A hő az egyik legkeresettebb energiafajta, amely az emberi élet fenntartásához szükséges. Ugyanakkor az előállítás erőforrás-költségei meglehetősen lenyűgözőek – legyen szó elektromos áramról kőolajtermékekkel vagy hagyományos tüzelőanyagokkal, például szénnel és fával. Nyilvánvalóan ennek fényében szükség van egy alternatív fűtési mód felkínálására. Ennek a típusnak az egyik legígéretesebb és legaktívabban fejlődő műszaki megoldása a geotermikus hőszivattyú, amelynek koncepciója fokozatosan közelít a hazai üzemi feltételekhez.
Technológiai áttekintés
Bármilyen alternatív hőforrás ötlete egy vagy másik természetes anyag vagy jelenség szolgáltatását jelenti. Ebben az esetben az altalaj a központi energiaszolgáltató. Föld bizonyoselég mély ahhoz, hogy megfelelő hőmérsékletet tartson fenn ahhoz, hogy hője felhalmozódjon és tovább felhasználható legyen a felületen. A hidrológiai erőforrások hőforrásnak is tekinthetők, ami módosítja a tároló infrastruktúra műszaki kialakítását.
E technológia hatékonyságát szemléltetve megjegyezhető, hogy ha 1 kW energiát fektet be egy geotermikus hőszivattyú karbantartásába, 2-6 kW megtérülést kaphat. Mi magyarázza ezt a nagy hatékonyságot? A természetes energiaforrások feldolgozásának más módjaihoz képest a geotermikus mechanizmusok nem biztosítanak köztes átalakítási lépéseket. Például a napenergia tárolásához a fényt és a hőt elektromos árammá kell alakítani, amelyet a ház működtetésére használnak fel. Ebben az esetben a hőt nem alakítják át, hanem közvetlenül vagy minimális átmeneti lépésekkel továbbítják a célfogyasztókhoz.
Működési elv
Először is érdemes meghatározni azokat a konkrét pontokat, amelyek a geotermikus fűtés folyamatában szerepet játszanak. A folyamat a talajban kezdődik - olyan szinten, amely a fagypont alatt van. A hőmérséklet a mélységtől függően változhat. A minimális hőhatáshoz elegendő, ha meghaladja a 0 ° C-ot, de a gyakorlatban a 35-40 ° C gazdaságilag indokolt mutatónak tekinthető. A végfelhasználó a fűtőkör.
Egy speciális csővezeték felelős az energia átviteléért a földről az otthoni fűtési rendszerbe,geotermikus hőszivattyúval szervizelve. A működés elve azon a tényen alapul, hogy a hőt ezen a tápvezetéken keresztül egy elpárologtató hőcserélővel továbbítják a hűtőkör mentén. A klímaberendezésekhez hasonlóan a freon az aktív elpárologtató anyag szerepét tölti be. A szivattyú indítása előtt folyékony halmazállapotú, indítás után gázhalmazállapotúvá válik. Továbbá a frissített hűtőközeg a kompresszorba kerül, amelynek kommunikációja a végső fűtőkörhöz kapcsolódik. A felesleges freon ezen a ponton a kimeneti csatornán keresztül távozik.
Geotermikus berendezések
A rendszer fő funkcionális eleme egy hőmechanikus szivattyú. Az egység felépítését három áramkör képviseli:
- Külső. A hagyományos hűtőfolyadékot fagyálló vagy sóoldat formájában keringeti.
- Belső. Hűtőközeget tartalmaz zárt kamrákban, ahol fűtési-párolgási folyamatok zajlanak.
- Külső hurok, amely közvetlenül a cél kiszolgált rendszerhez megy.
A fűtésre szolgáló geotermikus hőszivattyú munkatesteinek listája egy kompresszort, egy elpárologtatót, egy nyomócsatornát és egy hőhordozót is tartalmaz. Fontos megjegyezni, hogy a kialakítás, az elrendezés és a kiegészítő funkciók az alkalmazástól függően változhatnak. Vannak talajra, vízre és levegőre szolgáló berendezések, valamint kombinált rendszerek, amelyek különböző körülmények között működhetnek.
Hőforrások és tárolók
A geotermikus rendszereknek számos előnye van,gazdaságos energiaellátáshoz, praktikumhoz és hazai felhasználású technológiai hozzáférhetőséghez kapcsolódik. De más alternatív energiát tároló rendszerekhez hasonlóan ez is a forrástól függ. Ezért a hőellátás stabilitásának biztosítása érdekében előre át kell gondolni a tartalék energiaellátó csatornához való csatlakozás lehetőségét. A földi és hidrológiai forrásokról az alábbiakban lesz szó, de egyelőre elvileg meg kell ismerkednie azzal a működő infrastruktúrával, hogy a geotermikus hőszivattyú erőforrás-ellátó rendszerként szolgál. Az ömlesztett anyagok, csövek, szondák és szerkezetek, amelyek szerkezete képes felhalmozni az energiát, hővevőként működnek. Ezek különösen szivattyúhoz, hűtőfolyadékhoz és harmadik féltől származó fűtőrendszerekhez társított fűtőszőnyegek lehetnek.
Hőenergia földi forrása
A geotermikus energiát tároló nagy kapacitású rendszereket körülbelül 200 m2-es mezőkben helyezik el2. A fagypont alatti megjelölt zónából 40-50 cm vastag talajréteget távolítanak el. Általában 150-200 cm vastagságot kapunk, ezeket és más adatokat a projektben feltüntetjük egy adott fűtőkör energiamennyiségének kiszámításával. Sok függ a régiótól is, mivel az egyik területen 1 m2-ból 30 W-ot nyerhet ki, a másikon pedig 1 m2-ből 70-80 W-ot..
Kutak, árkok vagy szilárd platformok vannak kialakítva a helyszínen a felhalmozódó elemek elhelyezésére. A megvalósítás során a leginkább elérhetőfüggőleges fúrólyuk rendszer, amelybe spirális gyűjtőcsöveket vagy szőnyegeket helyeznek el. Vízszintes bemeneti infrastruktúra esetén a fűtésre szolgáló talajhőszivattyú nagy mennyiségű energiát képes termelni, de vannak hátrányai. Ezek a földmunkák összetettségére vonatkoznak (nagy területek kialakításához speciális felszerelés szükséges), a tereprendezés kizárására és a fűtési szezon végére alacsonyabb hőmérsékletre.
Hőenergia vízforrás
A szolgáltatás fő tárgyai ebben az esetben a tavak, tározók és tavak. Ami a felhalmozó elemeket illeti, funkciójukat fagyálló töltetű polimer csövek látják el. A kitermelt energia mennyisége átlagosan 30 W 1 m csőre vetítve. Egy nagy magánház komplex karbantartásához 12 kW szükséges - ennek megfelelően 400 m hosszú csőrendszert kell megszervezni.
Van egy másik megközelítés a hidrológiai forrásokból származó hőtárolásra. Ha nincsenek a közelben tavak és tározók, akkor a saját telephelyén 2-3 kutat felszerelhet körülbelül 20 m mélységű kúttal. A víz ezen a szinten körülbelül 10 ° C hőmérsékletű lesz, de ez elég a kiegészítő fűtési funkcióhoz. A lényeg az, hogy a geotermikus hőszivattyú azt a feladatot látja el, hogy folyamatosan meleg vagy meleg vizet keringessen. Az áramkör egyik oldalán az erőforrást folyamatosan fűtik a kutakban a legkisebb költség nélkül, és a ház energiát halmoz fel az újonnan kapott vízből.
Geotermikus rendszer telepítése
Mielőtt döntést hoz a berendezés vásárlásáról, mérlegelje, hogy egy adott régióban alapvetően indokolt-e ennek a technológiának a használata. Ennek érdekében számos geológiai feltáró vizsgálatot végeznek a talajfagyás mélységének meghatározásával.
A beépítésben csövek vagy egyéb gyűjtőelemek, szivattyú és szerelvények vesznek részt. A belső fűtési infrastruktúra kialakítható radiátorokkal, ventilátoros hűtőkkel vagy melegvizes padlóval stb. Ez lesz a rendszer a biztosított erőforrás felhasználására.
Tehát geotermikus hőszivattyúkat telepítenek a házba a kutakba - mint már említettük, nemcsak a földre, hanem a vízre is. Lehetőség van a kutak, árkok és szántók felszámolt talajréteggel történő felszerelésére, de ezt a lehetőséget gyakrabban használják ipari hőellátásra. A létrehozott fülkében az akkumulátorokat az egész oldalon helyezik el - egyenes vagy spirális konfigurációban. A körök egy, a felszínen elhelyezett szivattyúhoz csatlakoznak, amely viszont a háztartási fűtési körökhöz csatlakozik.
Geotermikus szivattyúgyártók
A szegmens aktív fejlesztése folyik a HVAC berendezések legnagyobb fejlesztőinek erőfeszítései révén. A kazángyártó Viessmann különösen megbízható egységeket mutat be víz- és talajhő tárolására +65 °C körüli üzemi hőmérsékleten. Ipari és középületekhez 300-350 m2 elérhető a NIBE F1145 talajhőszivattyú. Övéhezjellemzői közé tartozik a háromfázisú hálózathoz való csatlakozás lehetősége 380 V-on és egyfázisú hálózathoz 220 V-on. A japán Mitsubishi cég a geotermikus szivattyúk univerzális modelljeit kínálja az alkalmazások szempontjából. A cég fejlesztői 2007 óta fejlesztik a többzónás fűtési leválasztás koncepcióját egyszerűsített szabályozási rendszerrel.
Ne hagyja figyelmen kívül az ilyen ígéretes szegmenst és a hazai vállalatokat. Például egy orosz gyártmányú BROSK Mark II 100 geotermikus hőszivattyút kifejezetten magánfogyasztók számára terveztek - egy kis vidéki ház tulajdonosa számára. De a szerény teljesítmény ellenére ez a berendezés megbízható, energiatakarékos és többfunkciós.
Pozitív visszajelzés a technológiáról
Ez a fűtési mód sok embert vonz a karbantartás, karbantartás kényelmével és természetesen az üzemeltetés során felmerülő minimális pénzügyi költségekkel. A berendezés gyakorlatilag nem igényel fogyóanyagot. Ugyanannak a szivattyúnak és vezérlőberendezésnek a működéséhez elektromos erőforrások szükségesek, de a visszavezetett energiamennyiséghez képest elenyészőek. A geotermikus hőszivattyúk környezetbarát jellege is hangsúlyos. A vélemények és egyáltalán az egyik első hely a pluszok között az a tény, hogy a működő infrastruktúra nem foglal helyet a házban. Csak a kommunikációt hozzuk be, a többi funkcionális egység és csomópont az utcán marad.
Negatív vélemények
Teljes értékű kazánházi geotermikus termikus teljesítménnyelrendszerek nem összehasonlíthatók. És a lényeg nem is a konkrét teljesítménymutatókban van, hanem a görcsös hőellátásban. Sokan panaszkodnak a hosszú ideig tartó alacsony energiaszállítási ráta miatt, ezért javasolt tartalék ellátórendszerek kialakítása. De van itt egy másik hiányosság is. Bár kevés pénzt költenek a berendezések karbantartására, a kezdeti befektetés egy nagy teljesítményű ipari kazán vásárlásához hasonlítható. Még egy orosz eredetű BROSK Mark II 100 geotermikus hőszivattyú is kapható a piacon 250-300 ezer rubelért. konfigurációtól függően. A telepítési költségek szintén 50-70 ezer rubelbe kerülnek.
Következtetés
Elég sok lehetőség kínálkozik a magánházak hőellátásának megszervezésére. Mindegyikük költséges a maga módján működés közben - a drága elektromos panelektől a gazdaságos gázkazánokig. De a hagyományos berendezés modern kialakításban olyan rendszer, amely optimalizált kialakítású és könnyen kezelhető. Mi vonzhat egy geotermikus hőszivattyút otthoni fűtésre? Természetesen a gazdasági tényező előtérbe kerül, de mi más? Ilyen létesítményekhez fordulhat, ha a helyszínen elegendő hely van a komplexum megszervezéséhez. Ebben az esetben állandó felügyelet és karbantartás nélkül legalább passzív segédtérfűtéssel számolhat. És még egy dolog: ez a teljes autonómia, amely lehetővé teszi a geotermikus berendezések használatát tartalék hőforrásként.
