Η θερμότητα είναι ένας από τους πιο περιζήτητους τύπους ενέργειας που απαιτούνται για τη διατήρηση της ανθρώπινης ζωής. Ταυτόχρονα, το κόστος των πόρων για την παραγωγή του είναι αρκετά εντυπωσιακό - είτε πρόκειται για ηλεκτρική ενέργεια με προϊόντα πετρελαίου είτε για παραδοσιακά καύσιμα όπως ο άνθρακας και το ξύλο. Προφανώς, σε αυτό το πλαίσιο, υπάρχει ανάγκη να προσφερθεί μια εναλλακτική μέθοδος θέρμανσης. Μία από τις πιο υποσχόμενες και ενεργά αναπτυσσόμενες τεχνικές λύσεις αυτού του τύπου είναι μια γεωθερμική αντλία θερμότητας, η ιδέα της οποίας πλησιάζει σταδιακά τις συνθήκες οικιακής λειτουργίας.
Επισκόπηση τεχνολογίας
Οποιαδήποτε ιδέα εναλλακτικής πηγής θερμότητας περιλαμβάνει την εξυπηρέτηση ενός ή άλλου φυσικού υλικού ή φαινομένου. Στην περίπτωση αυτή, το υπέδαφος είναι ο κεντρικός προμηθευτής ενέργειας. Έδαφος σε ορισμένααρκετά βαθιά ώστε να διατηρεί επαρκή θερμοκρασία, ώστε η θερμότητά του να μπορεί να συσσωρευτεί και να χρησιμοποιηθεί περαιτέρω στην επιφάνεια. Οι υδρολογικοί πόροι μπορούν επίσης να θεωρηθούν ως πηγή θερμότητας, κάνοντας προσαρμογές στον τεχνικό σχεδιασμό της υποδομής αποθήκευσης.
Για να αντιπροσωπεύσει την αποτελεσματικότητα αυτής της τεχνολογίας, μπορεί να σημειωθεί ότι όταν επενδύετε 1 kW ενέργειας στη συντήρηση μιας γεωθερμικής αντλίας θερμότητας, μπορείτε να έχετε απόδοση με τη μορφή 2-6 kW. Τι εξηγεί μια τόσο υψηλή απόδοση; Σε σύγκριση με άλλα μέσα επεξεργασίας φυσικών πηγών ενέργειας, οι γεωθερμικοί μηχανισμοί δεν προβλέπουν ενδιάμεσα στάδια μετατροπής. Για παράδειγμα, η αποθήκευση ηλιακής ενέργειας απαιτεί το φως και η θερμότητα να μετατραπούν σε ηλεκτρική ενέργεια, η οποία χρησιμοποιείται για τη λειτουργία του σπιτιού. Σε αυτήν την περίπτωση, η θερμότητα δεν μετατρέπεται, αλλά απευθείας ή με ελάχιστα μεταβατικά βήματα μεταφέρεται στους καταναλωτές-στόχους.
Αρχή λειτουργίας
Αρχικά, αξίζει να εντοπιστούν τα συγκεκριμένα σημεία που εμπλέκονται στη διαδικασία της γεωθερμικής θέρμανσης. Η διαδικασία ξεκινά στο έδαφος - σε επίπεδο που βρίσκεται κάτω από το σημείο πήξης. Η θερμοκρασία μπορεί να διαφέρει ανάλογα με το βάθος. Για ένα ελάχιστο θερμικό αποτέλεσμα, αρκεί να υπερβαίνει τους 0 ° C, αλλά στην πράξη οι 35-40 ° C θεωρούνται οικονομικά δικαιολογημένος δείκτης. Ο τελικός χρήστης είναι το κύκλωμα θέρμανσης.
Ένας ειδικός αγωγός είναι υπεύθυνος για τη μεταφορά ενέργειας από το έδαφος στο σύστημα θέρμανσης του σπιτιού,εξυπηρετείται από γεωθερμική αντλία θερμότητας. Η αρχή της λειτουργίας βασίζεται στο γεγονός ότι η θερμότητα μεταφέρεται μέσω αυτής της γραμμής παροχής με έναν εναλλάκτη θερμότητας εξατμιστή κατά μήκος του κυκλώματος ψυκτικού μέσου. Όπως και στα κλιματιστικά, το φρέον παίζει το ρόλο της δραστικής ουσίας εξάτμισης. Πριν από την εκκίνηση της αντλίας, βρίσκεται σε υγρή κατάσταση και μετά την εκκίνηση περνά σε αέρια μορφή. Περαιτέρω, το ενημερωμένο ψυκτικό μεταφέρεται στον συμπιεστή, οι επικοινωνίες του οποίου συνδέονται με το τελικό κύκλωμα θέρμανσης. Η περίσσεια φρέον σε αυτό το σημείο εκκενώνεται μέσω του καναλιού εξόδου.
Γεωθερμικός Εξοπλισμός
Το κύριο λειτουργικό στοιχείο του συστήματος είναι μια θερμική μηχανική αντλία. Η δομή της μονάδας αντιπροσωπεύεται από τρία κυκλώματα:
- Εξωτερικό. Κυκλοφορεί συμβατικό ψυκτικό με τη μορφή αντιψυκτικού ή άλμης.
- Εσωτερική. Περιέχει ψυκτικό σε σφραγισμένους θαλάμους όπου πραγματοποιούνται διεργασίες θέρμανσης-εξάτμισης.
- Εξωτερικός βρόχος που πηγαίνει απευθείας στο σύστημα προορισμού που εξυπηρετείται.
Επίσης, ο κατάλογος των σωμάτων εργασίας μιας γεωθερμικής αντλίας θερμότητας για θέρμανση περιλαμβάνει έναν συμπιεστή, έναν εξατμιστή, ένα κανάλι εκκένωσης και φορείς θερμότητας. Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι τα σχέδια, η διάταξη και η πρόσθετη λειτουργικότητα ενδέχεται να διαφέρουν ανάλογα με την εφαρμογή. Υπάρχουν εγκαταστάσεις για το έδαφος, το νερό και τον αέρα, καθώς και συνδυασμένα συστήματα που μπορούν να λειτουργήσουν σε διαφορετικές συνθήκες.
Πηγές θερμότητας και εγκαταστάσεις αποθήκευσης
Τα γεωθερμικά συστήματα έχουν πολλά πλεονεκτήματα,συνδέονται με την οικονομική παροχή ενέργειας, την πρακτικότητα και την τεχνολογική προσβασιμότητα για οικιακή χρήση. Όμως, όπως και άλλα συστήματα που αποθηκεύουν εναλλακτική ενέργεια, εξαρτάται από την πηγή. Επομένως, για να είστε σίγουροι για τη σταθερότητα της παροχής θερμότητας, είναι απαραίτητο να σκεφτείτε εκ των προτέρων τη δυνατότητα σύνδεσης σε εφεδρικό κανάλι παροχής ενέργειας. Οι επίγειες και οι υδρολογικές πηγές θα συζητηθούν παρακάτω, αλλά προς το παρόν, θα πρέπει να εξοικειωθείτε κατ' αρχήν με την υποδομή εργασίας που η γεωθερμική αντλία θερμότητας χρησιμεύει ως σύστημα παροχής πόρων. Τα χύδην υλικά, οι σωλήνες, οι ανιχνευτές και οι κατασκευές, η δομή των οποίων μπορεί να συσσωρεύει ενέργεια, λειτουργούν ως δέκτες θερμότητας. Συγκεκριμένα, αυτά μπορεί να είναι θερμαντικά χαλάκια που σχετίζονται με αντλία, ψυκτικό υγρό και συστήματα θέρμανσης τρίτων.
Επίγεια πηγή θερμικής ενέργειας
Συστήματα υψηλής χωρητικότητας που αποθηκεύουν γεωθερμική ενέργεια τοποθετούνται σε πεδία περίπου 200 m22. Ένα στρώμα χώματος πάχους 40-50 cm αφαιρείται από τη σημειωμένη ζώνη κάτω από το σημείο πήξης. Σε γενικές γραμμές, λαμβάνεται ένα πάχος 150-200 εκ. Αυτά και άλλα δεδομένα υποδεικνύονται στο έργο με τον υπολογισμό των όγκων ενέργειας για ένα συγκεκριμένο κύκλωμα θέρμανσης. Πολλά θα εξαρτηθούν επίσης από την περιοχή, καθώς σε μια περιοχή μπορείτε να εξαγάγετε 30 W από 1 m2 και σε άλλη - 70-80 από 1 m2.
Πηγάδια, χαρακώματα ή συμπαγείς πλατφόρμες σχηματίζονται στην τοποθεσία για να χωρέσουν συσσωρευμένα στοιχεία. Το πιο προσιτό στην υλοποίηση θεωρείταιεγκατάσταση κατακόρυφης οπής στην οποία τοποθετούνται σπειροειδείς σωλήνες συσσώρευσης ή ψάθες. Σε μια οριζόντια διαμόρφωση της υποδομής εισαγωγής, μια αντλία θερμότητας εδάφους για θέρμανση μπορεί να παράγει μεγάλες ποσότητες ενέργειας, αλλά έχει μειονεκτήματα. Σχετίζονται με την πολυπλοκότητα των χωματουργικών εργασιών (απαιτεί ειδικό εξοπλισμό για την ανάπτυξη μεγάλων περιοχών), τον αποκλεισμό οποιασδήποτε διαμόρφωσης του τοπίου και τις χαμηλότερες θερμοκρασίες μέχρι το τέλος της περιόδου θέρμανσης.
Πηγή νερού θερμικής ενέργειας
Τα κύρια αντικείμενα εξυπηρέτησης σε αυτήν την περίπτωση είναι λίμνες, δεξαμενές και λιμνούλες. Όσον αφορά τα στοιχεία συσσώρευσης, η λειτουργία τους εκτελείται από πολυμερείς σωλήνες με αντιψυκτικό γέμισμα. Ο όγκος της εξαγόμενης ενέργειας κατά μέσο όρο μπορεί να αναπαρασταθεί ως 30 W ανά 1 m σωλήνα. Για σύνθετη συντήρηση μιας μεγάλης ιδιωτικής κατοικίας, απαιτούνται 12 kW - κατά συνέπεια, είναι απαραίτητο να οργανωθεί ένα σύστημα σωληνώσεων μήκους 400 m.
Υπάρχει μια άλλη προσέγγιση για την αποθήκευση θερμότητας από υδρολογικούς πόρους. Εάν δεν υπάρχουν λίμνες και δεξαμενές κοντά, τότε στη δική σας τοποθεσία μπορείτε να εξοπλίσετε 2-3 πηγάδια με πηγάδια με βάθος περίπου 20 μ. Το νερό σε αυτό το επίπεδο θα έχει θερμοκρασία περίπου 10 ° C, αλλά αυτό είναι αρκετό για τη λειτουργία βοηθητικής θέρμανσης. Η ουσία είναι ότι μια γεωθερμική αντλία θερμότητας εκτελεί το έργο της διαρκούς κυκλοφορίας ζεστού ή ζεστού νερού. Στη μία πλευρά του κυκλώματος, ο πόρος θερμαίνεται συνεχώς στα πηγάδια χωρίς το παραμικρό κόστος και το σπίτι συσσωρεύει ενέργεια από το νέο τμήμα του νερού.
Εγκατάσταση γεωθερμικού συστήματος
Πριν αποφασίσετε να αγοράσετε εξοπλισμό, θα πρέπει να αξιολογήσετε εάν η χρήση αυτής της τεχνολογίας δικαιολογείται βασικά σε μια συγκεκριμένη περιοχή. Για να γίνει αυτό, πραγματοποιείται μια σειρά από μελέτες γεωλογικής εξερεύνησης με τον προσδιορισμό του βάθους της κατάψυξης του εδάφους.
Στην εγκατάσταση, σωλήνες ή άλλα στοιχεία συσσώρευσης, εμπλέκονται αντλία και εξαρτήματα εγκατάστασης. Η εσωτερική υποδομή θέρμανσης μπορεί να διαμορφωθεί από καλοριφέρ, ανεμιστήρες ψύκτες ή δάπεδο ζεστού νερού κ.λπ. Αυτό θα είναι το σύστημα για την κατανάλωση του παρεχόμενου πόρου.
Έτσι, εγκαθίστανται γεωθερμικές αντλίες θερμότητας για το σπίτι σε πηγάδια - όπως ήδη αναφέρθηκε, όχι μόνο γη, αλλά και νερό. Είναι δυνατός ο εξοπλισμός φρεατίων, τάφρων και χωραφιών με ρευστοποιημένο στρώμα εδάφους, αλλά αυτή η επιλογή χρησιμοποιείται συχνότερα για βιομηχανική παροχή θερμότητας. Στη δημιουργημένη θέση, οι μπαταρίες τοποθετούνται σε όλη την τοποθεσία - σε ευθεία ή σπειροειδή διαμόρφωση. Τα κυκλώματα συνδέονται με μια αντλία που βρίσκεται στην επιφάνεια, η οποία, με τη σειρά της, συνδέεται με κυκλώματα οικιακής θέρμανσης.
Κατασκευαστές γεωθερμικών αντλιών
Το τμήμα αναπτύσσεται ενεργά με τις προσπάθειες των μεγαλύτερων προγραμματιστών εξοπλισμού HVAC. Συγκεκριμένα, ο κατασκευαστής λεβήτων Viessmann παρουσιάζει αξιόπιστες μονάδες αποθήκευσης θερμότητας νερού και εδάφους σε θερμοκρασία λειτουργίας περίπου +65 °C. Για βιομηχανικά και δημόσια κτίρια με εμβαδόν 300-350 m2 είναι διαθέσιμη η αντλία θερμότητας επίγειας πηγής NIBE F1145. Σε αυτουνούχαρακτηριστικά περιλαμβάνουν τη δυνατότητα σύνδεσης σε τριφασικό δίκτυο στα 380 V και μονοφασικό δίκτυο στα 220 V. Η ιαπωνική εταιρεία Mitsubishi προσφέρει καθολικά μοντέλα γεωθερμικών αντλιών όσον αφορά τις εφαρμογές. Οι προγραμματιστές αυτής της εταιρείας έχουν αναπτύξει την έννοια του διαχωρισμού θέρμανσης πολλαπλών ζωνών με ένα απλοποιημένο σύστημα ελέγχου από το 2007.
Μην αγνοείτε ένα τόσο πολλά υποσχόμενο τμήμα και εγχώριες εταιρείες. Για παράδειγμα, μια ρωσικής κατασκευής γεωθερμική αντλία θερμότητας BROSK Mark II 100 έχει σχεδιαστεί ειδικά για έναν ιδιώτη καταναλωτή - τον ιδιοκτήτη μιας μικρής εξοχικής κατοικίας. Όμως, παρά τη μέτρια απόδοση, αυτός ο εξοπλισμός χαρακτηρίζεται ως αξιόπιστος, ενεργειακά αποδοτικός και πολυλειτουργικός.
Θετικά σχόλια για την τεχνολογία
Αυτή η μέθοδος θέρμανσης προσελκύει πολλούς ανθρώπους με την ευκολία συντήρησης, συντήρησης και, φυσικά, ελάχιστο οικονομικό κόστος κατά τη λειτουργία. Ο εξοπλισμός πρακτικά δεν απαιτεί αναλώσιμα καύσιμα. Απαιτούνται ηλεκτρικοί πόροι για τη διασφάλιση της λειτουργίας της ίδιας αντλίας και του ίδιου εξοπλισμού ελέγχου, αλλά είναι ασήμαντοι σε σχέση με την ποσότητα της ενέργειας που επιστρέφεται. Τονίζεται επίσης η φιλικότητα προς το περιβάλλον των γεωθερμικών αντλιών θερμότητας. Κριτικές και καθόλου μια από τις πρώτες θέσεις μεταξύ των συν το γεγονός ότι η υποδομή εργασίας δεν καταλαμβάνει χώρο στο σπίτι. Μόνο οι επικοινωνίες εισάγονται και οι υπόλοιπες λειτουργικές μονάδες και κόμβοι παραμένουν στο δρόμο.
Αρνητικές κριτικές
Με πλήρη γεωθερμική απόδοση λεβητοστασίουσυστήματα δεν είναι συγκρίσιμα. Και το θέμα δεν είναι καν σε συγκεκριμένους δείκτες ισχύος, αλλά στην σπασμωδική παροχή θερμότητας. Πολλοί διαμαρτύρονται για μεγάλες περιόδους χαμηλών ρυθμών παροχής ενέργειας, γι' αυτό και συνιστάται η οργάνωση εφεδρικών συστημάτων τροφοδοσίας. Εδώ όμως υπάρχει ένα άλλο μειονέκτημα. Αν και δαπανώνται λίγα χρήματα για τη συντήρηση του εξοπλισμού, η αρχική επένδυση είναι συγκρίσιμη με την αγορά ενός ισχυρού βιομηχανικού λέβητα. Ακόμη και μια γεωθερμική αντλία θερμότητας ρωσικής προέλευσης BROSK Mark II 100 διατίθεται στην αγορά για 250-300 χιλιάδες ρούβλια. ανάλογα με τη διαμόρφωση. Το κόστος εγκατάστασης θα κοστίσει επίσης 50-70 χιλιάδες ρούβλια.
Συμπέρασμα
Υπάρχουν πολλές επιλογές για την οργάνωση της παροχής θερμότητας σε μια ιδιωτική κατοικία. Καθένα από αυτά είναι ακριβό με τον δικό του τρόπο κατά τη λειτουργία - από ακριβούς ηλεκτρικούς πίνακες έως οικονομικούς λέβητες αερίου. Όμως, ο παραδοσιακός εξοπλισμός σε μοντέρνο σχεδιασμό είναι ένα σύστημα που είναι βελτιστοποιημένο στο σχεδιασμό και εύκολο στη διαχείριση. Τι μπορεί να προσελκύσει μια γεωθερμική αντλία θερμότητας για θέρμανση σπιτιού; Φυσικά, ο οικονομικός παράγοντας θα έρθει στο προσκήνιο, αλλά τι άλλο; Μπορείτε να απευθυνθείτε σε τέτοιες εγκαταστάσεις εάν υπάρχει αρκετός χώρος στον ιστότοπο για την οργάνωση του συγκροτήματος. Σε αυτή την περίπτωση, μπορείτε να υπολογίζετε σε τουλάχιστον παθητική βοηθητική θέρμανση χώρου χωρίς συνεχή παρακολούθηση και συντήρηση. Και κάτι ακόμα - πρόκειται για πλήρη αυτονομία, που επιτρέπει τη χρήση γεωθερμικού εξοπλισμού ως εφεδρική πηγή θερμότητας.
