Geothermische verwarming is een van de meest veelbelovende van het totale aantal alternatieve energiebronnen. In tegenstelling tot zonnestelsels is het praktisch onafhankelijk van de tijd van het jaar. Maar is het verwarmen van een huis gunstig vanwege de warmte en energie van de aarde?
Geothermische huisverwarming
Eerst moet je de principes van het verkrijgen van thermische energie begrijpen. Ze zijn gebaseerd op een temperatuurstijging wanneer ze zich diep in de aarde verdiepen. Op het eerste gezicht is de toename van de mate van verwarming niet significant. Maar dankzij de komst van nieuwe technologieën is huisverwarming door de hitte van de aarde een realiteit geworden.
De belangrijkste voorwaarde voor het organiseren van geothermische verwarming is een temperatuur van minimaal 6 ° C. Dit is typisch voor middelste en diepe lagen van grond en waterlichamen. Deze laatste zijn sterk afhankelijk van de indicator van de buitentemperatuur; daarom worden ze zelden gebruikt. Hoe kan het praktisch mogelijk zijn om een huis te verwarmen met aardse energie?
Om dit te doen, moet je 3 circuits maken gevuld met vloeistoffen met verschillende technische kenmerken:
- Buitenste. Vaker circuleert er antivries. De verwarming tot een temperatuur van minimaal 6 ° C is te danken aan de energie van de aarde;
- Warmtepomp. Zonder dit is verwarming vanwege de energie van de aarde onmogelijk. Het koelmiddel van het externe circuit brengt zijn energie over naar het koelmiddel met behulp van een warmtewisselaar. De verdampingstemperatuur is minder dan 6 ° C. Daarna komt het in de compressor, waar na compressie de temperatuur stijgt tot 70 ° C;
- Binnencontour. Volgens een soortgelijk schema wordt warmte van het gecomprimeerde koelmiddel naar water in het baksysteem overgedragen. Dus verwarming gebeurt vanuit de ingewanden van de aarde met minimale kosten.
Ondanks de voor de hand liggende voordelen zijn dergelijke systemen zelden te vinden. Dit gaat gepaard met hoge kosten voor de aanschaf van apparatuur en de organisatie van het externe circuit van de warmte-inname.
Het is het beste om de berekening van verwarming vanaf de warmte van de aarde aan professionals toe te vertrouwen. De efficiëntie van het hele systeem hangt af van de juistheid van de berekeningen.
Het werkingsprincipe van de warmtepomp
Het 'hart' van geothermische verwarming is de warmtepomp. Het bestaat uit verschillende componenten, waarvan de werking direct de efficiëntie-indicator van het hele systeem beïnvloedt. Daarom moet u, voordat u de verwarming van een privéwoning vanaf de grond plant, de belangrijkste kenmerken van deze site achterhalen.
Aangezien dit apparaat tot de categorie van complexe apparatuur behoort, wordt aanbevolen om alleen fabrieksmodellen aan te schaffen. Het ontwerp van de warmtepomp omvat de volgende componenten:
- Verdamper. In dit blok wordt energie overgedragen van het externe circuit;
- Compressor. Het is noodzakelijk om hoge druk te creëren in het koelmiddelmedium;
- Capillair. Het dient om de interne druk in het koelcircuit te verminderen;
- Controle systeem. Met zijn hulp wordt de verwarming van een privéwoning vanaf de grond geregeld - de temperatuurmodus, de snelheid van het passeren van koelvloeistoffen, enz.
Het grootste probleem bij de zelfproductie van een warmtepomp is het verminderen van warmteverlies en het normaliseren van de werking van het interne circuit met koelmiddel. Fabrieksmodellen worden opgesteld in de productiefase en het ontwerp biedt de mogelijkheid om de parameters aan te passen.
Hoe de pompparameters correct berekenen, zodat de warmte van de aarde voor het verwarmen van het huis een normale temperatuur levert? Zoek hiervoor het thermische vermogen van de pomp. Voor een geschatte berekening kunt u de volgende formule gebruiken:
Q = (t1-t2) * V
Waar t1-t2 - het temperatuurverschil bij de inlaat- en retourleiding, ° C,V - geschat debiet van het koelmiddel, m³ / h,Q - nominaal vermogen van de warmtepomp, watt.
Deze techniek is niet van toepassing op complexe systemen, omdat er veel extra factoren zijn. Met name warmteverliezen op de snelweg. Dit geldt vooral voor die gebieden waar het zo dicht mogelijk bij het grondoppervlak uitkomt. Verwarm de verwarmingsbuizen in de grond om warmteverlies tot een minimum te beperken.
Aangezien de werking van de warmtepomp afhankelijk is van elektriciteit, wordt aanbevolen om een noodstroomvoorziening te installeren.
Opties voor geothermische verwarming
Om ervoor te zorgen dat de energie van de aarde wordt gebruikt om het huis zoveel mogelijk te verwarmen, moet u het juiste externe schakelschema kiezen. In feite kan elk medium een bron van thermische energie zijn: ondergronds, water of lucht. Maar het is belangrijk om rekening te houden met seizoensveranderingen in weersomstandigheden, zoals hierboven besproken.
Momenteel zijn er twee soorten systemen die effectief worden gebruikt voor het verwarmen van een huis vanwege de hitte van de aarde - horizontaal en verticaal. De belangrijkste keuzefactor is de grootte van het land. De indeling van de leidingen voor het verwarmen van een huis met aardse energie hangt hiervan af.
Daarnaast wordt rekening gehouden met dergelijke factoren:
- Bodemsamenstelling. In rotsachtig en leemachtig is het moeilijk om verticale stammen te maken voor het leggen van snelwegen;
- Bevriezing van de bodem. Hij bepaalt de optimale diepte van de buis;
- Grondwaterlocatie. Hoe hoger ze zijn, hoe beter voor geothermische verwarming. In dit geval zal de temperatuur stijgen met de diepte, wat de optimale conditie is voor verwarming vanwege de energie van de aarde.
Je moet ook weten wat de mogelijkheid is van omgekeerde energieoverdracht in de zomer. Dan zal de verwarming van een privéwoning vanaf de grond niet werken en zal overtollige warmte van het huis naar de grond gaan. Alle koelsystemen werken op dezelfde manier. Maar hiervoor is het nodig om extra apparatuur te installeren.
U kunt niet van plan zijn om een extern circuit buitenshuis te installeren. Dit zal het warmteverlies bij verwarming vanuit de ingewanden van de aarde vergroten.
Horizontaal schema van geothermische verwarming
De meest gebruikelijke manier om externe snelwegen te installeren. Het is handig voor eenvoudige installatie en de mogelijkheid om defecte delen van de pijpleiding relatief snel te vervangen.
Voor installatie volgens dit schema wordt een collectorsysteem gebruikt. Hiervoor bevinden zich meerdere circuits op een minimale afstand van 0,3 m van elkaar. Ze worden aangesloten door middel van een collector, die het koelmiddel verder in de warmtepomp voert. Dit zorgt voor maximale energietoevoer naar de verwarming door de warmte van de aarde.
Maar tegelijkertijd moet rekening worden gehouden met een aantal belangrijke nuances:
- Groot gebied van het perceel. Voor een huis van ongeveer 150 m² moet het minimaal 300 m² zijn;
- Buizen zijn noodzakelijkerwijs verzonken tot een diepte onder het niveau van bevriezing van de grond;
- Met mogelijke bodembeweging tijdens overstromingen in het voorjaar neemt de kans op verplaatsing van snelwegen toe.
Het bepalende voordeel van verwarming van de warmte van de aarde van het horizontale type is de mogelijkheid tot zelfarrangement. In de meeste gevallen is hiervoor geen speciale apparatuur nodig.
Voor maximale warmteoverdracht moet u buizen gebruiken met een hoog warmtegeleidingsvermogen - dunwandig polymeer. Maar tegelijkertijd moeten manieren worden overwogen om de verwarmingsbuizen in de grond op te warmen.
Verticale geothermische verwarming
Dit is een arbeidsintensievere manier om het verwarmen van een privéwoning vanaf de grond te organiseren. Pijpleidingen bevinden zich verticaal in speciale putten. Het is belangrijk om te weten dat een dergelijk schema veel effectiever is dan een verticaal schema.
Het belangrijkste voordeel is het verhogen van de mate van verwarming van water in het externe circuit. Die. hoe dieper de leidingen zich bevinden, hoe groter de hoeveelheid landwarmte voor verwarming van het huis in het systeem zal komen. Een andere factor is het kleine stuk land. In sommige gevallen wordt de plaatsing van het externe geothermische verwarmingscircuit zelfs vóór de bouw van het huis in de directe omgeving van de fundering uitgevoerd.
Welke moeilijkheden kan iemand tegenkomen bij het verkrijgen van de energie van de aarde voor het verwarmen van een huis volgens dit schema?
- Kwantitatief tot kwalitatief. Voor verticale opstelling is de lengte van de lijnen veel groter. Dit wordt gecompenseerd door een hogere bodemtemperatuur. Om dit te doen, moet u putten maken tot 50 m diep, wat een arbeidsintensieve klus is;
- Bodemsamenstelling. Voor rotsachtige grond moeten speciale boormachines worden gebruikt. In de leem wordt ter voorkoming van het afwerpen van de put een beschermende schaal van gewapend beton of dikwandige kunststof gemonteerd;
- Bij storingen of verlies van strakheid het reparatieproces is ingewikkeld. In dit geval kunnen er langdurige storingen zijn bij het verwarmen van het huis voor de thermische energie van de aarde.
Maar ondanks de hoge initiële kosten en de complexiteit van de installatie, is de verticale indeling van de lijnen optimaal. Experts adviseren om precies zo'n installatieschema te gebruiken.
Voor de circulatie van het koelmiddel in het externe circuit in een verticaal systeem zijn krachtige circulatiepompen nodig.
Organisatie van geothermische verwarming
Consumenten hebben nog steeds de belangrijkste vraag - is het mogelijk om de verwarming van een landhuis te gebruiken met de energie van de aarde als belangrijkste? Het is mogelijk, maar alleen met een professionele aanpak in alle fasen - van berekening tot installatie en testen van het systeem.
Allereerst moet u de juiste warmtepomp kiezen. Gezien hun hoge kosten - moet u eerst alle voorlopige berekeningen van de kenmerken ervan uitvoeren. Alleen in dit geval zal verwarming vanwege de thermische energie van de aarde een maximale efficiëntiecoëfficiënt hebben. Tot de betrouwbare fabrikanten behoren Buderus, Vaillant en Veissman. De gemiddelde kosten van een warmtepomp voor verwarming vanuit de ondergrond zijn ongeveer 360 duizend roebel met een nominaal vermogen van 6 kW. Productievere modellen kunnen meer dan 1 miljoen roebel kosten.
Naast de kosten moet u letten op het materiaal van de vervaardiging van buizen. Om warmteverlies bij verwarming door de warmte-energie van de aarde te minimaliseren, wordt het volgende aanbevolen:
- Verknoopt polyethyleen. Verschilt in lage kosten - het is optimaal voor horizontale schema's;
- Roestvrijstalen pijp. Het wordt gebruikt bij verwarming met behulp van de thermische energie van de aarde met een verticale opstelling van het externe circuit. Het steekt gunstig af bij vernet polyethyleen met een hoog warmtegeleidingsvermogen en mechanische sterkte. Nadeel zijn de hoge kosten.
Voor optimalisatie wordt de installatie van externe en interne temperatuursensoren aanbevolen, evenals een warmteaccumulator. Dit minimaliseert de kosten van het verwarmen van een energieland in een privéwoning.
Gezien al deze factoren installeren ze tot nu toe in de meeste gevallen geothermische verwarming uit de energie van de aarde als een extra. In de loop van de tijd zullen de kosten van componenten en het rendement van warmtepompen toenemen - en alleen dan kunnen dergelijke systemen als de belangrijkste worden beschouwd.
Een voorbeeld van de installatie van geothermische verwarming in een privéwoning is te vinden door de video te bekijken:
