Varje ägare av ett hus på landet står inför en så viktig fråga som att säkerställa värmetillförsel till alla bostäder. Idag erbjuder olika tillverkare sina egna alternativ för individuell uppvärmning av privata stugor utanför staden. En nyhet inom detta område är geotermisk uppvärmning. Naturligtvis tror de flesta husägare att ett sådant bekvämt och ekonomiskt värmeförsörjningssystem endast kan installeras i områden där det finns gejsrar, vulkaniska formationer och varmvattenkällor. Moderna installationer av denna typ kan framgångsrikt fungera på tempererade breddgrader, med varma källor vid lågtemperaturindikatorer.
Metoder för att erhålla naturlig termisk energi
Markvärmepumpar skiljer sig åt i hur de utvinner värme:
- Installationer som använder värmen från djupt grundvatten, heta gejsrar etc.
- System som innehåller en frostskyddstank installerad i marken på 75 meters djup. Uppvärmning från jordens tarmar tillhandahålls genom naturlig uppvärmning av tanken med frostskyddsmedel; Som ett resultat avger köldmediet, som passerar genom värmeväxlaren, den mottagna värmen och återvänder till behållaren.
- Den geotermiska kretsen läggs längs botten av reservoaren, som är en naturlig värmeackumulator. I det här fallet måste du ta hänsyn till att behållaren helt kan frysa igenom på vintern.
Typer av markvärmepumpar
Att värma ett hus med jordens energi kräver omfattande arbete med installationen av systemet, men det är ett miljövänligt sätt att få nästan gratis värmeenergi. Att värma ett hem kräver lite elektricitet för att hålla systemet igång.
Typer och mönster
Om du bestämmer dig för att installera uppvärmning från marken bör du vara uppmärksam på sorterna. Typerna av geotermisk uppvärmning skiljer sig först och främst i typen av värmeväxlare, vars val beror på objektiva faktorer.
Tre typer av värmeväxlare kan användas beroende på egenskaperna för ett visst område och egenskaperna hos platsen där huset ligger.
Den första typen är en horisontell värmeväxlare, vars installation förutsätter närvaron av en fri mark direkt intill huset. Så för att värma ett hus med en yta på 100 kvadratmeter behöver du minst 300 kvadratmeter mark. Det är nödvändigt att lägga rör i diken som har ett djup under jordens frysning.
Den andra typen är en vertikal värmeväxlare, vars användning inte kräver ytterligare terräng och inte skadar bakgårdsområdets landskap. Denna typ innefattar fördjupning av specialsonder i brunnarna som skapats med hjälp av borrutrustning och med följande parametrar: djup 100-150 m, diameter 100-150 mm.
Den tredje typen består av värmeväxlare installerade i vatten, vilket är det mest ekonomiska alternativet jämfört med dyra installationstekniker i tidigare system. Det är sant att en förutsättning för installation av sådan uppvärmning är närvaron av en behållare nära (inte längre än 100 m).
Samtidigt läggs värmeväxlarens rör i botten av behållaren och kommer att kunna använda energin från vattenvärme för värmesystemet. Rörens installationsdjup bör vara minst 2,5-3 m med en reservoararea på 200 kvm.
Som du kan se har varje typ av geotermiska system sina egna egenskaper som har en direkt inverkan på valet av ett visst alternativ.Så om en behållare ligger nära huset, bör du föredra den tredje typen, som anses vara den mest lönsamma när det gäller installation och finansiella kostnader.
Om det finns tillräckligt med outvecklad mark nära huset kan en horisontell värmeväxlare installeras. Men valet till förmån för den vertikala typen kommer att kräva konkreta kontantkostnader och komplexa borrningar.
Fördelar med denna typ av system
Låt oss överväga ett antal funktioner:
- hög effektivitet, bekräftad av hög effektivitet och snabb avkastning på kostnaderna;
- obegränsade reserver av jordens termiska energi;
- inget behov av att skapa och lagra bränslereserver, som vid traditionell uppvärmning;
- autonomi av arbete utan kontroll och ingripande från utsidan;
- säkerhet och miljövänlighet, exklusive användning av kol och brännbara element;
- förmågan att självständigt välja typ av system, köpa dess element och installation.
Genom att välja ett värmesystem baserat på en markvärmepump kan du således få en outtömlig tillförlitlig och effektiv värmekälla i många decennier.
Se även: Vill du köpa en ny byggnad i Sestroretsk? Utmärkt och elegant boende i moderna bostadsområden till överkomliga priser.
Driftprinciper för geotermisk uppvärmning
Uppvärmning från jordens energi används framgångsrikt i olika klimatzoner: systemen kan fungera i både södra och norra regioner.
Under sin drift använder en geotermisk installation en sådan fysisk egenskap hos vissa vätskor som förmågan att avdunsta, vilket leder till kylning av ytan. Det är detta fenomen som ligger till grund för drift av kylutrustning.
Principen för drift av geotermisk uppvärmning är en omvänd körningsprocess. Så här fungerar luftkonditioneringsapparater, som inte bara kan kyla utan också värma upp luften i rummet.
Hur värmepumpen fungerar
Klimatanläggningar har dock begränsad funktionalitet - de kan inte fungera vid temperaturer under -5 ° C. Och det geotermiska systemet kan ge uppvärmning av huset oavsett lufttemperaturen på ytan. Detta beror på det faktum att stabila temperaturförhållanden upprätthålls naturligt i den miljö som det tar värmeenergi från.
Systemets funktionella funktioner
Principen för drift och funktionella egenskaper hos det geotermiska värmesystemet hemma är i följande steg:
- Lösningen i den externa kretsen förvärvar ytterligare värme i marken med cirka 5 grader. Dess slutliga temperatur kan vara cirka 3.
- Efter att ha gått in i pumpens värmeväxlare överför lösningen sin till och med lilla energi till freon, för vilken det är tillräckligt för avdunstning. Efter att ha passerat gasformigt går freon in i kompressorn, där den komprimeras. Termodynamiska processer som förekommer i detta fall leder till en temperaturökning till 100. Och redan varm gas tillförs värmeväxlaren, där den överför energi till kylvätskan i den interna kretsen, oftast till vatten. Tack vare det vetenskapliga arbetet hos fysiker och ingenjörer har denna process studerats i detalj och fastställts i de grundläggande grunderna för driften av olika typer av modern utrustning.
- Kylvätskan i den interna kretsen når en temperatur på 50-70 och kommer in i radiatorerna och rören. Den kylda freon går in i expansionsskärmen, dess temperatur och tryckfall till de ursprungliga värdena och hela cykeln kan upprepas igen. Lösningen av den yttre konturen rör sig på samma sätt in i jordens djup för en ny del energi.
Enhet för geotermiskt värmesystem
Geotermi (vetenskapen om jordens termiska tillstånd) möjliggjorde den praktiska användningen av termisk energi som jordskorpan får från den heta magma i mitten av planeten.
En specialdesignad värmepump för uppvärmning av ett hus installeras på ytan och en värmeväxlare är monterad i marken eller i botten av behållaren. Värmeenergi "pumpas ut" till ytan och gör att du kan värma kylvätskan i värmekretsen i ett hus eller en anläggning.
Hur är uppvärmningsprocessen
Geotermisk uppvärmning av ett privat hus är ett kostnadseffektivt alternativ. Om du använder jordens energi för att värma ett hus, för varje kilowatt el som krävs för drift av utrustningen finns det 4 till 6 kW användbar termisk energi som erhålls från planetens tarmar.
I jämförelse med luftkonditioneringens drift ser vi att mer än 1 kW el behövs för att få 1 kW termisk energi under dess drift. Detta beror på de oundvikliga förlusterna för omvandling av en energi till en annan etc.
Det är mycket lönsamt att värma upp en bostadsbyggnad med jordens inre värmeenergi, men återbetalningsperioden för utrustning och installationskostnader tar lite tid.
Att använda jordens värme för att värma ett hus kräver inte installation av en traditionell panna för att värma kylvätskan.
I det här fallet består systemet av tre komponenter
:
- värmekrets - geotermisk källa för termisk energi;
- värmekrets inne i huset - låg temperatur kylare eller golv;
- pumpstation - en värmepump för att pumpa värmeenergi in i värmekretsen från värmekretsen i jorden eller under vatten.
Ett geotermiskt värmesystem kan också användas för att värma växthus, tillhörande byggnader, poolvatten, trädgårdsvägar etc.
Fördelar och nackdelar
Geotermisk energi, vars reserver är så stora att endast 1%, gömd i jordskorpan med ett totalt djup av 10 km, kan ge en volym 500 gånger större än alla världens olje- och gasreserver.
Det finns fyra huvudtyper av geotermisk energi:
- Detta är jordens värme från grunt djup, som används av värmepumpar.
- Energin från varm ånga, vatten i jordskorpan, används för närvarande för att generera el.
- Värme som kommer från djupa lager utan närvaro av vatten och magmaenergi som ackumuleras i vulkaniska zoner.
- Användningen av denna fantastiska naturens gåva bestäms endast av den befintliga teknologinivån, teknikens möjligheter och ekonomisk beräkning.
Modern design av geotermiska värmesystem har både positiva och negativa punkter.
Den främsta negativa punkten är kostnad. Men det verkar bara i början. Alla kostnader återvinns enligt olika uppgifter på 4, 5 år. Detta beror på att moderna värmepumpsmodeller använder mycket mindre energi för sitt arbete än något annat värmesystem. När 1 kW el förbrukas är deras effekt 5 kW.
Positiva poäng:
- De bränner inte bränsle och producerar inte skadliga utsläpp av olika föreningar i miljön.
- Lägsta underhållskostnader med hög effektivitet.
- Miljösäkerhet.
- Systemets brandsäkerhetsegenskaper.
Utrustning för anordning av geotermisk uppvärmning
Geotermisk utrustning för ett djupt värmesystem möjliggör ackumulering av termisk energi som extraheras från miljön och överför den till värmebäraren i värmekretsen.
Listan över utrustning för uppvärmning med värme från jorden innehåller
:
- Förångare. Enheten är placerad på ett djup och tjänar till att absorbera termisk energi i geotermiskt vatten eller jord.
- Kondensator.Gör att du kan ta frostskyddsmedlets temperatur till det värde som krävs för att systemet ska fungera.
- Värmepump. Ger cirkulation av frostskyddsmedel i värmekretsen, kontrollerar driften av den geotermiska installationen.
- Buffertank - en behållare för uppsamling av uppvärmt frostskydd. Låter dig överföra termisk energi från jordens inre till kylvätskan. Tanken genom vilken kylvätskan passerar är utrustad med en spiralformad värmeväxlare. Uppvärmd frostskyddsmedel rör sig längs den och avger värme.
Värmepumpsenhetsdiagram
Utseende och distribution
Energi från marken för uppvärmning började spridas i USA mot slutet av 80-talet under förra seklet i städer som upplevde en svår kris. Rika människor blev omedelbart intresserade av systemet, som det gav möjlighet att spara på att värma sina hem. Sedan började det falla i pris, och den fattigare klassen i befolkningen började använda det.
Efter en tid blev värmen från jorden för uppvärmning privilegiet för de flesta ägare av privata hus. I Europa ökar antalet hushåll som använder värme hemma med jordens värme varje år.
Denna trend i spridningen av geotermisk uppvärmning är förståelig. Att använda jordens värme för uppvärmning gör att du kan spara familjens budget betydligt, det är säkert och ekonomiskt.
Funktion av geotermisk uppvärmning
Dess funktionsprincip kan jämföras med ett vanligt kylskåp, tvärtom. Jorden håller värmen ständigt, så att den kan värma föremål som ligger på dess yta.
Metodens innebörd är att från insidan värms planeten upp av het magma, och från ovan låter jorden inte frysa. Den resulterande värmeenergin används av ett geotermiskt värmesystem baserat på en speciell värmepump.
Du kan få värme från jordens värme tack vare en värmepump
Följande process äger rum:
- Värmepumpen är installerad på ytan.
- Ett hål borras i marken i vilket värmeväxlaren sänks ned.
- Grundvattnet som passerar genom pumpen värms upp och används sedan för hushålls- och industriändamål..
Med hjälp av en värmepump är det möjligt att omvandla 1 kW el till 4-6 kW värmeenergi
Den största fördelen med systemet är förhållandet mellan mottagen elektrisk energi och effekt - 1 till 4-6 kW. Till exempel, när du använder en konventionell luftkonditionering kommer den ut 1 till 1. Därför kommer installationen att kunna betala för sig själv på kort tid.
Funktioner i
Att själv värma ett hus från marken har vissa svårigheter, vilket vi kommer att diskutera nedan:
- De börjar med tillverkningen av en gruvaxel. Beräkningen utförs separat för varje specifikt fall med hänsyn till:
- klimatet i området;
- typ av jord;
- egenskaperna hos strukturen av jordskorpan i ett visst område;
- värmeområde.
På bilden - grunden för husets geotermiska uppvärmning är en djup brunn och en värmepump
Vanligtvis varierar djupet mellan 25-100 m.
- I nästa steg sänks rören in i pipan, som måste absorbera värme från tarmarna och tillföra den till en pump, vilket ökar kylvätskans temperatur i värmesystemet.
Råd: det är bättre att utföra arbete med en assistent, eftersom rören ofta har en ganska stor massa.
På sommaren kan värme med energi från marken köras som luftkonditionering. Varför den omvända mekanismen är aktiverad. Under drift börjar värmeväxlaren ta kylenergi.
Visningar
Det finns tre huvudalternativ för ett miljövänligt och effektivt system:
| Grundvatten | I detta fall används den termiska energin för grundvatten som ligger på stora djup för att värma upp byggnaden. Den har en ganska hög temperatur, så värmepumpen höjer den och värmer upp den. Därefter ger vattnet genom värmeväxlaren huvuddelen av den tillgängliga energin. |
| Frostskydd | Metoden kräver extra kostnader.En tank med frostskyddsmedel sänks ner till ett djup av 75 m och under, vars pris är ganska högt. När den värms upp lyfts den av en värmepump till värmeväxlaren. Efter utsläpp av värme strömmar frostskyddet tillbaka i behållaren. |
| Vatten | Denna metod kräver inte utrustning för en jordgruva. Sådan uppvärmning av huset från marken är lämplig om det finns en utgång till behållaren. Horisontella sonder placeras från värmeväxlaren längs botten av behållaren, vilket hjälper till att omvandla värmen från vattnet. |
Typer av geotermisk uppvärmning
Fördelar med geotermisk uppvärmning
Nu kommer vi att ta reda på vilka fördelar sådana system har och om de kommer att kunna tillgodose våra önskemål:
- Värmeenergin frigörs flera gånger mer än elförbrukningen för pumpdriften.
- Det finns inga skadliga utsläpp, så det är ett miljövänligt sätt att värma ett hus från marken.
- Systemet behöver bara elektricitet för att fungera. Användning av kemikalier och bränslen krävs inte.
- Det finns ingen risk för explosion eller brand under drift.
- Korrekt installation av värmesystemet garanterar drift utan teknisk support i cirka 30 år.
Hur man självständigt använder jordens värme för att värma ett hus
Självinstallation av geotermisk uppvärmning
Det måste sägas genast att uppvärmning av ett hus med jordens energi kommer att kräva en omedelbar stor investering av medel. Lejonparten kommer att gå till arrangemanget av gruvan.
Tips: Den dyraste delen i en värmepump är kompressorn. Om du inte vill ha problem, köp inte det från en kinesisk fabrik. Bättre att använda Danfoss eller Copeland (helst inte från Kina).
Vi rekommenderar också att du använder ett golvvärmesystem istället för värmare. Så du kan ibland minska avkastningen på investeringen. Den årliga höjningen av taxorna för traditionella energikällor bör också beaktas, samtidigt kommer husets geotermiska värmesystem att bidra till att undvika prishopp.
Inuti huset kommer inget att påminna dig om att du använder markvärme. Huvuddelen av systemet - brunnen och värmeväxlaren kommer att döljas under jorden. Det är bara nödvändigt att tilldela en liten plats för enheten, till exempel i källaren, som genererar värmeenergi.
Värmepumpens design
Enheten låter dig justera temperaturen och tillföra värmeenergi. Instruktionerna för installation av ett värmesystem i ett hus skiljer sig inte från den traditionella metoden, så det finns inga särdrag i det.
Systeminstallation
Geotermisk uppvärmning av ett lantgård i arrangemanget kräver en solid investering. Systemets höga totalkostnad beror till stor del på den stora mängden markarbete i samband med installationen av värmekretsen.
Med tiden lönar sig de finansiella kostnaderna, eftersom den värmeenergi som används under uppvärmningssäsongen extraheras från jordens djup med minimal energiförbrukning.
Installation av en horisontell värmeväxlare för ett geotermiskt värmesystem
För att förse huset med jordens värme krävs installation av systemet
:
- huvuddelen ska placeras under jord eller längst ner i behållaren;
- i själva huset installeras endast tillräckligt kompakt utrustning och en kylare eller golvvärmekrets läggs. Utrustningen som finns inuti huset gör att du kan reglera kylvätskans uppvärmningsnivå.
Hur ser geotermisk utrustning ut i ett hem
Vid utformning av värme med jordens värme är det nödvändigt att bestämma installationsalternativet för arbetskretsen och typen av kollektor.
Det finns två typer av samlare
:
- Vertikalt - störtar sig i marken i flera tiotals meter. För att göra detta, på kort avstånd från huset, måste du borra ett antal brunnar. En kontur är nedsänkt i brunnarna (det mest tillförlitliga alternativet är tvärbundna polyetenrör).
- Nackdelar: Stora ekonomiska kostnader för att borra flera hål i marken med ett djup av 50 meter.
Fördelar: Den underjordiska rörplatsen på ett djup där marktemperaturen är stabil ger systemet hög effektivitet. Dessutom tar den vertikala samlaren ett litet markområde.
- Horisontell. Användning av en sådan samlare är tillåten i regioner med varma och tempererade klimat, eftersom djupet av frysning av jorden inte bör överstiga 1,5 meter.
- Nackdelar: Behovet av att använda ett stort område på webbplatsen (den största nackdelen). Efter att konturen har lagts kan denna bit mark inte användas för en trädgård eller en grönsaksträdgård, eftersom systemet fungerar med frisläppande av kyla vid transport av köldmedium, vilket gör att växternas rötter fryser.
Fördelar: Billigare markarbete som till och med kan göras på egen hand.
Horisontell och vertikal kollektortyp
Geotermisk energi kan erhållas genom att lägga en horisontell geotermisk krets i botten av en frostfri behållare. Detta är dock svårt att genomföra i praktiken: behållaren kan placeras utanför det privata territoriet och då måste installationen av värmeväxlaren samordnas. Avståndet från det uppvärmda föremålet till behållaren bör inte vara mer än 100 meter.
Viktig! Uppsamlingens omgivningstemperatur får inte sjunka under + 5 ° C. Den övre delen av kollektorn i kontakt med den frysande jorden måste skyddas med värmeisolering för att undvika förlust av termisk energi.
Sorter av geotermiska system
Det finns flera typer av sådana värmesystem. Alla skiljer sig bara i värmeväxlaren. Hans val beror på webbplatsens egenskaper och några av nyanserna i området.
- Horisontell värmeväxlare används endast för uppvärmning i närvaro av ett stort område där det inte finns någon grönsaks trädgård eller fruktträdgård. Om du vill tillhandahålla värmeenergi för ett 200 m² lantligt hus, måste storleken på tomten vara minst 600 m². Rören är placerade i förberedda diken under jordens frysnivå. Naturligtvis kan detta djup variera beroende på region.
- Vertikal värmeväxlare hjälper till att spara utrymme. Det är möjligt att installera sådan utrustning och samtidigt bevara landskapets landskap. Borrutrustning används för att fördjupa sonderna, vilket gör det värt att använda värmepumpar. Det är viktigt att komma ihåg att brunnens djup är cirka 100 m och att diametern inte är mer än 150 mm.
- Vissa värmeväxlare finns i vattenpelaren... Detta uppvärmningsalternativ erkänns som det mest ekonomiska, men det är endast lämpligt för de personer vars hus ligger på ett avstånd av 100 m från närmaste reservoar. I detta fall är det möjligt att använda den termiska energin i vatten. Följaktligen läggs alla rör direkt på botten av en sjö eller damm med ett djup på minst 2,5–3 m. Behållarens yta bör vara minst 200 m².
Många har svårt att göra ett val. För att inte misstas är det värt att överväga de ekonomiska möjligheterna och vissa funktioner på tomten. Om det finns en behållare bredvid huset som uppfyller alla ovanstående krav, är det möjligt att organisera geotermisk uppvärmning med egna händer. Dessutom tillstånd att använda värmepumpar och arbete det kommer inte att krävas av några myndigheter. Om vi pratar om användningen av andra system kommer en vertikal värmeväxlare att kräva betydande ekonomiska investeringar, och för en horisontell - mycket obebodd mark.
Värmeväxlarplatser
Platsen för den interna kretsen är densamma för alla typer av pumpar. Men den yttre konturen kan vara horisontell och vertikal. Vertikala brunnar kan tränga in i en behållare med vatten eller inte. Och horisontella värmeväxlare läggs i botten av reservoarer eller i gropar på minst 1 meters djup.
De vertikala samlarnas djup når 100-200 m. På ett sådant djup har jorden samma temperatur under hela året. För att bevara landskapet borras flera brunnar i olika vinklar från en punkt. Den yttre konturen är installerad i brunnarna. Strukturen kan vara upp till 100 år.
Viktig! För vattenvatteninstallationer borras två vertikala brunnar - för vattenintag och utsläpp.
Horisontella värmeväxlare läggs på ett djup under markens fryspunkt. Området för horisontella samlare bör vara tre gånger husets yta. På grund av detta är utgrävningsvolymen betydande. Dessutom kan rör läggas på ett avstånd av minst 1,5 m från träd. Om värmeväxlaren placeras i en damm finns det inget mödosamt grävarbete.
Beräknade kostnader och återbetalning av systemet
Inköp och installationskostnader för utrustning beror på typen av värmepump, värmeväxlarens egenskaper och installationens kapacitet.
Priset på pumputrustning beror på dess prestanda:
- En enhet med en kapacitet på 4-5 kW kostar 3-7 tusen dollar (195-455 tusen rubel).
- Utrustning med en kapacitet på 5-10 kW säljs för 4-8 tusen dollar (260-520 tusen rubel).
- Pumpar med en kapacitet på 10-15 kW kostar 5-10 tusen dollar (325-650 tusen rubel).
Installationskostnader uppgår till 20-40% av utrustningskostnaden. Trots de betydande initialkostnaderna kommer du att kunna spara under drift av systemet, eftersom energiresurserna är helt gratis. Alla kostnader lönar sig inom de första 4-8 åren av systemet för ett hus med en yta på 100-150 kvadrater.
