15-20%. Успоредно с това разходите за електроенергия са значително намалени.

Хоризонтално разположените тръби се полагат на дълбочина от 50 до 300 см. Към зоната на магистралите е най-малката, те се правят под формата на завои. Но между отделните две магистрали трябва да бъде най-малко 200 мм. Всяка строителна работа трябва да бъде предшествана от определяне на топлоотдаването на почвата. Ако е по-малко от 20 вата на 1 квадрат. m, няма смисъл в геотермалния контур. За да се гарантира изхвърлянето на подземните води, дъното на ямите е покрито с пясък.Тръбите на основата на омрежен полиетилен работят добре.

Най-ефективната работа на термопомпата се осигурява в помещения, където температурата на въздуха е между 14 градуса по Целзий. Когато е възможно, трябва да предпочетете вертикално изравняване на контурите на хоризонтално, тъй като това е най-ефективното от всички. Съдейки по рецензиите, в чиста форма геотермалното нагряване е ирационално, то затопля водата твърде дълго, защото в много случаи такава система изпълнява чисто спомагателна роля. За да постигнете най-висока ефективност, трябва да се съсредоточите върху максималната допустима интензивност на включването на топлинния ресурс и очакваните дебити на кладенеца.

Ако дъното не е суха скала и топла вода, това е почти оптималната ситуация. След това е възможно да спестите пари и да получите максимална полза. Но трябва да помним, че ако се планира едновременно да се използват горещи подземни източници за водоснабдяване, водата в тях трябва да отговаря на стандартните санитарни изисквания. Когато химическият анализ показва наличието на агресивни компоненти, препоръчително е да се организират две автономни схеми, в които течността не се смесва, но се получава само топлообмен.Компресорите се закрепват по стените или от хладилници или климатици.

Ако къщата е доста слаба, струва си да използвате чифт компресори, за да намалите стартовия ток поради серийното свързване. При инсталирането на кондензатори е необходимо да се погрижи движението на фреона в тях от горната точка до дъното, а не обратното. За да може колекторът да работи стабилно и да отоплява помещението, площта му (за частна къща от 100 кв. М) трябва да бъде 200-250 m2. Хоризонталната схема за отопление не трябва да се използва, ако планирате впоследствие да разделите градината или зеленчуковата градина. Дори може да се използва конвенционална помпа за сондаж за завършване на системата.

За какво е геотермалното отопление и как да го инсталирате, вижте следващия видеоклип.