Γεωθερμική θέρμανση: η αρχή της λειτουργίας, τα υπέρ και τα κατά, οι λεπτότητα της κατασκευής

Υπάρχουν πολλές διαφορετικές επιλογές για τη θέρμανση κατοικιών. Η προσοχή των πολιτών επικεντρώνεται φυσικά στην εξεύρεση τρόπων που καταναλώνουν τη λιγότερη ενέργεια. Σοβαρές διαφωνίες προκαλούνται από μια τέτοια προοδευτική μέθοδο απόκτησης θερμότητας, όπως η χρήση υπόγειων πηγών.

Η αρχή της γεωθερμικής θέρμανσης περιλαμβάνει τη χρήση αντλιών θερμότητας. Λειτουργούν σύμφωνα με τον κλασικό κύκλο Carnot, παίρνοντας ένα κρύο ψυκτικό υγρό βαθιά κάτω και λαμβάνουν σε αντάλλαγμα μια ροή υγρού που θερμαίνεται στους 50 βαθμούς μέσα στο σύστημα θέρμανσης. Ο εξοπλισμός λειτουργεί με απόδοση από 350 έως 450% (αυτό δεν έρχεται σε αντίθεση με τους θεμελιώδεις φυσικούς νόμους, γιατί - θα ειπωθεί αργότερα).Μια τυπική αντλία θερμότητας θερμαίνει ένα σπίτι ή άλλο κτίριο λόγω της θερμότητας της γης πάνω από 100 χιλιάδες ώρες (αυτό είναι το μέσο διάστημα μεταξύ προληπτικών γενικών επισκευών).

Η θέρμανση έως και 50 μοίρες δεν είναι τυχαία. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα των ειδικών υπολογισμών και τη μελέτη των πρακτικά εφαρμοζόμενων συστημάτων, ο δείκτης αυτός αναγνωρίστηκε ως ο πιο αποτελεσματικός. Επομένως, η θέρμανση εδάφους, η οποία χρησιμοποιεί τη ροή ενέργειας από τα βάθη, δεν συμπληρώνεται κυρίως από θερμαντικά σώματα, αλλά από ένα θερμό κύκλωμα δαπέδου ή αέρα. Κατά μέσο όρο, ανά 1000 W ενέργειας, που οδηγεί την αντλία, είναι δυνατόν να αυξηθούν πάνω από 3500 W θερμικής ενέργειας. Στο πλαίσιο της αχαλίνωτης αύξησης του κόστους του ψυκτικού μέσου στο κύριο δίκτυο και σε άλλες μεθόδους θέρμανσης, αυτός είναι ένας πολύ ευχάριστος δείκτης.

Η γεωθερμική θέρμανση σχηματίζεται από τρία κυκλώματα:

• συλλέκτης εδάφους;
• αντλία θερμότητας?
• στην πραγματικότητα, ένα συγκρότημα θέρμανσης στο σπίτι.

Ο λόγος είναι απλός - το νερό που βρίσκεται σε ένα επαρκώς θερμαινόμενο στρώμα εδάφους διαβρώνει γρήγορα τον εξοπλισμό. Και ακόμη και ένα τέτοιο υγρό δεν μπορεί να βρεθεί σε καμία αυθαίρετη θέση. Η επιλογή ενός συγκεκριμένου ψυκτικού μέσου καθορίζεται από τις σχεδιαστικές αποφάσεις των μηχανικών. Η αντλία επιλέγεται ανάλογα με τη συσκευή τα υπόλοιπα μέρη του συστήματος. Δεδομένου ότι το βάθος του φρεατίου (το επίπεδο του εξοπλισμού) καθορίζεται από φυσικές συνθήκες, οι αποφασιστικές διαφορές μεταξύ των τύπων γεωθερμικών συστημάτων συνδέονται με τη συσκευή της δεξαμενής στο έδαφος.

Η οριζόντια δομή συνεπάγεται τη θέση του συλλέκτη κάτω από τη γραμμή κατάψυξης του εδάφους. Ανάλογα με τη συγκεκριμένη θέση, αυτό σημαίνει μια εμβάθυνση των 150-200 cm. Αυτοί οι συλλέκτες μπορούν να εξοπλιστούν με διάφορους σωλήνες, όπως χαλκό (με εξωτερικό στρώμα από PVC) και μεταλλικό πλαστικό. Για να έχετε από 7 έως 9 kW θερμότητας, θα πρέπει να τοποθετήσετε τουλάχιστον 300 τετραγωνικά μέτρα. m συλλέκτη. Αυτή η τεχνική δεν επιτρέπει την προσέγγιση των δέντρων κατά περισσότερο από 150 cm και μετά την ολοκλήρωση της εγκατάστασης είναι απαραίτητο να βελτιωθεί η επικράτεια.

Μια κατακόρυφα εκτεθειμένη δεξαμενή συνεπάγεται τη διάνοιξη διαφόρων φρεατίων, και κατ 'ανάγκη κατευθύνεται σε διαφορετικές κατευθύνσεις, και κάθε οδηγεί από τη δική της γωνία. Μέσα στα πηγάδια υπάρχουν γεωθερμικές ανιχνευτές, η θερμική απόδοση από ένα τρέξιμο. m φτάνει περίπου 50 Watt. Είναι εύκολο να υπολογίσετε ότι για μια ίδια ποσότητα θερμότητας (7-9 kW) θα πρέπει να παρέχονται 150-200 m φρεάτια. Το πλεονέκτημα σε αυτή την περίπτωση δεν είναι μόνο στην οικονομία, αλλά και στο γεγονός ότι η δομή τοπίου του εδάφους δεν αλλάζει. Απαιτείται μόνο η τοποθέτηση μιας μικρής επιφάνειας για την εγκατάσταση της μονάδας του κιβωτίου και για την τοποθέτηση ενός συγκεντρωτικού συλλέκτη.

Ένα περίγραμμα που θερμαίνεται από το νερό είναι πρακτικό εάν είναι δυνατόν να φέρουμε μια εξωτερική μονάδα εναλλαγής θερμότητας σε λίμνη ή λίμνη σε βάθος 200 έως 300 cm. Αλλά η προϋπόθεση θα είναι η θέση της δεξαμενής σε ακτίνα 0,1 χλμ. Από το θερμαινόμενο κτίριο και την επιφάνεια του νερού τουλάχιστον 200 τετραγωνικών μέτρων. m. Υπάρχουν επίσης εναλλάκτες θερμότητας αέρα όταν παράγεται θερμότητα από ένα εξωτερικό κύκλωμα από την ατμόσφαιρα. Μια τέτοια απόφαση εκδηλώνεται τέλεια στις νότιες περιοχές της χώρας και δεν απαιτεί ανασκαφικές εργασίες. Η αδυναμία του συστήματος είναι χαμηλή απόδοση με παγετό 15 μοιρών και πλήρης στάση εάν η θερμοκρασία πέσει σε 20 μοίρες.

Η γεωθερμική θέρμανση ενός εξοχικού σπιτιού, πρώτα από όλα, δεν καταναλώνει ακριβά και ρυπογόνα ορυκτά καύσιμα αέρα. Ήδη 7 από τα 10 νέα σπίτια που χτίστηκαν στη Σουηδία θερμαίνονται με αυτόν τον τρόπο. Στις ζεστές μέρες, ο γεωθερμικός εξοπλισμός από μια θερμάστρα γίνεται μέσο παθητικής προετοιμασίας. Σε αντίθεση με τη δημοφιλή πεποίθηση, ένα τέτοιο σύστημα θέρμανσης δεν χρειάζεται ηφαίστεια ή geysers. Στο πιο συνηθισμένο επίπεδο έδαφος, δεν λειτουργεί χειρότερα.

Η μόνη προϋπόθεση είναι να φτάσετε στο σημείο κάτω από τη γραμμή ψύξης από το θερμικό περίγραμμα.όπου η θερμοκρασία του εδάφους είναι πάντα από 3 έως 15 μοίρες. Η εξαιρετικά υψηλή απόδοση φαίνεται να έρχεται σε αντίθεση με τους νόμους της φύσης. η αντλία θερμότητας είναι κορεσμένη με φρέον, η οποία εξατμίζεται κάτω από τη δράση ακόμη και "πάγου" νερού που φαίνεται στους ανθρώπους. Ο ατμός θερμαίνει το τρίτο κύκλωμα. Ένα τέτοιο σχέδιο είναι ένα ψυγείο που γυρίζει προς τα έξω. Επομένως, η απόδοση της αντλίας αναφέρεται μόνο στην ποσοτική αναλογία της ηλεκτρικής ενέργειας και των θερμικών πόρων. Από μόνη της, η κίνηση είναι "όπως θα έπρεπε", με την αναπόφευκτη απώλεια ενέργειας.

Μπορούν να ληφθούν υπόψη αντικειμενικά πλεονεκτήματα της γεωθερμικής θέρμανσης:

• εξαιρετική αποτελεσματικότητα.
• μια σταθερή περίοδος υπηρεσίας (η αντλία θερμότητας λειτουργεί για 2-3 δεκαετίες και οι γεωλογικοί ανιχνευτές έχουν ηλικία έως 100 ετών).
• σταθερότητα της εργασίας υπό όλες τις συνθήκες ·
• έλλειψη δέσμευσης για φορείς ενέργειας ·
• πλήρη αυτονομία.

Υπάρχει ένα σοβαρό πρόβλημα που εμποδίζει τη γεωθερμική θέρμανση να είναι μια πραγματικά κοινή λύση. Αυτό, όπως φαίνεται από τις αναθεωρήσεις των ιδιοκτητών, την υψηλή τιμή του δημιουργημένου σχεδίου. Να ζεσταθεί η συνηθισμένη κατοικία των 200 τετραγωνικών μέτρων. m (δεν είναι τόσο σπάνιο), θα είναι απαραίτητο να οικοδομήσουμε ένα σύστημα κλειδί στο χέρι για 1 εκατομμύριο ρούβλια, μέχρι το 1/3 αυτού του ποσού είναι μια αντλία θερμότητας. Οι αυτοματοποιημένες εγκαταστάσεις είναι πολύ άνετες και εάν τα πάντα ρυθμιστούν σωστά, μπορούν να εργαστούν για χρόνια χωρίς την παρέμβαση των ανθρώπων. Όλα εξαρτώνται μόνο από τη διαθεσιμότητα κεφαλαίων. Ένα άλλο μειονέκτημα είναι η εξάρτηση από την παροχή ρεύματος της μονάδας άντλησης.

Αρκετά άτομα προσπαθούν να δημιουργήσουν γεωθερμική θέρμανση με τα χέρια τους. Αλλά για να λειτουργήσει ένα τέτοιο σύστημα, πρέπει να γίνουν προσεκτικοί υπολογισμοί και απαιτείται επίσης η διάταξη της καλωδίωσης των σωλήνων. Είναι αδύνατο να φτάσουμε πολύ πιο κοντά στο σπίτι πάνω από 2-3 μέτρα. Το μέγιστο επιτρεπόμενο βάθος γεώτρησης φθάνει τα 200 μ. Ωστόσο, τα φρεάτια που φθάνουν τα 50 χιλιόμετρα δείχνουν καλή απόδοση.

Οι κύριες παράμετροι που λαμβάνονται υπόψη σε κάθε υπολογισμό είναι:

• θερμοκρασία (βάθος από 15-20 m και περισσότερο ζεσταίνει από 8 έως 100 βαθμούς ανάλογα με τις συνθήκες που δημιουργούνται)?
• η αξία της ανακτήσιμης ισχύος (μέσος όρος - 0,05 kW ανά 1 m).
• την επίδραση του κλίματος, της υγρασίας και της επαφής με τα υπόγεια ύδατα στη μεταφορά θερμότητας.

Αυτό που είναι πολύ ενδιαφέρον, εντελώς ξηροί βράχοι δίνουν όχι περισσότερο από 25 W με 1 mκαι αν υπάρχουν υπόγεια ύδατα, ο αριθμός αυτός αυξάνεται στα 100-110 watt. Δεν πρέπει να ξεχνάμε ότι ο τυπικός χρόνος λειτουργίας της αντλίας θερμότητας είναι 1800 ώρες το χρόνο.Σε περίπτωση υπέρβασης αυτού του δείκτη, το σύστημα δεν θα γίνει πιο αποτελεσματικό, αλλά η φθορά του θα αυξηθεί γρήγορα. Αυτό που είναι πολύ χειρότερο, η υπερβολική εκμετάλλευση του θερμικού πόρου του υπεδάφους οδηγεί στην ψύξη τους και ακόμη και στην κατάψυξη των πετρωμάτων στο βάθος εργασίας. Μετά από αυτό, το χώμα μπορεί να βυθιστεί, μερικές φορές να λειτουργούν σωληνώσεις και οι δομές πάνω από το έδαφος είναι κατεστραμμένες.

Η παροχή θερμότητας εις βάρος των υπόγειων πηγών θα πρέπει να δημιουργηθεί σύμφωνα με έναν αυστηρά αναπτυγμένο αλγόριθμο. Δεδομένου ότι τα συστήματα νερού και αέρα είναι περιορισμένα, οι περισσότερες από τις πρακτικές επιλογές περιλαμβάνουν γεωτρήσεις.Και αυτός είναι ένας ακόμα λόγος για να μην κάνετε τα πάντα με τα χέρια σας. Μόνο ειδικός εξοπλισμός επιτρέπει τη διείσδυση σε βάθος 20-100 μέτρων, όπου δημιουργούνται οι απαραίτητες συνθήκες για τη θέρμανση. Η χρήση πλαστικών σωλήνων σχεδιασμένων για πίεση περίπου 6 bar επιτρέπεται ως ανιχνευτές.

Για να βελτιώσετε την απόδοση του συστήματος, χρησιμοποιήστε ταινία 3 ή 4 γραμμώνΤα ακραία τμήματα των οποίων συνδέονται με τη μορφή του γράμματος U. Η θέρμανση κατά μήκος του περιγράμματος είναι πολύ σημαντική, χάρη σε αυτό εξαλείφεται η ρωγμή των σωλήνων κατά τη διάρκεια του σοβαρού παγετού. Αυτή η θέρμανση πραγματοποιείται μέσω ενός καλωδίου που τεντώνεται στο κέντρο του καναλιού, μέσω του οποίου εφαρμόζεται ρεύμα. Εάν δεν μπορούν να εφαρμοστούν σωροί ενέργειας, πρέπει να χρησιμοποιηθούν οριζόντιοι δέκτες. Για αυτούς, το έδαφος ετοιμάζεται με διαστάσεις 15x15 μέτρα, το έδαφος αφαιρείται από αυτό σε βάθος 0,5 μ.

Ολόκληρη αυτή η περιοχή είναι απαραίτητη για την τοποθέτηση παρόμοιων ανιχνευτών. Ηλεκτρικά στρώματα ή σωλήνες που ανταλλάσσουν θερμότητα χρησιμοποιούνται συχνά. Για να βελτιώσετε την απόδοση του συστήματος θέρμανσης, εφαρμόστε τη διάταξη του σωλήνα σε σπείρα ή με τη μορφή "φιδιού". Είναι αδύνατο να πούμε ακριβώς τι είναι καλύτερο - έτοιμα συγκροτήματα, μαζικής παραγωγής ή αυτοσυναρμολόγησης.Στην πρώτη περίπτωση, το πρόβλημα συμβατότητας επιλύεται αυτομάτως, αλλά στη δεύτερη, η ευελιξία αυξάνεται, αυξάνονται οι δυνατότητες εκσυγχρονισμού (αν και πρέπει να δοθεί μεγαλύτερη προσοχή στο σχεδιασμό).

Οι ερασιτέχνες κατασκευαστές μπορούν να απομακρυνθούν από έναν συνηθισμένο συσσωρευτή θερμότητας, αντικαθιστώντας τον με ένα σκυρόδεμα. Η γεωθερμική θέρμανση σε ένα τέτοιο σύστημα εξαλείφει την ανάγκη για σημαντικές σκασίματα θερμοκρασίας. Είναι δυνατή η διεξαγωγή πειραμάτων με διαφορετικά ρευστά μεταφοράς θερμότητας, καθώς και η συναρμολόγηση συμπιεστών με διαφορετική χωρητικότητα. Με τον σωστό υπολογισμό του φορτίου και τη σωστή κατανομή της θερμότητας κατά μήκος των καταναλωτικών κυκλωμάτων, μπορείτε να κάνετε το σύστημα πιο αποτελεσματικό κατά 15-20%. Παράλληλα, το κόστος της ενέργειας μειώνεται σημαντικά.

Οι οριζόντια τοποθετημένοι σωλήνες τοποθετούνται σε βάθος 50-300 εκ. Στην περιοχή των αυτοκινητοδρόμων ήταν η μικρότερη, γίνονται με τη μορφή στροφών. Αλλά μεταξύ των μεμονωμένων δύο εθνικών οδών πρέπει να είναι τουλάχιστον 200 mm. Κάθε εργασία κατασκευής πρέπει να προηγείται από τον προσδιορισμό της θερμικής απόδοσης του εδάφους. Αν είναι μικρότερη από 20 βατ ανά τετράγωνο. m, δεν έχει νόημα στο γεωθερμικό περίγραμμα. Για να εξασφαλιστεί η απόρριψη των υπογείων υδάτων, ο πυθμένας των κοιλοτήτων καλύπτεται με ένα στρώμα άμμου.Οι σωληνώσεις που βασίζονται σε διασταυρωμένο πολυαιθυλένιο λειτουργούν καλά.

Η πιο αποτελεσματική λειτουργία της αντλίας θερμότητας παρέχεται σε χώρους όπου η θερμοκρασία του αέρα είναι μεταξύ 14 βαθμών Κελσίου. Όποτε είναι δυνατόν, θα πρέπει να προτιμάτε την κάθετη ευθυγράμμιση των περιγραμμάτων σε οριζόντια, επειδή είναι η πιο αποδοτική από όλες. Κρίνοντας από τις αναθεωρήσεις, στην καθαρή του μορφή, η γεωθερμική θέρμανση είναι παράλογη, θερμαίνει το νερό για πολύ καιρό, διότι σε πολλές περιπτώσεις ένα τέτοιο σύστημα έχει καθαρά βοηθητικό ρόλο. Για να επιτευχθεί η υψηλότερη απόδοση, θα πρέπει να εστιάσετε στη μέγιστη επιτρεπόμενη ένταση της εμπλοκής του θερμικού πόρου και των εκτιμώμενων ρυθμών ροής του φρέατος.

Αν ο πυθμένας δεν είναι ξηροί βράχοι και ζεστό νερό, αυτό είναι σχεδόν η βέλτιστη κατάσταση. Στη συνέχεια, είναι δυνατό να εξοικονομήσετε χρήματα και να έχετε το μέγιστο όφελος. Αλλά πρέπει να θυμόμαστε ότι εάν σχεδιάζεται η ταυτόχρονη χρήση θερμών υπόγειων πηγών για την παροχή ύδατος, τα ύδατα σε αυτά πρέπει να πληρούν τις τυπικές υγειονομικές απαιτήσεις. Όταν η χημική ανάλυση δείχνει την παρουσία επιθετικών συστατικών, συνιστάται η οργάνωση δύο ανεξάρτητων κυκλωμάτων, στα οποία το υγρό δεν αναμειγνύεται, αλλά μόνο η ανταλλαγή θερμότητας συμβαίνει.Οι συμπιεστές τοποθετούνται στους τοίχους είτε από ψυγεία είτε από κλιματιστικά.

Εάν η καλωδίωση του σπιτιού είναι μάλλον αδύναμη, αξίζει να χρησιμοποιήσετε ένα ζεύγος συμπιεστών για να μειώσετε το ρεύμα εκκίνησης λόγω της σύνδεσης σειράς. Κατά την εγκατάσταση των συμπυκνωτών είναι απαραίτητο να φροντίζουμε για την κίνηση του φρέον σε αυτά από το ανώτερο σημείο προς τα κάτω και όχι αντίστροφα. Προκειμένου ο συλλέκτης να λειτουργεί σταθερά και να θερμαίνει το δωμάτιο, η περιοχή του (για ιδιωτική κατοικία 100 τ.μ.) πρέπει να είναι 200-250 m2. Το σχέδιο οριζόντιας θέρμανσης δεν πρέπει να χρησιμοποιείται εάν σκοπεύετε να χωρίσετε στη συνέχεια τον κήπο ή τον κήπο λαχανικών. Ακόμη και μια συμβατική αντλία γεώτρησης μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ολοκλήρωση του συστήματος.

Σχετικά με τη γεωθερμική θέρμανση και τον τρόπο εγκατάστασης, δείτε το παρακάτω βίντεο.