Pompă de căldură geotermală pentru încălzirea locuinței: principiul funcționării, feedback-ul

Căldura este una dintre cele mai căutate tipuri de energie necesară pentru menținerea activității umane. În același timp, resursele necesare pentru a fi produse sunt destul de impresionante - fie că este vorba de electricitate cu produse petroliere sau cu combustibil tradițional, cum ar fi cărbunele și lemnul. Evident, în acest context, este necesar să se ofere o metodă alternativă de încălzire. Una dintre soluțiile tehnice cele mai promițătoare și cu caracter activ în acest domeniu este pompa de căldură geotermală, conceptul căruia se apropie treptat de condițiile de funcționare interne.

Informații generale despre tehnologie

Orice idee despre o sursă alternativă de căldură implică întreținerea unui anumit material sau fenomen natural. În acest caz, furnizorul central de energie este subsolul. Solul la anumite adâncimi păstrează o temperatură suficientă, astfel încât căldura sa poate fi acumulată și ulterior utilizată pe suprafață. Resursele hidrologice pot fi, de asemenea, considerate o sursă de căldură, făcând propriile ajustări ale implementării tehnice a infrastructurii de stocare.

Pentru a reprezenta eficiența acestei tehnologii, se poate observa că, atunci când se introduce o cantitate de 1 kW de energie în conținutul unei pompe de căldură geotermală, se poate obține un randament de 2-6 kW. Ce explică această eficiență ridicată? În comparație cu alte mijloace de procesare a surselor de energie naturale, mecanismele geotermale nu asigură etapele intermediare de transformare. De exemplu, acumularea energiei solare necesită transformarea luminii și a căldurii în energie electrică, care este cheltuită pentru întreținerea casei. În acest caz, căldura nu este convertită, dar direct sau în etape tranzitorii minime este transferată consumatorilor țintă.

Principiul de funcționare

În primul rând, este necesar să se determine punctele specifice care sunt implicate în procesul de încălzire geotermală. Procesul începe în sol - la un nivel care se află sub punctul de îngheț. Temperatura poate fi diferită în funcție de adâncime. Pentru un efect termic minim, este suficient să se depășească 0 ° C, dar în practică, 35-40 ° C este considerată justificată din punct de vedere economic. Utilizatorul final este circuitul de încălzire.

Pentru transferul de energie de la sol la sistemul de încălzire la domiciliu este responsabil pentru o conductă specială, servită de o pompă de căldură geotermală. Principiul de funcționare se bazează pe faptul că căldura este transmisă prin această linie de alimentare cu un evaporator-evaporator de căldură de-a lungul circuitului de agent frigorific. Ca și în aparatele de climatizare, Freon joacă rolul unei substanțe active care se evaporă. Înainte ca pompa să înceapă să funcționeze, aceasta se află într-o stare lichidă și, după pornire, trece într-o formă gazoasă. În plus, agentul frigorific actualizat este transferat la compresor, comunicațiile acestuia fiind conectate la circuitul de încălzire final. Freonul exces este acum descărcat prin canalul de ramificație.

Echipamente geotermale

Principalul element funcțional al sistemului este o pompă termomecanică. Structura unității este reprezentată de trei circuite:

• Extern. Oferă circulația unui purtător termic convențional sub formă de antigel sau soluție salină.
• Internă. Conține agent frigorific în camerele închise, în care apar procese de evaporare termică.
• O buclă externă care este direct direcționată către sistemul țintă de service.

De asemenea, lista elementelor de lucru ale pompei de căldură geotermală pentru încălzire include un compresor, un evaporator, un canal de evacuare și lichide de răcire. Este important să rețineți că designul, aspectul și funcționalitatea suplimentară pot varia în funcție de condițiile de utilizare. Există instalații pentru sol, apă și aer, precum și sisteme combinate care pot funcționa în condiții diferite.

Surse de căldură și mijloace de acumulare

Sistemele geotermale au multe avantaje asociate cu aprovizionarea economică cu energie, cu caracter practic și cu accesibilitatea tehnologică pentru uz casnic. Dar, ca și alte sisteme care stochează energie alternativă, aceasta depinde de sursă. Prin urmare, pentru a vă asigura de stabilitatea alimentării cu căldură, trebuie să vă gândiți și în avans la posibilitatea conectării la un canal de alimentare de rezervă. Sursele de apă subterană și cele hidrologice vor fi discutate mai jos, dar pentru moment este necesar să se cunoască, în principiu, infrastructura de lucru deservită de o pompă de căldură geotermală ca sistem de alimentare cu resurse. Ca receptoare de căldură sunt materiale libere, țevi, sonde și structuri, a căror structură poate acumula energie. În particular, pot fi încălzitoarele asociate cu o pompă, lichid de răcire și sisteme de încălzire de la terți.

Sursă de bază a energiei termice

Sistemele de înaltă performanță care acumulează energie geotermală sunt amplasate pe câmpuri de aproximativ 200 m². Un strat de sol 40-50 cm sub punctul de congelare este îndepărtat din zona marcată. În general, se obține o grosime de 150-200 cm. Aceste și alte date sunt indicate în proiect cu calcularea volumelor de energie pentru un circuit de încălzire specific. O mare parte va depinde de regiune, deoarece într-o singură localitate este posibil să se extragă 30 W de la 1 m², în cealaltă - 70-80 cu 1 m².

Pe amplasament se formează puțuri, șanțuri sau zone solide pentru depozitarea elementelor acumulate. Cea mai accesibilă implementare este o instalație verticală a puțului de foraj, în care sunt amplasate tuburi de depozitare spirală sau covorașe. În configurația orizontală a locației infrastructurii de admisie, o pompă de căldură geotermală pentru încălzire poate produce cantități mari de energie, dar are dezavantaje. Acestea se referă la complexitatea excavării (necesită echipament special pentru dezvoltarea zonelor mari), excluderea oricărei lucrări peisagistice și scăderea temperaturii până la sfârșitul sezonului de încălzire.

Sursă de apă de energie termică

Principalele obiective ale serviciului în acest caz sunt lacurile, iazurile și iazurile. În ceea ce privește elementele de acumulare, funcția lor se realizează prin țevi polimerice cu umplutură antigel. Cantitatea de energie recuperată în medie poate fi reprezentată ca 30 W de la 1 m de conductă. Pentru întreținerea complexă a unei case private mari este necesară o instalare de 12 kW - în consecință, este necesară organizarea unui sistem de conducte cu o lungime de 400 m.

Există o altă abordare a acumulării căldurii din resursele hidrologice. Dacă nu există lacurile din apropiere și rezervoare în stația proprie 2-3 poate construi bine în alveolele adâncimea de circa 20 m. Apa la acest nivel va fi la o temperatură de aproximativ 10 ° C, dar pentru funcția de încălzire auxiliară este suficientă. Linia de jos este că pompa de căldură geotermală îndeplinește sarcina de a circulă în mod constant apă caldă sau fierbinte. Pe de o parte există o constantă de contur a resurselor de afișare în puțuri, fără cel mai mic cost, iar în casă se acumulează din nou de energie din porțiunile primite de apă.

Instalarea sistemului geotermal

Înainte de a decide cu privire la achiziționarea de echipamente, trebuie să evaluați dacă utilizarea acestei tehnologii este justificată, în principiu, într-o anumită regiune. Pentru aceasta, se efectuează o serie de studii geologice de explorare pentru a determina adâncimea înghețării solului.

Instalația implică utilizarea de țevi sau alte elemente de acumulare, o pompă și accesorii de montaj. Infrastructura internă de încălzire poate fi formată din radiatoare, răcitoare de aer sau de podea cu apă caldă etc. Acesta este sistemul de consum al resurselor furnizate.

Deci, pompele de căldură geotermale sunt instalate pentru casa în puțuri - după cum sa menționat deja, nu numai pământ, ci și apă. Este posibilă echiparea puțurilor, tranșelor și câmpurilor cu un strat de sol erodat, dar această opțiune este mai des utilizată pentru furnizarea de căldură industrială. În nișa creată, acumulatorii sunt stivuite pe tot situl - într-o configurație sau spirală rectilinie. Circuitele sunt conectate la o pompă situată pe suprafață, care, la rândul ei, este conectată la circuitele de încălzire de la domiciliu.

Producători de pompe geotermale

Segmentul este dezvoltat în mod activ prin eforturile celor mai mari dezvoltatori de echipamente climatice. În special, producătorul de cazane Viessmann furnizează unități fiabile pentru acumularea de căldură în apă și sol, la o temperatură de funcționare de +65 ° C. Pentru clădirile industriale și publice de 300-350 m² este oferită pompa de căldură geotermală NIBE F1145. Caracteristicile sale includ capacitatea de conectare la o rețea trifazată de 380 V și unică la 220 V. Universal din punct de vedere al aplicării modelului pompei geotermale oferă companiei japoneze Mitsubishi. Dezvoltatorii acestei companii din 2007 se angajează în dezvoltarea conceptului de separare a încălzirii cu mai multe zone cu un sistem de control simplificat.

Nu ignora un astfel de segment promițător și companii locale. De exemplu, o pompă de căldură geotermală realizată de ruși BROSK Mark II 100 este concepută special pentru un client privat - proprietarul unei case de țară mici. Dar, în ciuda performanțelor modeste, acest echipament este caracterizat ca fiind fiabil, eficient din punct de vedere energetic și multifuncțional.

Feedback pozitiv asupra tehnologiei

Această metodă de încălzire pentru mulți atrage confortul întreținerii, întreținerii și, desigur, costurile financiare minime în exploatare. Echipamentul practic nu necesită materiale de combustibil consumabile. Sunt necesare resursele electrice pentru a asigura funcționarea aceleiași pompe și a unui echipament de comandă, dar acestea sunt nesemnificative pe fundalul volumului de energie returnat. Curatarea ecologica a pompelor geotermale de caldura este de asemenea subliniata. Recenzile și, într-unul din primele locuri din numărul de plusuri, pun în evidență faptul că infrastructura de lucru nu are loc în casă. Sunt furnizate numai comunicații, iar restul de unități funcționale și noduri rămân pe stradă.

Feedback negativ

Cu o centrală cu cazan complet, performanța termică a sistemelor geotermale nu este încă comparabilă. Și nu este vorba chiar de indicatori specifici de putere, ci de aprovizionarea cu căldură spasmodică. Mulți se plâng de perioadele îndelungate de livrare a energiei mici, pentru care se recomandă organizarea sistemelor de rezervă. Dar există un alt defect aici. Cu toate că se cheltuiesc puțini bani pentru întreținerea echipamentelor, investițiile inițiale sunt comparabile cu achiziționarea unui cazan industrial puternic. Chiar și o pompă de căldură geotermală de origine rusă BROSK Mark II 100 este disponibilă pe piață pentru 250-300 de mii de ruble. în funcție de echipament. Costul activităților de instalare va costa, de asemenea, 50-70 de mii de ruble.

concluzie

Există destul de puține opțiuni pentru organizarea furnizării de energie termică într-o casă privată. Fiecare dintre ele în felul său este costisitor în procesul de funcționare - de la panouri electrice scumpe la cazane de gaze economice. Dar, echipamentele tradiționale în designul modern sunt un design optimizat și sisteme ușor de administrat. Ce poate atrage o pompă de căldură geotermală pentru încălzirea casei? Bineînțeles, factorul economic va ieși în prim plan, dar ce altceva? Puteți aplica la astfel de instalații dacă există suficient spațiu pe site pentru a organiza complexul. În acest caz, este posibil să se țină seama cel puțin de încălzirea auxiliară pasivă a încăperilor fără un control constant și întreținere. Și încă un lucru este autonomia completă, ceea ce face posibilă utilizarea echipamentelor geotermale ca sursă de căldură de rezervă.