Toplota je jedna od najtraženijih vrsta energije potrebne za održavanje ljudskog života. Istovremeno, troškovi resursa za njegovu proizvodnju su prilično impresivni - bilo da se radi o električnoj energiji sa naftnim derivatima ili tradicionalnim gorivima poput uglja i drveta. Očigledno, s obzirom na to, postoji potreba da se ponudi alternativni način grijanja. Jedno od najperspektivnijih i najaktivnijih tehničkih rješenja ovog tipa je geotermalna toplotna pumpa, čiji se koncept postepeno približava domaćim uslovima rada.
Pregled tehnologije
Svaka ideja o alternativnom izvoru topline uključuje uslugu jednog ili drugog prirodnog materijala ili fenomena. U ovom slučaju, podzemlje je centralni dobavljač energije. Na osnovu izvesnihdovoljno duboko da održava dovoljnu temperaturu tako da se njena toplota može akumulirati i dalje koristiti na površini. Hidrološki resursi se takođe mogu smatrati izvorom toplote, čime se prilagođava tehnički dizajn skladišne infrastrukture.
Da bi se prikazala efikasnost ove tehnologije, može se napomenuti da kada uložite 1 kW energije u održavanje geotermalne toplotne pumpe, možete dobiti povrat u obliku 2-6 kW. Šta objašnjava tako visoku efikasnost? U poređenju sa drugim načinima prerade prirodnih izvora energije, geotermalni mehanizmi ne predviđaju srednje korake konverzije. Na primjer, skladištenje solarne energije zahtijeva da se svjetlost i toplina pretvore u električnu energiju, koja se koristi za pokretanje kuće. U ovom slučaju toplina se ne pretvara, već se direktno ili uz minimalne prelazne korake prenosi do ciljnih potrošača.
Princip rada
Za početak, vrijedi identificirati specifične točke koje su uključene u proces geotermalnog grijanja. Proces počinje u tlu - na nivou koji se nalazi ispod tačke smrzavanja. Temperatura može varirati ovisno o dubini. Za minimalni termički učinak dovoljno je da prelazi 0 °C, ali u praksi se 35-40 °C smatra ekonomski opravdanim pokazateljem. Krajnji korisnik je krug grijanja.
Poseban cjevovod odgovoran je za prijenos energije od zemlje do sistema grijanja doma,servisira geotermalna toplotna pumpa. Princip rada se zasniva na činjenici da se toplota prenosi kroz ovaj dovodni vod sa izmenjivačem toplote isparivača duž kruga rashladnog sredstva. Kao iu klima uređajima, freon igra ulogu aktivne supstance koja isparava. Pre pokretanja pumpe je u tečnom stanju, a nakon pokretanja prelazi u gasovito stanje. Nadalje, ažurirano rashladno sredstvo se prenosi u kompresor, čije su komunikacije povezane sa završnim krugom grijanja. Višak freona u ovom trenutku se ispušta kroz izlazni kanal.
Geotermalna oprema
Glavni funkcionalni element sistema je termomehanička pumpa. Strukturu jedinice predstavljaju tri kruga:
- External. Cirkuliše konvencionalnu rashladnu tečnost u obliku antifriza ili slane vode.
- Interna. Sadrži rashladno sredstvo u zatvorenim komorama u kojima se odvijaju procesi zagrijavanja-isparavanja.
- Spoljna petlja koja ide direktno do ciljanog sistema.
Takođe, spisak radnih tijela geotermalne toplotne pumpe za grijanje uključuje kompresor, isparivač, ispusni kanal i nosače topline. Važno je napomenuti da se dizajn, izgled i dodatne funkcionalnosti mogu razlikovati ovisno o aplikaciji. Postoje instalacije za tlo, za vodu i vazduh, kao i kombinovani sistemi koji mogu da rade u različitim uslovima.
Izvori toplote i skladišta
Geotermalni sistemi imaju mnoge prednosti,povezan sa ekonomičnom opskrbom energijom, praktičnošću i tehnološkom dostupnošću za kućnu upotrebu. Ali, kao i drugi sistemi koji skladište alternativnu energiju, on zavisi od izvora. Stoga, kako biste bili sigurni u stabilnost opskrbe toplinom, potrebno je unaprijed razmisliti o mogućnosti povezivanja na rezervni kanal za opskrbu energijom. O zemljišnim i hidrološkim izvorima biće reči u nastavku, ali za sada bi trebalo da se u principu upoznate sa radnom infrastrukturom kojoj geotermalna toplotna pumpa služi kao sistem snabdevanja resursima. Rasuti materijali, cijevi, sonde i strukture, čija struktura može akumulirati energiju, djeluju kao prijemnici topline. Konkretno, to mogu biti grejne prostirke povezane sa pumpom, rashladnom tečnošću i sistemima grejanja treće strane.
Zemljeni izvor toplotne energije
Sistemi velikog kapaciteta koji skladište geotermalnu energiju postavljeni su na poljima od oko 200 m22. Sa označene zone ispod tačke smrzavanja uklanja se sloj zemlje debljine 40-50 cm. Generalno se dobija debljina od 150-200 cm Ovi i drugi podaci su navedeni u projektu sa proračunom energetskih zapremina za određeni krug grejanja. Mnogo će zavisiti i od regiona, jer u jednoj oblasti možete izvući 30 W od 1 m2, au drugom - 70-80 od 1 m2.
Na gradilištu se formiraju bunari, rovovi ili čvrste platforme za smještaj elemenata koji se nakupljaju. Smatra se najpristupačnijim u implementacijivertikalna ispustna instalacija u koju se postavljaju spiralne akumulacijske cijevi ili prostirke. U horizontalnoj konfiguraciji usisne infrastrukture, toplotna pumpa za grijanje može proizvesti velike količine energije, ali ima nedostatke. Oni se odnose na složenost zemljanih radova (potrebna je posebna oprema za razvoj velikih površina), isključenje bilo kakvog uređenja i niže temperature do kraja sezone grijanja.
Vodni izvor toplotne energije
Glavni objekti usluga u ovom slučaju su jezera, rezervoari i bare. Što se tiče akumulacijskih elemenata, njihovu funkciju obavljaju polimerne cijevi s punjenjem antifriza. Zapremina izvučene energije u prosjeku se može predstaviti kao 30 W po 1 m cijevi. Za složeno održavanje velike privatne kuće potrebno je 12 kW - shodno tome, potrebno je organizirati cjevovod dužine 400 m.
Postoji još jedan pristup skladištenju toplote iz hidroloških resursa. Ako u blizini nema jezera i rezervoara, onda na vlastitoj lokaciji možete opremiti 2-3 bunara sa bunarima dubine od oko 20 m. Voda na ovom nivou će imati temperaturu od oko 10 ° C, ali to je dovoljno za funkciju pomoćnog grijanja. Zaključak je da geotermalna toplotna pumpa obavlja zadatak konstantne cirkulacije tople ili tople vode. Na jednoj strani strujnog kruga, resurs se konstantno zagrijava u bunarima bez i najmanjeg troška, a kuća akumulira energiju iz novoprimljenog dijela vode.
Instalacija geotermalnog sistema
Prije odluke o kupovini opreme treba procijeniti da li je upotreba ove tehnologije u osnovi opravdana u određenom regionu. Da bi se to postiglo, provode se brojna geološka istraživanja sa određivanjem dubine smrzavanja tla.
U instalaciji su uključene cijevi ili drugi akumulacijski elementi, pumpa i instalaciona armatura. Unutrašnju infrastrukturu grijanja mogu formirati radijatori, ventilatori ili pod s toplom vodom itd. Ovo će biti sistem za potrošnju isporučenog resursa.
Dakle, geotermalne toplotne pumpe se ugrađuju za kuću u bunare - kao što je već napomenuto, ne samo zemljište, već i vodu. Moguće je opremiti bunare, rovove i polja likvidiranim slojem tla, ali se ova opcija češće koristi za industrijsku opskrbu toplinom. U stvorenoj niši baterije se polažu po cijeloj lokaciji - u pravolinijskoj ili spiralnoj konfiguraciji. Krugovi su spojeni na pumpu koja se nalazi na površini, koja je, pak, povezana na krugove kućnog grijanja.
Proizvođači geotermalnih pumpi
Segment se aktivno razvija naporima najvećih proizvođača HVAC opreme. Konkretno, proizvođač kotlova Viessmann predstavlja pouzdane jedinice za skladištenje vode i toplote zemlje na radnoj temperaturi od oko +65 °C. Za industrijske i javne zgrade površine 300-350 m2 dostupna je NIBE F1145 toplotna pumpa sa zemljom. Njegovomkarakteristike uključuju mogućnost povezivanja na trofaznu mrežu na 380 V, i na jednofaznu mrežu na 220 V. Japanska kompanija Mitsubishi nudi univerzalne modele geotermalnih pumpi u smislu primjene. Programeri ove kompanije od 2007. godine razvijaju koncept višezonskog odvajanja grijanja sa pojednostavljenim sistemom upravljanja.
Ne zanemarite tako perspektivan segment i domaće kompanije. Na primjer, geotermalna toplinska pumpa BROSK Mark II 100 ruske proizvodnje dizajnirana je posebno za privatnog potrošača - vlasnika male seoske kuće. Ali, uprkos skromnim performansama, ova oprema se karakteriše kao pouzdana, energetski efikasna i multifunkcionalna.
Pozitivne povratne informacije o tehnologiji
Ovaj način grijanja privlači mnoge ljude pogodnošću održavanja, održavanja i, naravno, minimalnim finansijskim troškovima tokom rada. Oprema praktički ne zahtijeva potrošni materijal za gorivo. Električni resursi su potrebni da bi se osigurala funkcija iste pumpe i upravljačke opreme, ali su beznačajni u odnosu na količinu energije koja se vraća. Naglašena je i ekološka prihvatljivost geotermalnih toplotnih pumpi. Recenzije i uopće jedno od prvih mjesta među pluse stavljaju činjenicu da radna infrastruktura ne zauzima prostor u kući. Dovode se samo komunikacije, a ostale funkcionalne jedinice i čvorovi ostaju na ulici.
Negativne recenzije
Sa potpunim geotermalnim termičkim performansama kotlarnicesistemi nisu uporedivi. A poenta nije čak ni u specifičnim pokazateljima snage, već u grčevitoj opskrbi toplinom. Mnogi se žale na duge periode niskih isporuka energije, zbog čega se preporučuje organiziranje rezervnih sistema napajanja. Ali ovdje postoji još jedan nedostatak. Iako se na održavanje opreme troši malo novca, početna investicija je uporediva sa kupnjom moćnog industrijskog kotla. Čak je i geotermalna toplotna pumpa ruskog porekla BROSK Mark II 100 dostupna na tržištu za 250-300 hiljada rubalja. ovisno o konfiguraciji. Troškovi instalacije također će koštati 50-70 hiljada rubalja.
Zaključak
Postoji dosta opcija za organizaciju opskrbe toplinom u privatnoj kući. Svaki od njih je skup na svoj način tokom rada - od skupih električnih ploča do ekonomičnih plinskih kotlova. Ali, tradicionalna oprema u modernom dizajnu je sistem koji je dizajnom optimizovan i lak za upravljanje. Šta može privući geotermalnu toplotnu pumpu za grijanje doma? Naravno, ekonomski faktor će doći do izražaja, ali šta drugo? Možete se obratiti takvim instalacijama ako na lokaciji ima dovoljno prostora za organizaciju kompleksa. U tom slučaju možete računati na barem pasivno pomoćno grijanje prostora bez stalnog nadzora i održavanja. I još nešto - ovo je potpuna autonomija, koja omogućava korištenje geotermalne opreme kao rezervnog izvora topline.
