Toplota je ena izmed najbolj iskanih vrst energije, potrebne za vzdrževanje človeškega življenja. Hkrati so stroški virov za njegovo proizvodnjo precej impresivni – pa naj gre za elektriko z naftnimi derivati ali tradicionalna goriva, kot sta premog in les. Očitno je v tem ozadju treba ponuditi alternativni način ogrevanja. Ena najbolj obetavnih in aktivno razvijajočih se tehničnih rešitev te vrste je geotermalna toplotna črpalka, katere koncept se postopoma približuje domačim obratovalnim razmeram.
Pregled tehnologije
Vsaka ideja o alternativnem viru toplote vključuje storitev enega ali drugega naravnega materiala ali pojava. V tem primeru je podzemlje osrednji dobavitelj energije. Na podlagi določenihdovolj globoko, da vzdržuje zadostno temperaturo, da se njena toplota lahko akumulira in nadalje uporablja na površini. Hidrološke vire je mogoče obravnavati tudi kot vir toplote, ki prilagajajo tehnično zasnovo skladiščne infrastrukture.
Za predstavitev učinkovitosti te tehnologije lahko omenimo, da lahko z vlaganjem 1 kW energije v vzdrževanje geotermalne toplotne črpalke dobite donos v obliki 2-6 kW. Kaj pojasnjuje tako visoko učinkovitost? V primerjavi z drugimi načini predelave naravnih virov energije geotermalni mehanizmi ne predvidevajo vmesnih korakov pretvorbe. Na primer, shranjevanje sončne energije zahteva, da se svetloba in toplota pretvorita v električno energijo, ki se uporablja za delovanje hiše. V tem primeru se toplota ne pretvori, ampak se neposredno ali z minimalnimi prehodnimi koraki prenese do ciljnih porabnikov.
Načelo delovanja
Za začetek je vredno opredeliti posebne točke, ki so vključene v proces geotermalnega ogrevanja. Postopek se začne v tleh - na ravni, ki se nahaja pod lediščem. Temperatura se lahko razlikuje glede na globino. Za minimalni toplotni učinek je dovolj, da preseže 0 ° C, v praksi pa 35-40 ° C velja za ekonomsko upravičen kazalnik. Končni uporabnik je ogrevalni krog.
Poseben cevovod je odgovoren za prenos energije od tal do ogrevalnega sistema doma,servisira geotermalna toplotna črpalka. Načelo delovanja temelji na dejstvu, da se toplota prenaša po tem dovodu z izmenjevalnikom toplote uparjalnika vzdolž krogotoka hladilnega sredstva. Tako kot v klimatskih napravah ima freon vlogo aktivne izhlapevalne snovi. Pred zagonom črpalke je v tekočem stanju, po zagonu pa preide v plinasto obliko. Nadalje se posodobljeno hladilno sredstvo prenese v kompresor, katerega komunikacije so povezane s končnim ogrevalnim krogom. Presežek freona se na tej točki odvaja skozi izstopni kanal.
geotermalna oprema
Glavni funkcionalni element sistema je termomehanska črpalka. Strukturo enote predstavljajo trije krogi:
- Zunanja. Kroži običajno hladilno tekočino v obliki antifriza ali slanice.
- Notranji. Vsebuje hladilno sredstvo v zaprtih komorah, kjer potekajo procesi segrevanja in izhlapevanja.
- Zunanja zanka, ki gre neposredno v ciljni sistem.
Na seznamu delovnih teles geotermalne toplotne črpalke za ogrevanje so tudi kompresor, uparjalnik, izpustni kanal in toplotni nosilci. Pomembno je omeniti, da se dizajn, postavitev in dodatne funkcije lahko razlikujejo glede na aplikacijo. Obstajajo inštalacije za zemljo, za vodo in zrak, pa tudi kombinirani sistemi, ki lahko delujejo v različnih pogojih.
Viri toplote in skladišča
Geotermalni sistemi imajo številne prednosti,povezana z ekonomično oskrbo z energijo, praktičnostjo in tehnološko dostopnostjo za domačo uporabo. Toda tako kot drugi sistemi, ki hranijo alternativno energijo, je odvisen od vira. Zato, da bi bili prepričani o stabilnosti oskrbe s toploto, je treba vnaprej razmisliti o možnosti priključitve na rezervni kanal za oskrbo z energijo. O zemeljskih in hidroloških virih bomo govorili v nadaljevanju, za zdaj pa se morate načeloma seznaniti z delovno infrastrukturo, ki ji geotermalna toplotna črpalka služi kot sistem oskrbe z viri. Razsuti materiali, cevi, sonde in strukture, katerih struktura lahko akumulira energijo, delujejo kot sprejemniki toplote. Zlasti so to lahko grelne preproge, povezane s črpalko, hladilno tekočino in ogrevalnimi sistemi drugih proizvajalcev.
zemeljski vir toplotne energije
Zmogljivi sistemi, ki hranijo geotermalno energijo, so nameščeni na poljih velikosti približno 200 m22. Iz označenega območja pod lediščem se odstrani plast zemlje debeline 40-50 cm. Na splošno dobimo debelino 150-200 cm. Ti in drugi podatki so navedeni v projektu z izračunom volumna energije za določen ogrevalni krog. Veliko bo odvisno tudi od regije, saj lahko na enem območju pridobite 30 W iz 1 m2, na drugem pa 70-80 iz 1 m2.
Na mestu so oblikovani vodnjaki, jarki ali trdne ploščadi, ki omogočajo nabiranje elementov. Šteje se za najbolj dostopno pri izvedbinavpična izkopna instalacija, v kateri so nameščene spiralne akumulacijske cevi ali preproge. Pri horizontalni konfiguraciji dovodne infrastrukture lahko toplotna črpalka zemeljskega vira za ogrevanje proizvede velike količine energije, vendar ima slabosti. Nanašajo se na zahtevnost zemeljskih del (za razvoj velikih površin je potrebna posebna oprema), izključitev kakršnega koli urejanja okolice in nižje temperature do konca kurilne sezone.
Vodni vir toplotne energije
Glavni objekti storitev v tem primeru so jezera, rezervoarji in ribniki. Kar zadeva akumulacijske elemente, njihovo funkcijo opravljajo polimerne cevi s polnilom proti zmrzovanju. Obseg pridobljene energije v povprečju lahko predstavimo kot 30 W na 1 m cevi. Za kompleksno vzdrževanje velike zasebne hiše je potrebno 12 kW - zato je treba organizirati cevovod dolžine 400 m.
Obstaja še en pristop za shranjevanje toplote iz hidroloških virov. Če v bližini ni jezer in rezervoarjev, lahko na svojem mestu opremite 2-3 vodnjake z vodnjaki s globino približno 20 m. Voda na tej ravni bo imela temperaturo približno 10 ° C, vendar je to dovolj za funkcijo pomožnega ogrevanja. Bistvo je, da geotermalna toplotna črpalka opravlja nalogo stalnega kroženja tople ali tople vode. Na eni strani tokokroga se vir nenehno segreva v vodnjakih brez najmanjših stroškov, hiša pa kopiči energijo iz na novo prejetega dela vode.
Namestitev geotermalnega sistema
Pred odločitvijo za nakup opreme je treba oceniti, ali je uporaba te tehnologije v osnovi upravičena v določeni regiji. V ta namen se izvedejo številne geološko-raziskovalne študije z določitvijo globine zmrzovanja tal.
Pri montaži so vključene cevi ali drugi akumulacijski elementi, črpalka in inštalacijska armatura. Notranjo ogrevalno infrastrukturo lahko tvorijo radiatorji, ventilatorski hladilniki ali talna topla voda itd. To bo sistem za porabo dobavljenega vira.
Torej, geotermalne toplotne črpalke za hišo vgrajujejo v vodnjake - kot že omenjeno, ne samo kopno, ampak tudi vodo. Vrtine, jarke in polja je mogoče opremiti z likvidirano plastjo zemlje, vendar se ta možnost pogosteje uporablja za industrijsko oskrbo s toploto. V ustvarjeni niši so baterije položene po celotnem mestu - v ravni ali spiralni konfiguraciji. Tokokrogi so povezani s črpalko, ki se nahaja na površini, ta pa je povezana z ogrevalnimi krogi za gospodinjstvo.
Proizvajalci geotermalnih črpalk
Segment se aktivno razvija s prizadevanji največjih razvijalcev HVAC opreme. Zlasti proizvajalec kotlov Viessmann predstavlja zanesljive enote za shranjevanje vode in toplote tal pri delovni temperaturi okoli +65 °C. Za industrijske in javne zgradbe s površino 300-350 m2 je na voljo zemeljska toplotna črpalka NIBE F1145. Njegovemuznačilnosti vključujejo možnost priključitve na trifazno omrežje pri 380 V in enofazno omrežje na 220 V. Japonsko podjetje Mitsubishi ponuja univerzalne modele geotermalnih črpalk glede na aplikacije. Razvijalci tega podjetja že od leta 2007 razvijajo koncept večconskega ločevanja ogrevanja s poenostavljenim krmilnim sistemom.
Ne prezrite tako obetavnega segmenta in domačih podjetij. Na primer, geotermalna toplotna črpalka BROSK Mark II 100 ruske proizvodnje je zasnovana posebej za zasebnega potrošnika - lastnika majhne podeželske hiše. Toda kljub skromni zmogljivosti je ta oprema označena kot zanesljiva, energetsko učinkovita in večnamenska.
Pozitivne povratne informacije o tehnologiji
Ta način ogrevanja pritegne veliko ljudi s priročnostjo vzdrževanja, vzdrževanja in seveda minimalnimi finančnimi stroški med delovanjem. Oprema praktično ne potrebuje potrošnega goriva. Električni viri so potrebni za zagotavljanje delovanja iste črpalke in krmilne opreme, vendar so glede na količino vrnjene energije nepomembni. Poudarjena je tudi okolju prijaznost geotermalnih toplotnih črpalk. Ocene in sploh eno prvih mest med plusi postavljajo dejstvo, da delovna infrastruktura ne zavzema prostora v hiši. Pripeljejo se samo komunikacije, ostale funkcionalne enote in vozlišča pa ostanejo na ulici.
Negativne ocene
S popolno geotermalno toplotno zmogljivostjo kotlovnicesistemi niso primerljivi. In bistvo ni niti v specifičnih indikatorjih moči, temveč v krčeviti oskrbi s toploto. Mnogi se pritožujejo nad dolgimi obdobji nizke dobave energije, zato je priporočljivo organizirati rezervne sisteme oskrbe. Toda tu je še ena pomanjkljivost. Čeprav se za vzdrževanje opreme porabi malo denarja, je začetna naložba primerljiva z nakupom zmogljivega industrijskega kotla. Tudi geotermalna toplotna črpalka ruskega porekla BROSK Mark II 100 je na voljo na trgu za 250-300 tisoč rubljev. odvisno od konfiguracije. Stroški namestitve bodo stali tudi 50-70 tisoč rubljev.
Sklep
Možnosti za organizacijo oskrbe s toploto v zasebni hiši je kar nekaj. Vsak od njih je med delovanjem drag na svoj način - od dragih električnih plošč do ekonomičnih plinskih kotlov. Toda tradicionalna oprema v sodobnem dizajnu je sistem, ki je oblikovan in je enostaven za upravljanje. Kaj lahko pritegne geotermalno toplotno črpalko za ogrevanje doma? Seveda bo v ospredje prišel ekonomski dejavnik, kaj pa drugega? Na takšne instalacije se lahko obrnete, če je na mestu dovolj prostora za organizacijo kompleksa. V tem primeru lahko računate na vsaj pasivno pomožno ogrevanje prostorov brez stalnega nadzora in vzdrževanja. In še nekaj – to je popolna avtonomija, ki omogoča uporabo geotermalne opreme kot rezervnega vira toplote.
