חימום גיאותרמי הוא אחד המקורות האלטרנטיביים המבטיחים לייצור אנרגיה. בניגוד למערכות סולאריות, זה כמעט ולא תלוי בעונה. אך האם משתלם לחמם בית באמצעות חום ואנרגיה של כדור הארץ?
חימום גיאותרמי בבית
ראשית, עליכם להבין את העקרונות להשגת אנרגיה תרמית. הם מבוססים על עליית הטמפרטורה ככל שאתה נכנס עמוק יותר לקרקע. במבט ראשון העלייה במידת החימום זניחה. אך הודות להופעתן של טכנולוגיות חדשות, חימום בית באמצעות חום האדמה הפך למציאות.
התנאי העיקרי לארגון חימום גיאותרמי הוא טמפרטורה של לפחות 6 מעלות צלזיוס. זה אופייני לשכבות אמצעיות ועמוקות של אדמות וגופי מים. האחרונים תלויים מאוד במחוון הטמפרטורה החיצוני, ולכן הם משמשים לעיתים רחוקות ביותר. כיצד ניתן למעשה לארגן את חימום הבית באנרגיית האדמה?
לשם כך יש להכין 3 מעגלים מלאים בנוזלים בעלי מאפיינים טכניים שונים:
- חִיצוֹנִי... לעתים קרובות יותר נוזל לרדימה מסתובב בו. החימום שלה לטמפרטורה לא נמוכה מ- 6 מעלות צלזיוס מתרחש בגלל האנרגיה של כדור הארץ;
- משאבת חום... בלעדיה, חימום מאנרגיית האדמה הוא בלתי אפשרי. מנשא החום מהמעגל החיצוני בעזרת מחליף חום מעביר את האנרגיה שלו לקירור. טמפרטורת האידוי שלו נמוכה מ- 6 מעלות צלזיוס. לאחר מכן, הוא נכנס למדחס, שם, לאחר הדחיסה, הטמפרטורה עולה ל 70 מעלות צלזיוס;
- קו מתאר פנימי... תכנית דומה משמשת להעברת חום מקרר הדחוס למים במערכת ההתגברות. לפיכך, חימום מבטן האדמה מתרחש בעלות מינימלית.
למרות היתרונות הברורים, מערכות כאלה אינן נדירות. זאת בשל העלויות הגבוהות לרכישת ציוד וארגון המעגל החיצוני לצריכת חום.
עדיף להפקיד את חישוב החימום מחום האדמה בידי אנשי מקצוע. היעילות של המערכת כולה תלויה בנכונות החישובים.
איך עובדת משאבת החום
לב החימום הגיאותרמי הוא משאבת החום. הוא מורכב ממספר רכיבים שעבודתם משפיעה ישירות על יעילות המערכת כולה. לכן, לפני שתכננת חימום בית פרטי מהקרקע, עליך לברר את המאפיינים העיקריים של יחידה זו.
מכיוון שמכשיר זה שייך לקטגוריית הציוד המורכב, מומלץ לרכוש רק דגמי מפעל. תכנון משאבת החום כולל את הרכיבים הבאים:
- מְאַדֶה... בבלוק זה מועברת אנרגיה מהמעגל החיצוני;
- מַדחֵס... נדרש ליצור לחץ גבוה בסביבת הקירור;
- נִימִי... זה משמש להפחתת הלחץ הפנימי במעגל הקירור;
- מערכת בקרה... בעזרתו מוסדר חימום של בית פרטי מהקרקע - משטר הפעולה של הטמפרטורה, קצב מעבר נושאות החום וכו '.
הבעיה העיקרית בייצור עצמאי של משאבת חום היא להפחית את הפסדי החום ולנרמל את פעולת המעגל הפנימי עם קירור. דגמי המפעל הוקמו בשלב הייצור, והתכנון מאפשר אפשרות להתאים את הפרמטרים שלו.
כיצד לחשב נכון את פרמטרי המשאבה כך שחום האדמה לחימום הבית מספק טמפרטורה רגילה? לשם כך עליך לדעת את תפוקת החום של המשאבה. לצורך חישוב גס, תוכלו להשתמש בנוסחה הבאה:
Q = (t1-t2) * V
איפה t1-t2 - הפרש טמפרטורה בצינורות הכניסה והחזרה, ° C,ו - נפח משוער של צריכת נושאת החום, m³ / שעה,ש - הספק מדורג של משאבת החום, W.
טכניקה זו אינה ישימה עבור מערכות מורכבות, מכיוון שיש בהן גורמים רבים נוספים. בפרט, הפסדי חום ברשת. זה נכון במיוחד לגבי אותם אזורים בהם הוא יוצא קרוב ככל האפשר לפני הקרקע. כדי למזער את הפסדי החום, יש צורך לבודד את צינורות החימום באדמה.
מכיוון שפעולת משאבת החום תלויה בחשמל, מומלץ להתקין יחידת אספקת חשמל לחירום.
אפשרויות חימום גיאותרמי
על מנת שאנרגיית האדמה תשמש לחימום הבית ככל האפשר, עליכם לבחור בתרשים המעגל החיצוני הנכון. למעשה, כל מדיום - תת קרקעי, מים או אוויר - יכול להוות מקור לאנרגיית חום. אך יחד עם זאת, חשוב לקחת בחשבון שינויים עונתיים בתנאי מזג האוויר, כאמור לעיל.
נכון לעכשיו, ישנם שני סוגים של מערכות המשמשים ביעילות לחימום בית באמצעות חום האדמה - אופקי ואנכי. גורם בחירת המפתח הוא שטח חלקת הקרקע. פריסת הצינורות לחימום בית באנרגיית אדמה תלויה בכך.
בנוסף לכך, הגורמים הבאים נלקחים בחשבון:
- הרכב קרקעות... באזורים סלעיים ומסולסלים קשה ליצור פירים אנכיים להנחת כבישים מהירים;
- רמת הקפאת קרקע... הוא יקבע את עומק הצינור האופטימלי;
- מיקום מי תהום... ככל שהם גבוהים יותר, כך טוב יותר לחימום גיאותרמי. במקרה זה, הטמפרטורה תגדל עם העומק, שהוא המצב האופטימלי לחימום באמצעות אנרגיית האדמה.
עליכם לדעת גם על האפשרות של העברת אנרגיה הפוכה בקיץ. אז חימום של בית פרטי מהקרקע לא יפעל, ועודף החום יעבור מהבית לקרקע. כל מערכות הקירור עובדות על פי אותו עיקרון. אבל בשביל זה אתה צריך להתקין ציוד נוסף.
אתה לא יכול לתכנן להתקין את המעגל החיצוני במרחק מהבית. זה יגדיל את הפסדי החום בחימום מהמעיים של כדור הארץ.
תוכנית חימום גיאותרמית אופקית
הדרך הנפוצה ביותר להתקנת כבישים מהירים חיצוניים. הוא נוח לנוחות ההתקנה שלו וליכולת להחליף במהירות יחסית חלקי צנרת פגומים.
להתקנה על פי תוכנית זו משתמשים במערכת אספנים. לשם כך נעשים מספר קווי מתאר הממוקמים במרחק מינימלי של 0.3 מ 'זה מזה. הם מחוברים באמצעות אספן, המספק את נושא החום בהמשך למשאבת החום. זה יספק אספקת אנרגיה מרבית לחימום מחום האדמה.
אך יחד עם זאת, עליכם לקחת בחשבון מספר ניואנסים חשובים:
- שטח גדול של המגרש האישי. עבור בית של כ -150 מ"ר עליו להיות לפחות 300 מ"ר;
- צינורות נקבעים באופן חובה לעומק מתחת לרמת הקפאת האדמה;
- עם תנועת הקרקע האפשרית בשיטפונות האביב, עולה הסבירות לעקירת כבישים מהירים.
היתרון המגדיר של חימום מחום האדמה מהסוג האופקי הוא האפשרות לסידור עצמאי. ברוב המקרים אין בכך צורך במעורבות של ציוד מיוחד.
להעברת חום מקסימאלית, יש צורך להשתמש בצינורות עם מוליכות תרמית גבוהה - פולימר בעל דפנות דופן. אך יחד עם זאת, עליכם לשקול דרכים לבידוד צינורות חימום באדמה.
תוכנית חימום גיאותרמית אנכית
זו דרך יותר זמן לארגן חימום בית פרטי מהאדמה. הצינורות ממוקמים אנכית בבארות מיוחדות. חשוב לדעת כי תוכנית כזו יעילה בהרבה מזו אנכית.
היתרון העיקרי שלו הוא הגדלת מידת חימום המים במעגל החיצוני. הָהֵן. ככל שהצינורות נמצאים עמוק יותר, כך כמות חום האדמה לחימום הבית תיכנס למערכת. גורם נוסף הוא השטח הקטן של חלקת הקרקע. בחלק מהמקרים, סידור מעגל החימום הגיאותרמי החיצוני מתבצע עוד לפני בניית הבית בסביבתו הקרובה של הקרן.
עם אילו קשיים אתה יכול להתמודד כשאתה מקבל אנרגיה מהאדמה לחימום בית על פי תוכנית זו?
- כמותי עד איכותי... עבור סידור אנכי, אורך הכבישים המהירים ארוך בהרבה. זה מפוצה על ידי טמפרטורת הקרקע הגבוהה יותר. לשם כך עליך לבצע בארות בעומק של עד 50 מ ', שזו עבודה מאומצת;
- הרכב קרקעות... עבור קרקע סלעית יש להשתמש במכונות קידוח מיוחדות. בתוך טיט, כדי למנוע את התנפצות הבאר, מותקן מעטפת מגן עשויה בטון מזוין או פלסטיק בעל דפנות עבות;
- במקרה של תקלה או אובדן אטימות תהליך התיקון מסתבך יותר... במקרה זה יתכנו הפרעות ארוכות טווח בפעולת חימום הבית לאנרגיה התרמית של כדור הארץ.
אך למרות העלויות הראשוניות הגבוהות ועומס ההתקנה, הסידור האנכי של הכבישים המהיר הוא אופטימלי. מומחים מייעצים להשתמש בדיוק בתוכנית התקנה כזו.
לצורך זרימת נוזל הקירור במעגל החיצוני במערכת אנכית יש צורך במשאבות זרימה חזקות.
ארגון חימום גיאותרמי
לצרכנים יש עדיין את השאלה העיקרית - האם ניתן להשתמש בחימום של בית כפרי עם האנרגיה של האדמה כעיקרית? זה אפשרי, אך רק בגישה מקצועית בכל השלבים - החל מחישוב וכלה בהתקנה ובדיקת המערכת.
קודם כל, אתה צריך לבחור את משאבת החום המתאימה. לאור העלות הגבוהה שלהם, תחילה עליך לבצע את כל החישובים המקדימים של מאפייניו. רק במקרה זה, לחימום בגלל האנרגיה התרמית של כדור הארץ יהיה גורם יעילות מרבי. בין היצרנים האמינים ניתן למנות את Buderus, Vaillant ו- Veissman. העלות הממוצעת של משאבת חום לחימום מהקרקע היא כ -360 אלף רובל בהספק מדורג של 6 קילוואט. מודלים יצרניים יותר יכולים לעלות מעל מיליון רובל.
בנוסף לעלות, עליך לשים לב לחומר לייצור צינורות. כדי למזער את הפסדי החום בחימום מהאנרגיה התרמית של כדור הארץ, מומלץ להשתמש בפעולות הבאות:
- XLPE... נבדל בעלות נמוכה - אופטימלי לתכניות אופקיות;
- צינור נירוסטה... הוא משמש לחימום עם אנרגיה תרמית של כדור הארץ עם סידור אנכי של המעגל החיצוני. זה שונה לטובה מפוליאתילן צולב במוליכות התרמית הגבוהה ובחוזק המכני שלו. החיסרון הוא העלות הגבוהה.
לאופטימיזציה, מומלץ להתקין חיישני טמפרטורה חיצוניים ופנימיים, כמו גם מצבר חום. זה ימזער את עלות חימום בית פרטי של אנרגיה קרקעית.
בהתחשב בכל הגורמים הללו, ברוב המקרים, חימום גיאותרמי מהאנרגיה של כדור הארץ מותקן כגורם נוסף. עם הזמן עלות הרכיבים והיעילות של משאבות חום יעלו - ורק אז ניתן להחשיב מערכות כאלו העיקריות.
דוגמה להתקנת חימום גיאותרמי בבית פרטי ניתן למצוא על ידי צפייה בסרטון:
