Systemy ogrzewania geotermalnego dla domu wiejskiego: funkcje aranżacji zrób to sam

Zasada działania

Coraz popularniejsze staje się takie zjawisko jak ogrzewanie geotermalne, którego zasada przypomina konwencjonalną lodówkę, tylko w odwrotnej kolejności. Ziemia stale zatrzymuje ciepło, możliwe jest ogrzanie obiektów znajdujących się na jej powierzchni. Najważniejsze jest to, że gorąca magma ogrzewa ziemię od wewnątrz, a dzięki niej nie zamarza od góry.

A zasada działania jest następująca: pompa ciepła jest umieszczona na górze, wymiennik ciepła jest opuszczany do specjalnego wału ziemnego. Woda gruntowa przepływa przez pompę i jest podgrzewana. W ten sposób pozyskiwane w tym przypadku ciepło jest wykorzystywane do celów przemysłowych lub domowych. Tak działa ogrzewanie gruntowe.

Schemat ideowy pompy ciepła

Należy pamiętać, że główną zaletą takiego systemu jest to, że przy koszcie energii elektrycznej 1 kW uzyskujemy użyteczną energię cieplną w zakresie od 4 do 6 kW. Dla porównania, konwencjonalny klimatyzator nie jest w stanie zamienić 1 kW energii elektrycznej na 1 kW energii cieplnej (prawo zachowania energii, ponieważ straty podczas konwersji jednego rodzaju energii na inny, niestety, nie zostały jeszcze anulowane ). Ogrzewanie z ciepła ziemi zwróci się wystarczająco szybko przy odpowiednim podejściu do realizacji ogrzewania geotermalnego.

Przybliżone koszty i zwrot systemu

Wybierając ogrzewanie termiczne, którego zasada działania jest już znana, właściciele powinni mieć świadomość, że wymagane będą pewne inwestycje. Marka sprzętu dobierana jest zgodnie z wymaganiami użytkownika, cena jednostek uzależniona jest od wielu czynników, np. mocy.

Urządzenia o mocy 4-5 kW szacowane są na 3000-7000 USD, dla 5-10 kW kosztują 4000-8000 USD, dla 10-15 kW już 5000-10000 USD. Dodatkowo 40-50% kwoty będzie kosztem prac instalacyjnych i uruchomienia systemu. Rezultatem jest bardzo imponująca kwota kosztów. Ale wszystkie zwrócą się za około 3-5 lat, a wtedy pozostaną tylko rachunki za prąd, które pompa ciepła będzie pobierać.

Zasada pozyskiwania energii geotermalnej

Działanie geotermalnych stacji ciepłowniczych często porównuje się do zasady działania systemów klimatyzacyjnych lub konwencjonalnej lodówki. Każdy ze schematów składa się z dwóch obwodów wymiany ciepła. Powszechnie przyjmuje się, że w obwodzie znajdującym się w ziemi nośnik jest podgrzewany (najczęściej rolę tę pełni niezamarzający freon), który następnie jest przenoszony do „obwodu domowego” w parowniku wymiennika ciepła.

Ciecz, która wystygła po okrążeniu domu, należy ponownie podgrzać do około +7°C, aby powtórzyć cykl. Jednocześnie latem system działa na odwrotnej zasadzie, schładzając powietrze w domu, więc słuszniej byłoby nazwać to nie ogrzewaniem, a klimatyzacją.

Korzystanie z pompy ciepła

Trwałość układu zależy od charakterystyki i warunków, w jakich pracuje pompa ciepła. W instalacjach geotermalnych może pracować przez około 1800 godzin rocznie. Jest to wartość średnia dla szerokości geograficznych bez podziemnych źródeł termicznych.

Jak działa pompa ciepła

Zasada działania systemu ogrzewania termicznego jest identyczna i nie ma nic wspólnego z krajem pochodzenia ani marką. Pompy geotermalne mogą różnić się konstrukcją, wielkością, wyglądem, ale współczynnik produkcji ciepła będzie zawsze taki sam dla pomp z różnych firm i różnych krajów. Wynika to właśnie ze specyfiki przetwarzania energii naturalnej na energię cieplną.

Konsekwencje takich błędnych obliczeń ostatecznie prowadzą do katastrofalnych konsekwencji – gleba zapada się nierównomiernie, miejscami zapada bardzo głęboko, w wyniku czego uszkadzają się ochronne rury z tworzywa sztucznego. Jeśli dom znajduje się w pobliżu, może wystąpić deformacja fundamentu lub ścian z powodu zmian geologicznych.

Okresowo konieczne jest podjęcie działań w celu „regeneracji” gruntu, dla którego do wymiennika ciepła dostarczana jest dodatkowa energia cieplna. Może to być energia słoneczna lub ogrzewanie sondy, gdy pompa ciepła jest używana w trybie chłodzenia pomieszczenia.

Podsumowując, należy zauważyć, że instalacja geotermalna nie jest jeszcze dostępna dla wszystkich.W niektórych przypadkach okres zwrotu może trwać ponad 10 lat, ale w końcu to właśnie te metody ogrzewania domu wkrótce staną się nie tylko alternatywą, ale jedynymi możliwymi.

WIDEO: Geotermalne pompy ciepła

Ogrzewanie geotermalne: analizujemy zasadę działania

Zasada działania tego rodzaju ogrzewania jest dość prosta i polega na tym, że ziemia nie zamarza nawet w dość niskich temperaturach. Na przykład przy temperaturze powietrza około minus piętnaście stopni ziemia zamarznie do zaledwie pięciu do siedmiu stopni. A teraz odpowiedzmy na pytanie, czy można z powodzeniem czerpać korzyści z tej własności gruntu i ogrzać dom za pomocą takiego zasobu? Odpowiedź jest oczywista: oczywiście tak! Dlaczego więc tego nie zrobić? Chodzi o to, że to nie jest takie proste. Aby zainstalować takie ogrzewanie, konieczne jest rozwiązanie związanych z nim drobnych problemów, które wymieniono poniżej.

Instalacja ogrzewania geotermalnego

• Aby maksymalnie wydobyć ciepło z ziemi, trzeba tę właśnie energię cieplną zgromadzić i skoncentrować na ogrzewaniu domu, a to jest warte wysiłku.
• Konieczne jest utrzymanie temperatury przewodnika. Podgrzewany pion musi przewodzić ciepło w płynach, które przechodzą przez instalację centralnego ogrzewania.
• Jeśli ten przewodnik ostygnie, jego temperatura musi zostać natychmiast przywrócona przez ogrzewanie. Aby rozwiązać ten problem, wynaleziono specjalne geotermalne pompy ciepła, które pomagają sprostać zadaniu.To urządzenie pomaga wydobyć ilość ciepła niezbędną do normalnego ogrzewania domu, które można wykorzystać do różnych potrzeb. Nawiasem mówiąc, takie pompy są w stanie poradzić sobie z dość dużą ilością pracy. Możliwości projektowe zależą bezpośrednio od jego lokalizacji w domu.

Jeśli wcześniej takie zjawisko jak ogrzewanie domu za pomocą energii cieplnej ziemi można było spotkać wyłącznie poza naszym krajem, to dziś takie urządzenia nie są cudem ani rzadkością.

Schemat działania konstrukcji termicznych

Jednocześnie należy pamiętać, że są one instalowane nie tylko w południowych, ciepłych częściach, jak mogłoby się wydawać. W regionach północnych jest to jeszcze bardziej powszechne.

Przyjrzyjmy się bliżej, jaki schemat pracy mają struktury. Dawno temu pojawiło się pytanie, dlaczego, gdy pewne ciecze odparowują z powierzchni, to ta powierzchnia ochładza się i dlaczego odbierana jest energia. Gdy tylko udzielono odpowiedzi na to pytanie, pojawiła się myśl, dlaczego nie uruchomić tego mechanizmu w odwrotnej kolejności, czyli dlaczego nie dostać ciepłego powietrza zamiast lodu. Przykładem jest działanie nowoczesnych systemów klimatyzacyjnych: wiele z nich potrafi nie tylko chłodzić, ale i ogrzewać powietrze. Jedyną wadą takich urządzeń jest ich ograniczona praca w niskich temperaturach. W określonej temperaturze po prostu nie mogą działać. W przeciwieństwie do nich, ogrzewanie geotermalne domu wiejskiego jest całkowicie pozbawione takiej wady, chociaż zasada działania dla nich i dla wyżej wymienionego urządzenia jest w przybliżeniu taka sama.

Ogrzewanie geotermalne wiejskiego domu

Instalacja wymiennika ciepła

Obecne typy instalacji to:

• pionowe, gdy trzeba wywiercić kilka studni;
• pozioma, gdzie rowy są wykopywane poniżej głębokości zamarzania;
• pod wodą, gdy układanie odbywa się na dnie najbliższego zbiornika.

To ciekawe: zastanówmy się razem - co jest bardziej wydajnym jednorurowym czy dwururowym systemem grzewczym?

Instalacja systemu

Ogrzewanie geotermalne wiejskiego domu na etapie aranżacji wymaga solidnej inwestycji finansowej. Wysoki koszt końcowy systemu wynika w dużej mierze z dużej ilości prac ziemnych związanych z montażem obiegu grzewczego.

Z biegiem czasu koszty finansowe się zwracają, ponieważ energia cieplna wykorzystywana w sezonie grzewczym jest wydobywana z głębi ziemi przy minimalnych kosztach energii elektrycznej.

• główna część powinna znajdować się pod ziemią lub na dnie zbiornika;
• w samym domu instalowany jest tylko dość kompaktowy sprzęt i układany jest grzejnik lub obwód ogrzewania podłogowego. Sprzęt znajdujący się wewnątrz domu umożliwia regulację poziomu nagrzewania chłodziwa.

Projektując ogrzewanie ze względu na ciepło ziemi, należy określić opcję instalacji dla obwodu roboczego i rodzaju kolektora.

Istnieją dwa rodzaje kolektorów:

1. Pionowo - zanurza się w ziemi na kilkadziesiąt metrów. Aby to zrobić, w niewielkiej odległości od domu konieczne jest wywiercenie kilku studni. W studniach zanurzony jest obwód (najbardziej niezawodną opcją są rury wykonane z usieciowanego polietylenu).

2. Wady: Duże koszty finansowe na wykonanie kilku studni w ziemi o głębokości 50 metrów lub większej.

   Zalety: Podziemna lokalizacja rur na głębokości, na której temperatura gruntu jest stabilna, zapewnia wysoką sprawność systemu. Ponadto kolektor pionowy zajmuje niewielką powierzchnię terenu.

3. Poziomy. Zastosowanie takiego kolektora jest dozwolone w regionach o ciepłym i umiarkowanym klimacie, ponieważ głębokość zamarzania gleby nie powinna przekraczać 1,5 metra.

4. Wady: Konieczność wykorzystania dużej powierzchni serwisu (główna wada). Ten kawałek ziemi po ułożeniu konturu nie może być wykorzystany na ogród lub ogród warzywny, ponieważ system działa z wydzielaniem zimna podczas transportu czynnika chłodniczego, co spowoduje zamarznięcie korzeni roślin.

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   Korzyści: Tańsza praca na ziemi, którą możesz nawet wykonać samodzielnie.

Energia geotermalna może być wytwarzana poprzez układanie poziomego obwodu geotermalnego na dnie niezamarzającego zbiornika. W praktyce jest to jednak trudne do zrealizowania: zbiornik może znajdować się poza terenem prywatnym i wówczas montaż wymiennika ciepła będzie musiał być skoordynowany. Odległość od ogrzewanego obiektu do zbiornika nie powinna przekraczać 100 metrów.

Wymagania dotyczące ogrzewania geotermalnego w domu własnymi rękami

Na pierwszy rzut oka może się wydawać, że koszty instalacji są zbyt wysokie, jednak korzystając z instalacji przez długi czas, każdy będzie mógł upewnić się, że to ogrzewanie szybko się zwróci i nie będzie wymagało żadnych inwestycji.

Geoogrzewanie będzie wymagało:

• Jednorazowa inwestycja dużej ilości środków;
• Znaczne siły do ​​aranżacji;
• Prawidłowe i kompetentne przygotowanie.

Ponadto można zauważyć regularny wzrost cen takich zasobów jak gaz i prąd, który występuje prawie co miesiąc, ale system geotermalny nie jest od tych cen zależny.

Część systemu ma lokalizację pod ziemią, dzięki czemu ziemia jest wykorzystywana jako źródło ciepła. Ogrzewanie tego typu będzie wymagało studni, sondy i wymiennika ciepła. Na terenie domu zainstalowane jest tylko urządzenie, dzięki któremu wytwarzane jest ciepło iz reguły nie wymaga zbyt dużej przestrzeni. Dzięki temu urządzeniu temperatura jest regulowana i dostarczana jest energia cieplna. Podczas instalacji systemu wymagane jest małe rozgałęzienie rur i grzejnik, a jeśli budynek jest mały, generator jest instalowany w piwnicy.

Sami instalujemy ogrzewanie geotermalne

Koszt projektu i prac związanych z montażem konstrukcji geotermalnej jest dość spory, zakup całego niezbędnego sprzętu, zaangażowanie zespołu specjalistów, a także konieczność długotrwałych prac wykopaliskowych nie mogą być tanie.

Jednak ze względu na opłacalność instalacji tego typu ogrzewania w domu okres zwrotu inwestycji jest dość szybki. Dodatkowe oszczędności można uzyskać, instalując inne źródła alternatywnej produkcji energii, takie jak panele słoneczne, które mogą zasilać sieć geotermalną. Nawet przy znacznych podwyżkach cen surowców kopalnych i gazu nie wpłyną one na koszty ogrzewania.

Główna część sieci przewodów ukryta jest głęboko pod ziemią, zbiornik czynnika chłodniczego umieszczony w studni dostarcza paliwo do domu.Ponadto w piwnicy lub innym pomieszczeniu gospodarczym konieczne będzie umieszczenie generatora ciepła. Większość z tych urządzeń jest dość kompaktowa. Aby ogrzać lokal, trzeba będzie zainstalować kilka grzejników.

Na zainstalowanym generatorze istnieje możliwość regulacji temperatury w domu oraz zużycia energii. Instalacji towarzyszy montaż urządzeń do ogrzewania pomieszczeń, rozgałęzienie rurociągu. W większości lokali generator ciepła wyprowadzany jest do osobnego pomieszczenia, aby hałas z pracy nie przeszkadzał mieszkańcom w prowadzeniu własnej działalności.

Jak zrobić ogrzewanie geotermalne własnymi rękami w domu?

Schemat instalacji pompy geotermalnej.

To jeden z najdroższych i najbardziej czasochłonnych rodzajów ogrzewania. Musisz wykonać roboty ziemne na dużą skalę, koszt sprzętu będzie stanowić większość kosztów. Zanim zaczniesz tworzyć takie ogrzewanie własnymi rękami, musisz dowiedzieć się, jakie systemy są używane i jakie są cechy ich urządzenia.

Materiały potrzebne do instalacji ogrzewania geotermalnego:

• rury polietylenowe;
• Pompa ciepła;
• grzejniki grzewcze.

Klasyfikacja według typu:

• najczęściej stosuje się poziomy wymiennik ciepła, podczas gdy rury układane są w ziemi na głębokość przekraczającą poziom zamarzania gruntu w Twojej okolicy. Ten rodzaj ogrzewania ma znaczną wadę - obwód zajmuje dużą powierzchnię. Jeśli powierzchnia twojego domu wynosi 250 m², to aby go ogrzać, będziesz musiał ułożyć rury na powierzchni około 600 m², a nie można tego zrobić w każdym obszarze. Szczególnie niewygodne jest takie ogrzewanie w domu w przypadku, gdy terytorium jest już uszlachetnione, na przykład kolektor nie powinien znajdować się bliżej niż 1,5 m od drzewa;
• pionowy wymiennik ciepła ma znacznie mniejsze wymiary, ale jego koszt jest wyższy. Aby go zainstalować, potrzebujesz trochę miejsca, ale będziesz musiał użyć sprzętu wiertniczego.

Studnia może mieć od 50 do 200 m, ale posłuży do 100 lat. Ta metoda jest wygodna, gdy terytorium wiejskiego domu jest już wyposażone, nie będzie potrzeby zmiany istniejącego krajobrazu. Instalacja tego typu ogrzewania geotermalnego całkowicie własnymi rękami nie zadziała, ponieważ do wiercenia studni potrzebny będzie specjalny sprzęt - wymiennik wodny jest najbardziej ekonomicznym sposobem, wykorzystuje energię cieplną wody. Jego użycie jest możliwe, jeśli odległość do zbiornika nie przekracza 100 m. Kontur spiralny wykonany jest z rur i ułożony na głębokość przekraczającą strefę zamarzania, powierzchnia zbiornika powinna wynosić więcej niż 200 m² . Przy wdrażaniu tej metody nie ma potrzeby wykonywania prac ziemnych na dużą skalę, dlatego wszystko można wykonać ręcznie.

Jeśli mówimy o złożoności realizacji tego projektu, to jest on dość duży, a jeśli zdecydujesz się zrobić wszystko sam, to trzecia metoda będzie najbardziej dostępna. Jeśli kupujesz drogi sprzęt, instalacja musi być wykonana z wysoką jakością, w przeciwnym razie system nie będzie działał normalnie.

Źródła ogrzewania geotermalnego

Do ogrzewania geotermalnego można wykorzystać następujące źródła ziemskiej energii cieplnej:

• wysoka temperatura;
• niska temperatura.

Na przykład źródła termalne należą do wysokotemperaturowych. Możesz z nich korzystać, ale ich zakres jest ograniczony przez rzeczywistą lokalizację takich źródeł.Jeśli na Islandii ten rodzaj energii jest aktywnie wykorzystywany, to w Rosji wody termalne są daleko od osad. Najbardziej skoncentrowane są na Kamczatce, gdzie wody gruntowe są wykorzystywane jako nośnik ciepła i dostarczane do systemów ciepłej wody.

Wulkan nie jest potrzebny do efektywnego wykorzystania energii cieplnej Ziemi. Wystarczy skorzystać z tych zasobów, które znajdują się zaledwie 200 metrów od powierzchni ziemi

Ale do korzystania ze źródeł niskotemperaturowych mamy wszystkie niezbędne warunki. W tym celu odpowiednie są otaczające masy powietrza, ziemia lub woda. Do poboru potrzebnej energii wykorzystywana jest pompa ciepła. Z jego pomocą przeprowadzana jest procedura zamiany temperatury otoczenia na energię cieplną nie tylko do ogrzewania, ale także do zaopatrzenia w ciepłą wodę prywatnego gospodarstwa domowego.

plusy

Działanie takich systemów grzewczych odbywa się na jakościowo nowym i nietypowym paliwie - energia wnętrzności ziemi jest wykorzystywana do klimatyzacji, a także do ogrzewania prywatnego domu. Energia ta stwarza optymalne i komfortowe warunki życia oraz nie zanieczyszcza środowiska szkodliwymi substancjami i odpadami. Ogrzewanie domu odbywa się darmową energią, za 1 kW energii elektrycznej system oddaje 4-5 kW ciepła

Równie ważną zaletą jest brak konieczności zakupu dodatkowych okapów i kominów, które mogą być wymagane do zapewnienia sprawnego funkcjonowania innych rodzajów systemów grzewczych. Podczas pracy ogrzewania z gruntu nie wydobywają się szkodliwe opary i zapachy, taki system nie wydaje niepotrzebnego hałasu, a poza tym nie zajmuje dużo miejsca.Jednostki geotermalne w przeciwieństwie do systemów na paliwa stałe i płynne są praktycznie niewidoczne dla ludzi, nie niszczą integralności elewacji i wnętrza domu

Nie trzeba tracić czasu na myślenie o magazynowaniu, dostawie i zakupie paliwa, ponieważ energia planety jest niewyczerpalna

Jednostki geotermalne w przeciwieństwie do systemów na paliwa stałe i płynne są praktycznie niewidoczne dla ludzi, nie niszczą integralności elewacji i wnętrza domu. Nie trzeba tracić czasu na myślenie o magazynowaniu, dostawie i zakupie paliwa, ponieważ energia planety jest niewyczerpalna.

Jeśli potrzebujesz ogrzać swój dom ciepłem ziemi, powinieneś rozważyć również jego stronę finansową. Od razu zauważamy, że proces instalacji takiego systemu będzie wymagał wysokich kosztów w porównaniu ze sprzętem na olej napędowy i gaz.

W przeciwieństwie do tego można zauważyć, że poziom zużycia energii elektrycznej jest znacznie mniejszy, dzięki czemu w dłuższej perspektywie ekonomiczna opłacalność pozyskania urządzeń geotermalnych jest widoczna gołym okiem. Według deweloperów z każdego kilowata zużytej energii elektrycznej zostanie zwrócone do pięciu kilowatów energii cieplnej.