Vi vet att geotermi är jordens värme, och termen "geotermisk" är ofta associerad med vulkaner och gejsrar. I Ryssland används geotermisk energi huvudsakligen i industriell skala, till exempel finns det västra östra kraftverk som drivs på grundval av vår planetens värme.
Många tror att det är något från fantasins rike att göra geotermisk uppvärmning hemma med egna händer. Är det inte Men det här är absolut inte fallet! Med utvecklingen av modern teknik har inhemsk användning av "grön energi" blivit ganska verklig.
Vi kommer att prata om principerna för drift av alternativ uppvärmning, dess fördelar och nackdelar, jämförbara med traditionella värmesystem. Du kommer också att lära dig hur man ordnar värmeväxlaren och hur man installerar geotermisk uppvärmning med egna händer.
Artikelns innehåll:
- Några historiska fakta
- De verkliga fördelarna och nackdelarna
- Om geotermiska värmekällor
- Principen för drift av sådan uppvärmning
-
Två typer av värmeväxlare plats
- Alternativ # 1. Vertikal placering av den externa samlaren
- Alternativ # 2. Jorduppsamlarens horisontella läge
- Dämpa horisontell värmeväxlare i behållaren
- Gör det själv: vad och hur
- Kostnader och möjligheter till återbetalning
- Slutsatser och användbar video om ämnet
Några historiska fakta
När oljekrisen bröt ut på 70-talet under det senaste århundradet uppstod ett brinnande behov i väst alternativa energikällor. Det var vid den här tiden att de första geotermiska värmesystemen började skapas.
Idag är de utbrett i USA, i Kanada och i västeuropeiska stater.
Bildgalleri
foto av
Användningen av jordens inre energi har en stor fördel: de använda resurserna erhålls gratis och spontant återvinns
Det inbyggda kvarteret i det geotermiska systemet tar upp lite utrymme, ser ut som bekanta hushållsapparater
Den initiala investeringen i anläggningen i systemet med geotermisk energi är högre än kedjens installation, men minimikraven för underhåll och drift motiverar och betalar snabbt för projektet
Utrustningen som bearbetar jordens energi till värme, avger inte förbränningsprodukter, brinner inte permanent eld, kol, torv, gas
Utsikter för geotermisk uppvärmning
Mått på geotermisk inomhusenhet
Kostnaden för installation och drift av en värmepump
Miljömässiga prioriteringar för värmepumpar
Till exempel används i Östersjön vattnet aktivt, vars temperatur är + 4 ° С. I Tyskland sponsras även införandet av geotermiska värmesystem på statsnivå.
Vid uppgift om geotermiska energikällor föreställer vi oss alltid en dal med gejsrar eller vulkaner, men källorna vi behöver är mycket närmare. Och de hjälper oss att värma upp på vintern och svalka på sommaren.
Pauzhetskaya, Verkhne-Mutnovskaya, Okeanskaya och andra geotermiska kraftverk verkar i Ryssland. Men det finns väldigt få fakta om att använda jordens energi i vår privata sektor.
De verkliga fördelarna och nackdelarna
Om det i Ryssland är geotermisk uppvärmning av den privata sektorn relativt sällsynt betyder det att tanken inte är värda kostnaden för att genomföra den? Kanske bör det här problemet inte lösas? Det visade sig att det inte är det.
Användningen av ett geotermiskt värmesystem för ett hem är en kostnadseffektiv lösning. Och det finns flera skäl till detta. Bland dem är snabb installation av utrustning som kan fungera länge utan avbrott.
Om du inte använder vatten i värmesystemet, men frostskydd av hög kvalitet, kommer det inte att frysa och dess slitage blir minimal.
Vi listar de andra fördelarna med denna typ av uppvärmning.
- Förfarandet för bränning av bränsle är uteslutet. Vi skapar ett helt brandsäkert system, vilket under driftens gång inte kommer att kunna leda till skador på bostäder. Dessutom är ett antal andra problem som är relaterade till närvaro av bränsle uteslutna: nu behöver man inte leta efter en plats för att lagra den, vara engagerad i upphandling eller leverans.
- Betydande ekonomiska fördelar. Under driften av systemet behöver inte några ytterligare investeringar. Den årliga uppvärmningen tillhandahålls av naturens krafter, som vi inte köper. Naturligtvis, vid drift av en värmepump, används elektrisk energi, men samtidigt producerar volymen av producerad energi betydligt mer än förbrukningen.
- Ekologisk faktor. Geotermisk uppvärmning av ett privat lanthus är en miljövänlig lösning. Frånvaron av förbränningsprocessen eliminerar utsläpp av förbränningsprodukter i atmosfären. Om många är medvetna om detta och ett sådant uppvärmningssystem kommer att få allvarlig fördelning, kommer det negativa inflytandet av människor på naturen att minska många gånger.
- Kompakt system. Du behöver inte ordna ett separat boilerrum i ditt hus. Allt som behövs är en värmepump som kan placeras, exempelvis i källaren. Den mest volymetriska konturen i systemet kommer att ligga under jord eller under vatten, du kommer inte att se den på ytan på din webbplats.
- Mångsidighet. Systemet kan fungera både för uppvärmning under kallsäsongen och för kylning under sommarvärmen. Det kommer i själva verket att ersätta dig inte bara en värmare, men också en luftkonditionering.
- Akustisk komfort. Värmepumpen kör nästan tyst.
Valet av ett geotermiskt värmesystem är ekonomiskt fördelaktigt, trots att du måste spendera pengar på inköp och installation av utrustning.
Förresten, som en nackdel med systemet, är det de kostnader som måste nämnas för att installera systemet och förbereda det för drift. Det kommer vara nödvändigt att köpa själva pumpen och vissa material, för att utföra arbete med installationen av den externa samlaren och den interna kretsen.
Det är ingen hemlighet att resurserna blir dyrare från år till år, så ett autonomt värmesystem som kan betala om några år kommer alltid att vara ekonomiskt fördelaktigt för sin ägare.
Men dessa kostnader lönar sig bara under de första verksamhetsåren. Den efterföljande användningen av en samlare som ligger i marken eller nedsänkt i vatten sparar stora resurser.
Dessutom är installationen i sig inte så komplicerad att bjuda in specialister från tredje part för dess genomförande. Om du inte borrar, kan allt annat göras självständigt.
Bildgalleri
foto av
Den inre enheten i systemet som använder jordens värme, innefattar direkt själva värmepumpen, en vattenvärmare separat installerad eller inbyggd i pumpen och en buffertank
Värmeenergi av stenar och grundvatten räcker för att organisera uppvärmning och varmvattenförsörjning av ett lanthus.
Trots de verkliga fördelarna med att driva värmepumpar, värmer du huset med en gaspanna medan billigare, men geotermisk energi används fortfarande till exempel för att värma vatten i poolen
I icke-förgasade områden kan platser där el inte levereras, värmepumpen med energiutvinning av mark och vatten bli ett aggregat som tillhandahåller varmvattenförsörjning och värmesystem.
Det är rimligt att använda fri energi från underjordiskt vatten och stenar för att ge värme till hushållsbyggnader, växthusar, idrottsanläggningar
Värmepumpar med energiintag från jordens tarmar kan fungera som ytterligare energikällor som behövs vid strömavbrott
Vid övergången av ett hus helt till geotermisk uppvärmning är det ofta nödvändigt att konstruera flera kretsar för underhåll av vissa ringar, till exempel för radiatoruppvärmning och golvvärme, det är bättre att använda två värmepumpar, och för Varmt vatten tredje
Geotermiska värmeanordningar kombineras perfekt med både traditionella alternativ och andra typer av alternativa källor: solpaneler, vindkraftverk och andra
Inomhusvärme geotermisk värmesystem
Geotermiska källor vid uppvärmning av ett privat hus
Grundvattenvärmepump för uppvärmning av poolvatten
Geotermiska system i arrangemang av förortsbyggnader
Anordningen av geotermisk uppvärmning i växthuset
Värmepump som tillägg till huvudvärmekretsen
Multikrets geotermisk system i ett privat hus
Geotermisk uppvärmning parad med solpaneler
Det bör noteras att några hantverkare, i ett försök att rädda lärde sig hur man samlar geotermisk egen värmepump.
Om geotermiska värmekällor
För geotermisk uppvärmning kan du använda följande källor för markbunden termisk energi:
- hög temperatur;
- låg temperatur.
Högtemperaturkällor innefattar exempelvis termiska källor. Du kan använda dem, men deras omfattning är begränsad till den faktiska platsen för sådana källor.
Om på Island används denna typ av energi aktivt, i Ryssland är det termiska vattnet långt ifrån befolkade områden. De är maximalt koncentrerade i Kamchatka, där underjordiskt vatten används som kylvätska och levereras till VVS-systemet.
För en effektiv användning av jordens värmeenergi behöver ingen vulkan. Det räcker att använda de resurserna som ligger bara 200 meter från jordens yta.
Men för användning av lågtemperaturkällor har vi alla nödvändiga förutsättningar. För detta ändamål lämpliga omgivande luftmassor, mark eller vatten.
Att extrahera nödvändig energi med hjälp av en värmepump. Med hjälp av processen utförs processen för att omvandla omgivningstemperaturen till värmeenergi, inte bara för uppvärmning utan även av varmtvattenförsörjning av ett privat hushåll.
Bildgalleri
foto av
Geotermiska energikällor omfattar underjordiska naturliga föremål: jordar och vatten.
En saltlösning cirkulerar längs konturen, vilket tar värmen i jorden. När en vätska komprimeras av en kompressor, stiger temperaturen som används vid framställning av kylvätskan för värmesystem
På liknande sätt tas värmeenergin av vattnet i naturreservat, i vilket värmepumpens externa samlare sänks.
När man tar grundvattenvärme från en geotermisk brunn, slingrar värmeväxlaren in i brunnen och tappar genom en rörledning till en inomhusenhetskompressor.
Intag av fritt värme grundvatten och stenar
Utomhus värmeväxlare
Utomhus värmeväxlare i en naturlig damm
Värmepumpen väl
Principen för drift av sådan uppvärmning
Om du är bekant med hur det fungerar luftkonditionering eller kylskåpet, likheten av dessa processer med principen om funktionen av geotermisk uppvärmning är uppenbart. Basen för systemet är en värmepump, som ingår i två kretsar - extern och intern.
För att organisera ett traditionellt uppvärmningssystem i något hus måste du installera rör i det. för att transportera kylvätskan och radiatorer, när de upphettas, vilken värme som kommer att strömma in lokaler. I vårt fall behövs också rör och radiatorer. De bildar systemets interna kontur. Schemat kan läggas till uppvärmda golv.
Den yttre konturen ser mycket större ut än den inre, även om dess dimensioner kan beräknas endast under planerings- och installationsperioden. Under drift är det osynligt, eftersom det är underjordiskt eller under vatten. Normalt vatten eller etylenglykolbaserad frostskyddsmedel cirkulerar i denna krets, vilket är mycket mer föredraget.
Det geotermiska värmesystemet omfattar två kretsar - internt och externt samt värmesystemets hjärta - en värmepump som komprimerar kylvätskan ökar temperaturen (+)
Värmepumpen är sålunda det nyckelelement som animerar hela systemet. Om det finns en vanlig tvättmaskin i ditt hus borde du veta: den här pumpen tar ungefär samma område.
För att arbeta behöver han el, men förbrukar endast 1 kW, det ger 4-5 kW värme. Och det här är inte ett mirakel, eftersom källan till "extra" energi är känd - det är miljön.
Två typer av värmeväxlare plats
Det finns två alternativ för uppvärmning av ett privat hus med hjälp av lågtemperaturenergielement i miljön. Grunden för systemet i alla tre fall är en geotermisk pump.
Den interna kretsen förblir oförändrad för vilken uppvärmningsmetod som helst och huvudskillnaden ligger i externa kretsens läge.
Geotermisk uppvärmning sker med en värmeväxlare lokaliserad:
- upprätt - ligger i brunnar som avslöjar eller inte avslöjar akvariet,
- horisontellt - Värmeväxlare av system läggs i en grop eller ett öppet vatten i form av en slags spole.
Var och en av de typer av uppvärmning som ges här karakteriseras av dess egenskaper, nackdelar och fördelar.
Om du tänker skapa ett sådant värmesystem med egna händer, kommer du att vara intresserad av att lära dig mer om varje typ.
Bildgalleri
foto av
Valet av sättet att placera den externa samlaren beror på tillgängligheten av ledigt utrymme nära herrgården
Det horisontella arrangemanget för det geotermiska värmesystemets externa samlare för ett litet hus kräver en nedläggning av endast 36 m²
När det gäller en enhet för värmeförsörjning av ett hus som sträcker sig från 300 till 600 m², måste en tomt på 110 m² avlägsnas från användning.
För uppbyggnad av en horisontell version av uppsamlaren, belägen i marken, behöver du från 200 till 500 m² ledigt utrymme
För att minska storleken på områden som är återtagna från användning på grund av enheten samlare, olika metoder används, till exempel partiell läggning i en gräv längs gränserna för webbplatsen eller vägar
En mängd olika alternativ används för att gruppera tunnelbanor. En av dem - installation av gångjärn i form av korgar
När man väljer ett rörläggningsschema för värmepumpens externa del, bör man komma ihåg att arbetsdelen av systemet borde begravas under nivån av säsongsbunden jordfrysning
En bra kombination av horisontellt placerade rör och vertikala brunnar hjälper till att minska storleken på den avvecklade platsen.
Vertikal samlare placering
Grupp av värmepump med vertikala slingor
Extern värmepumpsamlare för stort hus
Horisontell kylfläns från jord till vatten
Placerar utomhusenhetens samlare i grävningen
Installera värmeväxlaren som en korggrupp
Placera rörledningen längs väggarna och botten av gropen
Avslutningen av områdets offsetbrunnar
Alternativ # 1. Vertikal placering av den externa samlaren
Denna typ av uppvärmning bygger på ett intressant naturfenomen: på djupet 50-100 m och mer från dess yta har jorden samma och konstanta temperaturer på 10-12 ° С året runt.
För att kunna använda denna jordens energi är det nödvändigt borra vertikala brunnar. Tekniken är nästan densamma som att förbereda en vattenintagskälla.
För att maximera bevarande av landskapet är det möjligt att borra flera rör från samma utgångspunkt, men från olika vinklar.
Systemets externa krets monteras direkt i dessa brunnar. Detta kommer effektivt ta bort värmen från jorden. Naturligtvis kan denna metod knappt kallas enkel och låg budget.
För att skapa ett vertikalt geotermiskt värmesystem behöver du använda borrutrustning. brunnar, utan användning av en borrigg lösning av problem på enhetssystemet kommer att bli ganska tidskrävande (+)
Det är relevant i det fall när området intill huset är redan utrustat och överträdelsen av dess landskap är opraktiskt. Djupet av borrningen kan nå från 50 till 200 meter.
Brunnens specifika parametrar beror på den geologiska situationen på platsen och parametrarna för den framtida strukturen. Livslängden för denna design är ungefär 100 år.
För att bygga en vertikal version av systemet med en värmeväxlare som extraherar grundvattnets energi kommer det att vara nödvändigt att borra två vattenburna brunnar.
En av dem, kallad debitering, använder en pump för att rita vatten, som efter värmeöverföring dräneras till det andra mottagaruttaget.
Minus geotermisk system med två brunnar i brist på effektivitet för uppvärmning av ett lanthus. För mycket energi spenderas cirkulerande pumpen. Men för tillförsel av kylmedel till konturen på ett varmt golv är den mottagna värmeenergin tillräckligt nog.
Alternativ # 2. Jorduppsamlarens horisontella läge
För att lägga den yttre konturen med en horisontell vy av uppvärmningen måste du veta hur djupt marken i ditt område är fryst.
Rören ligger under frysningsgraden i de tidigare beredda grävarna, som tar ett ganska stort utrymme: för att värma huset, vars område är 200-250 kvadratmeter. m, du måste använda ca 600 kvadratmeter. m värmeväxlare. Det är sex tunnland.
Nackdelen med denna design är det stora område som det upptar. Om du behöver en gräsmatta täckt med gräs och blommor på tomten är detta ditt alternativ. Och det är bättre att hålla kollektorns rör bort från fruktbärande träd (+)
Det är klart att volymen av jordarbeten under sådana förhållanden kommer att vara betydande. Dessutom måste du överväga när det gäller platsen för träd och annan vegetation på platsen, för att inte frysa dem. Till exempel kan du inte ha ett kollektorrör närmare än en och en halv meter från träden.
Denna metod för installation används som regel i de fall där webbplatsen endast utvecklas för byggande. Alla beräkningar och planer för byggandet av stugan, organisationen av dess uppvärmning och planeringen av markritningen utförs bäst samtidigt.
Bildgalleri
foto av
Steg 1: Grundvattenvärmepumpenheten med en horisontell kollektor börjar med utveckling av en grop eller gräv och lägger en kollektor som samlar värme från jordlagren
Steg 2: Kollektorns gångjärn är anslutna till rören, varav en samlar upp saltlösningen som absorberar värme från marken, den andra returnerar den efter att energin överförs till värmepumpen
Steg 3: Efter att ha gått in i värmepumpen släpper koksalten energi som går in i lagringsvärmaren, som förbereder värmebäraren för värmekretsar
Steg 4: Efter anslutning och montering av nätverket testas dess funktion. När positiva resultat uppnås är grundkärnan fylld med jord och området ovanför det är avgjort.
Lägg värmeväxlaren i gropen
Anslutning av en kollektor till rör av en utgång och en ingång till huset
Anslutning till en lagringsvärmare
Site arrangemang med extern samlare
Dämpa horisontell värmeväxlare i behållaren
Denna metod kräver ett speciellt arrangemang av bostadsägande - på ett avstånd av ca 100 m från en behållare med tillräckligt djup. Dessutom ska den angivna behållaren inte frysa till botten, där systemets yttre kontur ligger. Och för detta område av behållaren kan inte vara mindre än 200 kvadratmeter. m.
Det här alternativet att placera en värmeväxlare betraktas som den billigaste, men ett sådant arrangemang av husägare är fortfarande inte vanligt. Dessutom kan det finnas svårigheter om vattenkroppen tillhör offentliga anläggningar.
En uppenbar fördel med denna metod är frånvaron av obligatoriska arbetskrävande jordarbeten, fastän du fortfarande måste tinker med kollektorens undervattensplats. Och särskilt tillstånd att utföra sådant arbete behövs också.
En geotermisk anläggning som använder vattenergi är dock fortfarande den mest ekonomiska.
Gör det själv: vad och hur
Om du installerar geotermisk uppvärmning själv är det bättre att köpa den externa kretsen som en färdig produkt. Naturligtvis överväger vi bara de horisontella arrangemangen för den externa värmeväxlaren: under jordens eller undervattens yta.
Det är mycket svårare att montera en lodrät samlare självhålan om du inte har utrustning och borrkompetens.
Värmepumpen är inte så stor utrustning. I ditt hus tar det inte mycket utrymme. I själva verket är det i storlek jämförbart med en konventionell fastbränslepanna. Anslut den inre konturen till ditt hus till den - uppgiften är enkel.
Faktum är att allt görs på samma sätt som i organisationen och värmekabeln med hjälp av traditionella värmekällor. Den största svårigheten är arrangemanget av den yttre konturen.
Denna ordning av huset i förhållande till dammen är vanligare. Det viktigaste att reservoaren inte var mer än 100 meter från stugan
Det bästa alternativet är att använda reservoaren, om den finns på ett avstånd av högst 100 m. Det är nödvändigt att området överstiger 200 kvadratmeter m och djup - 3 m (genomsnittlig frysningsparameter). Om denna reservoar inte hör till dig, kan problemet få tillstånd att använda det.
Om behållaren är en damm som du äger, så är saken förenklad. Vattnet från dammen kan temporärt pumpas ut. Då kan arbetet på botten enkelt utföras: det är nödvändigt att lägga rören i en spiral och säkra dem i denna position.
Utgrävningsarbete kommer endast behövas för grävning av grävningen, vilket kommer att behövas för att ansluta den externa kretsen till värmepumpen.
Efter att ha gjort allt arbete kan dammen fyllas med vatten. Under de närmaste åren ska hundra externa värmeväxlare fungera ordentligt och inte orsaka problem för sin ägare.
Om du har en tomt till ditt förfogande, där du bara behöver bygga bostäder och växa en trädgård, är det meningsfullt att planera en horisontell värmeväxlare av jordtypen.
För att göra detta bör en preliminär beräkning av framtidsuppsamlarens område göras baserat på de parametrar som redan angivits ovan: 250-300 kvadratmeter. m samlare per 100 kvadratmeter. m uppvärmt område av huset.
Om du har en tomt utan byggnader och vegetation som du vill behålla, marken vid Konstruktionen av en yttre horisontell markkontur kan enkelt avlägsnas: det är lättare än att gräva dike
Skytten i vilka konturens rör skall läggas måste grävas under markens frysning.
Och ännu bättre - ta bara bort marken till djupet av dess frysning, lägg röret och sätt tillbaka jorden på plats. Arbetet är tidskrävande, svårt, men med stor vilja och beslutsamhet kan du göra det.
Kostnader och möjligheter till återbetalning
Kostnaden för utrustning och dess installation under uppbyggnaden av geotermisk uppvärmning beror på enhetens och tillverkarens kapacitet.
Varje tillverkare väljer, styrd av sina egna tankar och information om rykte och tillförlitlighet hos ett visst varumärke. Men kraften beror på området i rummet som ska betjänas.
Denna siffra återspeglar i korthet väsentligheten i fördelarna med användning av ett geotermiskt värmesystem. Det är detta förhållande av inkommande och utgående energi som gör det möjligt för systemet att snabbt betala ut först och spara sedan ägarens pengar (+)
Om vi tar hänsyn till exakt kraften varierar kostnaden för värmepumpar i följande områden:
- vid 4-5 kW - 3000-7000 konventionella enheter;
- på 5-10 kW - 4000-8000 konventionella enheter
- 10-15 kW - 5000-10000 konventionella enheter.
Om vi lägger till det här beloppet kostar de kostnader som krävs för att utföra installationen (20-40%), så får vi ett belopp som för många verkar vara helt orealistiskt.
Men alla dessa kostnader kommer att betala för ganska rimliga villkor. I framtiden måste du bara betala mindre kostnader för den el som behövs för att driva pumpen. Och det är det!
På grund av brist på effektivitet hos geotermiska system för uppvärmning av bostadshus används de i som ett tillägg till de huvudsakliga värmenätena eller de byggs i komplex med två eller flera värmeväxlare
Som praktiken visar, är geotermisk uppvärmning särskilt fördelaktig för hus med totalt uppvärmd yta på 150 kvadratmeter. Under fem till åtta år är alla kostnader för utrustningen av värmesystem i dessa hus fullt utbetalda.
Om geotermisk uppvärmning inte är särskilt efterfrågad bland ägarna av privata hus, har effektiviteten hos gelsystemen redan beräknats av invånare i de södra regionerna. teknik solvärmeanläggningar enkelt nog, och dess kostnadseffektivitet och användbarhet bekräftas av många års erfarenhet av användningen av västerländska länder och våra landsmän.
Ytterligare information om alternativa energikällor finns i den här artikeln.
Slutsatser och användbar video om ämnet
Om det är lättare för dig att ta visuell information, kan den här videon låta dig se med egna ögon hur Det är det geotermiska systemet som fungerar, och också att lära sig mer om vem och varför denna typ av uppvärmning lönsam.
Vi uppmanar dig att titta på en kort video där ägaren till en horisontell undervattensamlare berättar om hans intryck av sin verksamhet. Dessutom kommer du, efter att ha tittat på den här videon, att lära dig om de löpande kostnaderna som är förknippade med driften av ett geotermiskt värmesystem.
Varje ägare av ett privathus väljer själv om man ska köpa tjänster av resursleverande organisationer för honom eller bara förlita sig på sig själv. Men han styrs av en lista över överväganden.
Målet som vi ställer inför oss är inte att driva dig till en klar slutsats, men att dela information om alternativen för att lösa uppgiften före dig.
Finns det något att komplettera eller har frågor om geotermisk uppvärmning av ett privat hus? Du kan lämna kommentarer på publikationen. Formuläret för kommunikation finns i det nedre blocket.
