Ģeotermiskā apkure: darbības princips, plusi un mīnusi, būvniecības smalkums

Ir daudz dažādu iespēju mājokļu apsildīšanai. Cilvēku uzmanība ir vērsta uz to, lai meklētu veidus, kas patērē vismazāko enerģiju. Spēcīgus strīdus izraisa šāda progresīva metode, kā iegūt siltumu, kā pazemes avotu izmantošana.

Ģeotermiskās apkures princips ietver siltumsūkņu izmantošanu. Tie darbojas saskaņā ar klasisko Carnot ciklu, zemu zemu aukstuma dzesēšanas līdzekli un pretī saņem šķidruma plūsmu, kas apsildīta līdz 50 grādiem apkures sistēmā. Iekārta darbojas ar efektivitāti no 350 līdz 450% (tas nav pretrunā ar fizikālajiem pamatlikumiem, kāpēc - tas tiks teikts vēlāk). Standarta siltumsūknis silda māju vai citu ēku uz zemes siltuma rēķina 100 tūkstoši stundu (tas ir vidējais intervāls starp profilaktisko kapitālo remontu).

Apkure līdz 50 grādiem nav nejauša. Šo rādītāju uzskatīja par visefektīvāko, izmantojot īpašo aprēķinu rezultātus un praktiski īstenotu sistēmu izpēti. Tāpēc zemes apkure, izmantojot enerģijas plūsmu no dziļumiem, galvenokārt tiek papildināta nevis ar radiatoriem, bet gan ar siltu grīdu vai gaisa kontūru. Vidēji uz 1000 W enerģijas, kas darbina sūkni, ir iespējams paaugstināt aptuveni 3500 W siltumenerģijas. Ņemot vērā dzesēšanas šķidruma izmaksu nesamazināto pieaugumu galvenajā tīklā un citās apkures metodēs, tas ir ļoti patīkams rādītājs.

Ģeotermālo apkuri veido trīs ķēdes:

• zemes savācējs;
• siltumsūknis;
• faktiski, apkures komplekss mājās.

Iemesls ir vienkāršs - ūdens, kas rodas pietiekami uzsildītā augsnes slānī, ātri samazina iekārtu. Un pat šāds šķidrums nav atrodams nevienā patvaļīgi. Konkrēta dzesēšanas šķidruma izvēli nosaka inženieru lēmumi. Sūknis tiek izvēlēts atkarībā no ierīces pārējām sistēmas daļām. Tā kā akas dziļumu (iekārtas līmeni) nosaka dabiskie apstākļi, izšķirošās atšķirības starp ģeotermālo sistēmu veidiem ir saistītas ar rezervuāra ierīci zemē.

Horizontālā struktūra nozīmē kolektora atrašanās vietu zem augsnes sasalšanas līnijas. Atkarībā no konkrētās atrašanās vietas tas nozīmē 150-200 cm dziļumu, kas var būt aprīkots ar dažādām caurulēm, piemēram, varu (ar ārējo PVC slāni) un izgatavots no metāla-plastmasas. Lai iegūtu no 7 līdz 9 kW siltumu, jums būs jāizvieto vismaz 300 kvadrātmetri. m kolektors. Šī metode neļauj pie kokiem vērsties vairāk par 150 cm, un pēc instalācijas pabeigšanas ir nepieciešams uzlabot teritoriju.

Vertikāli eksponētais rezervuārs nozīmē vairāku urbumu urbšanu ar obligātu virzienu dažādos virzienos, un katru vadu no sava leņķa. Akas iekšpusē ir ģeotermiskas zondes, siltuma atdeve no 1. m sasniedz aptuveni 50 vatus. Ir viegli aprēķināt, ka par identisku siltuma daudzumu (7-9 kW) būs jāpiegādā 150-200 m urbumu.Šajā gadījumā priekšrocība ir ne tikai ekonomikā, bet arī tā, ka teritorijas ainavu struktūra nemainās. Kaisson mezgla uzstādīšanai un koncentrēšanas kolektora novietošanai būs nepieciešams piešķirt nelielu platību.

No ūdens uzsildītais kontūrs ir praktisks, ja ārējo siltumapmaiņas vienību iespējams ievietot ezerā vai dīķī līdz 200 - 300 cm dziļumam. Taču priekšnoteikums būs rezervuāra izvietojums 0,1 km rādiusā no apsildāmās ēkas un vismaz 200 kvadrātmetru ūdens virsmas. m. Ir arī gaisa siltummaiņi, kad siltumu ģenerē ārējā ķēde no atmosfēras. Šāds lēmums lieliski izpaužas valsts dienvidu reģionos un neprasa nekādu rakšanas darbu. Sistēmas trūkumi ir zema efektivitāte ar 15 grādu salu un pilnīgu apstāšanos, ja temperatūra krītas līdz 20 grādiem.

Lauku mājas ģeotermiskā apsilde, pirmkārt, neizmanto dārgu un piesārņojošu gaisa minerālu degvielu. Šādi tiek apsildīti jau 7 no 10 jaunajām Zviedrijā būvētajām mājām. Karstās dienās sildītāja ģeotermiskā iekārta kļūst par pasīvās kondicionēšanas līdzekli. Pretēji izplatītajam uzskatam šādai apkures sistēmai nav nepieciešami vulkāni vai geizeri. Visizplatītākajā plakanajā apvidū tā nedarbojas sliktāk.

Vienīgais nosacījums ir termiskā punkta sasniegšana zem sala līnijaskur augsnes temperatūra vienmēr ir no 3 līdz 15 grādiem. Ļoti augsta efektivitāte, šķiet, ir pretrunā dabas likumiem; siltumsūknis ir piesātināts ar freonu, kas iztvaikojas pat „ledus” ūdens iedarbībā, kas cilvēkiem šķiet. Tvaiks sasilda trešo ķēdi. Šāda shēma ir ledusskapis, kas pagriezts uz āru. Tāpēc sūkņa efektivitāte attiecas tikai uz elektroenerģijas un siltuma resursu kvantitatīvo attiecību. Pašlaik disks ir „kā tas būtu”, ar neizbēgamu enerģijas zudumu.

Var apsvērt ģeotermiskās apkures objektīvās priekšrocības:

• lieliska efektivitāte;
• stabils servisa periods (siltumsūknis ir darbojies 2-3 gadus, un ģeoloģiskie zondes ir līdz 100 gadiem);
• darba stabilitāte gandrīz visos apstākļos;
• nav saistošs enerģijas nesējiem;
• pilnīga autonomija.

Ir viena nopietna problēma, kas neļauj ģeotermiskajai apkurei būt patiešām kopīgs risinājums. Tas, kā liecina īpašnieku pārskati, ir augstā dizaina cena. Lai uzsildītu parasto 200 kvadrātmetru māju. m (ne tik reti), būs nepieciešams izveidot gatavu sistēmu 1 miljonam rubļu, līdz 1/3 no šīs summas ir siltumsūknis. Automatizētās instalācijas ir ļoti ērtas, un, ja viss ir pareizi uzstādīts, viņi var strādāt daudzus gadus bez cilvēku iejaukšanās. Viss ir atkarīgs tikai no līdzekļu pieejamības. Vēl viens trūkums ir atkarība no sūkņa bloka elektroapgādes.

Diezgan maz cilvēku cenšas izveidot ģeotermisku apkuri ar savām rokām. Bet, lai šāda sistēma darbotos, ir jāveic rūpīgi aprēķini, un ir nepieciešama arī cauruļu uzstādīšana. Labāk tuvu mājai nav iespējams nokļūt vairāk kā par 2-3 metriem, bet maksimālais pieļaujamais urbšanas dziļums sasniedz 200 m, tomēr labs 50 km garums ir labs.

Galvenie parametri, kas ņemti vērā aprēķinos, ir šādi:

• temperatūra (dziļums no 15-20 m un vairāk sasilst no 8 līdz 100 grādiem atkarībā no radītajiem apstākļiem);
• atgūstamās jaudas vērtība (vidēji - 0,05 kW uz 1 m);
• klimata, mitruma un kontakta ar gruntsūdeņiem ietekme uz siltuma pārnesi.

Ļoti interesanti, pilnīgi sausi akmeņi dod ne vairāk kā 25 W ar 1 mun ja ir gruntsūdeņi, šis skaitlis palielinās līdz 100-110 vatiem. Mēs nedrīkstam aizmirst, ka siltumsūkņa standarta darba laiks ir 1800 stundas gadā. Ja šis rādītājs tiek pārsniegts, sistēma nekļūs efektīvāka, bet tā nodilums strauji pieaugs. Vēl sliktāk, zemūdens siltuma resursu pārmērīga izmantošana noved pie to dzesēšanas un pat akmeņu sasalšanas darba dziļumā. Pēc tam augsne var nogrimt, dažreiz bojātas ir darbojošās caurules un virszemes struktūras.

Siltumapgāde uz pazemes avotu rēķina jāizveido saskaņā ar stingri izstrādātu algoritmu. Tā kā ūdens un gaisa sistēmas ir ierobežotas, lielākajā daļā praktisko iespēju ir urbumu urbšana. Un tas ir vēl viens iemesls, kāpēc nav darīts viss ar savām rokām. Tikai speciālā iekārta ļauj iekļūt 20-100 m dziļumā, kur tiek radīti nepieciešamie apkures apstākļi. Kā zondes ir atļauts izmantot plastmasas caurules, kas paredzētas apmēram 6 bāru spiedienam.

Lai uzlabotu sistēmas veiktspēju, izmantojiet 3 vai 4 rinduTās gala sekcijas ir pievienotas burta U formā. Siltums pa kontūru ir ļoti svarīgs, pateicoties tam, ka caurules plaisāšana smagos sala laikā nav iespējama. Šo sildīšanu veic caur stiepli, kas izstiepta kanāla centrā, caur kuru tiek izmantota strāva. Ja nevar izmantot enerģijas pāļus, jāizmanto horizontālie uztvērēji. Viņiem grunts tiek sagatavots ar izmēriem 15x15 m, no tās tiek noņemta augsne līdz 0,5 m dziļumam.

Visa šī joma ir nepieciešama līdzīgu zondu ielikšanai. Bieži izmanto elektriskos paklājus vai caurules, kas apmainās ar siltumu. Lai uzlabotu apkures sistēmas efektivitāti, pielietojiet caurules izkārtojumu spirālē vai "čūska" veidā. Nav iespējams pateikt tieši to, kas ir labāks - gatavie kompleksi, masveidā ražoti vai pašapkalpošanās. Pirmajā gadījumā savietojamības problēma tiek atrisināta automātiski, bet otrajā gadījumā palielinās elastīgums, palielinās modernizācijas potenciāls (lai gan vairāk jāpievērš uzmanība projektēšanai).

Amatieru celtnieki var izkļūt no tipiska siltuma akumulatora, nomainot to ar betona segumu. Ģeotermiskā apkure šādā sistēmā novērš nepieciešamību pēc būtiskām temperatūras svārstībām. Jūs varat veikt eksperimentus ar dažādiem dzesēšanas šķidrumiem, kā arī uzstādīt kompresorus ar atšķirīgu veiktspēju. Aprēķinot slodzi pareizi un pareizi sadalot siltumu pa patērējošām ķēdēm, jūs varat padarīt sistēmu efektīvāku par 15-20%. Līdztekus enerģijas izmaksas ir ievērojami samazinātas.

Horizontāli novietotas caurules tiek uzliktas līdz 50-300 cm dziļumam, bet lielceļu zonā bija mazākās, tās tiek izgatavotas pagriezienu veidā. Bet starp atsevišķām divām automaģistrālēm jābūt vismaz 200 mm. Pirms būvniecības darbu sākuma jānosaka augsnes termiskā ietekme.Ja tas ir mazāks par 20 vatiem uz 1 kvadrātmetru. m, ģeotermālajā kontūrā nav jēgas. Lai nodrošinātu gruntsūdeņu izplūdi, bedru dibena ir pārklāta ar smilšu slāni. Caurules, kuru pamatā ir savstarpēji savienots polietilēns, ir lieliskas.

Siltuma sūkņa visefektīvākā darbība tiek nodrošināta telpās, kur gaisa temperatūra ir no 14 grādiem pēc Celsija. Kad vien tas ir iespējams, jums vēlams, lai kontūru vertikālais izkārtojums būtu horizontāli, jo tas ir visefektīvākais no visiem. Spriežot pēc atsauksmēm, ģeotermiskā apkure tās tīrā formā ir neracionāla, tā pārāk ilgi sasilda ūdeni, jo daudzos gadījumos šāda sistēma veic tikai atbalstu. Lai sasniegtu augstāko veiktspēju, jums jākoncentrējas uz maksimālo pieļaujamo siltuma resursu iesaistīšanās intensitāti un urbuma aplēstajiem plūsmas ātrumiem.

Ja karstais ūdens neatrodas zemāk, bet karsts ūdens, tas ir praktiski optimālā situācija. Tad ir iespējams ietaupīt naudu un iegūt maksimālu labumu. Bet mums ir jāatceras, ka, ja ir plānots vienlaikus izmantot karstā pazemes avotus ūdensapgādei, ūdenim tajās jāatbilst standarta sanitārajām prasībām. Ja ķīmiskā analīze rāda agresīvu komponentu klātbūtni, ieteicams organizēt divas autonomas ķēdes, kurās šķidrums nesajaucas, bet tiek apmainīta tikai siltums. Kompresori ir piestiprināti pie sienas vai nu no ledusskapjiem vai gaisa kondicionieriem.

Ja mājas elektroinstalācija ir diezgan vāja, ir lietderīgi izmantot kompresoru pāri, lai samazinātu sākuma strāvu sērijas savienojuma dēļ. Uzstādot kondensatorus, jārūpējas par freona kustību no augšējā punkta līdz apakšai, nevis otrādi. Lai savācējs strādātu stabili un apsildītu telpu, tās platībai (privātmājai 100 kv.m) jābūt 200-250 m2. Horizontālo apkures shēmu nevajadzētu izmantot, ja plānojat vēlāk sadalīt dārza vai dārza dārzu. Lai pabeigtu sistēmu, var izmantot pat parasto urbuma sūkni.

Informāciju par to, kāda ir ģeotermiskā apkure un kā to instalēt, skatiet nākamajā videoklipā.