Geotermální vytápění: princip provozu, klady a zápory, jemnosti stavby

Existuje mnoho různých možností pro vytápění domů. Pozornost lidí se přirozeně zaměřuje na hledání způsobů, které spotřebovávají nejméně energie. Náhlé spory jsou způsobeny takovou progresivní metodou získávání tepla, jako je využívání podzemních zdrojů.

Princip geotermálního vytápění zahrnuje využití tepelných čerpadel. Pracují podle klasického Carnotova cyklu, přičemž chladnou chladicí kapalinu hluboko pod a přijímají zpětný tok kapaliny zahřáté na 50 stupňů uvnitř topného systému. Zařízení pracuje s účinností od 350 do 450% (to není v rozporu se základními fyzikálními zákony, proč - bude řečeno později). Standardní tepelné čerpadlo ohřívá dům nebo jinou budovu na úkor tepla země po dobu 100 tisíc hodin (to je průměrný interval mezi preventivními opravami kapitálu).

Topení na 50 stupňů není náhodné. Právě tento ukazatel byl uznán jako nejúčinnější podle výsledků speciálních výpočtů a při studiu prakticky implementovaných systémů. Proto je zemní vytápění, využívající tok energie z hlubin, většinou doplňováno otopnými tělesy, ale teplou podlahou nebo vzduchovým okruhem. V průměru, na 1000 W energie, která pohání čerpadlo, to je možné zvednout nahoru asi 3500 W tepelné energie. Na pozadí nespoutaného růstu nákladů chladicí kapaliny v hlavní síti a dalších způsobech vytápění je to velmi příjemný indikátor.

Geotermální vytápění je tvořeno třemi okruhy:

• zemní kolektor;
• tepelné čerpadlo;
• ve skutečnosti, vytápění komplexu doma.

Důvod je jednoduchý - voda, která se vyskytuje v dostatečně zahřáté vrstvě půdy, rychle eroduje zařízení. A ani taková kapalina nemůže být nalezena v žádném libovolně provedeném místě. Volba specifického chladiva je určena konstrukčními rozhodnutími inženýrů. Čerpadlo je vybráno v závislosti na zařízení, které zbývá v systému. Vzhledem k tomu, že hloubka vrtu (úroveň zařízení) je určena přírodními podmínkami, rozhodující rozdíly mezi typy geotermálních systémů jsou spojeny se zařízením nádrže v zemi.

Horizontální struktura znamená umístění kolektoru pod linií zamrznutí půdy. V závislosti na konkrétním místě to znamená prohloubení 150-200 cm, které mohou být vybaveny různými trubkami, jako je měď (s vnější vrstvou z PVC) a kov-plast. Chcete-li získat od 7 do 9 kW tepla, budete muset položit nejméně 300 metrů čtverečních. m kolektor. Tato technika neumožňuje přiblížit se ke stromům o více než 150 cm a po dokončení instalace je nutné území vylepšit.

Vertikálně odkrytý rezervoár znamená vrtání několika studní, s nutně orientovanými v různých směrech, a každý vede z vlastního úhlu. Uvnitř studny jsou geotermální sondy, tepelný návrat od 1 běhu. m dosahuje asi 50 wattů. Je snadné spočítat, že pro stejné množství tepla (7-9 kW) bude třeba dodávat 150-200 m vrtů.Výhodou v tomto případě je nejen ekonomika, ale i skutečnost, že se nezmění krajinná struktura území. Bude nutné přidělit malou plochu pro instalaci kesonové jednotky a pro umístění koncentračního kolektoru.

Obrys vyhřívaný z vody je praktický, pokud je možné přivést vnější výměník tepla do jezera nebo rybníka do hloubky 200 až 300 cm. Předpokladem však bude umístění nádrže v okruhu 0,1 km od vytápěné budovy a vodní plocha nejméně 200 metrů čtverečních. m. Existují také vzduchové výměníky tepla, když je teplo generováno vnějším okruhem z atmosféry. Takové rozhodnutí se dokonale projevuje v jižních oblastech země a nevyžaduje žádné výkopové práce. Nedostatky systému jsou nízká účinnost s mrazem 15 stupňů a úplné zastavení, pokud teplota klesne na 20 stupňů.

Geotermální vytápění venkovského domu v první řadě nespotřebovává drahé a znečišťující letecké minerální palivo. Tímto způsobem je již vytápěno 7 z 10 nových domů postavených ve Švédsku. V horkých dnech se geotermální zařízení z ohřívače stává prostředkem pasivní úpravy. Na rozdíl od všeobecného přesvědčení takový systém vytápění nevyžaduje sopky ani gejzíry. V nejobvyklejším rovinatém terénu to není horší.

Jedinou podmínkou je dosažení teplotního bodu pod čárou mrazukde je teplota půdy vždy od 3 do 15 stupňů. Zdá se, že extrémně vysoká účinnost je v rozporu s přírodními zákony; Tepelné čerpadlo je nasyceno freonem, který se odpařuje působením i „ledové“ vody, která se zdá být lidem. Pára ohřívá třetí okruh. Takový systém je lednice otočená naruby. Proto se účinnost čerpadla týká pouze kvantitativního poměru elektrické energie a tepelných zdrojů. Jednotka sama o sobě je „tak, jak má být“ s nevyhnutelnými ztrátami energie.

Lze uvažovat o objektivních výhodách geotermálního vytápění:

• vynikající účinnost;
• solidní doba provozu (tepelné čerpadlo fungovalo po dobu 2-3 desetiletí a geologické sondy jsou staré až 100 let);
• stabilita práce za téměř všech podmínek;
• nedostatek vazby na nosiče energie;
• úplnou autonomii.

Existuje jeden vážný problém, který brání tomu, aby bylo geotermální vytápění skutečně běžným řešením. To, jak ukázaly recenze vlastníků, vysoká cena vytvořeného designu. Pro zahřátí obvyklého domu o rozloze 200 metrů čtverečních. m (není tak vzácné), bude nutné vybudovat systém na klíč za 1 milion rublů, až 1/3 tohoto množství je tepelné čerpadlo. Automatizované instalace jsou velmi pohodlné a pokud je vše správně nastaveno, mohou pracovat roky bez zásahu lidí. Vše závisí pouze na dostupnosti finančních prostředků. Další nevýhodou je závislost na napájení čerpací jednotky.

Poměrně málo lidí se snaží vytvořit geotermální vytápění vlastníma rukama. Aby však takový systém fungoval, musí být provedeny pečlivé výpočty a také je požadováno uspořádání potrubí. Studna by neměla být přiblížena k domu o více než 2 - 3 m. Maximální přípustná hloubka vrtání dosahuje 200 m, ale studny dosahující 50 m vykazují dobrou účinnost.

Hlavní parametry, které jsou vzaty v úvahu při výpočtech, jsou:

• teplota (hloubka od 15 do 20 ma více zahřívá z 8 na 100 stupňů v závislosti na vytvořených podmínkách);
• hodnota vratného výkonu (průměr - 0,05 kW na 1 m);
• vliv klimatu, vlhkosti a kontaktu s podzemní vodou na přenos tepla.

Velmi zajímavé, zcela suché skály dávají maximálně 25 W s 1 ma jestliže tam je podzemní voda, toto číslo se zvedne k 100-110 watts. Nesmíme zapomínat, že standardní provozní doba tepelného čerpadla je 1800 hodin ročně. Pokud je tento ukazatel překročen, systém nebude efektivnější, ale jeho opotřebení rychle poroste. Co je mnohem horší, nadměrné využívání tepelného zdroje podloží vede k jejich ochlazování a dokonce k zamrzání hornin v pracovní hloubce. Následně může půda klesat, někdy jsou poškozené pracovní trubky a nadzemní konstrukce.

Zásobování teplem na úkor podzemních zdrojů by mělo být vytvořeno podle přísně vyvinutého algoritmu. Vzhledem k tomu, že systémy vody a vzduchu jsou omezené, většina praktických možností zahrnuje vrtné studny. A to je další důvod, proč neděláte všechno vlastníma rukama. Pouze speciální zařízení umožňuje proniknout do hloubky 20-100 m, kde jsou vytvořeny nezbytné podmínky pro vytápění. Jako sondy je dovoleno použití plastových trubek navržených pro tlak asi 6 bar.

Pro zlepšení výkonu systému použijte páskování 3 nebo 4 řádkyKoncové části, které jsou spojeny ve tvaru písmene U. Důležité je ohřev podél obrysu, díky čemuž je eliminováno praskání trubek při silném mrazu. Toto zahřívání se provádí pomocí drátu, který je napnut do středu kanálu, kterým je aplikován proud. Pokud nelze použít energetické piloty, musí se použít horizontální přijímače. Pro ně se připravuje půda o rozměrech 15x15 m, půda se z ní odstraňuje do hloubky 0,5 m.

Tato celá plocha je potřebná pro pokládání podobných sond. Často používejte elektrické rohože nebo trubky, které vyměňují teplo. Pro zvýšení účinnosti topného systému aplikujte uspořádání potrubí ve spirále nebo ve formě "hada". Je nemožné přesně říci, co je lepší - hotové komplexy, sériově vyráběné nebo samonosné. V prvním případě se problém kompatibility řeší automaticky, ale ve druhé se zvyšuje flexibilita, zvyšuje se potenciál pro modernizaci (i když je třeba věnovat větší pozornost projektování).

Amatérští stavitelé se mohou dostat z typického tepelného akumulátoru a nahradit ho betonovým potěrem. Geotermální vytápění v takovém systému eliminuje potřebu výrazných teplotních trhlin. Můžete provádět experimenty s různými chladivy, stejně jako montáž kompresorů s různým výkonem. Správným výpočtem zátěže a správným rozložením tepla podél spotřebních okruhů můžete systém zefektivnit o 15-20%. Současně se výrazně sníží náklady na energii.

Horizontálně umístěné trubky jsou položeny do hloubky 50-300 cm, do oblasti dálnic byl nejmenší, jsou vyrobeny ve formě oblouků. Mezi jednotlivými dvěma dálnicemi by však mělo být minimálně 200 mm. Veškeré stavební práce musí předcházet stanovení tepelného vlivu půdy.Pokud je menší než 20 wattů na 1 čtverec. m, geotermální kontura nemá žádný bod. Pro zajištění vypouštění podzemních vod je dno jímek pokryto vrstvou písku. Trubky na bázi zesítěného polyethylenu jsou vynikající.

Nejúčinnější provoz tepelného čerpadla je zajištěn v místnostech, kde je teplota vzduchu mezi 14 stupni Celsia. Kdykoliv je to možné, měli byste upřednostňovat vertikální uspořádání obrysů do vodorovné roviny, protože je nejúčinnější ze všech. Soudě podle recenzí, v čisté formě, geotermální vytápění je iracionální, ohřívá vodu příliš dlouho, protože v mnoha případech takový systém plní čistě podpůrnou roli. Pro dosažení nejvyššího výkonu byste se měli zaměřit na maximální přípustnou intenzitu zapojení tepelného zdroje a odhadovaný průtok studny.

Pokud horká voda není umístěna pod horkou vodou, je to prakticky optimální situace. Pak je možné ušetřit peníze a získat maximální užitek. Musíme si však uvědomit, že pokud je plánováno současné využívání horkých podzemních zdrojů pro zásobování vodou, musí voda v nich splňovat standardní hygienické požadavky. Když chemická analýza ukáže přítomnost agresivních složek, je vhodné uspořádat dva autonomní okruhy, ve kterých se kapalina nemíchá, ale dochází pouze k výměně tepla. Kompresory jsou upevněny na stěnách buď z chladniček nebo klimatizačních jednotek.

Pokud je elektroinstalace domu poměrně slabá, stojí za to použít pár kompresorů ke snížení startovacího proudu v důsledku sériového zapojení. Při instalaci kondenzátorů by se měl postarat o pohyb freonu v nich od horního bodu ke dnu, a ne naopak. Aby mohl kolektor pracovat stabilně a vytápět místnost, musí být jeho plocha (pro soukromý dům 100 m2) 200-250 m2. Horizontální vytápění by nemělo být používáno, pokud plánujete následně rozdělit zahradu nebo zeleninovou zahradu. K dokončení systému lze použít i běžné čerpadlo.

Informace o tom, co je geotermální vytápění a jak jej nainstalovat, naleznete v následujícím videu.