Geotermální vytápění je jedním z nejslibnějších z celkového počtu alternativních zdrojů energie. Na rozdíl od solárních systémů je prakticky nezávislá na ročním období. Je však vytápění domu prospěšné díky teplu a energii Země?
Geotermální vytápění domácností
Nejprve musíte pochopit principy získávání tepelné energie. Jsou založeny na zvýšení teploty při prohlubování hluboko do země. Na první pohled je zvýšení stupně ohřevu zanedbatelné. Ale díky příchodu nových technologií se vytápění domácností vlivem tepla Země stalo skutečností.
Hlavní podmínkou pro organizaci geotermálního vytápění je teplota alespoň 6 ° C. To je typické pro střední a hluboké vrstvy půdy a vodních útvarů. Ty jsou velmi závislé na ukazateli vnější teploty, proto se používají jen zřídka. Jak je prakticky možné zorganizovat vytápění domu energií Země?
K tomu je třeba vytvořit 3 okruhy naplněné kapalinami s různými technickými vlastnostmi:
- Vnější. Častěji v něm cirkuluje nemrznoucí směs. Jeho ohřev na teplotu nejméně 6 ° C je způsoben energií Země;
- Tepelné čerpadlo. Bez ní není možné zahřívání díky energii Země. Chladivo z vnějšího okruhu přenáší svou energii do chladiva pomocí tepelného výměníku. Teplota odpařování je nižší než 6 ° C. Poté vstoupí do kompresoru, kde po stlačení teplota stoupne na 70 ° C;
- Vnitřní obrys. Podle podobného schématu se teplo přenáší ze stlačeného chladiva do vody v pekařském systému. K zahřívání dochází ze střev Země s minimálními náklady.
Přes zjevné výhody lze takové systémy zřídka najít. To je spojeno s vysokými náklady na nákup zařízení a organizaci vnějšího okruhu příjmu tepla.
Nejlepší je svěřit výpočet ohřevu z tepla Země odborníkům. Účinnost celého systému bude záviset na správnosti výpočtů.
Princip činnosti tepelného čerpadla
„Srdcem“ geotermálního vytápění je tepelné čerpadlo. Skládá se z několika součástí, jejichž činnost přímo ovlivňuje ukazatel účinnosti celého systému. Proto před plánováním vytápění soukromého domu ze země - je třeba zjistit hlavní charakteristiky této stránky.
Protože toto zařízení patří do kategorie komplexního vybavení - doporučuje se zakoupit pouze modely výrobce. Konstrukce tepelného čerpadla zahrnuje následující komponenty:
- Odpařovač. V tomto bloku je energie přenášena z vnějšího obvodu;
- Kompresor. V chladicím médiu je nutné vytvořit vysoký tlak;
- Kapilární. Slouží ke snížení vnitřního tlaku v chladicím okruhu;
- Kontrolní systém. S jeho pomocí je regulováno vytápění soukromého domu ze země - teplotní režim provozu, rychlost průchodu chladicí kapaliny atd.
Hlavním problémem při vlastní výrobě tepelného čerpadla je snížení tepelných ztrát a normalizace provozu vnitřního okruhu s chladivem. Tovární modely jsou nastaveny ve fázi výroby a konstrukce poskytuje možnosti pro úpravu jejích parametrů.
Jak správně vypočítat parametry čerpadla tak, aby teplo země pro vytápění domu poskytovalo normální teplotu? Chcete-li to provést, zjistěte tepelný výkon čerpadla. Pro přibližný výpočet můžete použít následující vzorec:
Q = (ti-t2) * V
Kde t1-t2 - teplotní rozdíl na vstupním a zpětném potrubí, ° C,PROTI - odhadovaný průtok chladicí kapaliny, m³ / h,Q - jmenovitý výkon tepelného čerpadla, watty.
Tato technika není použitelná pro komplexní systémy, protože existuje mnoho dalších faktorů. Zejména tepelné ztráty na dálnici. To platí zejména pro oblasti, kde vystupuje co nejblíže k povrchu země. Pro minimalizaci tepelných ztrát zahřejte topné potrubí v zemi.
Protože provoz tepelného čerpadla závisí na elektřině, doporučuje se nainstalovat nouzové napájení.
Možnosti geotermálního vytápění
Aby byla energie Země využita k co největšímu vytápění domu - musíte zvolit správné schéma vnějšího obvodu. Ve skutečnosti může být jakékoli médium zdrojem tepelné energie - pod zemí, vodou nebo vzduchem. Je však důležité vzít v úvahu sezónní změny počasí, jak bylo uvedeno výše.
V současné době existují dva typy systémů, které jsou efektivně využívány pro vytápění domu vlivem tepla Země - horizontální a vertikální. Klíčovým faktorem volby je velikost pozemku. Na tom závisí uspořádání potrubí pro vytápění domu zemskou energií.
Kromě těchto faktorů se berou v úvahu:
- Složení půdy. Ve skalnatých a hlinitých oblastech je obtížné vyrábět vertikální kmeny pro pokládku dálnic;
- Zamrzání půdy. Určuje optimální hloubku potrubí;
- Poloha podzemních vod. Čím vyšší jsou, tím lepší pro geotermální vytápění. V tomto případě se teplota zvýší s hloubkou, což je optimální podmínka pro ohřev díky energii Země.
Musíte také vědět o možnosti zpětného přenosu energie v létě. Potom nebude fungovat vytápění soukromého domu ze země a přebytečné teplo bude procházet z domu do půdy. Všechny chladicí systémy pracují stejným způsobem. K tomu je však nutné nainstalovat další vybavení.
Nemůžete plánovat instalaci externího okruhu mimo domov. Tím se zvýší tepelné ztráty při zahřívání ze střev Země.
Horizontální schéma geotermálního vytápění
Nejběžnější způsob instalace externích dálnic. Je to výhodné pro snadnou instalaci a schopnost relativně rychle vyměnit vadné části potrubí.
Pro instalaci podle tohoto schématu se používá kolektorový systém. K tomu je několik obvodů umístěno v minimální vzdálenosti 0,3 m od sebe. Připojují se pomocí kolektoru, který přivádí chladivo dále do tepelného čerpadla. Tím bude zajištěno maximální přivádění energie do ohřevu z tepla Země.
Zároveň je však třeba vzít v úvahu řadu důležitých nuancí:
- Velká plocha pozemku. U domu o rozloze asi 150 m² by měla být plocha alespoň 300 m²;
- Potrubí je nutně zapuštěno do hloubky pod úrovní zamrznutí půdy;
- S možným pohybem půdy během jarních povodní se zvyšuje pravděpodobnost přemístění dálnic.
Výhodou ohřevu z tepla Země horizontálního typu je možnost samoorganizace. Ve většině případů to nebude vyžadovat použití speciálního vybavení.
Pro maximální přenos tepla musíte použít trubky s vysokou tepelnou vodivostí - tenkostěnný polymer. Zároveň by se však měly zvážit způsoby zahřívání topných trubek v zemi.
Vertikální geotermální vytápění
Toto je pracnější způsob organizace vytápění soukromého domu ze země. Potrubí jsou umístěna svisle ve speciálních studnách. Je důležité vědět, že takový systém je mnohem účinnější než vertikální.
Jeho hlavní výhodou je zvýšení stupně ohřevu vody ve vnějším okruhu. Ty. čím hlouběji jsou umístěny potrubí, tím větší množství tepla z půdy pro vytápění domu vstoupí do systému. Dalším faktorem je malá plocha země. V některých případech se uspořádání vnějšího geotermálního topného okruhu provádí ještě před výstavbou domu v bezprostřední blízkosti nadace.
S jakými obtížemi se můžeme setkat při získávání energie Země pro vytápění domu podle tohoto schématu?
- Kvantitativní až kvalitativní. Pro vertikální uspořádání je délka čar mnohem větší. Je kompenzována vyšší teplotou půdy. Chcete-li to provést, musíte udělat studny až do hloubky 50 m, což je pracná práce;
- Složení půdy. U skalnaté půdy je nutné použít speciální vrtačky. V hlíně, aby se zabránilo uvolnění vrtu, je namontována ochranná skořepina z vyztuženého betonu nebo tlustého plastu;
- V případě poruchy nebo ztráty těsnosti proces opravy je komplikovaný. V tomto případě může dojít k dlouhodobým poruchám při práci na vytápění domu na tepelnou energii Země.
Ale navzdory velkým počátečním nákladům a složitosti instalace je vertikální rozložení vedení optimální. Odborníci doporučují používat pouze takové instalační schéma.
Pro cirkulaci chladiva ve vnějším okruhu ve svislém systému jsou zapotřebí výkonná oběhová čerpadla.
Organizace geotermálního vytápění
Spotřebitelé stále mají hlavní otázku - je možné použít vytápění venkovského domu s energií Země jako hlavní? Je to možné, ale pouze profesionálním přístupem ve všech fázích - od výpočtu po instalaci a testování systému.
Nejprve si musíte vybrat správné tepelné čerpadlo. Vzhledem k jejich vysokým nákladům - musíte nejprve provést všechny předběžné výpočty jeho charakteristik. Pouze v tomto případě bude mít ohřev v důsledku tepelné energie Země maximální koeficient účinnosti. Mezi spolehlivé výrobce patří Buderus, Vaillant a Veissman. Průměrné náklady na tepelné čerpadlo pro vytápění z podloží jsou asi 360 tisíc rublů s jmenovitým výkonem 6 kW. Produktivnější modely mohou stát více než 1 milion rublů.
Kromě nákladů musíte věnovat pozornost také materiálu výroby trubek. Pro minimalizaci tepelných ztrát při ohřevu z tepelné energie Země se doporučuje použít následující:
- Zesítěný polyetylen. Liší se v nízkých nákladech - je to optimální pro horizontální schémata;
- Trubka z nerezové oceli. Používá se při vytápění s využitím tepelné energie Země se svislým uspořádáním vnějšího obvodu. Příznivě se srovnává se zesítěným polyethylenem s vysokou tepelnou vodivostí a mechanickou pevností. Nevýhodou jsou vysoké náklady.
Pro optimalizaci se doporučuje instalace externích a interních snímačů teploty a také tepelný akumulátor. Tím se minimalizují náklady na vytápění soukromé domácí energetické půdy.
Vzhledem ke všem těmto faktorům doposud ve většině případů instalují geotermální vytápění z energie Země jako další. V průběhu času se náklady na komponenty a účinnost tepelných čerpadel zvýší - a teprve potom lze takové systémy považovat za hlavní.
Příklad instalace geotermálního vytápění v soukromém domě najdete na videu:
