Vemo, da je geotermija toplota Zemlje, izraz geotermalno pa je pri nas pogosto povezan z vulkani in gejzirji. V Rusiji se geotermalna energija uporablja predvsem v industrijskem obsegu, na primer obstajajo daljno vzhodne elektrarne, ki delujejo na podlagi toplote našega planeta.
Mnogi ljudje so prepričani, da je izdelava geotermalnega ogrevanja doma z lastnimi rokami nekaj iz področja fantazije. Ali ni? Toda to je popolnoma narobe! Z razvojem sodobne tehnologije je domača uporaba "zelene energije" postala povsem resnična.
Govorili bomo o načelih alternativnega ogrevanja, njegovih prednostih in slabostih, primerljivih s tradicionalnimi ogrevalnimi sistemi. Spoznali boste tudi lokacijo toplotnega izmenjevalnika in kako sami vgraditi geotermalno ogrevanje.
Nekaj zgodovinskih dejstev
Ko je v 70. letih prejšnjega stoletja izbruhnila naftna kriza, se je na Zahodu pojavila pereča potreba po alternativnih virih energije. V tem času so začeli nastajati prvi geotermalni ogrevalni sistemi.
Danes se pogosto uporabljajo v ZDA, Kanadi in zahodnoevropskih državah.
Galerija slik
Fotografija s
Uporaba energije iz zemeljske notranjosti ima pomembno prednost: uporabljeni viri so na voljo brezplačno in se obnavljajo spontano.
Notranji blok geotermalnega sistema zavzame malo prostora, navzven spominja na običajne gospodinjske aparate
Začetne naložbe v zasnovo sistema, ki uporablja geotermalno energijo, so večje od vgradnje kotla, vendar minimalna sredstva za vzdrževanje in obratovanje opravičujejo in hitro plačajo projekt
Oprema, ki predela zemeljsko energijo v toploto, ne oddaja izdelkov zgorevanja, nepovratno ne kuri drva, premoga, šote, plina
Možnosti geotermalnega ogrevanja
Dimenzije notranjega bloka geotermalnega sistema
Stroški namestitve in delovanja toplotne črpalke
Okoljske prioritete toplotnih črpalk
Na Švedskem se na primer aktivno uporablja voda Baltskega morja, katere temperatura je + 4 ° S. V Nemčiji se uvedba geotermalnih ogrevalnih sistemov celo sponzorira na državni ravni.
Ob omembi geotermalnih virov energije si vedno predstavljamo dolino gejzirjev ali vulkanov, vendar so viri, ki jih potrebujemo, veliko bližje. In pomagali nam bodo ohraniti toplo pozimi in ohladiti poleti
V Rusiji so Pauzhetskaya, Verkhne-Mutnovskaya, Okeanskaya in druge geotermalne elektrarne. A dejstev uporabe energije Zemlje v našem zasebnem sektorju je zelo malo.
Resnične prednosti in slabosti
Če je v Rusiji geotermalno ogrevanje zasebnega sektorja razmeroma majhno, ali to pomeni, da ideja ni vredna stroškov njene izvedbe? Mogoče se ne bi smeli ukvarjati s tem vprašanjem? Izkazalo se je, da to ni tako.
Uporaba geotermalnega ogrevalnega sistema je donosna rešitev. Vzrokov za to je več. Med njimi je hitra namestitev opreme, ki lahko deluje dlje časa brez prekinitev.
Če v ogrevalnem sistemu ne uporabljate vode, temveč visokokakovosten antifriz, ne bo zmrznil, njegova obraba pa bo minimalna.
Navajamo še druge prednosti te vrste ogrevanja.
- Postopek za kurjenje goriva je izključen. Ustvarjamo popolnoma ognjevarni sistem, ki med njegovim delovanjem ne bo mogel povzročiti škode na ohišju. Poleg tega so izključeni številni drugi vidiki, povezani s prisotnostjo goriva: zdaj ni treba iskati kraja za njegovo skladiščenje, da bi se vključili v njegovo pripravo ali dobavo.
- Pomembne gospodarske koristi. Med delovanjem sistema niso potrebne dodatne naložbe. Letno ogrevanje zagotavljajo sile narave, ki jih ne kupujemo. Med delovanjem toplotne črpalke se seveda porabi električna energija, hkrati pa količina proizvedene energije znatno presega porabo.
- Okoljski dejavnik. Geotermalno ogrevanje zasebne podeželske hiše je okolju prijazna rešitev. Odsotnost postopka zgorevanja izključuje vstop produktov zgorevanja v ozračje. Če se mnogi zavedajo tega in bo tak sistem oskrbe s toploto dobil zadostno široko distribucijo, se bo negativni vpliv ljudi na naravo močno zmanjšal.
- Kompakten sistem. Ni vam treba organizirati ločene kotlovnice v svoji hiši. Vse, kar bo potrebno, je toplotna črpalka, ki jo je mogoče postaviti na primer v klet. Najbolj obsežen obris sistema bo nameščen pod zemljo ali pod vodo, na površini vašega spletnega mesta ga ne boste videli.
- Večfunkcionalnost. Sistem lahko deluje tako za ogrevanje v hladni sezoni kot za hlajenje v poletni vročini. To je v resnici, da bo nadomestil ne le grelec, ampak tudi klimatsko napravo.
- Akustično udobje. Toplotna črpalka deluje skoraj tiho.
Izbira geotermalnega ogrevalnega sistema je ekonomsko donosna, kljub temu da morate porabiti denar za nakup in namestitev opreme.
Mimogrede, slabost sistema so ravno stroški, ki jih morate iti, da namestite sistem in ga pripravite na delo. Za dokončanje namestitve zunanjega razdelilnika in notranjega vezja bo potrebno kupiti črpalko in nekaj materialov.
Ni skrivnost, da so sredstva iz leta v leto dražja, zato bo avtonomni sistem ogrevanja, ki se lahko plača v nekaj letih, vedno gospodarno koristen za svojega lastnika
Vendar se ti stroški izplačajo v prvih nekaj letih delovanja. Poznejša uporaba kolektorja, položenega v tla ali potopljenega v vodo, lahko prihrani znatne stroške.
Poleg tega sam postopek namestitve ni tako zapleten, da bi za njegovo izvajanje povabili zunanje strokovnjake. Če ne vrtate, potem lahko vse ostalo naredite neodvisno.
Galerija slik
Fotografija s
Notranja enota sistema, ki uporablja toploto zemlje, vključuje toplotno črpalko, ločeno vgrajen ali integriran grelnik vode v črpalki in varovalni rezervoar
Toplotna energija kamnin in podzemne vode je dovolj za organizacijo ogrevanja in oskrbe s toplo vodo podeželske hiše
Kljub resničnim prednostim uporabe toplotnih črpalk je ogrevanje hiše s plinskim kotlom cenejše, vendar se geotermalna energija še vedno uporablja, na primer za ogrevanje bazenske vode
Toda na območjih, ki ne uplinjajo, na mestih, kjer se ne oskrbuje z električno energijo, lahko toplotna črpalka z vnosom energije tal in vode postane enota za oskrbo s sanitarno vodo in ogrevalnimi sistemi
Svobodno energijo podzemne vode in kamnin je smiselno uporabiti za ogrevanje gospodinjskih stavb, rastlinjakov, športnih kompleksov
Toplotne črpalke z vnosom energije iz zemlje v zemljo lahko služijo kot dodatni viri energije, ki so potrebni v primeru izpada električne energije
V primeru prehoda hiše v celoti na geotermalno ogrevanje je najpogosteje potrebno zgraditi več tokokrogov, za servisiranje določenih obročev, na primer za ogrevanje z radiatorji in toplo pod, je bolje uporabiti dve toplotni črpalki in za toplo sanitarno vodo
Geotermalni tokokrogi grelne naprave se odlično kombinirajo tako s tradicionalnimi možnostmi kot z drugimi vrstami alternativnih virov: sončnimi paneli, vetrnimi generatorji in drugimi
Notranja enota geotermalnega ogrevalnega sistema
Geotermalni viri pri ogrevanju zasebne hiše
Toplotna črpalka zemlja-voda za ogrevanje vode v bazenu
Geotermalni sistemi pri urejanju primestnih stavb
Geotermalna grelna naprava v rastlinjaku
Toplotna črpalka kot dodatek glavnemu ogrevalnemu krogu
Geotermalni sistem z več vezji v zasebni hiši
Geotermalno ogrevanje, povezano s sončnimi paneli
Treba je opozoriti, da so se nekateri obrtniki v prizadevanju za varčevanje denarja naučili, kako sestaviti geotermalno toplotno črpalko z lastnimi rokami.
O virih geotermalnega ogrevanja
Za geotermalno ogrevanje lahko uporabite naslednje vire zemeljske toplotne energije:
- visoka temperatura;
- nizka temperatura.
Viri z visoko temperaturo vključujejo na primer termalne vzmeti. Lahko jih uporabljate, vendar je obseg njihove uporabe omejen na dejansko lokacijo takih virov.
Če se ta vrsta energije aktivno uporablja na Islandiji, potem so v Rusiji termalne vode daleč od naselij. Kolikor je mogoče, so skoncentrirane na Kamčatki, kjer se podzemna voda uporablja kot toplotni nosilec in dovaja v sisteme oskrbe s toplo vodo.
Za učinkovito rabo toplotne energije zemlja ne potrebuje vulkana. Dovolj je, da uporabite tiste vire, ki so le 200 metrov od zemeljske površine.
Toda za uporabo nizkotemperaturnih virov imamo vse potrebne predpogoje. V ta namen so primerne okoliške zračne mase, zemlja ali voda.
Za črpanje potrebne energije s pomočjo toplotne črpalke. Z njegovo pomočjo obstaja postopek pretvorbe temperature okolice v toplotno energijo ne samo za ogrevanje, temveč tudi za oskrbo s toplo vodo v zasebno gospodinjstvo.
Galerija slik
Fotografija s
Ograja proste podzemne vode in kamnine
Zunanji izmenjevalec toplote
Zunanji izmenjevalec toplote v naravnem ribniku
Geotermalna vrtina toplotno črpalko
Načelo delovanja takega ogrevanja
Če poznate, kako deluje klimatska naprava ali hladilnik, je podobnost teh procesov z načelom delovanja geotermalnega ogrevanja očitna. Osnova sistema je toplotna črpalka, ki je vključena v dva vezja - zunanji in notranji.
Če želite organizirati tradicionalni ogrevalni sistem v kateri koli hiši, je treba v njem namestiti cevi za prevoz hladilne tekočine, radiatorji pa, ko se ogrevajo, bo toplota vstopila v prostore. V našem primeru so potrebne tudi cevi in radiatorji. Oblikujejo notranje vezje sistema. V tokokrog se lahko doda talno ogrevanje.
Zunanji tokokrog je videti veliko večji od notranjega, čeprav je mogoče njegove dimenzije oceniti le v obdobju načrtovanja in namestitve. Med delovanjem je neviden, ker je pod zemljo ali pod vodo. V tem krogu kroži navadna antifriz na osnovi vode ali etilen glikola, kar je veliko bolje.
Sestava geotermalnega ogrevalnega sistema vključuje dva kroga - notranji in zunanji, pa tudi srce ogrevalnega sistema - toplotno črpalko, ki s stiskanjem hladilne tekočine zviša svojo temperaturo (+)
Hladilno sredstvo v zunanjem vezju segreva do stanja medija, v katerega je potopljeno, in ga v „ogrevani“ obliki pošlje toplotni črpalki. Skozi njo se koncentrirana toplota sporoča notranjemu krogu, zaradi česar se voda v ceveh, radiatorjih in talnem ogrevanju segreva.
Tako je ključni element, ki oživi celoten sistem, toplotna črpalka. Če ima vaša hiša navaden pralni stroj, potem vedite: ta črpalka bo zasedla približno isto območje.
Za delo potrebuje električno energijo, vendar, če porabi le 1 kW, zagotavlja proizvodnjo 4-5 kW toplote. In to ni čudež, saj je vir "dodatne" energije znan - to je okolje.
Dve vrsti razporeditve toplotnih izmenjevalnikov
Obstajata dve možnosti za ogrevanje zasebne hiše z uporabo nizkotemperaturne energije iz okoljskih elementov. Osnova sistema v vseh treh primerih je geotermalna črpalka.
Notranji tokokrog ostane nespremenjen za kateri koli način ogrevanja, glavna razlika pa je lokacija zunanjega tokokroga.
Geotermalno ogrevanje se zgodi s toplotnim izmenjevalnikom, ki se nahaja:
- pokonci - se nahajajo v vodnjakih, ki razkrivajo ali ne odpirajo vodonosnika;
- vodoravno - toplotni izmenjevalci sistemov so položeni v jamo ali odprt ribnik v obliki neke vrste tuljave.
Vsako od tukaj opisanih vrst ogrevanja odlikujejo svoje značilnosti, slabosti in prednosti.
Če nameravate izdelati tak sistem ogrevanja z lastnimi rokami, vas bo zanimalo, če želite izvedeti več o vsaki vrsti.
Galerija slik
Fotografija s
Navpični način postavitve zbiralnika
Skupina navpičnih zank razdelilnika toplotne črpalke
Zunanji razdelilnik toplotne črpalke za veliko hišo
Vodovodna toplotna črpalka za dovod talne vode
Polaganje razdelilnika zunanje enote v jarek
Namestitev toplotnega izmenjevalnika kot skupine košar
Polaganje cevovoda vzdolž sten in dna jame
Prostor za krčenje pobota dokončne vrtine
Možnost 1. Navpična namestitev zunanjega kolektorja
Ta vrsta ogrevanja temelji na zanimivem naravnem pojavu: na globini 50-100 m ali več od njene površine ima zemlja enako in konstantno temperaturo 10-12 ° C vse leto.
Za uporabo te energije zemlje je potrebno vrtati navpične vrtine. Tehnologija je skoraj enaka pripravi vodnega vira.
Da bi čim bolj ohranili pokrajino, lahko iz istega izhodišča vrtate več cevi, vendar iz različnih zornih kotov.
Zunanji tokokrog sistema bo nameščen neposredno v teh vrtinah. To bo učinkovito odvzelo njeno toploto zemlji. Seveda je to metodo težko imenovati preprosta in nizkoproračunska.
Če želite ustvariti navpični sistem geotermalnega ogrevanja, je treba uporabiti opremo za vrtanje vrtin, brez uporabe vrtalne naprave, reševanje problemov z namestitvijo sistema bo precej naporno (+)
Pomembno je v primeru, ko je ozemlje, ki meji na hišo, že opremljeno in je kršitev njegove pokrajine neprimerna. Globina vrtanja vrtine lahko doseže od 50 do 200 metrov.
Specifični parametri vodnjaka so odvisni od geoloških razmer na lokaciji in parametrov prihodnje zgradbe. Življenjska doba te zasnove je približno 100 let.
Za namestitev navpične različice sistema s toplotnim izmenjevalnikom, ki črpa podzemno vodno energijo, bo potrebno vrtati dva vodonosnika.
Iz enega izmed njih, imenovanega debetno, se s pomočjo črpalke črpa voda, ki se po prenosu toplote združi v drugo, sprejemno generacijo.
Minus geotermalnega sistema z dvema vrtinama ni dovolj za ogrevanje podeželske hiše. Obtočna črpalka porabi preveč energije. Toda za oskrbo s hladilno tekočino je kontura toplega tla prejela toplotno energijo dovolj
Možnost # 2. Vodoravna razporeditev zbiralnika tal
Če želite postaviti zunanji krog z vodoravnim načinom ogrevanja, morate vedeti, kako globoko zmrzne tla na vašem območju.
Cevi so položene pod ledišče v predhodno pripravljenih jarkih, hkrati pa zajamejo precej velik prostor: za ogrevanje hiše, katere površina je 200-250 kvadratnih metrov. m, morate uporabiti približno 600 kvadratnih metrov. m toplotnega izmenjevalnika. To je šeststo delov.
Pomanjkljivost tega dizajna je veliko območje, ki ga zaseda. Če na parceli potrebujete travnik, prekrit s travo in cvetjem, je to vaša možnost.Bolje je, da se zbiralne cevi ne lotijo sadnih dreves (+)
Jasno je, da bo v takšnih pogojih obseg zemeljskih del velik. Poleg tega morate upoštevati glede na lokacijo dreves in druge vegetacije na mestu, da jih ne zamrznete. Na primer, ni mogoče postaviti kolektorske cevi bližje kot meter in pol od dreves.
Ta način namestitve se praviloma uporablja v tistih primerih, ko spletno mesto šele obvladajo za gradnjo. Vsi izračuni in načrti za gradnjo koče, organizacijo njenega ogrevanja in načrtovanje zemljišča so najbolje opravljeni hkrati.
Galerija slik
Fotografija s
Polaganje toplotnega razdelilnika v jamo
Priključek kolektorja na cevi izhoda in vhoda v hišo
Priključitev na grelnik vode
Ureditev mesta z zunanjim kolektorjem
Potopitev vodoravnega izmenjevalnika toplote v ribnik
Ta metoda zahteva posebno ureditev lastništva doma - na razdalji približno 100 m od rezervoarja zadostne globine. Poleg tega navedeni rezervoar ne bi smel zamrzniti na dnu, kjer bo zunanji tokokrog sistema. In zaradi tega površina rezervoarja ne sme biti manjša od 200 kvadratnih metrov. m
Ta možnost namestitve toplotnega izmenjevalnika velja za najmanj drago, vendar podobna ureditev lastništva doma še vedno ni pogosta. Poleg tega lahko pride do težav, če rezervoar spada med javne objekte
Očitna prednost te metode je pomanjkanje obveznega delovno intenzivnega izkopavanja, čeprav se morate še vedno posvetiti podvodni lokaciji zbiralca. In za to delo bo potrebno tudi posebno dovoljenje.
Vendar je geotermalna naprava, ki uporablja vodno energijo, še vedno najbolj varčna.
Naredite sami: kaj in kako
Če že namestite svoje geotermalno ogrevanje, potem je zunanji tokokrog bolje kupiti že pripravljen. Seveda upoštevamo samo načine vodoravne ureditve zunanjega izmenjevalnika toplote: pod površino zemlje ali pod vodo.
Mnogo težje je sam montirati navpični kolektor vrtine, če nimate opreme in veščin vrtanja.
Toplotna črpalka ni prevelika oprema. V vaši hiši ne zavzame veliko prostora. Konec koncev je po velikosti primerljiv na primer s običajnim kotlom na trda goriva. Priključitev notranjega vezja vašega doma je preprosta naloga.
Pravzaprav je vse narejeno popolnoma enako kot pri organizaciji in distribuciji ogrevanja z uporabo tradicionalnih toplotnih virov. Glavna težava je ureditev zunanjega vezja.
Takšna ureditev hiše glede na ribnik je pogostejša. Glavna stvar je, da rezervoar ne sme biti oddaljen več kot 100 metrov od koče
Najboljša možnost bi bila uporaba vodnega telesa, če je le-ta na razdalji največ 100 m. Potrebno je, da njegova površina presega 200 kvadratnih metrov. m, globina - 3 m (povprečni parameter zamrzovanja). Če ta rezervoar ne pripada vam, je morda težava s pridobitvijo dovoljenja za njegovo uporabo.
Če je rezervoar ribnik, ki je v vaši lasti, potem je zadeva poenostavljena. Voda iz ribnika je mogoče začasno izčrpati. Potem je delo na njegovem dnu mogoče enostavno opraviti: potrebno bo položiti cevi v spiralo in jih pritrditi v tem položaju.
Zemeljska dela bodo potrebna le za izkop jarka, ki bo potreben za povezavo zunanjega tokokroga s toplotno črpalko.
Ko so vsa dela končana, lahko ribnik znova napolnimo z vodo. V naslednjih letih bi zunanji toplotni izmenjevalnik moral pravilno delovati in lastniku ne bi povzročal težav.
Če imate na razpolago zemljišče, na katerem morate samo zgraditi stanovanja in gojiti vrt, je smiselno načrtovati vodoravni toplotni izmenjevalec tal.
Za to je treba narediti predhodni izračun površine bodočega zbiralca na podlagi parametrov, ki so že navedeni zgoraj: 250-300 kvadratnih metrov. m zbiralca na 100 kvadratnih metrov. m ogrevane površine hiše.
Če imate spletno mesto brez zgradb in vegetacije, ki bi jih radi ohranili, lahko zemljo preprosto odstranite med gradnjo zunanje vodoravne konture tal: to je lažje kot kopanje jarkov
Jarke, v katerih je treba položiti cevi vezja, je treba izkopati pod nivojem zmrzovanja tal.
In še bolje - samo odstranite zemljo v globino zmrzovanja, položite cevi in nato vrnite tla na svoje mesto. Delo je zamudno, težko, vendar z veliko želje in odločnosti to lahko storite.
Stroški in možnosti vračila
Stroški opreme in njene namestitve med gradnjo geotermalnega ogrevanja so odvisni od zmogljivosti enote in proizvajalca.
Vsakdo izbere proizvajalca, ki ga vodijo lastni premisleki in informacije o ugledu in zanesljivosti določene blagovne znamke. Moč pa je odvisna od območja prostora, ki ga je treba servisirati.
Ta številka na kratko odraža bistvo koristi, ki izhajajo iz uporabe geotermalnega ogrevalnega sistema. To razmerje dohodne in odhodne energije omogoča, da se sistem hitro izplača in nato prihrani denar svojega lastnika (+)
Če natančno upoštevamo moč, se stroški toplotnih črpalk razlikujejo v naslednjih razponih:
- 4-5 kW - 3000-7000 konvencionalnih enot;
- 5-10 kW - 4000-8000 običajnih enot;
- 10-15 kW - 5000-10000 konvencionalnih enot.
Če k temu znesku dodamo še stroške, ki so potrebni za inštalacijska dela (20-40%), bomo dobili znesek, ki se mnogim zdi popolnoma nerealen.
Toda vsi ti stroški se bodo izplačali v povsem razumnih pogojih. V prihodnosti boste morali plačati le nepomembne stroške za električno energijo, potrebno za delovanje črpalke. In vse je!
Zaradi nezadostne učinkovitosti geotermalnih sistemov za ogrevanje stanovanjskih stavb se uporabljajo kot dodatek k glavnim ogrevalnim omrežjem ali pa so zgrajeni v kombinaciji z dvema ali več toplotnimi izmenjevalniki
Kot kaže praksa, je geotermalno ogrevanje še posebej koristno za domove s skupno ogrevano površino 150 kvadratnih metrov. m. V petih do osmih letih se vsi stroški ureditve ogrevalnih sistemov v teh hišah v celoti izplačajo.
Če geotermalno ogrevanje ni posebej povpraševanje med lastniki zasebnih hiš, potem so prebivalci južnih regij že cenili učinkovitost gelskih sistemov. Tehnologija gradnje sončnega ogrevanja je precej preprosta, njeno učinkovitost in praktičnost pa potrjujejo dolgoletne izkušnje uporabe zahodnih držav in naših rojakov.
Dodatne informacije o alternativnih virih energije so podane v tem članku.
Če boste lažje zaznali vizualne informacije, potem vam bo ta videoposnetek omogočil, da si s svojimi očmi ogledate, kako deluje geotermalni sistem, in izvedete več o tem, kdo in zakaj je tovrstno ogrevanje koristno.
Vabimo vas, da si ogledate kratek video, v katerem bo lastnik vodoravnega zbiralnika podzemlja povedal svoje vtise o njegovem delovanju. Poleg tega boste z gledanjem tega videoposnetka izvedeli o tekočih stroških, povezanih z delovanjem geotermalnega ogrevalnega sistema.
Vsak lastnik zasebne hiše si sam izbere, ali bo kupil storitve organizacij, ki oskrbujejo vire, ali pa se bo zanašal samo nase. Pri tem ga vodi seznam pomislekov.
Cilj, ki smo si ga zadali, ni, da vas spodbudimo k pripravljenemu zaključku, temveč da delimo informacije o možnostih za rešitev problema, s katerim se soočate.
Bi morali kaj dopolniti ali imate vprašanja o geotermalnem ogrevanju zasebne hiše? Na objavo lahko pustite komentarje. Kontaktni obrazec se nahaja v spodnjem bloku.