Geoterminio šildymo namuose veikimo principas. Geoterminis namo šildymas iki galo kainavo Geoterminis šildymas „pasidaryk pats“.

Geoterminis šildymas pagrįstas požeminių objektų šildymu žemės magmos šiluma. Viršutiniai tankūs dirvožemio sluoksniai išlaiko požeminę šilumą, kurią galima pasiekti iš paviršiaus naudojant prietaisą.

Pagrindinis geoterminio šildymo sistemos mazgas yra šilumos siurblys, veikiantis dviem kontūrais. Vidinė grandinė yra namo šildymo sistema, įskaitant radiatorius ir vamzdžius, išorinė grandinė yra šilumokaitis, esantis šachtoje po žeme arba po vandeniu. Išorinio kontūro šilumokaityje cirkuliuoja aušinimo skystis (antifrizas), įgaunantis aplinkos, kurioje yra šilumokaitis, temperatūrą. Šildomas aušinimo skystis šilumos siurbliu perduodamas į šilumos siurblio freoną. Freoną suspaudžiant kompresoriumi, jo temperatūra pakyla iki 100 laipsnių ir dalis šilumos perduodama namo vidaus šildymo sistemai.

Taigi geoterminis šilumos siurblys atlieka pagrindinio sistemos elemento vaidmenį. Klaidinga nuomonė, kad geoterminis šildymas pagrįstas šilumos iš požeminių karštųjų versmių naudojimu. Žemiau užšalimo gylio esantis dirvožemis, kurio temperatūra yra 5–7 laipsniai, yra šilumos šaltinis tokio tipo šildymui.

Geoterminio šildymo privalumai ir trūkumai

• Šio metodo efektyvumas yra 300 - 500%;
• šios rūšies energijos prieinamumas ir neribotas kiekis;
• aplinkos sauga;
• nėra gaisro pavojaus;
• autonominis darbo režimas;
• mažos veiklos sąnaudos.

Iš minusų pažymime didelę kainą (vien šilumos siurblys kainuoja 3 - 10 tūkst. eurų).

Geoterminis šildymas yra labai ekonomiškas: už 1 kW sunaudotos elektros energijos iš požemio gaunama 4-6 kW šiluminės energijos, todėl, nepaisant nemažų sąnaudų, geoterminio šildymo įrenginys atsiperka per 5 - 8 metus.

Kaip patiems pasidaryti geoterminį šildymą

Geoterminio šildymo įrengimo savo rankomis sunkumai prasideda nuo šachtos, kurios dydis ir gylis priklauso nuo daugelio veiksnių: regiono geografijos, dirvožemio savybių, klimato, šildymo ploto ir kt. Kasyklos gylis gali būti nuo kelių dešimčių iki šimtų metrų.

Yra trijų tipų geoterminio šildymo prietaisų šilumokaičiai:

1. Vertikalus su gręžinio siurbliu. Jo gylis gali siekti 200 m, kaina didelė, tačiau iki 100 metų tarnavimo laikas pateisina išlaidas.
2. Horizontalus, esantis po žeme žemiau dirvožemio užšalimo žymos. Šios konstrukcijos trūkumas yra didelis plotas: 200 m2 namui reikės 500 m2 šilumokaičio.
3. Povandeninis, esantis žemiau vandens užšalimo gylio žiemą. Privačiam namui tai dažnai yra tinkamiausias variantas, leidžiantis apsieiti be didelių ir brangių kasimo darbų. Vienintelė sąlyga yra rezervuaro buvimas ne didesniu kaip 100 m atstumu nuo namo.

Nuotraukoje pavaizduotas horizontalus šilumokaitis geoterminiam šildymui

Išorinė grandinė pagaminta iš polietileno vamzdžių, kurių šilumos kiekis yra 40-50 W 1 m kolektoriaus ilgio. Jei siurblio galia 10 kW, tai gręžinio gylis turi būti 160-200 m. Kartais vietoj vieno gręžinio padaromi keli reikiamo bendro ilgio šuliniai. Taip pat naudojama klasterinė gręžimo iš vieno taško skirtingomis kryptimis technologija – tai leidžia išsaugoti vietinę teritoriją.

Norėdami gauti daugiau informacijos apie tai, kaip pasidaryti geoterminį kaimo namo šildymą, žiūrėkite žemiau esantį vaizdo įrašą.

Kokie atsiliepimai apie geoterminį šildymą?

Internete yra daug atsiliepimų apie geoterminio šildymo sistemų veikimą. Be sėkmingo darbo, namų savininkai pažymi:

• aušinimo skysčio temperatūra sistemoje dažnai yra žemesnė nei projektinė temperatūra ir būtina šildyti vandenį papildomu šilumos šaltiniu (pavyzdžiui);
• didelė šilumos siurblio kaina leis jį grąžinti tik po 15-20 metų (nebuvo atsižvelgta į elektros ir eksploatavimo išlaidas);
• Vieną bendrą šildymo sistemą keliems namams sukurti pigiau.

išvadas

1. Geoterminis šildymas Rusijos vartotojams išlieka brangus ir plačiai naudojamas tik išsivysčiusiose šalyse. Tuo pačiu metu tokio šildymo technologija yra daug žadanti.
2. Šilumos gamybos technologijos tobulinimas ir kaštų mažinimas turėtų tapti pagrindiniu šio šildymo būdo plitimo veiksniu mūsų šalyje.

Geoterminis šildymas yra vienas perspektyviausių iš visų alternatyvių energijos šaltinių. Skirtingai nuo saulės sistemų, tai praktiškai nepriklauso nuo metų laiko. Bet ar apsimoka šildyti namą naudojant žemės šilumą ir energiją?

Geoterminis namo šildymas

Pirmiausia turite suprasti šilumos energijos gavimo principus. Jie pagrįsti temperatūros padidėjimu gilinant į žemę. Iš pirmo žvilgsnio šildymo laipsnio padidėjimas yra nereikšmingas. Tačiau dėl naujų technologijų atsiradimo namo šildymas naudojant žemės šilumą tapo realybe.

Pagrindinė sąlyga organizuojant geoterminį šildymą – ne žemesnė kaip 6°C temperatūra. Tai būdinga vidutiniams ir giliems dirvožemio sluoksniams ir rezervuarams. Pastarieji labai priklauso nuo išorės temperatūros, todėl naudojami itin retai. Kaip praktiškai organizuoti namo šildymą žemės energija?

Norėdami tai padaryti, turite sudaryti 3 grandines, užpildytas skirtingų techninių charakteristikų skysčiais:

• Išorinis. Dažniau jame cirkuliuoja antifrizas. Jo kaitinimas iki ne žemesnės kaip 6°C temperatūros vyksta dėl žemės energijos;
• Šilumos siurblys. Be jo neįmanomas šildymas naudojant žemės energiją. Aušinimo skystis iš išorinės grandinės perduoda savo energiją šaltnešiui naudodamas šilumokaitį. Jo garavimo temperatūra yra žemesnė nei 6°C. Po to patenka į kompresorių, kur po suspaudimo temperatūra pakyla iki 70°C;
• Vidinė grandinė. Panaši schema naudojama perduodant šilumą iš suslėgto šaltnešio į vandenį aušinimo sistemoje. Tokiu būdu šildymas vyksta iš žemės gelmių minimaliomis sąnaudomis.

Nepaisant akivaizdžių pranašumų, tokios sistemos yra retos. Taip yra dėl didelių išlaidų perkant įrangą ir organizuojant išorinę šilumos paėmimo grandinę.

Šildymo iš žemės kaitros skaičiavimą geriausia patikėti profesionalams. Nuo skaičiavimų teisingumo priklausys visos sistemos efektyvumas.

Šilumos siurblio veikimo principas

Geoterminio šildymo „širdis“ yra šilumos siurblys. Jį sudaro keli komponentai, kurių veikimas tiesiogiai veikia visos sistemos efektyvumą. Todėl prieš planuodami šildyti privatų namą nuo žemės, turite išsiaiškinti pagrindines šio įrenginio savybes.

Kadangi šis įrenginys priklauso sudėtingos įrangos kategorijai, rekomenduojama įsigyti tik gamyklinius modelius. Šilumos siurblio konstrukciją sudaro šie komponentai:

• Garintuvas. Šiame bloke energija perduodama iš išorinės grandinės;
• Kompresorius. Būtina sukurti aukštą slėgį šaltnešio aplinkoje;
• Kapiliaras. Jis skirtas sumažinti vidinį slėgį šaltnešio kontūre;
• Valdymo sistema. Jo pagalba reguliuojamas privataus namo šildymas nuo žemės – darbinė temperatūra, aušinimo skysčių debitas ir kt.

Pagrindinė problema gaminant šilumos siurblį patiems – sumažinti šilumos nuostolius ir normalizuoti vidinės grandinės darbą su šaltnešiu. Gamyklos modeliai nustatomi gamybos etape, o dizainas suteikia galimybę koreguoti jo parametrus.

Kaip teisingai apskaičiuoti siurblio parametrus, kad žemės šiluma namui šildyti užtikrintų normalią temperatūrą? Norėdami tai padaryti, turite sužinoti siurblio šiluminę galią. Norėdami apytiksliai apskaičiuoti, galite naudoti šią formulę:

Q=(t1-t2)*V

Kur t1-t2– temperatūrų skirtumas tarp įleidimo ir grąžinimo vamzdžių, °C, V– apskaičiuotas aušinimo skysčio srautas, m³/h, K– nominali šilumos siurblio galia, W.

Šis metodas netinka sudėtingoms sistemoms, nes jose yra daug papildomų veiksnių. Visų pirma, šilumos nuostoliai pagrindinėje linijoje. Tai ypač pasakytina apie tas vietas, kur jis išeina kuo arčiau žemės paviršiaus. Siekiant sumažinti šilumos nuostolius, reikia izoliuoti šildymo vamzdžius žemėje.

Kadangi šilumos siurblio veikimas priklauso nuo elektros, rekomenduojama įrengti avarinį maitinimo šaltinį.

Geoterminio šildymo galimybės

Norint, kad žemės energija būtų maksimaliai išnaudota namo šildymui, reikia pasirinkti tinkamą išorinę jungimo schemą. Iš tikrųjų šiluminės energijos šaltinis gali būti bet kokia terpė – požeminė, vanduo ar oras. Tačiau svarbu atsižvelgti į sezoninius oro sąlygų pokyčius, kaip aptarta aukščiau.

Šiuo metu namui šildyti naudojant žemės šilumą efektyviai naudojamos dviejų tipų sistemos – horizontalios ir vertikalios. Pagrindinis pasirinkimo veiksnys yra žemės sklypo plotas. Nuo to priklauso vamzdžių, skirtų namo šildymui žemės energija, išdėstymas.

Be to, atsižvelgiama į šiuos veiksnius:

• Dirvožemio sudėtis. Uolėtose ir priemolio vietose sunku padaryti vertikalius kamienus greitkeliams tiesti;
• Dirvožemio užšalimo lygis. Jis nustatys optimalų vamzdžių gylį;
• Požeminio vandens vieta. Kuo jie aukštesni, tuo geriau geoterminiam šildymui. Tokiu atveju temperatūra didės didėjant gyliui, o tai yra optimali šildymo naudojant žemės energiją sąlyga.

Taip pat turite žinoti apie atvirkštinio energijos perdavimo galimybę vasarą. Tada privataus namo šildymas nuo žemės neveiks, o šilumos perteklius iš namo persikels į dirvą. Visos šaldymo sistemos veikia tuo pačiu principu. Tačiau tam būtina įdiegti papildomą įrangą.

Negalite planuoti išorinės grandinės įrengti toliau nuo namo. Tai padidins šilumos nuostolius šildant iš žemės žarnų.

Horizontali geoterminio šildymo schema

Labiausiai paplitęs išorinių greitkelių įrengimo būdas. Patogu dėl lengvo montavimo ir galimybės palyginti greitai pakeisti sugedusias dujotiekio dalis.

Montuojant pagal šią schemą, naudojama kolektorinė sistema. Norėdami tai padaryti, sudaromi keli kontūrai, esantys mažiausiai 0,3 m atstumu vienas nuo kito. Jie sujungiami naudojant kolektorių, kuris tiekia aušinimo skystį toliau į šilumos siurblį. Tai užtikrins maksimalų energijos tiekimą šildymui iš žemės šilumos.

Tačiau reikia atsižvelgti į keletą svarbių niuansų:

• Didelis sklypo plotas. Maždaug 150 m² namo plotas turėtų būti ne mažesnis kaip 300 m²;
• Vamzdžiai turi būti montuojami žemiau dirvožemio užšalimo lygio;
• Dėl galimo dirvožemio judėjimo pavasario potvynių metu padidėja greitkelių pasislinkimo tikimybė.

Pagrindinis šildymo iš horizontalaus tipo žemės šilumos pranašumas yra nepriklausomo išdėstymo galimybė. Daugeliu atvejų tam nereikia naudoti specialios įrangos.

Norint pasiekti maksimalų šilumos perdavimą, reikia naudoti vamzdžius su dideliu šilumos laidumu - plonasienį polimerą. Tačiau tuo pačiu metu turėtumėte apsvarstyti būdus, kaip izoliuoti šildymo vamzdžius žemėje.

Vertikalaus geoterminio šildymo schema

Tai yra daug darbo reikalaujantis būdas organizuoti privataus namo šildymą nuo žemės. Vamzdynai yra vertikaliai išdėstyti specialiuose šuliniuose. Svarbu žinoti, kad tokia schema yra daug efektyvesnė nei vertikali.

Pagrindinis jo pranašumas yra padidinti vandens šildymo laipsnį išorinėje grandinėje. Tie. Kuo giliau yra vamzdžiai, tuo didesnis šilumos kiekis iš žemės namui šildyti pateks į sistemą. Kitas veiksnys yra mažas žemės plotas. Kai kuriais atvejais išorinio geoterminio šildymo kontūro įrengimas atliekamas dar prieš statant namą prie pat pamatų.

Su kokiais sunkumais galite susidurti gaudami žemės energijos namui šildyti pagal šią schemą?

• Kiekybinis į kokybinį. Vertikalaus išdėstymo atveju greitkelių ilgis yra daug didesnis. Jį kompensuoja aukštesnė dirvožemio temperatūra. Norėdami tai padaryti, turite padaryti iki 50 m gylio šulinius, o tai yra daug darbo reikalaujantis darbas;
• Dirvožemio sudėtis. Uolėtam dirvožemiui būtina naudoti specialias gręžimo mašinas. Kad šulinys nesugriūtų, priemolyje įrengiamas apsauginis apvalkalas iš gelžbetonio arba storasienio plastiko;
• Sugedus arba praradus sandarumą remonto procesas tampa sudėtingesnis. Tokiu atveju galimi ilgalaikiai namo šildymo veikimo sutrikimai dėl žemės šiluminės energijos.

Tačiau nepaisant didelių pradinių išlaidų ir daug darbo reikalaujančio įrengimo, vertikalus greitkelių išdėstymas yra optimalus. Ekspertai pataria naudoti būtent šią diegimo schemą.

Norint cirkuliuoti aušinimo skystį išorinėje grandinėje vertikalioje sistemoje, reikalingi galingi cirkuliaciniai siurbliai.

Geoterminio šildymo organizavimas

Vartotojams vis dar kyla pagrindinis klausimas – ar galima žemės energiją naudoti kaip pagrindinį kaimo namo šildymo šaltinį? Tai įmanoma, tačiau tik su profesionaliu požiūriu visuose etapuose – nuo ​​skaičiavimo iki sistemos įrengimo ir testavimo.

Visų pirma reikia pasirinkti tinkamą šilumos siurblį. Atsižvelgiant į didelę jų kainą, pirmiausia turėtumėte atlikti visus preliminarius jo charakteristikų skaičiavimus. Tik tokiu atveju šildymas naudojant žemės šiluminę energiją bus maksimalus efektyvumas. Tarp patikimų gamintojų yra Buderus, Vaillant ir Veissman. Vidutinė šilumos siurblio kaina šildymui iš žemės gelmių yra apie 360 ​​tūkstančių rublių, kai vardinė galia yra 6 kW. Produktyvesni modeliai gali kainuoti daugiau nei 1 milijoną rublių.

Alternatyvių energijos šaltinių paieška paskatino išrasti prietaisus, galinčius akumuliuoti šilumą, kurios dideliais kiekiais randama žmogaus aplinkoje. Saulės spinduliai, geizerių spyruoklės, dirvožemis - visa tai vienu ar kitu laipsniu gali patenkinti šildymo sistemos aušinimo skysčio ir karšto vandens tiekimo poreikį.

Nors geoterminis šildymas naudojant žemės šilumą yra gana nauja kryptis, tokio sprendimo perspektyvos yra akivaizdžios. Sumontavus specialią įrangą, tampa įmanoma gauti pigios, beveik nesibaigiančios rūšies šiluminės energijos.

Kaip šilumą į namus paleisti iš žemės

Žemė visiškai neužšąla net žiemą. Šią funkciją naudoja montavimo brigados, tiesiančios dujotiekį žemiau užšalimo taško. Keista, bet šių sluoksnių temperatūra retai nukrenta žemiau +5 +7°C laipsnių.

Ar galima pasinaudoti žemės savybe kaupti šilumą, ją išgauti ir panaudoti aušinimo skysčiui šildyti? tikrai! Tačiau norint, kad privatus namas būtų šildymas alternatyviai naudojant žemės šilumą, reikės išspręsti šias problemas:

• Šilumos priėmimas – reikės kaupti šiluminę energiją ir nukreipti ją į akumuliacinę talpą.
• Aušinimo skysčio šildymas. Įkaitęs antifrizas turi perduoti šiluminę energiją skysčiui, kuris cirkuliuoja šildymo ir karšto vandens sistemoje.
• Aušinamas antifrizas turi būti grąžintas į šilumokaitį tolesniam šildymui.

Norint išspręsti šias problemas, buvo sukurtas geoterminis siurblys, naudojantis žemės šilumą. Geoterminis šilumos siurblys leidžia išgauti šilumos kiekį, kurio daugiau nei pakanka pagaminti dideliam šilumos kiekiui ir naudoti kaip pagrindinę ar papildomą šildymo įrangą, priklausomai nuo namo projekto ir vietos.

Kaip veikia geoterminis šildymas namuose, veikimo principas

Požeminis gilus šildymas iš žemės nebėra fantazija. Tokius įrenginius galima lengvai įsigyti Rusijoje. Be to, geoterminiai įrenginiai gali veikti tiek šiaurinėse, tiek pietinėse platumose. Bet kokiu principu jie vadovaujasi savo darbe?

Dar praėjusiame amžiuje buvo pastebėta, kad kai tam tikros rūšies skysčiai išgaruoja, jie gali atvėsinti paviršių. Būtent taip nutinka, kai prieš injekciją odą nušluosto alkoholiu arba laisto po saule pašildytą asfaltuotą vietą. Šiuo principu buvo remiamasi kuriant šaldymo įrangą.

Tada ir kilo mintis: kodėl aušinimo proceso nepaleidus priešinga kryptimi ir negavus karšto oro, o ne šalto. Dauguma šiuolaikinių oro kondicionierių gali ne tik vėsinti patalpoje esantį orą, bet ir šildyti. Tačiau tokių įrenginių trūkumas yra tas, kad juos riboja aplinkos temperatūra. Taigi, ženklui pasiekus -5 laipsnius, jie nustoja veikti.

Geoterminiai siurbliai, skirti privatiems namams šildyti nuo žemės, šio trūkumo visiškai neturi, nors juose naudojamas principas, kuris daugeliu atžvilgių primena oro kondicionieriaus veikimą patalpai šildyti.

Kaip veikia geoterminis šildymas?

Kaip jau minėta, geoterminio šildymo sistema iš žemės gelmių daugeliu atžvilgių yra panaši į oro kondicionieriaus veikimą šildymo režimu. Kas vyksta šiuo metu?

• Apatiniuose dirvožemio sluoksniuose, upės ar ežero dugne, įrengiami vandens rinktuvai, kuriais cirkuliuoja antifrizas. Kolektoriai sugeria šilumą ir išleidžia šaltį.
• Šildomas antifrizas pakyla į viršų naudojant siurblį.
• Buferio bake vyksta šilumos mainai. Šildomas antifrizas perduoda šiluminę energiją aušinimo skysčiui arba šildo vandenį.
• Atvėsęs antifrizas grįžta atgal į kolektorius.

Yra įrenginių, galinčių savarankiškai šildyti didelius kambarius, kiti naudojami tik kaip pagalbinė įranga, galinti patenkinti 50–75% patalpos šilumos poreikio.

Geoterminė įranga, skirta panaudoti žemės šilumą

Giluminio namo šildymo sistemos, naudojančios žemės energiją, veikimo principas pagrįstas specialios įrangos naudojimu. Jis atlieka šias funkcijas: kaupia šilumą iš aplinkos ir perduoda ją šildymo sistemos aušinimo skysčiui. Tam naudojami šie mazgai:

• Garintuvas yra giliai po žeme. Garintuvo funkcija yra sugerti šiluminę energiją, esančią aplinkiniame grunte.
• Kondensatorius - atneša antifrizą iki reikiamos temperatūros.
• Šilumos siurblys – sistemoje cirkuliuoja antifrizas. Stebi visos instaliacijos veikimą.
• Buferinis bakas – surenka įkaitusį antifrizą vienoje vietoje, kad energija būtų perduota aušinimo skysčiui. Jį sudaro vidinis bakas, kuriame yra vanduo iš šildymo sistemos, ir vidinė gyvatė, per kurią juda šildomas antifrizas.

Nors natūralus žematemperatūrinis namo geoterminis šildymas žemės šiluma suteikia pakankamai šiluminės energijos, praktiškiausias šio sprendimo šildymo variantas – prijungti jį prie „šiltų grindų“ sistemos.

Geoterminio šildymo įrengimas ir montavimas

Pagrindinis geoterminės įrangos įrengimo sunkumas yra susijęs su šilumokaičio kontūro įrengimu grunte-žemėje. Nors internete galima rasti daug patarimų, kaip šį darbą atlikti patiems, praktika rodo, kad daugumos patarimų negalima pritaikyti be specialaus specializuoto išsilavinimo, todėl visus darbus turi atlikti profesionalūs montuotojai, kurie yra gamintojo atstovai. .

Susisiekus su specialistais, privačių namų geoterminio šildymo sistemos, naudojančios žemės šilumą, įrengiamos keliais etapais:

1. Inžinierius lankosi jūsų namuose. Pirmojo vizito metu paimami grunto mėginiai, nustatomos vietovės ypatybės, sprendžiama dėl efektyviausio geoterminės sistemos įrengimo. Įrenginio efektyvumui įtakos gali turėti ir numatomos šilumos šaltinis. Manoma, kad produktyviau yra įrengti šilumokaičius rezervuaro apačioje arba prie šilumos šaltinių.
2. Sutarties sudarymas ir reikalingos įrangos įsigijimas. Kainos gali labai skirtis priklausomai nuo montavimo darbų sudėtingumo ir kitų niuansų. Tačiau vidutiniškai, jei pasirenkamas aukštos kokybės Vokietijos gamintojas, montavimo kaina bus maždaug lygi jo kainai. „Iki rakto“ pirkimas Vaillant instaliacija 350 kv. m kainuos apie 21 tūkst
3. Montavimo darbai. Privataus namo šildymas požeminiais geoterminiais šilumos šaltiniais, tiksliau, jo efektyvumas labai priklauso nuo teisingo darbų atlikimo įrengimo etape. Įrengus vandens šilumokaičius žemėje, prijungiama prie geoterminės instaliacijos ir namo šildymo sistemos.
4. Paleidimo darbai. Inžinierius paleidžia sistemą ir tiksliai sureguliuoja įrenginį. Atlikus sąranką, pasirašomas darbų atlikimo aktas.

Pagal galiojančius teisės aktus įrangą montuojanti įmonė gali suteikti papildomas garantijas, sumokėjus už šias paslaugas. Tokios garantijos papildomai kainuos 1000 USD.

Ar efektyvus geoterminis šildymas šiaurėje?

Norint sukurti minimalias sąlygas, būtinas geoterminiam įrenginiui eksploatuoti, pakanka laikytis šių sąlygų:

• Grunto sluoksnio, kuriame yra šilumokaičiai, temperatūra neturi nukristi žemiau +5.+7°C laipsnių.
• Visoje sistemoje, kuria teka antifrizas, buvo sukurtos sąlygos, kad jis neužšaltų.
• Kaimo namo geoterminis šildymas buvo atliktas atlikus visus reikiamus skaičiavimus ir projektinę dokumentaciją.

Jei atsižvelgsime į visus aprašytus reikalavimus, paaiškėja, kad tokie įrenginiai gali būti veiksmingi, jei tenkinamos aukščiau nurodytos sąlygos. Nepaisant to, šiauriniuose regionuose tokius įrenginius tikslingiau naudoti mažiems plotams iki 150-200 kv. m.

Privataus namo šildymas geizeriu

Geoterminio siurblio našumas labai priklauso nuo grunto ar vandens, kuriame yra šilumokaitis, temperatūros. Šiuo atžvilgiu Kamčiatkos gyventojai yra palankesnėje padėtyje. Kamčiatkos pusiasalyje yra daugybė terminių šaltinių - geizerių, kurie neatšąla net žiemos sezonu.

Prieš montuojant įrangą turi būti atliktas geologinis žvalgymas. Jei namo teritorijoje yra šiltas šaltinis, prasminga šilumokaičius pastatyti šio rezervuaro apačioje. Tokiu atveju geoterminė energija atsipirks daug greičiau.

Kaip šildyti namą naudojant geoterminį siurblį

Namo šildymo požemine šiluma technologija yra paklausiausia Vakaruose. Pirmiausia tai lemia Vakarų šalių gyventojų mentalitetas. Jie įpratę daryti ilgalaikes investicijas, kurios visiškai atsiperka tik po kelerių metų. Ir mažai kas sugeba už įrangos montavimą vienu metu sumokėti apie 20 tūkst. Tačiau norinčių tapti nepriklausomais nuo kitų šildymo šaltinių skaičius nuolat auga.

Alternatyvūs geoterminio namo šildymo būdai populiarėja, ypač turint omenyje nuolat didėjančias dujų kainas.

Šiluminė energija tiesiogine prasme guli po kojomis. Tereikia pasilenkti ir jį „pakelti“. Tam gali padėti geoterminė instaliacija. Siurblio montavimas leidžia, priklausomai nuo ploto, arba visiškai kompensuoti šilumos energijos poreikius, arba iš dalies juos patenkinti, žymiai sumažinant pagrindinio šildymo šaltinio ir privataus namo karšto vandens sistemos apkrovą.

Reikia pripažinti, kad eilinis žmogus mažai galvoja apie žemės vidų išeikvojimą, atmosferos ir apskritai aplinkos užterštumą deginant angliavandenilius. Ir tik dabar žmonės rimtai pradėjo kreipti dėmesį į aplinkai nekenksmingus ir atsinaujinančius energijos šaltinius, nes pradėjo nuolat brangti angliavandeninis kuras. Vienas iš būdų panaudoti tokius neišsenkamus šaltinius – šildyti namą žemės šiluma. Šiame straipsnyje rasite informacijos apie tai, kaip tai veikia ir kaip ji įgyvendinama.

Kaip tai veikia?

Gerai žinomas faktas, kad dirvožemio temperatūra maždaug 1,5 m ir didesniame gylyje yra pastovi ištisus metus. Jo vertė svyruoja nuo 5–7 ° C, o temperatūra palaipsniui didėja didėjant gyliui. Dėl šio reiškinio žmonės maistą ir daržoves iš savo sodų kaupia rūsiuose.

Pasirodo, temperatūra ten visada teigiama ir būtų nuodėmė nepanaudoti šios žemės šilumos savo namams šildyti.

Labiausiai žmones traukia tai, kad dirvožemio šiluminė energija yra nemokama. Tačiau jo ištraukimas ir siuntimas į namus kainuos tvarkingą sumą, apie kurią pakalbėsime vėliau.

Tokią silpną šilumą kaip +7 °C perkelti į patalpas visiškai beprasmiška. Problema ne tokia: mums reikia energijos, o ne temperatūros. Ir tam gali padėti įprastas kondicionierius, tik apverstas aukštyn kojomis. Galų gale, ką jis veikia? Vasarą jis paima energiją iš pastato vidaus ir iškelia į lauką, o žiemą – priešinga kryptimi. Tai įvyksta dėl šilumos mainų procesų šaldymo mašinos viduje (Carnot ciklas).

Trumpai ir paprastais žodžiais tariant, oro kondicionieriaus viduje tarp dviejų šilumokaičių cirkuliuoja skystis – aušinimo skystis. Pirmajame jis išgaruoja, paimdamas šilumą iš patalpoje esančio oro, o antrajame – kondensuojasi, išskirdamas į aplinką. Šaltnešio perėjimą iš vienos agregacijos būsenos į kitą palengvina 2 pagrindiniai įrenginiai – kompresorius ir išsiplėtimo vožtuvas.

Tuo pačiu būdu išsiskiria žemės šiluminė energija. Iki +7 °C temperatūros pašildytas aušinimo skystis juda giliai į dirvą įdėtų vamzdžių kontūru. Pirmajame šilumokaityje jis susitinka su darbiniu skysčiu - freonu, todėl jis išgaruoja. Antrajame kondensuojasi freonas, gautą šiluminę energiją perkeldamas į šildymo sistemą.

Dėl šio judėjimo žemė atšąla 2-3 °C, bet namas įšyla 20-40 °C. Nereikėtų kreipti dėmesio į temperatūros neatitikimą, nes įžeminimo kontūre cirkuliuoja 10 kartų daugiau skysčio nei šildymo kontūre. Energijos suvartojimas yra nereikšmingas, elektros energija sunaudojama kompresoriui, siurbliui ir automatikai valdyti. Apskritai energijos suvartojimo ir iš žemės išgaunamos energijos santykis yra maždaug 1:5-1:7.

Įrenginys, kuris šildymui naudoja žemės energiją, turi savo pavadinimą – geoterminis šilumos siurblys.

Žemės šilumos išgavimo įrenginių tipai

Šilumos siurblio vidinė struktūra, trumpai aprašyta aukščiau, bet kuriuo atveju išlieka nepakitusi. Tačiau išorinės grandinės, kuri išgauna energiją iš žemės, konstrukcija yra dviejų tipų:

• horizontalus: tam tikro žingsnio polimerinis vamzdis klojamas į apskaičiuoto dydžio ir 1,5-2 m gylio duobę;
• vertikalus: kontūro vamzdžiai nuleidžiami į gilius šulinius. Jų skaičius taip pat nustatomas skaičiuojant.

Privataus namo statybos etape patogu iškasti duobę, tai daroma tiksliai toje vietoje, kur planuojama statyti pastatą. Taip pat horizontalų kontūrą galima išdėstyti, jei šalia namo yra pakankamai didelis sklypas. Kai tokio ploto nėra ir vietos labai mažai, žemės energiją surenka geoterminiai zondai iš giluminių gręžinių. Keletą jų turėsite atlikti skirtingose ​​vietose.

Vamzdžių galai iš vienos ar kelių išorinių grandinių nutiesti po žeme iki namo ir patenka į pastato rūsį, kur sujungiami su pačiu šilumos siurbliu. Požeminiais gyvatukais tekantis aušinimo skystis dažniausiai yra vanduo arba neužšąlantis skystis, priklausomai nuo statybos regiono.

Kalbant apie energijos gavimo iš žemės efektyvumą, vertikalūs kontūrai yra pranašesni už horizontalius, nes jie dažnai eina per vandeninguosius sluoksnius, o tai pagerina šilumos atranką. Jie taip pat pirmauja pagal įrengimo išlaidas, ypač jei gręžiniai gręžiami sudėtingomis sąlygomis.

Privalumai ir trūkumai

Iš žemės išgaunama šiluminė energija, kaip jau išsiaiškinome, praktiškai nieko nekainuoja ir tai yra pagrindinis privalumas. Bet yra ir kitų:

• šilumos šaltinis yra atsinaujinantis, kitaip tariant, neišsenkantis;
• šiluminės instaliacijos ekologiškumas ir saugumas yra neprilygstami;
• geras energijos kiekis mažomis sąnaudomis;
• nereikia montavimo ar prijungimo leidimų;
• aukštas automatizavimo laipsnis, taigi ir patogumas;
• reta priežiūra;
• mažas gaisro pavojaus laipsnis.

Yra dar vienas svarbus geoterminės sistemos privalumas. Kadangi dirvožemio temperatūra gylyje išlieka nepakitusi ištisus metus, vasarą siurblys nustoja būti šilumos siurbliu, o tampa vėsinančiu. Įrenginys persijungia į vasaros režimą, šaltnešis juda kita kryptimi, o šilumokaičiai funkciškai keičia vietas. Jei privačiame name yra įrengti oro šildymo mazgai – fan coiles, tai sistema juos tiekia šaltu vandeniu, kuris vėsina patalpų orą.

Saulės sistemos turi tik vieną trūkumą, tačiau jis toks reikšmingas, kad dažnai panaikina visus privalumus. Kaip galima numanyti, tai yra įrangos ir montavimo darbų kaina. Visi supras, kad duobių kasimas ir šulinių gręžimas kainuos nemažą centą, tokio darbo negalima atlikti savo rankomis. Vamzdžiai apie kilometro ilgio, pats montavimas, automatika – visa tai kainuos tvarkingą sumą. Štai kodėl žemės šiluma vis dar prieinama labai nedaugeliui žmonių.

Išvada

Visiškai aišku, kad žemės šilumos energijos panaudojimas namo šildymui turi ilgalaikių perspektyvų. Būtent Europoje tokios sistemos tapo įprastos, mūsų piliečių pajamos dar nepasiekė reikiamo lygio. Tačiau šilumos siurbliai yra ateitis, dėl to irgi nekyla abejonių.

Ribotas gamtinių energijos išteklių pasiūla verčia žmoniją ieškoti alternatyvių energijos šaltinių. Geoterminis namų šildymas yra puiki alternatyva tradiciniams šildymo būdams. Tai patvirtina faktiniai duomenys apie plačiai paplitusią geoterminio šildymo sistemų, kaip pagrindinių šilumos šaltinių, naudojimą Europoje ir Amerikoje.

Šiek tiek istorijos! Geoterminio šildymo sistemos gerokai „išplėtė“ praėjusio amžiaus aštuntojo dešimtmečio pabaigoje, daugiausia Amerikoje. Iš pradžių didelės investicijos įrengiant tokį įrenginį leido juo naudotis tik pasiturintiems žmonėms, tačiau po kelerių metų ši sistema tapo prieinama ir mažiau turtingiems amerikiečiams, padidindama geoterminio šildymo sistemų svarbą šildymo įrangos rinkoje.

Europos šalyse vos prieš du dešimtmečius geoterminių įrenginių skaičius viršijo 12 milijonų, tačiau šiandien galima tik spėlioti, kokio dydžio yra geoterminių įrenginių „populiacija“ privačiuose namuose.

Kodėl tai vyksta?

Viskas labai paprasta! Įperkamiausia ir patogiausia dujinio šildymo sistema sumažina natūralaus kuro atsargas už jūsų kišenę. O kietojo kuro (mediena, anglis, durpės) deginimas yra ne tik nepatogus, bet ir lydimas kenksmingo anglies dioksido išsiskyrimo, suodžių ir dervos praradimo. O kuro saugojimui taip pat reikia papildomos vietos.

Sistemos veikimo principas

Geoterminio šildymo sistemų veikimo principas panašus į šaldytuvo (oro kondicionieriaus). Tiesiog šaldytuvo šaldytuvas vėsina orą, o geoterminis šilumos siurblys šildo šildymo sistemos aušinimo skystį.

Žemės šiluma (energija) naudojama patalpai šildyti. Šilumos siurblys, esantis name, paima energiją iš gruntinio vandens arba paties grunto, paverčiant ją šiluma. Tada ši "šiluma" naudojama aušinimo skysčiui šildyti pačioje namo šildymo sistemoje.

Šilumos siurblio veikimo principas pagrįstas atvirkštiniu Carnot ciklu, sukurtu dar XIX a.

Tokios sistemos „širdis“ yra kompresorius, kuris „suspaudžia“ ir „perduoda“ šilumą. Tam reikia išorinio energijos šaltinio – elektros tinklo.

Įmonėje su kompresoriais veikia šilumos siurblio vidinė grandinė: kondensatorius, garintuvas ir droselio vožtuvas.

Šilumos siurblys veikia taip:

• Šilumos įsiurbimo kolektorius pripildytas antifrizo skysčio (glikolio mišinio, vandens ir alkoholio mišinio arba sūraus vandens), kuris perneš „po žeme“ arba „po vandeniu“ šilumą į siurblį.
• Ši garintuve esanti šiluminė energija perduodama labai žemos virimo temperatūros šaltnešiui, todėl jis greitai užvirsta ir išgaruoja (virsta garais).
• Veikiantis kompresorius padidina šių garų slėgį, o tai atitinkamai padidina jo temperatūrą.
• Kondensatoriuje aušinamas šaltnešis, perduodamas šilumą į namo šildymo kontūrą ir kondensuojasi.
• Per droselio sklendę šaltnešis teka atgal į kompresorių ir ciklas kartojasi...

Šilumos siurblį taip pat galima vadinti, kitaip tariant, šaldytuvu „iš vidaus“. Juk šaldytuve šaltnešis kaitinamas jame (šaldytuve) dedamų produktų šiluma, o per vamzdžių sistemą išleidžiamas į galinę sienelę, šildant orą už šaldytuvo.

O šilumos siurblio atveju ši sukurta šiluma šildo aušinimo skystį paties namo šildymo sistemoje. Tokiose šildymo sistemose kaip šildymo prietaisai dažniausiai ir efektyviau naudojamos „šiltos grindys“.

Pastebėti! Jei yra kokybiška ir teisingai apskaičiuota „šilumos paėmimo“ grandinė, sunaudojanti 1 kW elektros energijos, šilumos siurblys į sistemą gali tiekti iki 5 kW šiluminės energijos!

Geoterminio šildymo sistemų šilumokaičių tipai

Horizontalus šilumokaitis

Horizontalūs vamzdžiai klojami gyliu, viršijančiu dirvožemio užšalimo sluoksnio storį.

Ši šiluminės grandinės parinktis yra optimali, kai yra didelis asmeninio sklypo plotas be sodo sodinimo (medžių). Neleidžiama tiesti grandinės vamzdžio mažesniu nei 1,5 m atstumu nuo medžio vainiko.

Šildant 250 m2 namą reikės 600 m2 ploto šilumos mainų kontūrui įrengti. Tačiau tokios erdvės ne visada yra. Ypač tankiai apgyvendintuose kotedžų miesteliuose.

Šis veiksnys gali būti vadinamas šio tipo šilumokaičio trūkumu.

Vertikalus šilumokaitis

Vertikalus šilumokaitis – prabanga, kurią galbūt gali sau leisti ne kiekvienas kūrėjas. Norint „sutvarkyti“ tokį šilumokaitį, jums reikės specialios gręžimo įrangos.

Šilumokaičio kontūras nuleidžiamas į 50-200 m gylio šulinį.Šiluminei galiai padidinti naudojami keli tokie šuliniai, kurių vamzdynai sujungiami per specialius kolektorinius mazgus.

Tokios šilumokaičio grandinės sistemos organizavimo privalumas yra galimybė dirbti išvystytoje vietovėje – šis būdas nepažeis esamo kraštovaizdžio.

Šilumokaitis įdėtas į vandenį

Ši parinktis yra ekonomiškiausia montuoti - nereikia atlikti kasimo darbų, tačiau tam reikia, kad rezervuaras, kurio plotas ne mažesnis kaip 200 m2, būtų ne didesniu kaip 100 m atstumu nuo namo. Kontūro vamzdžiai klojami didesniu nei užšalimo gylis (mažiausiai 2-3 m) apačioje.

Geoterminio šildymo sistemų privalumai ir trūkumai

Norime pabrėžti vieną reikšmingiausių geoterminio šildymo sistemų privalumų – aplinkosauginį saugumą Jūsų namams. Juk normalaus šilumos siurblio veikimo procesas nėra lydimas jokių kenksmingų išmetimų į atmosferą. O degių medžiagų nebuvimas kuro siurblyje, esant veikiančiai elektros instaliacijai, praktiškai pašalina gaisro grėsmę.

Kuro nebuvimas reiškia, kad nėra išlaidų jo pristatymui ir saugojimui.

Mažos elektros sąnaudos su gana dideliu šilumos perdavimu (nuo 1 kW elektros iki 5 kW šiluminės energijos) yra dar vienas svarbus (arba svarbiausias) veiksnys, lemiantis geoterminio šildymo sistemos pasirinkimą kaimo namams.

Geoterminio šildymo sistemos autonomija išlaisvina jus nuo būtinybės ją stebėti ir prižiūrėti.

Svarbi geoterminio šildymo sistemos funkcinė nauda yra jos gebėjimas veikti kaip oro kondicionierius karštu oru. Šiuo režimu atsitinka priešingai: šiluma iš patalpos sušildo šaltnešį, kuris perduoda jį į išorinį šilumos kolektorių.

Tokios sistemos trūkumas – jos įrengimo sudėtingumas ir atitinkamai didelė tiek montavimo darbų, tiek pačios įrangos kaina.

Geoterminio šildymo sistema yra brangiausia įrengti ir įsigyti įrangą.

Tokiu atveju galite sutaupyti pinigų patys įsirengdami šią sistemą, tačiau daug dėmesio reikia skirti skaičiavimams ir konsultacijoms su „profesionalu“.

Naudojant dvivalentį šildymo kontūrą

Dvivalentinė sistema apima lygiagretų dviejų šilumos šaltinių naudojimą didžiausios apkrovos metu (esant žemai aplinkos temperatūrai).

Tokioje sistemoje papildomas katilas, pavyzdžiui, elektrinis katilas, yra prijungtas lygiagrečiai su šilumos siurbliu. Jis naudojamas, kai reikia naudoti intensyvaus šildymo režimą esant žemai aplinkos temperatūrai.

Jei regione, kuriame gyvenate, per metus yra nedaug „šaltų“ dienų, tada tokio „asistento“ buvimas leidžia sutaupyti šilumos siurblio galią, o tai daro didelę įtaką jo kainai.