Geotermisk oppvarming: prinsippet om drift, fordeler og ulemper, finesser av konstruksjon

Det er mange forskjellige alternativer for oppvarming av boliger. Folkets oppmerksomhet er naturlig fokusert på søket etter måter som bruker minst energi. Sterke tvister er forårsaket av en så progressiv metode for å skaffe varme som bruk av underjordiske kilder.

Prinsippet med geotermisk oppvarming innebærer bruk av varmepumper. De opererer i henhold til den klassiske Carnot-syklusen, tar et kjølig kjølemiddel dypt under og mottar i retur en væskestrøm oppvarmet til 50 grader inne i varmesystemet. Utstyret fungerer med effektivitet fra 350 til 450% (dette motsetter ikke de grunnleggende fysiske lover, hvorfor - det vil bli sagt senere). En standard varmepumpe oppvarmer et hus eller en annen bygning på bekostning av varmen til jorden i 100 000 timer (dette er gjennomsnittsintervallet mellom forebyggende kapitalreparasjoner).

Oppvarming til 50 grader er ikke tilfeldig. Det er denne indikatoren som ble anerkjent som den mest effektive av resultatene av spesielle beregninger og i studiet av praktisk implementerte systemer. Derfor er bakkenoppvarming, som bruker strømmen av energi fra dypet, for det meste tilført ikke av radiatorer, men med varm gulv eller luftkrets. I gjennomsnitt, per 1000 W med energi, som driver pumpen, er det mulig å øke oppover på ca. 3500 W med termisk energi. På bakgrunn av den uberørte veksten av kostnaden av kjølevæsken i hovednettverket og andre oppvarmingsmetoder, er dette en meget hyggelig indikator.

Geotermisk oppvarming dannes av tre kretser:

• bakken samler;
• varmepumpe;
• faktisk et varmekompleks hjemme.

Årsaken er enkel - at vann som oppstår i et tilstrekkelig oppvarmet jordslag raskt eroderer utstyr. Og selv en slik væske kan ikke finnes på noen vilkårlig måte. Valget av et bestemt kjølemiddel bestemmes av ingeniørens designbeslutninger. Pumpen er valgt avhengig av enheten de resterende delene av systemet. Siden dybden av brønnen (utstyrets nivå) bestemmes av naturlige forhold, er de avgjørende forskjellene mellom typene av geotermiske systemer forbundet med anordningen av reservoaret i bakken.

Den horisontale strukturen innebærer plasseringen av oppsamleren under jordens fryse. Avhengig av den spesifikke plasseringen, betyr dette en forsterkning på 150-200 cm. Slike samlere kan utstyres med forskjellige rør, for eksempel kobber (med et eksternt lag av PVC) og laget av metallplast. For å få fra 7 til 9 kW varme, må du legge minst 300 kvadratmeter. m samler. Denne teknikken tillater ikke å nærme trærne med mer enn 150 cm, og etter ferdigstillelse av installasjonen er det nødvendig å forbedre territoriet.

Et vertikalt eksponert reservoar innebærer boring av flere brønner, med nødvendigvis rettet i forskjellige retninger, og hver bly fra sin egen vinkel. Inne i brønnene er geotermiske prober, termisk retur fra 1 løp. m når omtrent 50 watt. Det er lett å beregne at for en identisk mengde varme (7-9 kW) må 150-200 m brønner leveres.Fordelen i dette tilfellet er ikke bare i økonomien, men også i det faktum at landskapsstrukturen på territoriet ikke endres. Det vil bare være nødvendig å tildele et lite område for installasjon av kjerneenheten og for å plassere en konsentrerende samler.

Konturen oppvarmet fra vann er praktisk hvis det er mulig å ta med den eksterne varmevekslerenheten i sjøen eller dammen til en dybde på 200 til 300 cm. Men forutsetningen vil være reservoarets plassering innenfor en radius på 0,1 km fra den oppvarmede bygningen og et vannareal på minst 200 kvadratmeter. m. Det er også luftvarmevekslere når varme genereres av en ekstern krets fra atmosfæren. En slik beslutning manifesterer seg perfekt i de sørlige områdene i landet og krever ingen utgravningsarbeid. Systemets svakheter er lav effektivitet med frost på 15 grader og en fullstendig stopp hvis temperaturen synker til 20 grader.

Geotermisk oppvarming av et landsted, for det første, forbruker ikke dyrt og forurensende luft mineralolje. Allerede er 7 av de 10 nye husene bygget i Sverige oppvarmet på denne måten. På varme dager blir geotermisk utstyr fra en varmeapparat et middel for passiv kondisjonering. I motsetning til popular tro, krever et slikt varmesystem ikke vulkaner eller geysere. I det mest vanlige flate terrenget virker det ikke verre.

Den eneste tilstanden er å oppnå et termisk punkt under frostlinjender jordens temperatur alltid er fra 3 til 15 grader. Ultra høy effektivitet ser bare ut til å motsette naturlovene; Varmepumpen er mettet med freon, som fordampes under virkningen av jevnt "is" vann som virker til folk. Steam varmer den tredje kretsen. En slik ordning er et kjøleskap vendt innvendig ut. Derfor er pumpens effektivitet kun knyttet til det kvantitative forholdet mellom elektrisk energi og termiske ressurser. I seg selv er stasjonen "som den burde være", med uunngåelig energitap.

Målrettet fordeler ved geotermisk oppvarming kan vurderes:

• utmerket effektivitet;
• en solid serviceperiode (en varmepumpe har operert i 2-3 tiår, og geologiske prober er opptil 100 år gamle);
• stabilitet i arbeid under nesten alle forhold
• mangel på binding til energibærere;
• full autonomi.

Det er et alvorlig problem som hindrer jordvarmeoppvarming fra å være en veldig vanlig løsning. Dette, som vist av vurderinger fra eierne, den høye prisen på den opprettede designen Å varme det vanlige huset på 200 kvadratmeter. m (ikke så sjelden), vil det være nødvendig å bygge et nøkkelferdig system for 1 million rubler, opptil 1/3 av dette beløpet er en varmepumpe. Automatiserte installasjoner er veldig komfortable, og hvis alt er satt opp riktig, kan de jobbe i mange år uten folkeslag. Alt avhenger bare av tilgjengeligheten av midler. En annen ulempe er avhengigheten av strømforsyningen til pumpenheten.

Hele få personer prøver å skape geotermisk oppvarming med egne hender. Men for at et slikt system skal kunne virke, må det utføres forsiktige beregninger, og det er også nødvendig med utformingen av rørinstallasjonen. Brønnen bør ikke bringes nærmere huset mer enn 2-3 meter. Den maksimalt tillatte boredybden når 200 meter, men brønner som når 50 meter viser god effektivitet.

De viktigste parametrene som tas i betraktning i alle beregninger er:

• temperatur (dybde fra 15-20 m og mer varmer opp fra 8 til 100 grader, avhengig av betingelsene opprettet);
• verdien av gjenvinnbar kraft (gjennomsnittlig - 0,05 kW per 1 m);
• påvirkning av klima, fuktighet og kontakt med grunnvann ved varmeoverføring.

Det som er veldig interessant, gir helt tørre bergarter ikke mer enn 25 W med 1 mog hvis det er grunnvann, stiger denne tallet til 100-110 watt. Vi må ikke glemme at den vanlige driftstiden til varmepumpen er 1800 timer per år. Hvis denne indikatoren overskrides, vil systemet ikke bli mer effektivt, men slitasje vil raskt vokse. Det som er mye verre, overutnyttelse av den termiske ressursen av undergrunnen fører til kjøling og til og med til frysing av bergarter på arbeidsdybden. Etter dette kan jord synke, noen ganger arbeider rør og overliggende konstruksjoner er skadet.

Varmeforsyning på bekostning av underjordiske kilder bør opprettes i henhold til en strengt utviklet algoritme. Siden vann og luft systemer er begrenset, involverer de fleste av de praktiske alternativene borebrønner. Og dette er en annen grunn til ikke å gjøre alt med egne hender. Kun spesialutstyr gjør det mulig å trenge inn i en dybde på 20-100 m, der de nødvendige vilkårene for oppvarming er opprettet. Bruken av plastrør laget for et trykk på ca. 6 bar tillates som prober.

For å forbedre ytelsen til systemet, bruk omslag på 3 eller 4 linjerEndeseksjonene er koblet i form av bokstaven U. Oppvarming langs konturen er svært viktig, takket være det, er det ødelagt riper på rør under alvorlig frost. Denne oppvarmingen utføres gjennom en ledning som strekkes til midten av kanalen, gjennom hvilken strøm blir tilført. Hvis det ikke kan brukes energilakker, må horisontale mottakere brukes. For dem blir bakken forberedt med dimensjoner på 15x15 m, jord blir fjernet fra det til en dybde på 0,5 m.

Dette hele området er nødvendig for legging av lignende prober. Bruk ofte elektriske matter eller rør som veksler varme. For å forbedre effektiviteten til varmesystemet, bruk rørets oppsett i en spiral eller i form av en "slange". Det er umulig å si nøyaktig hva som er bedre - ferdige komplekser, masseproduserte eller selvmontering. I det første tilfellet løses kompatibilitetsproblemet automatisk, men i løpet av det andre øker fleksibiliteten, potensialet for modernisering øker (selv om det bør legges mer vekt på å designe).

Amatørbyggere kan komme vekk fra en typisk varmeakkumulator, erstatte den med et betongrør. Geotermisk oppvarming i et slikt system eliminerer behovet for signifikante temperaturstenger. Du kan utføre eksperimenter med forskjellige kjølemidler, samt monter kompressorer med varierende ytelse. Ved å beregne lasten riktig og riktig fordeler varmen langs forbrukerkretsene, kan du gjøre systemet mer effektivt med 15-20%. Parallelt er kraftkostnadene merkbart redusert.

Horisontalt anbragte rør legges til en dybde på 50-300 cm. Til motorveiene var det minste, de er laget i form av svinger. Men mellom de enkelte to motorveiene bør det være minst 200 mm. Eventuelt byggearbeid må foregå ved bestemmelse av jordens termiske påvirkning.Hvis det er mindre enn 20 watt per 1 kvadrat. m, det er ikke noe poeng i geotermisk kontur. For å sikre utslipp av grunnvann, er bunnen av brønnene dekket med et lag av sand. Rør basert på tverrbundet polyetylen er utmerket.

Den mest effektive driften av varmepumpen er gitt i rom hvor lufttemperaturen er mellom 14 grader Celsius. Når det er mulig, bør du foretrekke det vertikale arrangementet av konturene til det horisontale, fordi det er den mest effektive av alle. Å dømme etter vurderinger, er geotermisk oppvarming i sin rene form irrasjonell, det varmer opp vannet for lenge, fordi det i mange tilfeller utfører et slikt system en rent støttende rolle. For å oppnå den høyeste ytelsen, bør du fokusere på den maksimalt tillatte intensiteten av involvering av termisk ressurs og de estimerte strømningshastigheter av brønnen.

Hvis varmt vann ikke er plassert under, men varmt vann, er dette praktisk talt den optimale situasjonen. Da er det mulig å spare penger og få maksimal fordel. Men vi må huske at hvis det er planlagt å samtidig bruke varme underjordiske kilder til vannforsyning, må vannet i dem oppfylle de vanlige sanitære kravene. Når kjemisk analyse viser tilstedeværelsen av aggressive komponenter, er det tilrådelig å organisere to autonome kretser, der væsken ikke blandes, men bare varmeveksling oppstår. Kompressorer er festet på veggene, enten fra kjøleskap eller klimaanlegg.

Hvis husets ledninger er ganske svake, er det verdt å bruke et par kompressorer for å redusere startstrømmen på grunn av serieforbindelsen. Når du installerer kondensatorer, skal du ta vare på bevegelsen av freon i dem fra toppunktet til bunnen, og ikke omvendt. For at oppsamleren skal arbeide stabilt og varme rommet, må området (for et privat hus på 100 kvm) være 200-250 m2. Horisontal oppvarming bør ikke brukes hvis du planlegger å dele hagen eller grønnsakshagen. Selv en konvensjonell borehullspumpe kan brukes til å fullføre systemet.

For informasjon om hva geotermisk oppvarming er og hvordan du installerer den, se følgende video.