Geoterminen lämmitys: toimintaperiaate, edut ja haitat, rakentamisen hienovaraisuudet

On olemassa monia erilaisia ​​vaihtoehtoja kodin lämmittämiseen. Ihmisten huomion kohteena on luonnollisesti vähiten energiaa kuluttavien tapojen etsiminen. Kovia riitoja aiheuttaa tällainen progressiivinen menetelmä lämmön saamiseksi, kuten maanalaisten lähteiden käyttö.

Geotermisen lämmityksen periaate käsittää lämpöpumppujen käytön. Ne toimivat klassisen Carnot-syklin mukaisesti, kun kylmä jäähdytysaine on syvällä alapuolella ja vastaanottaa vastakkaiseksi 50 asteen lämmitetyn nesteen virtauksen lämmitysjärjestelmän sisällä. Laitteiden tehokkuus on 350 - 450% (tämä ei ole ristiriidassa fyysisten peruslakien kanssa, miksi - se tullaan myöhemmin kertomaan). Normaali lämpöpumppu lämmittää talon tai muun rakennuksen maan lämmön kustannuksella 100 tuhatta tuntia (tämä on keskimääräinen aika ennaltaehkäisevän pääoman korjauksen välillä).

Lämmitys 50 asteeseen ei ole vahingossa. Juuri tätä indikaattoria pidettiin tehokkaimpana erityisten laskelmien tulosten ja käytännössä toteutettujen järjestelmien tutkimisessa. Siksi maanpinnan lämmitystä, jossa käytetään syvyydestä peräisin olevaa energiaa, täydentää enimmäkseen lämpöpatterit, mutta lämmin lattia tai ilmapiiri. Keskimäärin pumppua käyttävän 1000 W: n energian osalta on mahdollista nostaa ylöspäin noin 3500 W lämpöenergiaa. Tämä on erittäin miellyttävä indikaattori, joka perustuu jäähdytysnesteen kustannusten hillitsemättömään kasvuun pääverkossa ja muissa lämmitysmenetelmissä.

Geoterminen lämmitys muodostuu kolmesta piiristä:

• maahan kerääjä;
• lämpöpumppu;
• itse asiassa, lämmityskompleksi kotona.

Syy on yksinkertainen - että riittävästi lämmitetyssä maaperässä oleva vesi heikentää nopeasti laitteita. Ja jopa tällaista nestettä ei löydy mielivaltaisesti tapahtuneesta. Tietyn jäähdytysnesteen valinta määräytyy insinöörien suunnittelupäätösten perusteella. Pumppu valitaan laitteen jäljellä olevien osien mukaan. Koska kaivon syvyys (laitteen taso) määräytyy luonnollisten olosuhteiden perusteella, geotermisten järjestelmien tyypit ovat ratkaisevia eroja maaperän säiliön laitteeseen.

Vaakasuora rakenne merkitsee keräimen sijaintia maaperän jäätymislinjan alla. Tämä riippuu tietystä sijainnista riippuen 150-200 cm: n syventymiseen, joka voidaan varustaa erilaisilla putkilla, kuten kuparilla (PVC: n ulkopinnalla) ja valmistettu metallista. 7–9 kW: n lämmön saamiseksi sinun on asetettava vähintään 300 neliömetriä. m kerääjä. Tämä tekniikka ei salli puiden lähestymistä yli 150 cm, ja asennuksen päätyttyä on tarpeen parantaa aluetta.

Vertikaalisesti altistunut säiliö merkitsee useiden kaivojen porausta, joka on välttämättä suunnattu eri suuntiin, ja jokainen johdin omasta kulmastaan. Kaivojen sisäpuolella on geotermisiä koettimia, terminen paluu 1: stä. m saavuttaa noin 50 wattia. On helppo laskea, että saman määrän lämpöä (7-9 kW) varten on toimitettava 150-200 m kaivoja.Tässä tapauksessa etuna ei ole pelkästään taloudessa, vaan myös se, että alueen maisemarakenne ei muutu. Tarvitaan vain pieni pinta-ala allokointiyksikön asennukseen ja tiivistyskeräimen sijoittamiseen.

Vedestä lämmitetty ääriviiva on käytännöllinen, jos ulkoinen lämmönvaihtoyksikkö on mahdollista tuoda järveen tai lampeen 200 - 300 cm: n syvyyteen. Edellytyksenä on kuitenkin säiliön sijainti 0,1 kilometrin säteellä lämmitetystä rakennuksesta ja vähintään 200 neliömetrin vesipinta-ala. m. On olemassa myös ilman lämmönvaihtimia, kun ulkoinen piiri synnyttää lämpöä ilmakehästä. Tällainen päätös ilmenee täydellisesti maan eteläisillä alueilla eikä vaadi louhintatöitä. Järjestelmän heikkoudet ovat alhainen tehokkuus, 15-asteinen pakkas ja täydellinen pysäytys, jos lämpötila laskee 20 asteeseen.

Maatalon geoterminen lämmitys ei ennen kaikkea kuluta kalliita ja saastuttavia ilmaöljypolttoaineita. Ruotsissa rakennetuista 10 uudesta talosta on jo 7 lämmitetty tällä tavalla. Kuumina päivinä lämmittimen geotermiset laitteet tulevat passiivisen käsittelyn välineeksi. Toisin kuin yleinen käsitys, tällainen lämmitysjärjestelmä ei vaadi tulivuoria tai geysirejä. Tavallisimmissa tasaisissa maastoissa se ei vaikuta huonompaan.

Ainoa edellytys on saavuttaa lämpöpiste pakkaslinjan alapuolellejossa maaperän lämpötila on aina 3–15 astetta. Erittäin korkea hyötysuhde näyttää vain olevan ristiriidassa luonnonlakien kanssa; lämpöpumppu on kyllästetty freonilla, joka haihtuu jopa "jään" veden vaikutuksesta. Steam lämmittää kolmannen piirin. Tällainen järjestelmä on jääkaappi, joka kääntyi ulospäin. Siksi pumpun tehokkuus koskee vain sähköenergian ja lämpöresurssien määrällistä suhdetta. Itse asiassa taajuusmuuttaja on "niin kuin pitäisi", ja väistämätön energian menetys.

Geotermisen lämmityksen objektiivisia etuja voidaan harkita:

• erinomainen tehokkuus;
• vakaa palvelusaika (lämpöpumppu on toiminut 2-3 vuosikymmenen ajan ja geologiset anturit ovat jopa 100 vuotta vanhoja);
• työn stabiilius lähes kaikissa olosuhteissa;
• sitovuuden puuttuminen energialähteille;
• täydellinen autonomia.

On olemassa yksi vakava ongelma, joka estää geotermisen lämmityksen olevan todella yleinen ratkaisu. Tämä, kuten omistajien arviot osoittavat, luodun suunnittelun korkea hinta Lämmin tavallinen talo 200 neliömetriä. m (ei niin harvinainen), on tarpeen rakentaa avaimet käteen -järjestelmä 1 miljoonaan ruplaan, enintään 1/3 tästä määrästä on lämpöpumppu. Automatisoidut asennukset ovat erittäin mukavia, ja jos kaikki on oikein asennettu, he voivat työskennellä vuosia ilman ihmisten väliintuloa. Kaikki riippuu vain varojen saatavuudesta. Toinen haitta on riippuvuus pumppausyksikön virtalähteestä.

Melko harvat yrittävät luoda geotermistä lämmitystä omin käsin. Jotta tällainen järjestelmä toimisi, on kuitenkin tehtävä huolellinen laskenta ja myös putkiasennuksen asettelu on tarpeen. Kaivoa ei saa tuoda lähemmäksi taloa yli 2-3 metrin korkeudella, mutta suurin sallittu poraussyvyys saavuttaa 200 metriä, mutta 50 metrin suuruiset kaivot osoittavat hyvää tehokkuutta.

Tärkeimmät parametrit, jotka otetaan huomioon laskelmissa, ovat:

• lämpötila (syvyys 15-20 m ja enemmän lämpenee 8: sta 100 asteeseen luotuolosuhteiden mukaan);
• palautettavan tehon arvo (keskiarvo - 0,05 kW per 1 m);
• ilmaston, kosteuden ja pohjaveden kosketuksen vaikutus lämmönsiirtoon.

Erittäin mielenkiintoinen, täysin kuiva kivi ei anna enempää kuin 25 W 1 mja jos pohjavedet ovat, tämä luku nousee 100-110 wattiin. Emme saa unohtaa, että lämpöpumpun normaali käyttöaika on 1800 tuntia vuodessa. Jos tämä indikaattori ylittyy, järjestelmä ei tule tehokkaammaksi, mutta sen kuluminen kasvaa nopeasti. Paljon pahempaa on, että maaperän lämpöresurssin liikakäyttö johtaa niiden jäähdytykseen ja jopa kallioiden jäädyttämiseen työkyvyssä. Tämän jälkeen maaperä voi upota, joskus putket ja maanpäälliset rakenteet ovat vaurioituneet.

Lämmöntuotanto maanalaisten lähteiden kustannuksella olisi luotava tiukasti kehitetyn algoritmin mukaisesti. Koska veden ja ilman järjestelmät ovat rajalliset, useimmat käytännön vaihtoehdot sisältävät porauskaivoja. Ja tämä on toinen syy olla tekemättä kaikkea omin käsin. Vain erikoislaitteet mahdollistavat tunkeutumisen 20-100 metrin syvyyteen, jossa tarvittavat lämmitysolosuhteet luodaan. Antureina sallitaan noin 6 baarin paineelle suunniteltujen muoviputkien käyttö.

Järjestelmän suorituskyvyn parantamiseksi käytä 3 tai 4 riviäPäätyosat on yhdistetty kirjaimella U. Lämmitys ääriviivalla on erittäin tärkeää sen ansiosta, että putkien halkeileminen vakavassa pakkasessa on suljettu pois. Tämä lämmitys suoritetaan kanavan keskelle venytetyn viiran läpi, jonka läpi virta syötetään. Jos energiapaaluja ei voida käyttää, on käytettävä horisontaalisia vastaanottimia. Heille valmistellaan maata, jonka mitat ovat 15x15 m, maaperä poistetaan siitä 0,5 metrin syvyyteen.

Tätä koko aluetta tarvitaan vastaavien koettimien asettamiseen. Usein käytetään sähköisiä mattoja tai putkia, jotka vaihtavat lämpöä. Lämmitysjärjestelmän tehokkuuden parantamiseksi kiinnitä putken asettelu kierteeseen tai "käärmeen" muotoon. On mahdotonta sanoa tarkalleen, mikä on parempi - valmiita komplekseja, massatuotantoa tai itsekokoonpanoa. Ensimmäisessä tapauksessa yhteensopivuusongelma ratkaistaan ​​automaattisesti, mutta toisessa joustavuus lisääntyy, modernisointimahdollisuus kasvaa (vaikka suunnitteluun olisi kiinnitettävä enemmän huomiota).

Amatöörien rakentajat voivat päästä pois tyypillisestä lämmönsäiliöstä, joka korvaa sen betonipinnoitteella. Geoterminen lämmitys tällaisessa järjestelmässä eliminoi tarvetta merkittäville lämpötilakärryille. Voit tehdä kokeita erilaisilla jäähdytysnesteillä sekä asennuskompressoreilla, joiden suorituskyky vaihtelee. Laskemalla kuorma asianmukaisesti ja jakamalla lämpö kuluttavien piirien läpi, järjestelmä voi tehostaa 15-20%. Samanaikaisesti tehokustannukset vähenevät huomattavasti.

Horisontaalisesti sijoitetut putket asetetaan 50-300 cm: n syvyyteen, valtatien alueelle pienin, ne valmistetaan kierrosta. Mutta kahden yksittäisen moottoritien välillä tulisi olla vähintään 200 mm. Rakennustyöt on suoritettava ennen maaperän lämpövaikutusten määrittämistä.Jos se on alle 20 wattia per 1 neliö. m, geotermisessä ääriviivassa ei ole mitään pistettä. Pohjaveden poistumisen varmistamiseksi kaivosten pohja on peitetty hiekkakerroksella. Ristisilloitettuun polyeteeniin perustuvat putket ovat erinomaisia.

Lämpöpumpun tehokkain toiminta on tiloissa, joissa ilman lämpötila on 14 astetta. Aina kun on mahdollista, kannattaa mieluummin ääriviivojen pystysuuntaista järjestelyä vaakasuoraan, koska se on kaikkein tehokkain. Arvioiden perusteella geoterminen lämmitys on puhtaana, järjetön, se lämmittää vettä liian kauan, koska monissa tapauksissa tällainen järjestelmä suorittaa puhtaasti tukevan roolin. Korkeimman suorituskyvyn saavuttamiseksi sinun tulisi keskittyä lämpöresurssin osallistumisen suurimpaan sallittuun intensiteettiin ja kaivon arvioituihin virtausmääriin.

Jos kuumaa vettä ei ole alla, mutta kuuma vesi, tämä on käytännössä optimaalinen tilanne. Sitten on mahdollista säästää rahaa ja saada mahdollisimman suuri hyöty. Meidän on kuitenkin muistettava, että jos on tarkoitus käyttää samanaikaisesti kuumia maanalaisia ​​lähteitä vesihuoltoon, niissä olevan veden on täytettävä terveysvaatimukset. Kun kemiallinen analyysi osoittaa aggressiivisten komponenttien läsnäolon, on suositeltavaa järjestää kaksi itsenäistä piiriä, joissa neste ei sekoita, vaan vain lämmönvaihto. Kompressorit kiinnitetään seiniin joko jääkaapista tai ilmastointilaitteista.

Jos talon johdotus on melko heikko, kannattaa käyttää kompressoreiden paria aloitusvirran pienentämiseksi sarjaliitännän takia. Kondensaattoreita asennettaessa tulisi huolehtia freonin liikkumisesta niissä yläpisteestä pohjaan eikä päinvastoin. Jotta keräilijä voisi työskennellä vakaana ja lämmittää huoneen, sen pinta-ala (100 m²: n omakotitalon) on oltava 200-250 m2. Horisontaalista lämmitysohjelmaa ei tule käyttää, jos aiot jakaa sen jälkeen puutarha- tai kasvipuutarhan. Järjestelmää voidaan käyttää myös tavanomaisen porauspumpun avulla.

Lisätietoja geotermisestä lämmityksestä ja sen asentamisesta on seuraavassa videossa.