Sưởi ấm địa nhiệt là một trong những hứa hẹn nhất trong tổng số các nguồn năng lượng thay thế. Không giống như các hệ mặt trời, nó thực tế độc lập với thời gian trong năm. Nhưng sưởi ấm một ngôi nhà có lợi do sức nóng và năng lượng của trái đất?
Hệ thống sưởi nhà địa nhiệt
Trước tiên, bạn cần hiểu các nguyên tắc để có được năng lượng nhiệt. Chúng dựa trên sự gia tăng nhiệt độ khi ăn sâu vào lòng đất. Thoạt nhìn, sự gia tăng mức độ sưởi ấm là không đáng kể. Nhưng nhờ sự ra đời của các công nghệ mới, sưởi ấm tại nhà do sức nóng của trái đất đã trở thành hiện thực.
Điều kiện chính để tổ chức sưởi ấm địa nhiệt là nhiệt độ ít nhất là 6 ° C. Đây là điển hình cho các lớp đất và nước giữa và sâu. Loại thứ hai phụ thuộc nhiều vào chỉ số nhiệt độ bên ngoài, do đó, chúng hiếm khi được sử dụng. Làm thế nào thực tế có thể sắp xếp sưởi ấm một ngôi nhà với năng lượng trái đất?
Để làm điều này, bạn cần tạo ra 3 mạch chứa đầy chất lỏng với các đặc tính kỹ thuật khác nhau:
- Bên ngoài. Thường xuyên hơn trong nó chống đông lưu thông. Nhiệt độ của nó đến nhiệt độ ít nhất là 6 ° C là do năng lượng của trái đất;
- Bơm nhiệt. Không có nó, sưởi ấm do năng lượng của trái đất là không thể. Chất làm mát từ mạch ngoài chuyển năng lượng của nó sang môi chất lạnh bằng bộ trao đổi nhiệt. Nhiệt độ bay hơi của nó nhỏ hơn 6 ° C. Sau đó, nó đi vào máy nén, trong đó sau khi nén, nhiệt độ tăng lên 70 ° C;
- Đường viền bên trong. Theo một sơ đồ tương tự, nhiệt được truyền từ môi chất lạnh nén sang nước trong hệ thống nướng. Do đó, sưởi ấm xảy ra từ ruột của trái đất với chi phí tối thiểu.
Mặc dù có những lợi thế rõ ràng, các hệ thống như vậy hiếm khi có thể được tìm thấy. Điều này được liên kết với chi phí cao cho việc mua thiết bị và tổ chức các mạch bên ngoài của lượng nhiệt.
Tốt nhất là giao phó việc tính toán nhiệt từ sức nóng của trái đất cho các chuyên gia. Hiệu quả của toàn bộ hệ thống sẽ phụ thuộc vào tính chính xác của các tính toán.
Nguyên lý hoạt động của bơm nhiệt
Các trung tâm của hệ thống sưởi ấm địa nhiệt là một máy bơm nhiệt. Nó bao gồm một số thành phần, hoạt động trong đó ảnh hưởng trực tiếp đến chỉ số hiệu quả của toàn bộ hệ thống. Do đó, trước khi lên kế hoạch sưởi ấm một ngôi nhà riêng từ mặt đất - bạn cần tìm hiểu các đặc điểm chính của trang web này.
Vì thiết bị này thuộc danh mục thiết bị phức tạp - nên chỉ mua các mẫu nhà máy. Thiết kế bơm nhiệt bao gồm các thành phần sau:
- Thiết bị bay hơi. Trong khối này, năng lượng được truyền từ mạch ngoài;
- Máy nén. Cần tạo áp suất cao trong môi trường môi chất lạnh;
- Mao mạch. Nó phục vụ để giảm áp suất bên trong mạch môi chất lạnh;
- Hệ thống điều khiển. Với sự giúp đỡ của nó, việc sưởi ấm một ngôi nhà tư nhân từ mặt đất được điều chỉnh - chế độ hoạt động của nhiệt độ, sự đi qua của chất làm mát, v.v.
Vấn đề chính trong việc tự sản xuất bơm nhiệt là giảm tổn thất nhiệt và bình thường hóa hoạt động của mạch bên trong với môi chất lạnh. Các mô hình nhà máy được thiết lập ở giai đoạn sản xuất và thiết kế cung cấp khả năng điều chỉnh các thông số của nó.
Làm thế nào để tính toán chính xác các thông số máy bơm, để nhiệt của trái đất để sưởi ấm ngôi nhà cung cấp nhiệt độ bình thường? Để làm điều này, tìm ra nhiệt năng của máy bơm. Để tính toán gần đúng, bạn có thể sử dụng công thức sau:
Q = (t1-t2) * V
Ở đâu t1-t2 - chênh lệch nhiệt độ ở đầu vào và đường ống trở lại, ° C,V - tốc độ dòng chảy ước tính của chất làm mát, m³ / h,Q - công suất định mức của bơm nhiệt, watts.
Kỹ thuật này không áp dụng cho các hệ thống phức tạp, vì có nhiều yếu tố bổ sung. Đặc biệt, tổn thất nhiệt trên đường cao tốc. Điều này đặc biệt đúng đối với những khu vực mà nó thoát ra càng gần mặt đất càng tốt. Để giảm thiểu thất thoát nhiệt, làm ấm các ống sưởi trong lòng đất.
Do hoạt động của bơm nhiệt phụ thuộc vào điện, nên lắp đặt nguồn điện khẩn cấp.
Tùy chọn sưởi ấm địa nhiệt
Để năng lượng của trái đất được sử dụng để sưởi ấm ngôi nhà càng nhiều càng tốt - bạn cần chọn sơ đồ mạch bên ngoài phù hợp. Trên thực tế, bất kỳ phương tiện nào cũng có thể là nguồn năng lượng nhiệt - dưới lòng đất, nước hoặc không khí. Nhưng điều quan trọng là phải tính đến những thay đổi theo mùa trong điều kiện thời tiết, như đã thảo luận ở trên.
Hiện nay, có hai loại hệ thống được sử dụng hiệu quả để sưởi ấm một ngôi nhà do sức nóng của trái đất - ngang và dọc. Yếu tố chính của sự lựa chọn là kích thước của đất. Việc bố trí các đường ống để sưởi ấm một ngôi nhà bằng năng lượng đất phụ thuộc vào điều này.
Ngoài ra, các yếu tố như vậy được tính đến:
- Thành phần đất. Trong đá và loamy, rất khó để tạo ra các thân cây thẳng đứng để đặt đường cao tốc;
- Đất đóng băng. Anh ta sẽ xác định độ sâu tối ưu của đường ống;
- Vị trí nước ngầm. Chúng càng cao, càng tốt cho sưởi ấm địa nhiệt. Trong trường hợp này, nhiệt độ sẽ tăng theo độ sâu, là điều kiện tối ưu để sưởi ấm do năng lượng của trái đất.
Bạn cũng cần biết về khả năng truyền năng lượng ngược vào mùa hè. Sau đó, hệ thống sưởi của một ngôi nhà tư nhân từ mặt đất sẽ không hoạt động, và nhiệt dư sẽ truyền từ nhà xuống đất. Tất cả các hệ thống lạnh làm việc theo cùng một cách. Nhưng đối với điều này là cần thiết để cài đặt thêm thiết bị.
Bạn có thể lên kế hoạch để cài đặt một mạch bên ngoài xa nhà. Điều này sẽ làm tăng sự mất nhiệt khi sưởi ấm từ ruột trái đất.
Sơ đồ ngang của hệ thống sưởi địa nhiệt
Cách phổ biến nhất để cài đặt đường cao tốc bên ngoài. Nó thuận tiện cho việc dễ dàng cài đặt và khả năng thay thế tương đối nhanh chóng các phần bị lỗi của đường ống.
Để cài đặt theo sơ đồ này, một hệ thống thu gom được sử dụng. Để làm điều này, một số mạch được đặt ở khoảng cách tối thiểu 0,3 m với nhau. Chúng được kết nối bằng một bộ thu, đưa chất làm mát vào bơm nhiệt. Điều này sẽ đảm bảo đầu vào năng lượng tối đa để sưởi ấm từ sức nóng của trái đất.
Nhưng đồng thời, một số sắc thái quan trọng phải được tính đến:
- Diện tích lớn của lô đất. Đối với một ngôi nhà khoảng 150 mét vuông, nó nên có ít nhất 300 mét vuông;
- Ống nhất thiết phải lõm xuống độ sâu dưới mức đóng băng của đất;
- Với khả năng di chuyển của đất trong lũ lụt mùa xuân, khả năng dịch chuyển của đường cao tốc tăng lên.
Lợi thế xác định của sưởi ấm từ sức nóng của trái đất loại ngang là khả năng tự sắp xếp. Trong hầu hết các trường hợp, điều này sẽ không yêu cầu sự tham gia của các thiết bị đặc biệt.
Để truyền nhiệt tối đa, bạn cần sử dụng các đường ống có độ dẫn nhiệt cao - polymer có thành mỏng. Nhưng đồng thời, các cách để làm ấm các ống sưởi ấm trong lòng đất nên được xem xét.
Hệ thống sưởi địa nhiệt dọc
Đây là một cách tốn công hơn để tổ chức sưởi ấm một ngôi nhà riêng từ mặt đất. Đường ống được đặt thẳng đứng trong các giếng đặc biệt. Điều quan trọng cần biết là một sơ đồ như vậy có hiệu quả hơn nhiều so với sơ đồ dọc.
Ưu điểm chính của nó là tăng mức độ làm nóng nước trong mạch ngoài. Những, cái đó. đường ống càng nằm sâu, lượng nhiệt đất để sưởi ấm ngôi nhà sẽ vào hệ thống càng lớn. Một yếu tố khác là diện tích nhỏ của đất. Trong một số trường hợp, việc bố trí mạch sưởi ấm địa nhiệt bên ngoài được thực hiện ngay cả trước khi xây dựng ngôi nhà ở ngay gần nền móng.
Những khó khăn nào người ta có thể gặp phải trong việc có được năng lượng của trái đất để sưởi ấm một ngôi nhà theo sơ đồ này?
- Định lượng đến định tính. Đối với sắp xếp theo chiều dọc, chiều dài của các dòng cao hơn nhiều. Nó được bù bởi nhiệt độ đất cao hơn. Để làm điều này, bạn cần phải làm cho giếng sâu đến 50 m, đó là một công việc tốn nhiều công sức;
- Thành phần đất. Đối với đất đá, cần phải sử dụng máy khoan đặc biệt. Trong loam để ngăn đổ giếng, một lớp vỏ bảo vệ bằng bê tông cốt thép hoặc nhựa có thành dày được gắn;
- Trong trường hợp trục trặc hoặc mất độ kín quá trình sửa chữa phức tạp. Trong trường hợp này, có thể có những trục trặc lâu dài trong công việc sưởi ấm ngôi nhà để lấy năng lượng nhiệt của trái đất.
Nhưng mặc dù chi phí ban đầu lớn và sự phức tạp của việc cài đặt, bố cục dọc của các dòng là tối ưu. Các chuyên gia khuyên chỉ nên sử dụng một sơ đồ cài đặt như vậy.
Để lưu thông chất làm mát trong mạch ngoài trong hệ thống thẳng đứng, cần có bơm tuần hoàn mạnh.
Tổ chức sưởi ấm địa nhiệt
Người tiêu dùng vẫn có câu hỏi chính - có thể sử dụng hệ thống sưởi ấm của một ngôi nhà nông thôn với năng lượng của trái đất là chính? Có thể, nhưng chỉ với một cách tiếp cận chuyên nghiệp ở tất cả các giai đoạn - từ tính toán đến cài đặt và thử nghiệm hệ thống.
Trước hết, bạn cần chọn máy bơm nhiệt phù hợp. Với chi phí cao của họ - trước tiên bạn phải thực hiện tất cả các tính toán sơ bộ về các đặc tính của nó. Chỉ trong trường hợp này, sưởi ấm do năng lượng nhiệt của trái đất sẽ có hệ số hiệu quả tối đa. Trong số các nhà sản xuất đáng tin cậy có Buderus, Vaillant và Veissman. Chi phí trung bình của một máy bơm nhiệt để sưởi ấm từ lòng đất là khoảng 360 nghìn rúp với công suất định mức là 6 kW. Các mô hình năng suất cao hơn có thể có giá hơn 1 triệu rúp.
Ngoài chi phí, bạn cần chú ý đến vật liệu sản xuất ống. Để giảm thiểu thất thoát nhiệt khi sưởi ấm từ năng lượng nhiệt của trái đất, nên sử dụng như sau:
- Polyetylen liên kết ngang. Khác nhau về chi phí thấp - đó là tối ưu cho các sơ đồ ngang;
- Ống thép không gỉ. Nó được sử dụng trong sưởi ấm bằng cách sử dụng năng lượng nhiệt của trái đất với sự sắp xếp theo chiều dọc của mạch ngoài. Nó so sánh thuận lợi với polyetylen liên kết ngang với độ dẫn nhiệt và độ bền cơ học cao. Nhược điểm là chi phí cao.
Để tối ưu hóa, nên lắp đặt các cảm biến nhiệt độ bên ngoài và bên trong, cũng như bộ tích nhiệt. Điều này sẽ giảm thiểu chi phí sưởi ấm một vùng đất năng lượng tư nhân.
Với tất cả các yếu tố này, cho đến nay, trong hầu hết các trường hợp, họ lắp đặt hệ thống sưởi địa nhiệt từ năng lượng của trái đất như một sự bổ sung. Theo thời gian, chi phí của các bộ phận và hiệu quả của bơm nhiệt sẽ tăng lên - và chỉ sau đó các hệ thống như vậy mới có thể được coi là hệ thống chính.
Một ví dụ về việc lắp đặt hệ thống sưởi địa nhiệt trong nhà riêng có thể được tìm thấy bằng cách xem video:
