Геотермална термопомпа за отопление на дома: принцип на работа, обратна връзка

Топлината е един от най-търсените видове енергия, необходими за поддържане на човешката дейност. Същевременно ресурсите, необходими за производството му, са доста впечатляващи - било то електричество с петролни продукти или традиционно гориво като въглища и дърва. Очевидно е, че в този контекст е необходимо да се предложи алтернативен метод за отопление. Едно от най-обещаващите и активно развиващи се технически решения от този тип е геотермалната термопомпа, чиято концепция постепенно се доближава до местните работни условия.

Обща информация за технологията

Всяка идея за алтернативен източник на топлина включва обслужване на определен естествен материал или явление. В този случай централният доставчик на енергия е подземното. Почвата на определени дълбочини поддържа достатъчна температура, така че топлината може да се натрупа и впоследствие да се използва на повърхността. Хидроложките ресурси също могат да се разглеждат като източник на топлина, като се правят техни собствени корекции в техническото изпълнение на инфраструктурата за съхранение.

За да се представи ефективността на тази технология, може да се отбележи, че когато 1 kW енергия се постави в съдържанието на геотермална топлинна помпа, може да се получи възвращаемост от 2-6 kW. Какво обяснява тази висока ефективност? В сравнение с други средства за обработка на природни източници на енергия, геотермалните механизми не предвиждат междинни етапи на трансформация. Например, натрупването на слънчева енергия изисква светлината и топлината да бъдат превърнати в електричество, което се изразходва за поддръжка на дома. В този случай топлината не се преобразува, но директно или с минимални преходни етапи се прехвърля на целевите потребители.

Принцип на действие

Първо, необходимо е да се определят конкретните точки, които участват в процеса на геотермално отопление. Процесът започва в земята - на ниво, което се намира под точката на замръзване. Температурата може да бъде различна в зависимост от дълбочината. За минимален топлинен ефект е достатъчно да надвишава 0 ° C, но на практика 35-40 ° C се счита за икономически оправдано. Крайният потребител е отоплителният кръг.

За трансфера на енергия от земята към отоплителната система за дома е отговорен за специален тръбопровод, обслужван от геотермална термопомпа. Принципът на действие се основава на факта, че топлината се предава през тази захранваща линия с топлообменник-изпарител по веригата на охлаждащия агент. Както при климатиците, Фреон играе ролята на активно изпаряващо се вещество. Преди помпата да започне да работи, тя е в течно състояние и след стартирането тя преминава в газообразна форма. Освен това актуализираният охлаждащ агент се прехвърля в компресора, чиито комуникации са свързани към крайния отоплителен кръг. Излишъкът от фреон вече е разреден през клона.

Геотермално оборудване

Основният функционален елемент на системата е термомеханичната помпа. Структурата на единицата е представена от три вериги:

• Външно. Осигурява циркулация на конвенционален термоносител под формата на антифриз или саламура.
• Вътрешен. Съдържа хладилен агент в запечатани камери, в които протичат процеси на изпаряване на топлина.
• Външен цикъл, който директно се насочва към целевата обслужвана система.

Също така списъкът на работните елементи на геотермалната термопомпа за отопление включва компресор, изпарител, изпускателен канал и охладители. Важно е да се отбележи, че дизайнът, оформлението и допълнителната функционалност могат да варират в зависимост от условията на употреба. Има инсталации за почви, вода и въздух, както и комбинирани системи, които могат да работят в различни условия.

Топлинни източници и средства за натрупване

Геотермалните системи имат много предимства, свързани с икономичното снабдяване с енергия, практичност и технологична достъпност за битови нужди. Но, подобно на други системи, които съхраняват алтернативна енергия, то зависи от източника. Затова, за да се уверите в стабилността на топлозахранването, трябва предварително да мислите за възможността за свързване към резервен захранващ канал. Подземните и хидроложките източници ще бъдат обсъдени по-долу, но за момента е необходимо да се запознаем по принцип с работещата инфраструктура, обслужвана от геотермална термопомпа като система за доставка на ресурси. Като приемници на топлина са насипни материали, тръби, сонди и структури, чиято структура може да натрупва енергия. По-специално, той може да бъде подово отопление, свързано с помпа, охлаждаща течност и отоплителни системи на трети страни.

Наземни източници на топлинна енергия

Системите за високоефективна акумулация на геотермална енергия се поставят на полета от около 200 m². Слоят от почва 40-50 cm под точката на замръзване се отстранява от маркираната зона. По принцип се получава дебелина 150-200 см. Тези и други данни са посочени в проекта с изчисляване на енергийните обеми за конкретен отоплителен кръг. Много ще зависи от региона, тъй като в едно населено място е възможно да се извлекат 30 W от 1 м², в другия - 70-80 с 1 м².

На площадката се образуват кладенци, окопи или твърди площи за съхранение на акумулиращи елементи. Най-достъпният при реализацията е вертикална сондажна инсталация, в която са разположени спирални складови тръби или рогозки. В хоризонталната конфигурация на местоположението на входящата инфраструктура, геотермалната термопомпа за отопление може да произведе голямо количество енергия, но има недостатъци. Те се отнасят до сложността на изкопните работи (изисква специално оборудване за развитието на големи площи), изключване на всякакви пейзажни работи и спад на температурата до края на отоплителния сезон.

Воден източник на топлинна енергия

Основните обекти на услугата в този случай са езерата, езерата и езерата. Що се отнася до акумулиращите елементи, тяхната функция се изпълнява от полимерни тръби с антифриз. Количеството на възстановената енергия средно може да се представи като 30 W от 1 m от тръбата. За комплексна поддръжка на голяма частна къща се изисква 12 кВт - съответно е необходимо да се организира тръбопроводна система с дължина 400 м.

Има друг подход към натрупването на топлина от хидроложките ресурси. Ако в близост няма езера и водни тела, на самия обект могат да бъдат построени 2-3 кладенци с кладенци с дълбочина около 20 м. Водата на това ниво ще има температура от порядъка на 10 градуса, но това е достатъчно за допълнителната функция за отопление. Долната линия е, че геотермалната термопомпа изпълнява задачата за постоянно циркулиране на топла или гореща вода. От едната страна на контура има постоянно нагряване на ресурса в кладенците без най-малък разход и енергията се натрупва в къщата от новопристигнатата част от водата.

Монтаж на геотермална система

Преди да вземете решение за закупуването на оборудване, трябва да прецените дали използването на тази технология е по принцип оправдано в определен район. За целта се извършват редица изследвания на геоложко проучване, за да се определи дълбочината на замръзване на почвата.

Инсталацията включва използването на тръби или други акумулиращи елементи, помпа и принадлежности за монтаж. Вътрешната отоплителна инфраструктура може да бъде изградена от радиатори, вентилаторни охладители или топла вода и т.н. Това е системата на потребление на доставения ресурс.

Така че геотермалните топлинни помпи са инсталирани за къщата в кладенец - както вече беше отбелязано, не само земя, но и вода. Възможно е да се оборудват кладенци, окопи и полета с ерозиран слой почва, но този вариант е по-често използван за промишлено топлоснабдяване. В създадената ниша акумулаторите се подреждат на цялата площадка - в праволинейна конфигурация или спирала. Веригите са свързани към помпа, разположена на повърхността, която от своя страна е свързана към отоплителните кръгове за дома.

Производители на геотермални помпи

Сегментът се развива активно от усилията на най-големите разработчици на климатични съоръжения. По-специално, производителят на котли Viessmann осигурява надеждни единици за натрупване на топлина във вода и почвата при работна температура от +65 ° С. За промишлени и обществени сгради от 300-350 м² се предлага геотермална термопомпа NIBE F1145. Характеристиките му включват възможността за свързване към трифазна мрежа от 380 V и еднофазен до 220 V. Универсалният от гледна точка на приложението на модела на геотермалната помпа предлага на японската компания Mitsubishi. Разработчиците на това дружество от 2007 г. насам са ангажирани в разработването на концепцията за многозоновата отоплителна сепарация с опростена система за контрол.

Не пренебрегвайте такъв обещаващ сегмент и местни компании. Например, руско-произведената геотермална термопомпа BROSK Mark II 100 е проектирана специално за частен клиент - собственик на малка селска къща. Но въпреки скромното представяне, това оборудване се характеризира като надеждно, енергийно ефективно и многофункционално.

Положителна обратна връзка относно технологията

Този метод на отопление за много хора привлича удобството за поддръжка, поддръжка и, разбира се, минимални финансови разходи в експлоатация. Оборудването практически не изисква консумативни горивни материали. Необходими са електрически ресурси, за да се гарантира функционирането на една и съща помпа и контролно оборудване, но те са незначителни на фона на върнатия обем енергия. Екологичната чистота на геотермалните термопомпи също е подчертана. Прегледите и на едно от първите места в броя на плюсовете поставят факта, че работната инфраструктура не се осъществява в къщата. Предоставят се само комуникации, а останалите функционални единици и възли остават на улицата.

Отрицателна обратна връзка

При пълноценна котелна централа термичната ефективност на геотермалните системи все още не е сравнима. И това дори не е въпрос на специфични показатели на властта, а в спастичното снабдяване с топлина. Много от тях се оплакват от дълги периоди на ниски доставки на енергия, за които се препоръчва да се организират резервни системи за доставка. Но тук има още един недостатък. Въпреки че се отделят малко пари за поддръжката на оборудване, първоначалните инвестиции са сравними с покупката на мощен промишлен котел. Дори геотермалната термопомпа руски произход BROSK Mark II 100 е налична на пазара за 250-300 хил. Рубли. в зависимост от оборудването. Цената на монтаж дейности също ще струва 50-70 000 рубли.

заключение

Има доста възможности за организиране на топлоснабдяването в частна къща. Всеки от тях по свой начин е скъп в процеса на работа - от скъпите електрически табла до икономичните газови котли. Но традиционното оборудване в модерния дизайн е оптимизиран дизайн и лесни за управление системи. Какво може да привлече геотермална термопомпа за отопление на къщата? Разбира се, икономическият фактор ще излезе на преден план, но какво друго? Можете да кандидатствате за такива инсталации, ако има достатъчно място в сайта за организиране на комплекса. В този случай е възможно да се брои поне пасивно спомагателно отопление на помещения без постоянен контрол и поддръжка. И още нещо е пълната автономия, която позволява да се използва геотермалното оборудване като резервен източник на топлина.