Siltums ir viens no vispieprasītākajiem enerģijas veidiem, kas nepieciešams cilvēka dzīvības uzturēšanai. Tajā pašā laikā resursu izmaksas tā ražošanai ir diezgan iespaidīgas - vai tā būtu elektrība ar naftas produktiem vai tradicionālā kurināmā, piemēram, ogles un koksne. Acīmredzot uz šī fona ir jāpiedāvā alternatīva apkures metode. Viens no perspektīvākajiem un aktīvāk attīstošajiem šāda veida tehniskajiem risinājumiem ir ģeotermālais siltumsūknis, kura koncepcija pamazām tuvojas sadzīves ekspluatācijas apstākļiem.
Tehnoloģiju pārskats
Jebkura ideja par alternatīvu siltuma avotu ir saistīta ar viena vai otra dabas materiāla vai parādības apkalpošanu. Šajā gadījumā zemes dzīles ir galvenais enerģijas piegādātājs. Zeme uz noteiktupietiekami dziļi, lai uzturētu pietiekamu temperatūru, lai tā siltumu varētu uzkrāt un tālāk izmantot uz virsmas. Hidroloģiskos resursus var uzskatīt arī par siltuma avotu, veicot korekcijas krātuves infrastruktūras tehniskajā projektā.
Lai atspoguļotu šīs tehnoloģijas efektivitāti, var atzīmēt, ka, ieguldot 1 kW enerģijas ģeotermālā siltumsūkņa uzturēšanā, var iegūt atdevi 2-6 kW veidā. Kas izskaidro tik augstu efektivitāti? Salīdzinot ar citiem dabisko enerģijas avotu apstrādes veidiem, ģeotermālie mehānismi neparedz pārveidošanas starpposmus. Piemēram, saules enerģijas uzglabāšanai nepieciešama gaisma un siltums, kas jāpārvērš elektrībā, ko izmanto mājas ekspluatācijai. Šajā gadījumā siltums netiek pārveidots, bet gan tieši vai ar minimāliem pārejas posmiem tiek nodots mērķa patērētājiem.
Darbības princips
Iesākumā ir vērts apzināt konkrētos punktus, kas ir iesaistīti ģeotermālās apkures procesā. Process sākas zemē - līmenī, kas atrodas zem sasalšanas punkta. Temperatūra var mainīties atkarībā no dziļuma. Minimālajam termiskajam efektam pietiek, ja tas pārsniedz 0 ° C, bet praksē 35-40 ° C tiek uzskatīts par ekonomiski pamatotu rādītāju. Gala lietotājs ir apkures loks.
Īpašs cauruļvads ir atbildīgs par enerģijas pārnešanu no zemes uz mājas apkures sistēmu,apkalpo ģeotermālais siltumsūknis. Darbības princips ir balstīts uz to, ka siltums tiek pārnests caur šo padeves līniju ar iztvaicētāja siltummaini pa aukstumaģenta kontūru. Tāpat kā gaisa kondicionieros, freons spēlē aktīvās iztvaicēšanas vielas lomu. Pirms sūkņa iedarbināšanas tas ir šķidrā stāvoklī, un pēc iedarbināšanas tas pāriet gāzveida formā. Tālāk atjauninātais aukstumaģents tiek pārsūtīts uz kompresoru, kura komunikācijas ir savienotas ar galīgo apkures loku. Freona pārpalikums šajā brīdī tiek izvadīts caur izplūdes kanālu.
Ģeotermālās iekārtas
Sistēmas galvenais funkcionālais elements ir termiski mehāniskais sūknis. Ierīces struktūru attēlo trīs ķēdes:
- Ārējais. Cirkulē parasto dzesēšanas šķidrumu antifrīza vai sālījuma veidā.
- Iekšējais. Satur aukstumaģentu noslēgtās kamerās, kurās notiek karsēšanas-iztvaikošanas procesi.
- Ārējā cilpa, kas iet tieši uz mērķa apkalpoto sistēmu.
Tāpat apkurei paredzētā ģeotermālā siltumsūkņa darba korpusu sarakstā ir kompresors, iztvaicētājs, izplūdes kanāls un siltumnesēji. Ir svarīgi ņemt vērā, ka dizains, izkārtojums un papildu funkcionalitāte var atšķirties atkarībā no lietojumprogrammas. Ir instalācijas augsnei, ūdenim un gaisam, kā arī kombinētās sistēmas, kas var darboties dažādos apstākļos.
Siltuma avoti un uzglabāšanas telpas
Ģeotermālajām sistēmām ir daudz priekšrocību,saistīta ar ekonomisku energoapgādi, praktiskumu un tehnoloģisko pieejamību sadzīves vajadzībām. Bet, tāpat kā citas sistēmas, kas uzglabā alternatīvo enerģiju, tā ir atkarīga no avota. Tāpēc, lai pārliecinātos par siltumapgādes stabilitāti, ir iepriekš jāpārdomā iespēja pieslēgties rezerves energoapgādes kanālam. Zemāk tiks apskatīti zemes un hidroloģiskās avoti, taču pagaidām principā vajadzētu iepazīties ar darba infrastruktūru, ka ģeotermālais siltumsūknis kalpo kā resursu padeves sistēma. Berammateriāli, caurules, zondes un konstrukcijas, kuru struktūra var uzkrāt enerģiju, darbojas kā siltuma uztvērēji. Jo īpaši tie var būt apkures paklāji, kas saistīti ar sūkni, dzesēšanas šķidrumu un trešās puses apkures sistēmām.
Siltumenerģijas avots uz zemes
Lielas jaudas sistēmas, kas uzglabā ģeotermālo enerģiju, ir izvietotas apmēram 200 m2 lielās laukos2. No iezīmētās zonas zem sasalšanas punkta tiek noņemts 40-50 cm biezs augsnes slānis. Kopumā tiek iegūts 150-200 cm biezums. Šie un citi dati ir norādīti projektā ar enerģijas apjomu aprēķinu konkrētam apkures lokam. Daudz kas būs atkarīgs arī no reģiona, jo vienā apgabalā jūs varat iegūt 30 W no 1 m2, bet citā - 70-80 no 1 m2.
Vietnē tiek veidotas akas, tranšejas vai cietas platformas, lai novietotu akumulējošos elementus. Tiek uzskatīts par vispieejamāko ieviešanāvertikāla urbuma instalācija, kurā tiek ievietotas spirālveida akumulācijas caurules vai paklājiņi. Ieplūdes infrastruktūras horizontālā konfigurācijā zemes siltumsūknis apkurei var saražot lielu daudzumu enerģijas, taču tam ir trūkumi. Tie ir saistīti ar zemes darbu sarežģītību (nepieciešams īpašs aprīkojums, lai izveidotu lielas platības), jebkādu ainavu izslēgšanu un zemāku temperatūru līdz apkures sezonas beigām.
Ūdens siltumenerģijas avots
Galvenie apkalpošanas objekti šajā gadījumā ir ezeri, ūdenskrātuves un dīķi. Kas attiecas uz akumulējošiem elementiem, to funkciju veic polimēru caurules ar antifrīza pildījumu. Iegūtās enerģijas apjomu vidēji var attēlot kā 30 W uz 1 m caurules. Lielas privātmājas kompleksai apkopei nepieciešami 12 kW - attiecīgi nepieciešams organizēt cauruļvadu sistēmu 400 m garumā.
Ir cita pieeja siltuma uzkrāšanai no hidroloģiskajiem resursiem. Ja tuvumā nav ezeru un ūdenskrātuvju, tad savā vietnē varat aprīkot 2-3 akas ar akām, kuru dziļums ir aptuveni 20 m. Ūdens temperatūra šajā līmenī būs aptuveni 10 ° C, bet ar to pietiek. papildu apsildes funkcijai. Būtība ir tāda, ka ģeotermālais siltumsūknis veic nepārtrauktas siltā vai karstā ūdens cirkulācijas uzdevumu. Vienā ķēdes pusē resurss tiek pastāvīgi uzsildīts akās bez mazākajām izmaksām, un māja uzkrāj enerģiju no tikko saņemtās ūdens porcijas.
Ģeotermālās sistēmas uzstādīšana
Pirms pieņemt lēmumu par aprīkojuma iegādi, jāizvērtē, vai šīs tehnoloģijas izmantošana konkrētā reģionā ir pamatā pamatota. Lai to paveiktu, tiek veikti vairāki ģeoloģiskās izpētes pētījumi ar augsnes sasalšanas dziļuma noteikšanu.
Instalācijā ir iesaistītas caurules vai citi akumulējoši elementi, sūknis un instalācijas piederumi. Iekšējo apkures infrastruktūru var veidot radiatori, ventilatora dzesētāji vai siltā ūdens grīda utt. Šī būs sistēma piegādātā resursa patērēšanai.
Tātad, mājai tiek uzstādīti ģeotermālie siltumsūkņi akās - kā jau minēts, ne tikai zeme, bet arī ūdens. Ir iespējams aprīkot akas, tranšejas un laukus ar likvidētu grunts slāni, taču šo iespēju biežāk izmanto rūpnieciskai siltumapgādei. Izveidotajā nišā baterijas tiek ievietotas visā vietā - taisnā vai spirālveida konfigurācijā. Ķēdes ir savienotas ar sūkni, kas atrodas uz virsmas, kas savukārt ir savienots ar mājas apkures lokiem.
Ģeotermālo sūkņu ražotāji
Segments tiek aktīvi attīstīts ar lielāko HVAC iekārtu izstrādātāju pūlēm. Jo īpaši katlu ražotājs Viessmann piedāvā uzticamas iekārtas ūdens un zemes siltuma uzglabāšanai pie darba temperatūras aptuveni +65 °C. Rūpnieciskām un sabiedriskām ēkām ar platību 300-350 m2 ir pieejams zemes siltumsūknis NIBE F1145. Uz viņafunkcijas ietver iespēju pieslēgties trīsfāzu tīklam pie 380 V un vienfāzes tīklam pie 220 V. Japānas uzņēmums Mitsubishi piedāvā universālus ģeotermālo sūkņu modeļus pielietojuma ziņā. Šī uzņēmuma izstrādātāji jau kopš 2007. gada izstrādā daudzzonu apkures atdalīšanas koncepciju ar vienkāršotu vadības sistēmu.
Neignorējiet tik daudzsološu segmentu un vietējos uzņēmumus. Piemēram, Krievijā ražotais ģeotermālais siltumsūknis BROSK Mark II 100 ir paredzēts tieši privātam patērētājam - nelielas lauku mājas īpašniekam. Taču, neskatoties uz pieticīgo veiktspēju, šo iekārtu raksturo kā uzticamu, energoefektīvu un daudzfunkcionālu.
Pozitīvas atsauksmes par tehnoloģijām
Šī apkures metode piesaista daudzus cilvēkus ar uzturēšanas, apkopes un, protams, minimālām finanšu izmaksām ekspluatācijas laikā. Iekārtai praktiski nav nepieciešami patērējami degvielas materiāli. Elektriskie resursi ir nepieciešami viena un tā paša sūkņa un vadības iekārtu darbības nodrošināšanai, taču tie ir niecīgi uz atdotā enerģijas daudzuma fona. Tāpat tiek uzsvērts ģeotermālo siltumsūkņu draudzīgums videi. Atsauksmes un vispār viena no pirmajām vietām starp plusiem liek to, ka darba infrastruktūra neaizņem vietu mājā. Tiek ievestas tikai komunikācijas, un pārējās funkcionālās vienības un mezgli paliek uz ielas.
Negatīvās atsauksmes
Ar pilnvērtīgu katlu telpas ģeotermālo siltuma veiktspējusistēmas nav salīdzināmas. Un jēga nav pat konkrētos jaudas rādītājos, bet gan krampjiskā siltuma padevē. Daudzi sūdzas par ilgstošiem zemiem enerģijas piegādes ātrumiem, tāpēc ir ieteicams organizēt rezerves apgādes sistēmas. Bet šeit ir vēl viens trūkums. Lai arī tehnikas uzturēšanai tiek tērēts nedaudz naudas, sākotnējās investīcijas ir pielīdzināmas jaudīga industriālā katla iegādei. Pat Krievijas izcelsmes ģeotermālais siltumsūknis BROSK Mark II 100 ir pieejams tirgū par 250-300 tūkstošiem rubļu. atkarībā no konfigurācijas. Uzstādīšanas izmaksas arī maksās 50-70 tūkstošus rubļu.
Secinājums
Ir diezgan daudz iespēju organizēt siltumapgādes privātmājā. Katrs no tiem ekspluatācijas laikā ir dārgs savā veidā - no dārgiem elektriskajiem paneļiem līdz ekonomiskiem gāzes katliem. Taču tradicionālās iekārtas modernā dizainā ir sistēma, kuras dizains ir optimizēts un viegli pārvaldāms. Kas var piesaistīt ģeotermālo siltumsūkni mājas apkurei? Protams, priekšplānā izvirzīsies ekonomiskais faktors, bet kas vēl? Jūs varat vērsties pie šādām instalācijām, ja vietnē ir pietiekami daudz vietas kompleksa organizēšanai. Šajā gadījumā jūs varat paļauties uz vismaz pasīvo papildu telpu apkuri bez pastāvīgas uzraudzības un apkopes. Un vēl viena lieta - tā ir pilnīga autonomija, kas ļauj izmantot ģeotermālo iekārtu kā rezerves siltuma avotu.
