Geoterminis šildymas: veikimo principas, privalumai ir trūkumai, konstrukcijos subtilumai

Yra daug įvairių galimybių šildyti namus. Žmonių dėmesys natūraliai sutelktas į būdų, kurie suvartoja mažiausiai energijos, paiešką. Didžiulius ginčus sukelia toks progresyvus šilumos gavimo būdas, kaip ir požeminių šaltinių naudojimas.

Geoterminio šildymo principas apima šilumos siurblių naudojimą. Jie veikia pagal klasikinį „Carnot“ ciklą, žemiau užšalę šalto aušinimo skysčio ir gaunant atgal į šildymo sistemą patekusį skysčio srautą iki 50 laipsnių. Įrenginiai dirba nuo 350 iki 450% (tai neprieštarauja pagrindiniams fiziniams įstatymams, kodėl - tai bus pasakyta vėliau). Standartinis šilumos siurblys šildo namą ar kitą pastatą žemės šilumos sąskaita 100 tūkst. Valandų (tai yra vidutinis intervalas tarp prevencinio kapitalinio remonto).

Šildymas iki 50 laipsnių nėra atsitiktinis. Būtent šis rodiklis buvo laikomas efektyviausiu specialių skaičiavimų rezultatais ir praktiškai įgyvendintų sistemų tyrimais. Todėl žemės šildymas, naudojant energijos srautą iš gylio, dažniausiai papildomas ne radiatoriais, bet šiltoje grindų ar oro grandinėje. Vidutiniškai 1000 W energijos, kuri varo siurblį, galima padidinti apie 3500 W šiluminę energiją. Atsižvelgiant į nesuvaldomą aušinimo skysčio sąnaudų padidėjimą pagrindiniame tinkle ir kituose šildymo metoduose, tai yra labai malonus rodiklis.

Geoterminį šildymą sudaro trys grandinės:

• žemės surinkėjas;
• šilumos siurblys;
• iš tikrųjų namuose yra šildymo kompleksas.

Priežastis yra paprasta - kad vanduo, atsirandantis pakankamai šildytame dirvožemio sluoksnyje, greitai pašalina įrangą. Ir net tokį skystį galima rasti bet kokioje savavališkai. Konkrečio aušinimo skysčio pasirinkimas priklauso nuo inžinierių sprendimų. Siurblys parenkamas priklausomai nuo likusių sistemos dalių. Kadangi šulinio gylis (įrangos lygis) nustatomas pagal natūralias sąlygas, lemiami skirtumai tarp geoterminių sistemų tipų yra susiję su rezervuaro įrenginiu žemėje.

Horizontali struktūra reiškia kolektoriaus vietą po dirvos užšalimo linija. Priklausomai nuo konkrečios vietos, tai reiškia 150-200 cm gilinimą, kuris gali būti aprūpintas įvairiais vamzdžiais, pvz., Variu (su išoriniu PVC sluoksniu) ir pagamintas iš metalo plastiko. Norėdami gauti nuo 7 iki 9 kW šilumos, turėsite pastatyti ne mažiau kaip 300 kvadratinių metrų. m kolektorius. Šis metodas neleidžia priartėti prie medžių daugiau kaip 150 cm, o baigiantis įrenginiui būtina tobulinti teritoriją.

Vertikaliai eksponuojamas rezervuaras reiškia kelių gręžinių gręžimą, būtinai nukreiptas į įvairias kryptis, ir kiekvienas švinas yra iš savo kampo. Šulinių viduje yra geoterminiai zondai, šiluminė grąža nuo 1. m pasiekia apie 50 vatų. Lengva apskaičiuoti, kad už identišką šilumos kiekį (7-9 kW) reikės tiekti 150-200 m šulinių.Šiuo atveju privalumas yra ne tik ekonomikoje, bet ir tai, kad teritorijos kraštovaizdžio struktūra nesikeičia. Būtina priskirti nedidelį plotą, kad būtų sumontuotas kazono įrenginys ir koncentravimo kolektorius.

Iš vandens šildomas kontūras yra praktiškas, jei išorinį šilumos mainų įrenginį galima įdėti į ežerą ar tvenkinį iki 200–300 cm gylio. Tačiau būtina sąlyga - rezervuaro vieta 0,1 km spinduliu nuo šildomo pastato ir mažiausiai 200 kvadratinių metrų vandens paviršiaus ploto. m. Taip pat yra oro šilumokaičiai, kai šiluma sukuriama iš išorinės grandinės iš atmosferos. Toks sprendimas puikiai pasireiškia pietiniuose šalies regionuose ir nereikalauja jokių kasimo darbų. Sistemos trūkumai yra mažas efektyvumas, kai šalčio temperatūra yra 15 laipsnių, o visiškas sustojimas, jei temperatūra nukrenta iki 20 laipsnių.

Šalies namų geoterminis šildymas, visų pirma, nevartoja brangių ir teršiančių oro mineralinių degalų. Tokiu būdu šildomi jau 7 iš 10 naujų Švedijoje pastatytų namų. Karštomis dienomis šildytuvo geoterminė įranga tampa pasyvaus kondicionavimo priemone. Priešingai nei visuotinis įsitikinimas, tokia šildymo sistema nereikalauja ugnikalnių ar geizerių. Labiausiai įprastoje plokščioje vietovėje jis neveikia.

Vienintelė sąlyga yra pasiekti terminį tašką žemiau šalčio linijoskurioje dirvožemio temperatūra visada yra nuo 3 iki 15 laipsnių. Itin aukštas efektyvumas tik prieštarauja gamtos įstatymams; šilumos siurblys yra prisotintas freonu, kuris išgaruoja pagal „ledo“ vandenį, kuris atrodo žmonėms. Garas šildo trečiąją grandinę. Tokia schema yra šaldytuvas, išjungtas į vidų. Todėl siurblio efektyvumas susijęs tik su kiekybiniu elektros energijos ir šilumos išteklių santykiu. Pats savaiminis diskas yra „toks, koks turėtų būti“, su neišvengiamu energijos nuostoliu.

Galima atsižvelgti į objektyvius geoterminio šildymo privalumus:

• puikus efektyvumas;
• patikimas aptarnavimo laikotarpis (šilumos siurblys veikė 2-3 dešimtmečius, o geologiniai zondai yra iki 100 metų);
• darbo stabilumas beveik visomis sąlygomis;
• trūksta privalomųjų energijos tiekėjų;
• visišką autonomiją.

Yra viena rimta problema, kuri neleidžia geoterminiam šildymui tapti išties įprastu sprendimu. Tai, kaip rodo savininkų apžvalgos, aukšta sukurto dizaino kaina Šildyti įprastą 200 kvadratinių metrų namą. m (ne taip reti), reikės statyti raktų sistemą 1 mln. rublių, iki 1/3 šios sumos yra šilumos siurblys. Automatiniai įrenginiai yra labai patogūs, ir jei viskas yra teisingai nustatyta, jie gali dirbti daugelį metų be žmonių įsikišimo. Viskas priklauso tik nuo lėšų prieinamumo. Kitas trūkumas yra priklausomybė nuo siurbimo įrenginio maitinimo.

Nemažai žmonių stengiasi sukurti savo rankomis geoterminį šildymą. Tačiau norint, kad tokia sistema veiktų, reikia atlikti kruopščius skaičiavimus, taip pat reikalingas vamzdžių įrengimo išdėstymas. Neįmanoma įveikti šulinio iki namų daugiau nei 2-3 metrų, o maksimalus leistinas gręžimo gylis siekia 200 m, tačiau gerų 50 km pločio gręžinių geras efektyvumas.

Pagrindiniai parametrai, į kuriuos atsižvelgiama apskaičiuojant, yra šie:

• temperatūra (nuo 15 iki 20 m gylio, nuo 8 iki 100 laipsnių, priklausomai nuo sukurtų sąlygų);
• atsiperkamosios galios vertė (vidurkis - 0,05 kW per 1 m);
• klimato, drėgmės ir kontakto su požeminiu vandeniu poveikis šilumos perdavimui.

Labai įdomus, visiškai sausas uolienos suteikia ne daugiau kaip 25 W su 1 mir jei yra požeminis vanduo, šis skaičius padidėja iki 100-110 vatų. Negalime pamiršti, kad standartinis šilumos siurblio veikimo laikas yra 1800 valandų per metus. Jei šis rodiklis viršijamas, sistema nebus efektyvesnė, tačiau jos nusidėvėjimas sparčiai augs. Dar blogiau, pernelyg intensyvus podirvio šiluminių išteklių panaudojimas veda prie jų aušinimo ir net iki uolų užšalimo darbiniame gylyje. Po to dirvožemis gali nuskęsti, kartais sugadinti darbiniai vamzdžiai ir antžeminės konstrukcijos.

Šilumos tiekimas požeminių šaltinių sąskaita turėtų būti sukurtas pagal griežtai parengtą algoritmą. Kadangi vandens ir oro sistemos yra ribotos, dauguma praktinių galimybių yra gręžimo gręžiniai. Ir tai yra dar viena priežastis, dėl kurios nedarysite viską su savo rankomis. Tik speciali įranga leidžia patekti į 20–100 m gylyje, kur sukuriamos būtinos šildymo sąlygos. Kaip zondus leidžiama naudoti plastikinius vamzdžius, suprojektuotus maždaug 6 barų slėgiui.

Norint pagerinti sistemos veikimą, naudokite 3 arba 4 eilučių juostelesGalinės sekcijos yra sujungtos U raidės pavidalu. Šildymas palei kontūrą yra labai svarbus, nes jo dėka pašalinamas vamzdžių įtrūkimas esant sunkiam šalčiui. Šis šildymas atliekamas per vielą, ištemptą į kanalo centrą, per kurį naudojama srovė. Jei negalima naudoti energijos krūvos, turi būti naudojami horizontalūs imtuvai. Jiems ruošiama 15x15 m matmenų, iš jos išimama 0,5 m gylio.

Šis plotas reikalingas panašiems zondams kloti. Dažnai naudojami elektriniai kilimai ar vamzdžiai, kurie keičia šilumą. Siekiant pagerinti šildymo sistemos efektyvumą, pritaikykite vamzdžio išdėstymą spirale arba „gyvatės“ forma. Neįmanoma tiksliai pasakyti, kas yra geresnė - paruošti kompleksai, pagaminti iš masės arba savarankiškai. Pirmuoju atveju suderinamumo problema išspręsta automatiškai, tačiau antra, padidėja lankstumas, padidėja modernizavimo potencialas (nors daugiau dėmesio reikėtų skirti projektavimui).

Mėgėjų statybininkai gali išeiti iš tipiško šilumos akumuliatoriaus, jį pakeičiant betonu. Geoterminis šildymas tokioje sistemoje pašalina reikšmingų temperatūros svyravimų poreikį. Jūs galite atlikti eksperimentus su skirtingais aušinimo skysčiais, taip pat montuoti kompresorius, kurių našumas yra skirtingas. Apskaičiuodama apkrovą tinkamai ir teisingai paskirstydama šilumą per suvartojančias grandines, galite padaryti sistemą efektyvesnę 15-20%. Tuo pačiu metu energijos sąnaudos pastebimai sumažėja.

Horizontaliai išdėstyti vamzdžiai yra išdėstyti 50–300 cm gylyje, o greitkelių srityje - mažiausi, jie gaminami sukimosi forma. Tačiau tarp atskirų dviejų greitkelių turėtų būti bent 200 mm. Prieš atliekant bet kokius statybos darbus reikia nustatyti dirvožemio šiluminį poveikį.Jei jis yra mažesnis nei 20 vatų 1 kvadratui. m, nėra geoterminio kontūro taško. Siekiant užtikrinti požeminio vandens išleidimą, duobių dugnas yra padengtas smėlio sluoksniu. Vamzdžiai, pagrįsti polietilenu, yra puikūs.

Efektyviausias šilumos siurblio veikimas yra patalpose, kuriose oro temperatūra yra nuo 14 iki Celsijaus. Jei įmanoma, turėtumėte pirmenybę teikti vertikaliam kontūrų išdėstymui horizontaliai, nes tai yra pats efektyviausias. Sprendžiant iš nuomonių, geoterminis šildymas yra neprotingas, pernelyg ilgai šildo vandenį, nes daugeliu atvejų tokia sistema atlieka tik pagalbinį vaidmenį. Norint pasiekti aukščiausią našumą, turėtumėte sutelkti dėmesį į didžiausią leistiną šilumos išteklių įtraukimo intensyvumą ir apskaičiuotą šulinio srautą.

Jei karštas vanduo nėra žemiau, bet karštas vanduo, tai praktiškai yra optimali situacija. Tada galima sutaupyti pinigų ir gauti didžiausią naudą. Tačiau turime prisiminti, kad jei planuojama vienu metu naudoti karštus požeminius vandens tiekimo šaltinius, vanduo jose turi atitikti standartinius sanitarinius reikalavimus. Kai cheminė analizė parodo agresyvių komponentų buvimą, patartina organizuoti dvi autonomines grandines, kuriose skystis nesimaišo, bet vyksta tik šilumos mainai. Kompresoriai tvirtinami ant sienų iš šaldytuvų arba oro kondicionierių.

Jei namų laidai yra gana silpni, naudinga naudoti porą kompresorių, kad sumažintumėte paleidimo srovę dėl serijos prijungimo. Įdiegiant kondensatorius, jie turėtų pasirūpinti freono judėjimu jose nuo viršutinio taško iki apačios, o ne atvirkščiai. Kad kolektorius dirbtų stabiliai ir šildytų kambarį, jo plotas (100 kv. M namų privačiam namui) turi būti 200-250 m2. Horizontali šildymo schema neturėtų būti naudojama, jei planuojate vėliau padalinti sodą ar daržovę. Norint užbaigti sistemą, galima naudoti net įprastą gręžinio siurblį.

Informacijos apie tai, kas yra geoterminis šildymas ir kaip jį įdiegti, žr. Toliau pateiktame vaizdo įraše.