Căldura este unul dintre cele mai căutate tipuri de energie necesare pentru a susține viața umană. În același timp, costurile resurselor pentru producția sa sunt destul de impresionante - fie că este vorba de electricitate cu produse petroliere sau de combustibili tradiționali precum cărbunele și lemnul. Evident, pe acest fond, este nevoie de a oferi o metodă alternativă de încălzire. Una dintre cele mai promițătoare și în curs de dezvoltare soluții tehnice de acest tip este o pompă de căldură geotermală, al cărei concept se apropie treptat de condițiile de funcționare casnică.
Prezentare generală asupra tehnologiei
Orice idee despre o sursă alternativă de căldură implică deservirea unuia sau altuia material sau fenomen natural. În acest caz, subsolul este furnizorul central de energie. Pământ pe anumitesuficient de adânc pentru a menține o temperatură suficientă, astfel încât căldura acestuia să poată fi acumulată și utilizată în continuare la suprafață. Resursele hidrologice pot fi considerate și ca sursă de căldură, făcând ajustări la proiectarea tehnică a infrastructurii de stocare.
Pentru a reprezenta eficiența acestei tehnologii, se poate observa că atunci când investești 1 kW de energie în întreținerea unei pompe de căldură geotermale, poți obține un profit sub formă de 2-6 kW. Ce explică o astfel de eficiență ridicată? În comparație cu alte mijloace de procesare a surselor naturale de energie, mecanismele geotermale nu prevăd etape intermediare de conversie. De exemplu, stocarea energiei solare necesită ca lumina și căldura să fie convertite în energie electrică, care este folosită pentru a conduce casa. În acest caz, căldura nu este convertită, ci direct sau cu pași minimi de tranziție este transferată consumatorilor țintă.
Principiul de funcționare
Pentru început, merită să identificăm punctele specifice care sunt implicate în procesul de încălzire geotermală. Procesul începe în pământ - la un nivel situat sub punctul de îngheț. Temperatura poate varia în funcție de adâncime. Pentru un efect termic minim, este suficient ca acesta să depășească 0 ° C, dar în practică 35-40 ° C este considerat un indicator justificat din punct de vedere economic. Utilizatorul final este circuitul de încălzire.
O conductă specială este responsabilă pentru transferul energiei de la sol la sistemul de încălzire a locuinței,deservite de o pompă de căldură geotermală. Principiul de funcționare se bazează pe faptul că căldura este transferată prin această linie de alimentare cu un schimbător de căldură evaporator de-a lungul circuitului de agent frigorific. Ca și în aparatele de aer condiționat, freonul joacă rolul de substanță activă de evaporare. Înainte de pornirea pompei, aceasta este în stare lichidă, iar după pornire trece în formă gazoasă. În plus, agentul frigorific actualizat este transferat la compresor, ale cărui comunicații sunt conectate cu circuitul final de încălzire. Excesul de freon în acest moment este descărcat prin canalul de ieșire.
Echipament geotermal
Principalul element funcțional al sistemului este o pompă termomecanică. Structura unității este reprezentată de trei circuite:
- Extern. Circula lichidul de răcire convențional sub formă de antigel sau saramură.
- Intern. Conține agent frigorific în camere sigilate în care au loc procese de încălzire-evaporare.
- Bucla exterioară care merge direct la sistemul de difuzare țintă.
De asemenea, lista corpurilor de lucru ale unei pompe de căldură geotermale pentru încălzire include un compresor, un evaporator, un canal de refulare și purtători de căldură. Este important de reținut că designul, aspectul și funcționalitatea suplimentară pot varia în funcție de aplicație. Există instalații pentru sol, pentru apă și aer, precum și sisteme combinate care pot funcționa în diferite condiții.
Surse de căldură și facilități de depozitare
Sistemele geotermale au multe avantaje,asociat cu furnizarea de energie economică, caracterul practic și accesibilitatea tehnologică pentru uz casnic. Dar, ca și alte sisteme care stochează energie alternativă, aceasta depinde de sursă. Prin urmare, pentru a fi sigur de stabilitatea alimentării cu energie termică, este necesar să ne gândim în prealabil la posibilitatea conectării la un canal de alimentare cu energie de rezervă. Sursele terestre și hidrologice vor fi discutate mai jos, dar deocamdată ar trebui să vă familiarizați în principiu cu infrastructura de lucru pe care pompa de căldură geotermală o servește ca sistem de alimentare cu resurse. Materialele în vrac, țevile, sondele și structurile, a căror structură poate acumula energie, acționează ca receptori de căldură. În special, acestea pot fi covorașe de încălzire asociate cu o pompă, lichid de răcire și sisteme de încălzire de la terți.
Sursă terestră de energie termică
Sistemele de mare capacitate care stochează energia geotermală sunt amplasate în câmpuri de aproximativ 200 m22. Un strat de sol de 40-50 cm grosime este îndepărtat din zona marcată sub punctul de îngheț. În general, se obține o grosime de 150-200 cm Acestea și alte date sunt indicate în proiect cu calculul volumelor de energie pentru un anumit circuit de încălzire. Multe vor depinde și de regiune, deoarece într-o zonă puteți extrage 30 W de la 1 m2, iar în alta - 70-80 de la 1 m2.
Fântâni, tranșee sau platforme solide se formează pe șantier pentru a găzdui elementele care se acumulează. Este considerată cea mai accesibilă în implementareo instalație verticală în fundul puțului în care sunt amplasate conducte sau covorașe de acumulare în spirală. Într-o configurație orizontală a infrastructurii de admisie, o pompă de căldură terasă pentru încălzire poate produce cantități mari de energie, dar are dezavantaje. Acestea se referă la complexitatea lucrărilor de pământ (necesită echipamente speciale pentru a dezvolta suprafețe mari), excluderea oricăror amenajări și temperaturi mai scăzute până la sfârșitul sezonului de încălzire.
Sursă de apă de energie termică
Principalele obiecte de serviciu în acest caz sunt lacurile, rezervoarele și iazurile. În ceea ce privește elementele de acumulare, funcția acestora este îndeplinită de țevi de polimer cu umplutură antigel. Volumul energiei extrase în medie poate fi reprezentat ca 30 W la 1 m de conductă. Pentru întreținerea complexă a unei case private mari, este necesar 12 kW - în consecință, este necesar să se organizeze un sistem de conducte de 400 m lungime.
Există o altă abordare a stocării căldurii din resursele hidrologice. Dacă nu există lacuri și rezervoare în apropiere, atunci pe propriul site puteți echipa 2-3 puțuri cu puțuri cu o adâncime de aproximativ 20 m. Apa la acest nivel va avea o temperatură de aproximativ 10 ° C, dar acest lucru este suficient pentru functia de incalzire auxiliara. Concluzia este că o pompă de căldură geotermală îndeplinește sarcina de a circula constant apă caldă sau caldă. Pe o parte a circuitului, resursa este încălzită constant în puțuri fără cel mai mic cost, iar casa acumulează energie din porțiunea de apă nou primită.
Instalarea sistemului geotermal
Înainte de a lua decizia de a cumpăra echipament, ar trebui să se evalueze dacă utilizarea acestei tehnologii este justificată practic într-o anumită regiune. Pentru a face acest lucru, sunt efectuate o serie de studii de explorare geologică cu determinarea adâncimii înghețului solului.
În instalație, conducte sau alte elemente de acumulare sunt implicate o pompă și fitinguri de instalare. Infrastructura interioara de incalzire poate fi formata din calorifere, ventilatoare sau podea cu apa calda etc. Acesta va fi sistemul de consum al resursei furnizate.
Așadar, pentru casă se instalează pompe de căldură geotermale în puțuri - după cum s-a menționat deja, nu numai pământ, ci și apă. Este posibilă echiparea puțurilor, șanțurilor și câmpurilor cu un strat lichidat de sol, dar această opțiune este mai des folosită pentru furnizarea de căldură industrială. În nișa creată, bateriile sunt așezate pe tot site-ul - într-o configurație în linie dreaptă sau în spirală. Circuitele sunt conectate la o pompă situată la suprafață, care, la rândul ei, este conectată la circuitele de încălzire casnică.
Producători de pompe geotermale
Segmentul este dezvoltat activ prin eforturile celor mai mari dezvoltatori de echipamente HVAC. În special, producătorul de cazane Viessmann prezintă unități de încredere pentru stocarea apei și a căldurii solului la o temperatură de funcționare de aproximativ +65 °C. Pentru clădirile industriale și publice cu o suprafață de 300-350 m2 este disponibilă pompa de căldură NIBE F1145. La a luicaracteristicile includ posibilitatea de a se conecta la o rețea trifazată la 380 V și la o rețea monofazată la 220 V. Compania japoneză Mitsubishi oferă modele universale de pompe geotermale în ceea ce privește aplicațiile. Dezvoltatorii acestei companii au dezvoltat conceptul de separare a încălzirii multi-zone cu un sistem de control simplificat din 2007.
Nu ignora un astfel de segment promițător și companiile autohtone. De exemplu, o pompă de căldură geotermală BROSK Mark II 100 de fabricație rusă este concepută special pentru un consumator privat - proprietarul unei case mici de țară. Dar, în ciuda performanțelor modeste, acest echipament se caracterizează ca fiind fiabil, eficient din punct de vedere energetic și multifuncțional.
Feedback pozitiv despre tehnologie
Această metodă de încălzire atrage mulți oameni cu comoditatea întreținerii, întreținerii și, desigur, cu costuri financiare minime în timpul funcționării. Echipamentul practic nu necesită materiale combustibile consumabile. Sunt necesare resurse electrice pentru a asigura funcționarea aceleiași pompe și echipamente de control, dar sunt nesemnificative pe fondul cantității de energie returnată. Este, de asemenea, subliniată ecologicitatea pompelor de căldură geotermale. Recenziile și deloc unul dintre primele locuri printre plusuri pun faptul că infrastructura de lucru nu ocupă spațiu în casă. Sunt aduse doar comunicații, iar restul unităților și nodurilor funcționale rămân pe stradă.
Recenzii negative
Cu o performanță termică geotermală completă a cazanelorsistemele nu sunt comparabile. Și ideea nu este nici măcar în indicatoarele de putere specifice, ci în furnizarea spasmodică de căldură. Mulți se plâng de perioade îndelungate de rate scăzute de livrare a energiei, motiv pentru care se recomandă organizarea unor sisteme de alimentare de rezervă. Dar există un alt neajuns aici. Deși se cheltuiesc puțini bani pentru întreținerea echipamentelor, investiția inițială este comparabilă cu achiziționarea unui cazan industrial puternic. Chiar și o pompă de căldură geotermală de origine rusă BROSK Mark II 100 este disponibilă pe piață pentru 250-300 de mii de ruble. in functie de configuratie. Costurile de instalare vor costa, de asemenea, 50-70 de mii de ruble.
Concluzie
Există destul de multe opțiuni pentru organizarea alimentării cu căldură într-o casă privată. Fiecare dintre ele este scump în felul său în timpul funcționării - de la panouri electrice scumpe până la cazane economice pe gaz. Însă, echipamentul tradițional într-un design modern este un sistem optimizat în design și ușor de gestionat. Ce poate atrage o pompă de căldură geotermală pentru încălzirea casei? Desigur, factorul economic va trece în prim-plan, dar ce altceva? Puteți apela la astfel de instalații dacă există suficient spațiu pe șantier pentru a organiza complexul. În acest caz, puteți conta pe încălzirea suplimentară pasivă a spațiului, fără monitorizare și întreținere constantă. Și încă ceva - aceasta este autonomie completă, permițând utilizarea echipamentelor geotermale ca sursă de rezervă de căldură.
