Ogrzewanie geotermiczne domu własnymi rękami: zasada działania, cechy instalacji i zalecenia

Przy wszystkich zaletach alternatywnych źródeł energii, techniczna realizacja obsługującej je infrastruktury nadal pozostaje główną przeszkodą w masowym rozpowszechnianiu technologii darmowych dostaw energii. Sposoby gromadzenia i dostarczania zasobów uzasadniają się głównie w realizacji dużych projektów pracujących z dużymi ilościami paliwa, energii elektrycznej lub ciepła. Pod tym względem przydzielane jest ogrzewanie geotermiczne, najmniej wymagające w systemie technicznym i operacyjnym, co pozwala na samodzielne zorganizowanie go w warunkach prywatnego gospodarstwa domowego.

Zasada systemu

Wykorzystanie geotermalnej energii cieplnej jest możliwe dzięki naturalnemu i stałemu nagrzewaniu wewnętrznych warstw skorupy ziemskiej przez magmę. Stopień wytworzenia ciepła jest tak wysoki, że temperatura około 45-50 ° C dopuszczalna do akumulacji jest przekształcana nawet w zimnych regionach z mrożeniem na akceptowanych głębokościach do wiercenia. Innymi słowy, głównym zadaniem systemu jest dostarczanie energii cieplnej bezpośrednio do miejsca konsumpcji. Podstawowa zasada ogrzewania geotermalnego opiera się na przekazywaniu energii przez kolektory i kanały z cyrkulującym płynem niezamarzającym.

W pierwszym etapie ciepło gromadzi się bezpośrednio w trzewiach ziemi za pomocą specjalnych elementów o zwiększonym przenikaniu ciepła. Są to jednostki zbierające, które pochłaniają ciepło, a następnie przekazują je wraz z płynem niezamarzającym do jednostki dystrybucyjnej w punktach poboru i zużycia. Na tym etapie uruchamiana jest pompownia, która przetwarza i dostarcza energię do grzejników, instalacji CWU, kotłów i innych urządzeń uczestniczących w infrastrukturze grzewczej.

Zastosowane wyposażenie

Większość węzłów technicznych to urządzenia pomocnicze i urządzenia, które obsługują sieć transportową wymiany ciepła. Możemy rozróżnić już wspomniane kolektory, komunikację rurową, a także zbiornik wyrównawczy na linii zasilającej do stacji dystrybucyjnej, która służy jako bufor. Głównym elementem funkcjonalnym systemu jest pompa geotermalna. Do ogrzewania domu stosowane są agregaty pompowe z pasywnymi modułami chłodzącymi. Obecność takich bezpieczników jest wymagana jako środek automatycznej regulacji obciążeń, których nie można kontrolować ręcznie podczas ciągłej pracy systemu.

Wielkość takich pomp może odpowiadać średniej lodówce, dlatego biorąc pod uwagę opasanie i armaturę sanitarną z kanałami drenażowymi dla tego sprzętu, początkowo zaleca się organizowanie pomieszczeń technicznych. W zależności od rodzaju systemu, urządzenie może realizować zarówno funkcję ogrzewania, jak i funkcję chłodzenia - podobnie jak klimatyzator. Ale w drugim przypadku konieczne jest ustawienie dodatkowych obwodów do dostarczania płynu roboczego.

Rodzaje pomp ciepła

Źródłem geotermalnego promieniowania cieplnego mogą być różne środowiska. Tak więc, oprócz ziemi, oraz w najbardziej wydajnych i złożonych systemach, wraz z nią, stosowane są również wysokie temperatury wody i powietrza. W zależności od konfiguracji rozkładu energii, geotermalna pompa ciepła do ogrzewania dzieli się na następujące typy:

• Gleba-woda. Najczęstszy system obejmujący stosowanie zamkniętych konturów gleby z głębokimi sondami w połączeniu z systemem wytwarzania ciepła z wody.
• Woda-woda. Otwarte studnie służą do pozyskiwania energii wód gruntowych, które jednak również nagrzewają się z dużej głębokości na ziemi.
• Woda-powietrze. Najbardziej złożony system, w którym uczestniczy kilka grup urządzeń do przechowywania - w tym grzejniki zewnętrzne i panele powietrzne, które nagrzewają się podczas pracy.

Wszystkie te systemy łączy jedna ważna przewaga nad innymi środkami gromadzenia energii naturalnej. Polega ona na tym, że ogrzewanie geotermalne nie zamienia ciepła na inny rodzaj energii (para wodna, elektryczność). Na ostatnim etapie jest wykorzystywany przez konsumentów w pierwotnie wygenerowanej formie.

Organizacja pompy ciepła

Jako podstawę dla urządzenia możesz użyć konwencjonalnego systemu podziału. Na przykład, instalacja o mocy około 1 kW może wytworzyć 5-6 kW ciepła, w zależności od warunków pracy i jakości taśmy. Zewnętrzna jednostka klimatyzacyjna musi być umieszczona w drewnianej ramie ochronnej, zaopatrzonej w wysokiej jakości izolację termiczną. Zostaną do niego wysłane kontury dostarczania środka przeciw zamarzaniu z akumulatorów naziemnych. W bardziej złożonym projekcie, kaskadowe geotermalne pompy ciepła są wykorzystywane do ogrzewania domu, w którym do każdego obwodu stosuje się kilka sprężarek.

Zasadniczo liczba przewodów doprowadzających ciepło z ziemi (lub wody z powietrzem) nie jest niczym ograniczona, podobnie jak liczba pomp i dystrybutorów odbierających. Ale ważne jest, aby wziąć pod uwagę rosnące obciążenia sprzętu. Potężne systemy zasilania 3-4-kanałowego mogą wymagać użycia trójfazowej sieci zasilającej 380 V tylko do obsługi automatycznych systemów sterowania i bezpieczników.

Czynności wiertnicze

Do organizacji komunikacji pomiędzy źródłami energii cieplnej i pompą potrzebne będą odwierty. Są zainstalowane sondy z kolektorami - bezpośrednie radiatory. Wiercenie będzie musiało odbywać się za pomocą specjalnego sprzętu, ponieważ tylko mały otwór wiertniczy o długości 5-7 m może zostać opracowany ręcznie, a normatywna głębokość dla pełnego ogrzewania geotermalnego wynosi od 20 do 100 m. W przypadku sond można stosować plastikowe rury ciśnienie około 6 barów. Aby zwiększyć wydajność, należy użyć taśmy o kilku liniach (3-4), której końce połączone są za pomocą adaptera w kształcie litery U. Aby w warunkach silnych mrozów przy minimalnym przepływie ciepła rury nie pękały, nie będzie zbędne organizowanie ich ogrzewania konturu. Aby to zrobić, co najmniej jeden przewód elektryczny powinien być wciągnięty w rdzeń przywiązanego kanału z możliwością dostarczania prądu.

Zainstaluj akumulatory poziome

Jeśli z jakiegoś powodu organizacja pionowego odwiertu geotermalnego konturu na terenie nie jest możliwa, wówczas można zorganizować poziomy montaż odbiorników ciepła. Wymagana będzie platforma o minimalnej wielkości 15 x 15 m, z której usunięta zostanie warstwa gleby o głębokości 50 cm, a następnie analogi wyżej wymienionych sond są umieszczane na odizolowanej powierzchni. Na przykład, poziome ogrzewanie geotermalne w domu może być ustawione za pomocą mat elektrycznych lub rur do wymiany ciepła. Konfiguracje położenia konturów mogą się różnić, ale eksperci o większym efekcie energetycznym zalecają układanie komunikacji za pomocą "węża" lub spirali.

Jak poprawić efektywność energetyczną systemu?

Gotowe kompleksy fabryczne są dobre, ponieważ wszystkie ich elementy konstrukcyjne i komponenty są zrównoważone i dostosowane do siebie zgodnie z ich charakterystyką. Zaletą niezależnej organizacji systemu na oddzielnych jednostkach jest to, że każdy kontur i węzeł roboczy można rozbudowywać niezależnie od wspólnej infrastruktury. Tak więc wielu odmawia standardowego akumulatora ciepła, zastępując jego funkcję betonowym sprzęgłem. W takim przypadku ogrzewanie geotermalne będzie działać z minimalnymi różnicami temperatur w obwodzie zbiornika mieszającego. Zaleca się także eksperymentowanie z czynnikiem chłodniczym i stosowanie sprężarek o "pływającej" wydajności. Odpowiednie obliczenie obciążenia przy optymalnym rozkładzie ciepła wzdłuż obwodów operacyjnych zwiększy sprawność systemu o 15-20%, przy jednoczesnej minimalizacji kosztów dostaw energii elektrycznej.

Korzyści z instalacji geotermalnych

W porównaniu do tradycyjnych systemów grzewczych z wyposażeniem kotła, jest to najbardziej przyjazny dla środowiska sposób ogrzewania. Ponadto warto dodać wysoki poziom bezpieczeństwa na tle ekonomicznych urządzeń gazowych i niskich wymagań konserwacyjnych. Pod względem wydajności cieplnej ogrzewanie geotermiczne domu prywatnego może być uzasadnione, jeśli istnieje wystarczająca liczba obszarów działania, które obejmują wody lub źródła zaopatrzenia w ziemię. Budowa studni, studni z komunikacją hydrologiczną i wykorzystanie powietrznych akumulatorów ciepła pozwoli na pełne wyposażenie domu wiejskiego w ciepło bez dodatkowych grzejników.

Wady systemu

W pierwszym etapie organizacja infrastruktury geotermalnej będzie wymagać znacznych nakładów - zarówno na sprzęt, jak i prace instalacyjne. Co więcej, koszty przekroczą szacunek dla tych samych kotłowni z pełnym zakresem prac rozruchowych. Zwrot z powodu niskich kosztów utrzymania potrwa 5-7 lat. Odnoszą się do minusów ogrzewania geotermalnego w domu i do objętości komunikacji. Nawet przy racjonalnym i zwartym układzie baterii pionowych, układanie rur będzie wymagane do węzła dystrybucyjnego ze stacją transferową, która również wymaga osobnego pomieszczenia.

Wniosek

Właściciel domu, który ocenia możliwości aranżacji różnych systemów grzewczych, stoi przed trudnym zadaniem obliczenia mocy i zasobów technicznych, które będą wymagane podczas operacji. Zasada ogrzewania geotermalnego ma na celu zminimalizowanie kosztów utrzymania i utrzymania infrastruktury przy zachowaniu wysokich parametrów dostaw ciepła. Ale w praktyce osiągnięcie znaczących wyników nie jest łatwe. W tym celu potrzebny jest przemyślany i dobrze zaprojektowany projekt ze szczegółowymi obliczeniami, ale najważniejsze jest podstawowa dostępność optymalnych warunków dla eksploatacji urządzeń geotermalnych.