Геотермално отопление на къщата със собствени ръце: принципът на работа, характеристиките на инсталацията и препоръките

С всички предимства на алтернативните енергийни източници, техническото изпълнение на обслужващата ги инфраструктура все още остава основната пречка за масовото разпространение на технологии за безплатно снабдяване с енергия. Средствата за натрупване и доставяне на ресурси се оправдават главно в изпълнението на големи проекти, работещи с големи количества гориво, електричество или топлина. В това отношение се разпределя геотермалното отопление, което е най-малко взискателно за техническата и оперативната система, което позволява да бъде организирано самостоятелно в условията на частно домакинство.

Принципът на системата

Използването на геотермална топлинна енергия е възможно благодарение на естественото и постоянно загряване на вътрешните слоеве на земната кора с магма. Степента на генериране на топлина е толкова висока, че температура от около 45-50 ° C, приемлива за натрупване, се преобразува дори в студени райони със замръзване на приемливи дълбочини за пробиване. С други думи, основната задача на системата е да доставя топлинна енергия директно на мястото на потребление. Основният принцип на геотермалното отопление се основава на преноса на енергия чрез колектори и канали с циркулиращ антифриз.

На първия етап топлината се натрупва директно в земните недра с помощта на специални елементи с повишен топлообмен. Това са колекторни единици, които абсорбират топлината и след това го прехвърлят заедно с антифриз към разпределителното устройство в точките на всмукване и консумация. На този етап е включена помпената станция, която преобразува и доставя енергия към радиатори, система за БГВ, котли и други блокове, които участват в отоплителната инфраструктура.

Приложено оборудване

Повечето от техническите възли са спомагателни устройства и приспособления, които обслужват транспортната мрежа за пренос на топлина. Можем да разграничим вече споменатите колектори, тръбните комуникации, както и разширителния резервоар по захранващата линия до разпределителната станция, която служи като буфер. Основният функционален елемент на системата е геотермална помпа. За домашно отопление се използват помпени агрегати с модули за пасивно охлаждане. Необходимо е наличието на такива предпазители като средство за автоматично регулиране на натоварванията, които не могат да се контролират ръчно по време на непрекъсната работа на системата.

По размер такива помпи могат да съответстват на средните хладилници, следователно, като се вземат предвид свързващите и санитарните принадлежности с дренажни канали за това оборудване, първоначално се препоръчва да се организират технически помещения. В зависимост от вида на системата, уредът може да изпълнява както функция за отопление, така и функция за охлаждане - като климатик. Но във втория случай е необходимо да се организират допълнителни вериги за подаване на работния флуид.

Видове термопомпи

Източникът на геотермална топлинна радиация може да бъде различна среда. Така, в допълнение към земята и в най-ефективните и сложни системи, заедно с нея се използват и високи температури на водата и въздуха. В зависимост от конфигурацията на разпределението на енергията, геотермалната термопомпа за отопление се класифицира в следните типове:

• Подпочвени води. Най-често срещаната система, която включва използването на затворени почвени контури с дълбоки сонди в комбинация със система за генериране на водна топлина.
• Вода-вода. Използват се отворени кладенци за извличане на енергията на подпочвените води, която обаче се загрява от земята на големи дълбочини.
• Водата-въздух. Най-сложната система, в която участват няколко групи оборудване за съхранение - включително външни радиатори и въздушни панели, които се нагряват по време на работа.

Всички тези системи са обединени от едно важно предимство пред други средства за натрупване на естествена енергия. Тя се крие във факта, че геотермалното отопление не превръща топлината в друг вид енергия (пара, електричество). На последния етап тя се използва от потребителите в оригиналната форма.

Организацията на термопомпата

Като основа за единицата, можете да използвате конвенционална сплит система. Например, инсталация с капацитет от около 1 kW може да генерира 5-6 kW топлина, в зависимост от работните условия и качеството на лентата. Външният климатик трябва да бъде поставен в защитна дървена рамка, снабдена с висококачествена топлоизолация. Контурите на подаването на антифриз от наземните батерии ще бъдат изпратени към него. В по-сложен дизайн, каскадните геотермални термопомпи се използват за отопление на дома, в което за всяка верига се използват няколко компресора.

По принцип броят на топлоснабдителните линии от земята (или водата с въздух) не се ограничава от нищо, както и от броя на приемащите помпи и дистрибутори. Но е важно да се вземат предвид нарастващите натоварвания на оборудването. Мощните 3-4-лукови енергийни системи могат да изискват използването на трифазна 380 V захранваща мрежа само за поддържане на системи за автоматично управление и защита на предпазителите.

Пробивни дейности

За организирането на комуникацията между източниците на топлинна енергия и помпата ще се изискват кладенци. Монтират се сонди с колектори - директни радиатори. Сондажът ще трябва да се извърши с помощта на специално оборудване, тъй като може да се разработи ръчно само малка сондаж от 5-7 м. Нормативната дълбочина за пълно геотермално отопление варира от 20 до 100 м. За сондите могат да се използват пластмасови тръби. налягане около 6 bar. За по-голяма ефективност трябва да използвате лента от няколко линии (3-4), чиито краища са свързани с U-образен адаптер. Така че в условията на силни студове с минимален пренос на топлина, тръбите не се напукват, няма да е излишно да се организира тяхното контурно отопление. За да се направи това, най-малко един електрически проводник трябва да бъде изтеглен в сърцевината на затворен канал с възможност за захранване на тока.

Инсталирайте хоризонтални батерии

Ако по една или друга причина вертикалната сондажна организация на геотермалния контур на площадката не е реализуема, може да се организира хоризонтална инсталация на приемници на топлина. Изисква се платформа с минимален размер 15x15 m, от която се отстранява слой от почвата с дълбочина 50 cm, след което аналози на гореспоменатите сонди се поставят на изолирана повърхност. Например, хоризонталното геотермално отопление у дома може да бъде организирано чрез електрически подложки или топлообменни тръби. Конфигурациите на разположението на контурите също могат да се различават, но експертите за по-голям енергиен ефект препоръчват да се поставят комуникации с "змия" или спирала.

Как да се подобри енергийната ефективност на системата?

Готовите фабрични комплекси са добри, защото всичките им конструктивни части и компоненти са балансирани и приспособени един към друг според техните характеристики. Предимството на независимата организация на системата на отделни единици е, че всеки контур и работен възел могат да бъдат модернизирани независимо от общата инфраструктура. Така че много от тях отказват стандартния термоакумулатор, заменяйки функцията си с бетонен съединител. В този случай геотермалното отопление ще работи с минимални температурни разлики в веригата на смесителния резервоар. Препоръчва се също да се експериментира с хладилния агент и използването на компресори с "плаваща" производителност. Правилното изчисляване на натоварването с оптималното разпределение на топлината по работните вериги ще повиши ефективността на системата с 15-20%, като същевременно минимизира разходите за електроснабдяване.

Предимства на геотермалните инсталации

В сравнение с традиционните отоплителни системи с котелно оборудване, това е най-екологичният начин на отопление. Освен това си струва да се добави високо ниво на сигурност на фона на икономичното газово оборудване и ниските изисквания за поддръжка. По отношение на топлинната ефективност, геотермалното отопление на частен дом може да бъде оправдано, ако има достатъчно райони в експлоатация, които покриват източници на вода или земя. Изграждането на кладенци, кладенци с хидроложки комуникации и използването на въздушни акумулатори за топлина ще позволят на вилата да се захранва напълно с топлина без допълнителни нагреватели.

Системни недостатъци

На първия етап организацията на геотермалната инфраструктура ще изисква значителни разходи - както за оборудването, така и за монтажните работи. Освен това, разходите ще надхвърлят прогнозните за същите котелни станции с пълен набор от пусково-наладъчни работи. Окупаемостта поради ниските разходи за поддръжка ще отнеме 5-7 години. Те се отнасят до минусите на геотермалното отопление у дома и до грубата комуникация. Дори и при рационално и компактно разполагане на вертикални батерии се изисква полагане на тръби до разпределителния възел с предавателна станция, която също изисква отделно помещение.

заключение

Собственикът, който оценява възможностите за организиране на различни отоплителни системи, е изправен пред трудната задача да изчисли капацитета и техническите ресурси, които ще бъдат необходими по време на операцията. Самият принцип на геотермалното отопление има за цел да сведе до минимум разходите за поддържане и поддържане на инфраструктурата, като същевременно поддържа високи параметри на топлоснабдяване. Но на практика, постигането на значителни резултати не е лесно. За това е необходим добре обмислен и добре проектиран проект с подробни изчисления, но най-важното е наличието на оптимални условия за експлоатация на геотермалното оборудване.