Geotermisk opvarmning: princippet om drift, fordele og ulemper, finesser ved konstruktion

Der er mange forskellige muligheder for opvarmning af boliger. Folkets opmærksomhed er naturligt fokuseret på søgen efter måder, der bruger den mindste energi. Hård konflikter er forårsaget af en sådan progressiv metode til at opnå varme, som brugen af ​​underjordiske kilder.

Princippet om geotermisk opvarmning indebærer brug af varmepumper. De opererer i henhold til den klassiske Carnot-cyklus, tager et koldt kølevæske dybt under og modtager til gengæld en væskestrøm opvarmet til 50 grader inde i varmesystemet. Udstyret arbejder med effektivitet fra 350 til 450% (dette er ikke i modstrid med de grundlæggende fysiske love, hvorfor - det vil blive sagt senere). En standard varmepumpe opvarmer et hus eller en anden bygning på bekostning af jordens varme i 100.000 timer (dette er det gennemsnitlige interval mellem forebyggende kapitalreparationer).

Opvarmning til 50 grader er ikke utilsigtet. Det er denne indikator, der blev anerkendt som den mest effektive af resultaterne af specielle beregninger og i studiet af praktisk implementerede systemer. Derfor er jordvarme, der bruger strømmen af ​​energi fra dybderne, hovedsagelig suppleret med radiatorer, men ved et varmt gulv eller luft kredsløb. I gennemsnit pr. 1000 W energi, der driver pumpen, er det muligt at hæve op på ca. 3500 W termisk energi. På baggrund af den uhæmmede vækst i prisen på kølevæsken i hovednetværket og andre opvarmningsmetoder er dette en meget behagelig indikator.

Geotermisk opvarmning er dannet af tre kredsløb:

• jordsamler;
• varmepumpe;
• faktisk et varmekompleks derhjemme.

Årsagen er enkel - at vand, som forekommer i et tilstrækkeligt opvarmet jordlag, hurtigt ødelægger udstyr. Og selv en sådan væske kan ikke findes på nogen vilkårligt sted. Valget af et bestemt kølemiddel bestemmes af ingeniørernes designbeslutninger. Pumpen er valgt afhængigt af enheden de resterende dele af systemet. Da dybden af ​​brønden (udstyrets niveau) bestemmes af naturlige forhold, er de afgørende forskelle mellem typerne af geotermiske systemer forbundet med anlægget af reservoiret i jorden.

Den vandrette struktur indebærer placeringen af ​​opsamleren under jordbunden. Afhængig af den specifikke placering betyder dette en uddybning på 150-200 cm. Sådanne samlere kan udstyres med forskellige rør, såsom kobber (med et ydre lag af PVC) og fremstillet af metalplast. For at komme fra 7 til 9 kW varme skal du lægge mindst 300 kvadratmeter. m samler. Denne teknik tillader ikke at nærme træerne med mere end 150 cm, og efter afslutningen af ​​installationen er det nødvendigt at forbedre territoriet.

Et lodret eksponeret reservoir indebærer boringen af ​​flere brønde, med nødvendigvis rettet i forskellige retninger, og hver bly fra sin egen vinkel. Inde i brøndene er geotermiske prober, det termiske afkast fra 1 løb. m når ca. 50 watt. Det er nemt at beregne, at der for en ensartet mængde varme (7-9 kW) skal leveres 150-200 m brønde.Fordelen i dette tilfælde er ikke kun i økonomien, men også i den kendsgerning, at landskabets struktur ikke ændrer sig. Det er kun nødvendigt at tildele et lille område til installation af kasseronen og til at placere en koncentrerende samler.

Konturen opvarmet fra vand er praktisk, hvis det er muligt at bringe den eksterne varmeveksler enhed i søen eller dammen til en dybde på 200 til 300 cm. Men forudsætningen er reservoirets placering inden for en radius på 0,1 km fra den opvarmede bygning og et vandareal på mindst 200 kvadratmeter. m. Der er også luftvarmevekslere, når varme genereres af et eksternt kredsløb fra atmosfæren. En sådan beslutning manifesterer sig perfekt i de sydlige områder af landet og kræver ikke noget udgravningsarbejde. Systemets svagheder er lav effektivitet med frost på 15 grader og et fuldstændigt stop hvis temperaturen falder til 20 grader.

Geotermisk opvarmning af et landsted bruger først og fremmest dyrt og forurenende luftbrændstof. Allerede er 7 af de 10 nye huse bygget i Sverige opvarmet på denne måde. På varme dage bliver geotermisk udstyr fra en varmelegeme et middel til passiv konditionering. I modsætning til popular tro kræver et sådant varmesystem ikke vulkaner eller geysere. I det mest almindelige fladt terræn virker det ikke værre.

Den eneste betingelse er at opnå et termisk punkt under frostlinjenhvor jordens temperatur altid er fra 3 til 15 grader. Ultra høj effektivitet synes kun at modsætte sig naturens love; varmepumpen er mættet med freon, som fordampes under virkningen af ​​lige "is" vand, der synes at være mennesker. Damp opvarmer det tredje kredsløb. En sådan ordning er et køleskab vendt indvendigt ud. Pumpeffektivitet vedrører derfor kun det kvantitative forhold mellem elektrisk energi og termiske ressourcer. I sig selv er drevet "som det burde være" med uundgåeligt energitab.

Målmæssige fordele ved geotermisk opvarmning kan overvejes:

• fremragende effektivitet;
• en solid serviceperiode (en varmepumpe har fungeret i 2-3 årtier, og geologiske prober er op til 100 år gamle);
• stabilitet af arbejdet under næsten alle forhold
• manglende binding til energibærere
• fuld autonomi.

Der er et alvorligt problem, der forhindrer geotermisk opvarmning i at være en rigtig fælles løsning. Dette, som det fremgår af anmeldelser fra ejerne, den høje pris på det oprettede design At varme det sædvanlige hus på 200 kvadratmeter. m (ikke så sjældent), vil det være nødvendigt at opbygge et nøglefærdigt system til 1 million rubler, op til 1/3 af dette beløb er en varmepumpe. Automatiserede installationer er meget komfortable, og hvis alt er korrekt oprettet, kan de arbejde i årevis uden indblanding fra mennesker. Alt afhænger kun af tilgængeligheden af ​​midler. En anden ulempe er afhængigheden af ​​pumpeenhedens strømforsyning.

Helt få mennesker forsøger at skabe geotermisk opvarmning med egne hænder. Men for at et sådant system skal kunne fungere, skal der foretages omhyggelige beregninger, og rørinstallationens layout er også påkrævet. Brønden må ikke bringes tættere på huset med mere end 2-3 meter. Den maksimalt tilladte boredybde når 200 m, men brønde, der når 50 m, viser god effektivitet.

De vigtigste parametre, der tages i betragtning i alle beregninger, er:

• temperatur (dybde fra 15-20 m og mere opvarmer fra 8 til 100 grader afhængigt af de skabte forhold);
• værdien af ​​genindvindingsevne (gennemsnit - 0,05 kW pr. 1 m);
• indflydelse af klima, fugtighed og kontakt med grundvand ved varmeoverførsel.

Hvad er meget interessant, giver helt tørre klipper ikke mere end 25 W med 1 mog hvis der er grundvand, stiger denne figur til 100-110 watt. Vi må ikke glemme, at varmepumpens standard driftstid er 1800 timer om året. Hvis denne indikator overskrides, bliver systemet ikke mere effektivt, men dets slitage vokser hurtigt. Hvad der er meget værre, fører til overudnyttelse af undergrundens termiske ressource til deres afkøling og endda til frysning af sten på arbejdsdybden. Efter dette kan jorden synke, til tider arbejder rør og over jorden strukturer er beskadiget.

Varmeforsyning på bekostning af underjordiske kilder bør opbygges i henhold til en strengt udviklet algoritme. Da vand- og luftanlæg er begrænsede, omfatter de fleste af de praktiske muligheder borebrønde. Og det er en anden grund til ikke at gøre alt med dine egne hænder. Kun specialudstyr giver mulighed for at trænge ind i en dybde på 20-100 m, hvor de nødvendige betingelser for opvarmning opstår. Anvendelsen af ​​plastrør designet til et tryk på ca. 6 bar tillades som prober.

For at forbedre systemets ydeevne skal du bruge strap på 3 eller 4 linjerEndesektionerne er forbundet i form af bogstavet U. Opvarmning langs konturen er meget vigtig, takket være det elimineres krakning af rør under kraftig frost. Denne opvarmning udføres gennem en tråd strækket til midten af ​​kanalen, gennem hvilken strøm anvendes. Hvis der ikke kan anvendes energispoler, skal horisontale modtagere anvendes. For dem bliver jorden forberedt med dimensioner på 15x15 m, jord fjernes fra det til en dybde på 0,5 m.

Dette hele område er nødvendigt til ligning af lignende prober. Brug ofte elektriske måtter eller rør, der bytter varme. For at forbedre varmesystemets effektivitet skal du anvende rørets layout i en spiral eller i form af en "slange". Det er umuligt at sige præcis, hvad der er bedre - færdige komplekser, masseproducerede eller selvmontering. I det første tilfælde løses kompatibilitetsproblemet automatisk, men i løbet af det andet øges fleksibiliteten, potentialet for modernisering stiger (selvom der skal lægges større vægt på design).

Amatørbyggere kan komme væk fra en typisk varmeakkumulator, der erstatter den med en betonplade. Geotermisk opvarmning i et sådant system eliminerer behovet for signifikante temperaturstænger. Du kan foretage eksperimenter med forskellige kølemidler, samt monter kompressorer med varierende ydeevne. Ved at beregne belastningen korrekt og korrekt fordeler varmen langs forbrugskredsløbene, kan du gøre systemet mere effektivt med 15-20%. Parallelt er kraftomkostningerne mærkbart reduceret.

Vandret placerede rør lægges til en dybde på 50-300 cm. Til området af motorveje var det mindste, de er lavet i form af sving. Men mellem de enkelte to motorveje skal der være mindst 200 mm. Enhver byggearbejde skal foregå forud for bestemmelsen af ​​jordens termiske påvirkning.Hvis den er mindre end 20 watt pr. 1 kvadrat. m, der er ingen mening i den geotermiske kontur. For at sikre udledning af grundvand dækkes bunden af ​​gruberne med et lag af sand. Rør baseret på tværbundet polyethylen er fremragende.

Den mest effektive drift af varmepumpen er tilvejebragt i rum, hvor lufttemperaturen er mellem 14 grader Celsius. Når det er muligt, bør du foretrække konturernes vertikale indretning til vandret, fordi det er det mest effektive af alle. At dømme efter anmeldelser, i sin rene form, er geotermisk opvarmning irrationel, det opvarmer vandet for længe, ​​fordi det i mange tilfælde udfører en rent understøttende rolle. For at opnå den højeste ydeevne bør du fokusere på den maksimale tilladelige intensitet af inddragelsen af ​​termisk ressource og de forventede strømningshastigheder af brønden.

Hvis varmt vand ikke er placeret under, men varmt vand, er dette praktisk talt den optimale situation. Så er det muligt at spare penge og få den maksimale fordel. Men vi skal huske, at hvis det er planlagt at bruge varme underjordiske kilder til vandforsyning samtidig, skal vandet i dem opfylde de almindelige sanitære krav. Når kemisk analyse viser tilstedeværelsen af ​​aggressive komponenter, er det tilrådeligt at organisere to autonome kredsløb, hvor væsken ikke blandes, men kun varmeveksling opstår. Kompressorer er fastgjort på væggene enten fra køleskabe eller klimaanlæg.

Hvis husets ledninger er ret svage, er det umagen værd at bruge et par kompressorer for at reducere startstrømmen på grund af serieforbindelsen. Når du installerer kondensatorer, skal du passe på bevægelsen af ​​freon i dem fra toppen til bunden og ikke omvendt. For at opsamleren skal arbejde stabilt og opvarme rummet, skal området (til et privat hus på 100 kvm) være 200-250 m2. Horisontal opvarmningsordning bør ikke bruges, hvis du planlægger at efterfølgende opdele haven eller køkkenhaven. Selv en konventionel borehulspumpe kan bruges til at fuldføre systemet.

For information om, hvilken geotermisk opvarmning der er, og hvordan man installerer den, se følgende video.