Teplo je jedným z najvyhľadávanejších druhov energie potrebnej na udržanie ľudského života. Zároveň sú náklady na zdroje na jeho výrobu dosť pôsobivé – či už ide o elektrinu s ropnými produktmi alebo tradičné palivá ako uhlie a drevo. Je zrejmé, že na tomto pozadí je potrebné ponúknuť alternatívny spôsob vykurovania. Jedným z najsľubnejších a aktívne sa rozvíjajúcich technických riešení tohto typu je geotermálne tepelné čerpadlo, ktorého koncepcia sa postupne približuje domácim prevádzkovým podmienkam.
Prehľad technológií
Akákoľvek myšlienka alternatívneho zdroja tepla zahŕňa obsluhu jedného alebo druhého prírodného materiálu alebo javu. Centrálnym dodávateľom energie je v tomto prípade podložie. Uzemnite na istomdostatočne hlboko, aby sa udržala dostatočná teplota, aby sa jeho teplo mohlo akumulovať a ďalej využívať na povrchu. Za zdroj tepla možno považovať aj hydrologické zdroje, pričom sa prispôsobuje technické riešenie skladovacej infraštruktúry.
Pre vyjadrenie efektívnosti tejto technológie je možné uviesť, že pri investovaní 1 kW energie do údržby geotermálneho tepelného čerpadla môžete získať návratnosť v podobe 2-6 kW. Čo vysvetľuje takú vysokú účinnosť? V porovnaní s inými spôsobmi spracovania prírodných zdrojov energie geotermálne mechanizmy nezabezpečujú medzikroky konverzie. Napríklad skladovanie solárnej energie vyžaduje, aby sa svetlo a teplo premenili na elektrinu, ktorá sa používa na prevádzku domu. V tomto prípade sa teplo nepremieňa, ale priamo alebo s minimálnymi prechodovými krokmi sa odovzdáva cieľovým spotrebiteľom.
Princíp fungovania
Na začiatok stojí za to identifikovať konkrétne body, ktoré sa podieľajú na procese geotermálneho vykurovania. Proces začína v zemi - na úrovni, ktorá sa nachádza pod bodom mrazu. Teplota sa môže líšiť v závislosti od hĺbky. Pre minimálny tepelný účinok stačí, aby prekročil 0 ° C, ale v praxi sa 35-40 ° C považuje za ekonomicky opodstatnený ukazovateľ. Koncovým užívateľom je vykurovací okruh.
Za prenos energie zo zeme do domáceho vykurovacieho systému je zodpovedné špeciálne potrubie,obsluhované geotermálnym tepelným čerpadlom. Princíp činnosti je založený na skutočnosti, že týmto prívodným potrubím s výparníkom sa teplo prenáša pozdĺž chladiaceho okruhu. Rovnako ako v klimatizáciách zohráva úlohu aktívnej odparovacej látky freón. Pred spustením čerpadla je v kvapalnom stave a po spustení prechádza do plynnej formy. Ďalej sa aktualizované chladivo prenáša do kompresora, ktorého komunikácia je spojená s konečným vykurovacím okruhom. Prebytočný freón sa v tomto bode vypúšťa cez výstupný kanál.
Geotermálne vybavenie
Hlavným funkčným prvkom systému je tepelné mechanické čerpadlo. Štruktúru jednotky predstavujú tri okruhy:
- Externé. Cirkuluje konvenčnú chladiacu kvapalinu vo forme nemrznúcej zmesi alebo soľanky.
- Interné. Obsahuje chladivo v utesnených komorách, kde prebiehajú procesy zahrievania a odparovania.
- Vonkajšia slučka, ktorá ide priamo do cieľového obsluhovaného systému.
Do zoznamu pracovných telies geotermálneho tepelného čerpadla na vykurovanie patrí aj kompresor, výparník, výtlačný kanál a nosiče tepla. Je dôležité poznamenať, že dizajn, rozloženie a ďalšie funkcie sa môžu líšiť v závislosti od aplikácie. Existujú zariadenia pre pôdu, vodu a vzduch, ako aj kombinované systémy, ktoré môžu pracovať v rôznych podmienkach.
Zdroje tepla a skladovacie zariadenia
Geotermálne systémy majú mnoho výhod,spojené s ekonomickou dodávkou energie, praktickosťou a technologickou dostupnosťou pre domáce použitie. Ale rovnako ako iné systémy, ktoré uchovávajú alternatívnu energiu, je závislá od zdroja. Preto, aby sme si boli istí stabilitou dodávky tepla, je potrebné vopred premyslieť možnosť pripojenia na záložný kanál dodávky energie. Pozemné a hydrologické zdroje budú diskutované nižšie, ale zatiaľ by ste sa mali v zásade oboznámiť s fungujúcou infraštruktúrou, že geotermálne tepelné čerpadlo slúži ako systém zásobovania zdrojmi. Sypké materiály, potrubia, sondy a konštrukcie, ktorých štruktúra môže akumulovať energiu, fungujú ako prijímače tepla. Môže ísť najmä o vykurovacie rohože spojené s čerpadlom, chladiacou kvapalinou a vykurovacími systémami tretích strán.
Pozemný zdroj tepelnej energie
Veľkokapacitné systémy, ktoré uchovávajú geotermálnu energiu, sú umiestnené na poliach s rozlohou približne 200 m22. Z vyznačenej zóny pod bodom mrazu sa odstráni vrstva zeminy s hrúbkou 40-50 cm. Vo všeobecnosti sa získa hrúbka 150-200 cm Tieto a ďalšie údaje sú uvedené v projekte s výpočtom objemov energie pre konkrétny vykurovací okruh. Veľa bude závisieť aj od regiónu, pretože v jednej oblasti môžete získať 30 W z 1 m2 a v inej - 70-80 z 1 m2.
Na mieste sú vytvorené studne, priekopy alebo pevné plošiny, ktoré slúžia na uloženie hromadiacich sa prvkov. Považuje sa za najdostupnejšie v implementáciivertikálna inštalácia dolu, v ktorej sú umiestnené špirálové akumulačné rúry alebo rohože. V horizontálnej konfigurácii nasávacej infraštruktúry môže zemné tepelné čerpadlo na vykurovanie produkovať veľké množstvo energie, má však nevýhody. Týkajú sa zložitosti zemných prác (vyžaduje špeciálne vybavenie na rozvoj veľkých plôch), vylúčenia akýchkoľvek terénnych úprav a nižších teplôt do konca vykurovacej sezóny.
Vodný zdroj tepelnej energie
Hlavnými predmetmi služby sú v tomto prípade jazerá, nádrže a rybníky. Čo sa týka akumulačných prvkov, ich funkciu plnia polymérové rúry s nemrznúcou náplňou. Priemerný objem odobratej energie je 30 W na 1 m potrubia. Pre komplexnú údržbu veľkého súkromného domu je potrebných 12 kW - podľa toho je potrebné zorganizovať potrubný systém dlhý 400 m.
Existuje ďalší prístup k akumulácii tepla z hydrologických zdrojov. Ak v blízkosti nie sú žiadne jazerá a nádrže, potom na svojom vlastnom mieste môžete vybaviť 2-3 studne studňami s hĺbkou asi 20 m. Voda na tejto úrovni bude mať teplotu asi 10 ° C, ale to stačí pre funkciu prídavného kúrenia. Základom je, že geotermálne tepelné čerpadlo plní úlohu neustáleho obehu teplej alebo horúcej vody. Na jednej strane okruhu sa zdroj neustále ohrieva v studniach bez najmenších nákladov a dom akumuluje energiu z novo prijatej časti vody.
Inštalácia geotermálneho systému
Pred rozhodnutím o kúpe zariadenia by ste mali zhodnotiť, či je použitie tejto technológie v konkrétnom regióne v zásade opodstatnené. Na tento účel sa vykonáva množstvo geologických prieskumných štúdií s určením hĺbky zamrznutia pôdy.
V inštalácii sú zahrnuté potrubia alebo iné akumulačné prvky, čerpadlo a inštalačné armatúry. Vnútornú vykurovaciu infraštruktúru môžu tvoriť radiátory, ventilátorové chladiče alebo teplovodná podlaha atď. Toto bude systém na spotrebu dodaného zdroja.
Geotermálne tepelné čerpadlá sa teda inštalujú pre dom do studní – ako už bolo uvedené, nielen pôdy, ale aj vody. Je možné vybaviť studne, zákopy a polia likvidovanou vrstvou pôdy, ale táto možnosť sa častejšie používa na priemyselné zásobovanie teplom. Vo vytvorenom výklenku sú batérie položené po celom mieste - v rovnej alebo špirálovej konfigurácii. Okruhy sú pripojené k čerpadlu umiestnenému na povrchu, ktoré je zase pripojené k domácim vykurovacím okruhom.
Výrobcovia geotermálnych čerpadiel
Segment sa aktívne rozvíja úsilím najväčších vývojárov zariadení HVAC. Najmä výrobca kotlov Viessmann predstavuje spoľahlivé jednotky na akumuláciu tepla vody a zeme pri prevádzkovej teplote okolo +65 °C. Pre priemyselné a verejné budovy s rozlohou 300-350 m2 je k dispozícii zemné tepelné čerpadlo NIBE F1145. K jehovlastnosti zahŕňajú možnosť pripojenia k trojfázovej sieti na 380 V a jednofázovej sieti na 220 V. Japonská spoločnosť Mitsubishi ponúka univerzálne modely geotermálnych čerpadiel z hľadiska použitia. Vývojári tejto spoločnosti už od roku 2007 vyvíjajú koncept viaczónového oddelenia vykurovania so zjednodušeným riadiacim systémom.
Neignorujte takýto sľubný segment a domáce spoločnosti. Napríklad geotermálne tepelné čerpadlo BROSK Mark II 100 ruskej výroby je navrhnuté špeciálne pre súkromného spotrebiteľa - majiteľa malého vidieckeho domu. Ale napriek skromnému výkonu je toto zariadenie charakterizované ako spoľahlivé, energeticky efektívne a multifunkčné.
Pozitívna spätná väzba na technológiu
Tento spôsob vykurovania láka mnoho ľudí pohodlnosťou údržby, údržby a samozrejme minimálnymi finančnými nákladmi počas prevádzky. Zariadenie prakticky nevyžaduje spotrebné palivové materiály. Elektrické zdroje sú potrebné na zabezpečenie funkcie rovnakého čerpadla a riadiaceho zariadenia, ale na pozadí množstva vrátenej energie sú zanedbateľné. Zdôrazňuje sa aj ekologickosť geotermálnych tepelných čerpadiel. Recenzie a vôbec jedno z prvých miest medzi plusmi kladú skutočnosť, že pracovná infraštruktúra nezaberá miesto v dome. Sú privedené iba komunikácie a zvyšok funkčných jednotiek a uzlov zostáva na ulici.
Negatívne recenzie
S plnohodnotným geotermálnym tepelným výkonom kotolnesystémy nie sú porovnateľné. A nejde ani o špecifické ukazovatele výkonu, ale o kŕčovité zásobovanie teplom. Mnohí sa sťažujú na dlhé obdobia nízkych sadzieb dodávky energie, a preto sa odporúča organizovať záložné systémy napájania. Ale je tu ešte jeden nedostatok. Na údržbu zariadenia sa síce minie málo peňazí, no počiatočná investícia je porovnateľná s kúpou výkonného priemyselného kotla. Dokonca aj geotermálne tepelné čerpadlo ruského pôvodu BROSK Mark II 100 je dostupné na trhu za 250-300 tisíc rubľov. v závislosti od konfigurácie. Náklady na inštaláciu budú tiež stáť 50-70 tisíc rubľov.
Záver
Možností na organizovanie zásobovania teplom v súkromnom dome je pomerne veľa. Každý z nich je počas prevádzky drahý svojím vlastným spôsobom - od drahých elektrických panelov až po ekonomické plynové kotly. Tradičné vybavenie v modernom dizajne je však systém, ktorý je dizajnovo optimalizovaný a ľahko sa ovláda. Čo môže prilákať geotermálne tepelné čerpadlo na vykurovanie domu? Samozrejme, do popredia sa dostane ekonomický faktor, ale čo už? Na takéto inštalácie sa môžete obrátiť, ak je na mieste dostatok miesta na usporiadanie komplexu. V tomto prípade môžete počítať aspoň s pasívnym prídavným vykurovaním priestoru bez neustáleho monitorovania a údržby. A ešte jedna vec – toto je úplná autonómia, ktorá umožňuje využívať geotermálne zariadenia ako záložný zdroj tepla.
