Geotermisk opvarmning er en af de mest lovende alternative energikilder. I modsætning til solsystemer afhænger det praktisk talt ikke af sæsonen. Men er det rentabelt at opvarme et hus ved hjælp af jordens varme og energi?
Geotermisk opvarmning derhjemme
Først skal du forstå principperne for at opnå termisk energi. De er baseret på temperaturstigningen, når du går dybere ned i jorden. Ved første øjekast er stigningen i opvarmningsgraden ubetydelig. Men takket være fremkomsten af nye teknologier er opvarmning af et hus ved hjælp af jordens varme blevet en realitet.
Hovedbetingelsen for organisering af geotermisk opvarmning er en temperatur på mindst 6 ° C. Dette er typisk for mellemste og dybe lag jord og vandområder. Sidstnævnte er meget afhængig af den eksterne temperaturindikator, derfor bruges de ekstremt sjældent. Hvordan er det praktisk muligt at organisere opvarmning af et hus med jordens energi?
For at gøre dette er det nødvendigt at fremstille 3 kredsløb fyldt med væsker med forskellige tekniske egenskaber:
- Ydre... Oftere cirkulerer frostvæske i den. Dens opvarmning til en temperatur, der ikke er lavere end 6 ° C, sker på grund af jordens energi;
- Varmepumpe... Uden det er opvarmning fra jordens energi umulig. Varmebæreren fra det eksterne kredsløb ved hjælp af en varmeveksler overfører sin energi til kølemidlet. Dens fordampningstemperatur er mindre end 6 ° C. Derefter kommer den ind i kompressoren, hvor temperaturen efter kompression stiger til 70 ° C;
- Indre kontur... En lignende ordning bruges til at overføre varme fra det komprimerede kølemiddel til vand i det overvindende system. Således sker opvarmning fra jordens tarm til minimale omkostninger.
På trods af de åbenlyse fordele er sådanne systemer sjældne. Dette skyldes de høje omkostninger til køb af udstyr og tilrettelæggelsen af det eksterne kredsløb til opvarmning.
Det er bedst at overlade beregningen af opvarmning fra jordens varme til fagfolk. Effektiviteten af hele systemet afhænger af korrektheden af beregningerne.
Sådan fungerer varmepumpen
Hjertet i geotermisk opvarmning er varmepumpen. Den består af flere komponenter, hvis arbejde direkte påvirker effektiviteten af hele systemet. Derfor skal du finde ud af de vigtigste egenskaber ved denne enhed, inden du planlægger at opvarme et privat hus fra jorden.
Da denne enhed hører til kategorien af komplekst udstyr, anbefales det kun at købe fabriksmodeller. Varmepumpens design inkluderer følgende komponenter:
- Fordamper... I denne blok overføres energi fra det eksterne kredsløb;
- Kompressor... Krævet for at skabe højt tryk i kølemiddelmiljøet;
- Kapillær... Det tjener til at reducere det indre tryk i kølemiddelkredsen;
- Kontrolsystem... Med sin hjælp reguleres opvarmningen af et privat hus fra jorden - temperaturregimet for drift, hastigheden af varmebærere osv.
Hovedproblemet ved den uafhængige fremstilling af en varmepumpe er at reducere varmetab og normalisere driften af det interne kredsløb med kølemidlet. Fabriksmodellerne er sat op i fremstillingsfasen, og designet giver mulighed for at justere dets parametre.
Hvordan beregnes pumpeparametrene korrekt, så jordens varme til opvarmning af huset giver en normal temperatur? For at gøre dette skal du kende pumpens varmeydelse. For en grov beregning kan du bruge følgende formel:
Q = (t1-t2) * V
Hvor t1-t2 - temperaturforskel på indløbs- og returrørene, ° СV - estimeret volumen af varmebærerforbrug, m³ / hQ - nominel effekt af varmepumpen, W.
Denne teknik kan ikke anvendes til komplekse systemer, da der er mange yderligere faktorer i dem. Især varmetab på lysnettet. Dette gælder især for de områder, hvor det kommer ud så tæt på jordoverfladen som muligt. For at minimere varmetab er det nødvendigt at isolere varmeledningerne i jorden.
Da driften af varmepumpen afhænger af elektricitet, anbefales det at installere en nødstrømsforsyningsenhed.
Muligheder for geotermisk opvarmning
For at jordens energi skal bruges til at opvarme huset så meget som muligt, skal du vælge det rigtige eksterne kredsløbsdiagram. Faktisk kan ethvert medium - under jorden, vand eller luft - være en kilde til varmeenergi. Men på samme tid er det vigtigt at tage højde for årstidens ændringer i vejrforholdene, som nævnt ovenfor.
I øjeblikket er der to typer systemer, der effektivt bruges til at opvarme et hus ved hjælp af jordens varme - vandret og lodret. Den vigtigste udvælgelsesfaktor er arealet på jordarealet. Opstillingen af rør til opvarmning af et hus med jordenergi afhænger af dette.
Ud over det tages følgende faktorer i betragtning:
- Jord sammensætning... I stenede og lammede områder er det vanskeligt at fremstille lodrette aksler til anbringelse af motorveje;
- Jordfrysning niveau... Han bestemmer den optimale rørdybde;
- Grundvand placering... Jo højere de er, jo bedre til geotermisk opvarmning. I dette tilfælde vil temperaturen stige med dybden, hvilket er den optimale tilstand til opvarmning ved hjælp af jordens energi.
Du skal også vide om muligheden for omvendt overførsel af energi om sommeren. Derefter fungerer opvarmningen af et privat hus fra jorden ikke, og den overskydende varme overføres fra huset til jorden. Alle kølesystemer fungerer efter det samme princip. Men til dette skal du installere ekstra udstyr.
Du kan ikke planlægge at installere det eksterne kredsløb i en afstand hjemmefra. Dette vil øge varmetabet ved opvarmning fra jordens tarm.
Vandret geotermisk skema
Den mest almindelige måde at installere eksterne motorveje på. Det er praktisk på grund af dets lette installation og evnen til relativt hurtigt at udskifte defekte rørledningssektioner.
Til installation i henhold til dette skema anvendes et kollektorsystem. Til dette er der lavet flere konturer, der ligger i en mindsteafstand på 0,3 m fra hinanden. De er forbundet ved hjælp af en kollektor, som leverer varmebæreren videre til varmepumpen. Dette giver maksimal energiforsyning til opvarmning fra jordens varme.
Men på samme tid skal du tage højde for et antal vigtige nuancer:
- Stort område af det personlige plot. For et hus på ca. 150 m² skal det være mindst 300 m²;
- Rør bestemmes obligatorisk til en dybde under niveauet for jordfrysning;
- Med den mulige bevægelse af jord under forårsoversvømmelser øges sandsynligheden for forskydning af motorveje.
Den definerende fordel ved opvarmning fra varmen fra jorden af den vandrette type er muligheden for et uafhængigt arrangement. I de fleste tilfælde kræver dette ikke involvering af specielt udstyr.
For maksimal varmeoverførsel er det nødvendigt at bruge rør med høj varmeledningsevne - tyndvægget polymer. Men på samme tid bør du overveje måder at isolere varmeledninger i jorden.
Lodret geotermisk skema
Dette er en mere tidskrævende måde at organisere opvarmning af et privat hus fra jorden. Rørledningerne placeres lodret i specielle brønde. Det er vigtigt at vide, at en sådan ordning er meget mere effektiv end en lodret.
Dens største fordel er at øge graden af vandopvarmning i det eksterne kredsløb. De der. jo dybere rørene er placeret, desto større mængde jordvarme til opvarmning kommer huset ind i systemet. En anden faktor er det lille areal på jordarealet. I nogle tilfælde udføres arrangementet af det eksterne geotermiske varmekredsløb allerede før byggeriet af huset i umiddelbar nærhed af fundamentet.
Hvilke vanskeligheder kan du stå over for, når du får energi fra jorden til opvarmning af et hus i henhold til denne ordning?
- Kvantitativ til kvalitativ... For et lodret arrangement er længden af motorveje meget længere. Det kompenseres af den højere jordtemperatur. For at gøre dette skal du lave brønde op til 50 m dybe, hvilket er et besværligt job;
- Jord sammensætning... Til stenjord skal der anvendes specielle boremaskiner. For at forhindre, at brønden knuses, er det monteret en beskyttende skal fremstillet af armeret beton eller tykvægget plast;
- I tilfælde af fejl eller tab af tæthed reparationsprocessen bliver mere kompliceret... I dette tilfælde er langsigtede afbrydelser i driften af opvarmning af huset til jordens termiske energi mulige.
Men på trods af de høje primære omkostninger og besværet ved installationen er motorvejens lodrette placering optimal. Eksperter anbefaler at bruge netop sådan en installationsplan.
Til cirkulation af kølemidlet i det eksterne kredsløb i et lodret system er der brug for kraftige cirkulationspumper.
Organisering af geotermisk opvarmning
Forbrugerne har stadig hovedspørgsmålet - er det muligt at bruge opvarmningen af et landsted med jordens energi som det vigtigste? Dette er muligt, men kun med en professionel tilgang i alle faser - fra beregning til installation og test af systemet.
Først og fremmest skal du vælge den rigtige varmepumpe. I betragtning af deres høje omkostninger skal du først udføre alle foreløbige beregninger af dens egenskaber. Kun i dette tilfælde vil opvarmning på grund af jordens termiske energi have en maksimal effektivitetsfaktor. Pålidelige producenter inkluderer Buderus, Vaillant og Veissman. De gennemsnitlige omkostninger ved en varmepumpe til opvarmning fra undergrunden er ca. 360 tusind rubler med en nominel effekt på 6 kW. Mere produktive modeller kan koste over 1 million rubler.
Ud over omkostningerne skal du være opmærksom på materialet til fremstilling af rør. For at minimere varmetab ved opvarmning fra jordens termiske energi anbefales det at bruge følgende:
- XLPE... Afviger i lave omkostninger - optimalt til vandrette ordninger;
- Rustfrit stålrør... Det bruges til opvarmning med jordens termiske energi med et lodret arrangement af det ydre kredsløb. Det adskiller sig fordelagtigt fra tværbundet polyethylen i sin høje varmeledningsevne og mekaniske styrke. Ulempen er de høje omkostninger.
Til optimering anbefales det at installere eksterne og interne temperatursensorer samt en varmeakkumulator. Dette minimerer omkostningerne ved opvarmning af et privat hus med jordenergi.
I betragtning af alle disse faktorer installeres i de fleste tilfælde geotermisk opvarmning fra jordens energi som en ekstra. Over tid vil omkostningerne ved komponenter og effektiviteten af varmepumper stige - og først da kan sådanne systemer betragtes som de vigtigste.
Et eksempel på installation af geotermisk varme i et privat hus kan findes ved at se videoen:
