Vi vet att geotermi är jordens värme, och termen "geotermisk" är ofta associerad med vulkaner och gejsrar i vårt land. I Ryssland används geotermisk energi främst i industriell skala, till exempel finns det kraftverk i Fjärran Östern som arbetar på grund av värmens planet.
Många är säkra på att att geotermisk uppvärmning hemma med egna händer är något från fantasin. Är det inte? Men detta är helt fel! Med utvecklingen av modern teknik har den inhemska användningen av ”grön energi” blivit ganska verklig.
Vi kommer att prata om principerna för alternativ uppvärmning, dess fördelar och nackdelar, jämförbara med traditionella värmesystem. Du kommer också att lära dig om värmeväxlarens placering och hur du själv monterar geotermisk uppvärmning.
Några historiska fakta
När oljekrisen utbröt på 70-talet av förra seklet uppstod ett brinnande behov i väst för alternativa energikällor. Det var vid denna tidpunkt som de första geotermiska värmesystemen började skapas.
Idag används de ofta i USA, Kanada och Västeuropa.
Bildgalleri
Foto från
Användningen av energi från jordens inre har en betydande fördel: resurserna som används är gratis tillgängliga och återställs spontant
Det inre blocket i det geotermiska systemet tar lite utrymme, liknar utåt konventionella hushållsapparater
De initiala investeringarna i konstruktionen av ett system som använder geotermisk energi är högre än installationen av en panna, men de minimala medlen för underhåll och drift motiverar och betalar snabbt för projektet
Utrustning som bearbetar jordens energi till värme släpper inte ut förbränningsprodukter, brinner inte oåterkalleligt ved, kol, torv, gas
Utsikterna för geotermisk uppvärmning
Mått på det inre blocket i det geotermiska systemet
Kostnaden för installation och drift av en värmepump
Miljöprioriteringar för värmepumpar
I Sverige används till exempel aktivt Östersjövattnet, vars temperatur är + 4 ° С. I Tyskland sponsras införandet av geotermiska värmesystem till och med på statlig nivå.
När vi nämner geotermiska energikällor föreställer vi oss alltid en dal med gejsrar eller vulkaner, men källorna vi behöver är mycket närmare. Och de hjälper oss att hålla varma på vintern och svala på sommaren
I Ryssland finns det Pauzhetskaya, Verkhne-Mutnovskaya, Okeanskaya och andra geotermiska kraftverk. Men fakta om att använda jordens energi i vår privata sektor är mycket få.
De verkliga fördelarna och nackdelarna
Om geotermisk uppvärmning av den privata sektorn är relativt liten i Ryssland, betyder det att idén inte är värd kostnaden för dess genomförande? Du kanske inte ska ta itu med den här frågan? Det visade sig att detta inte är så.
Att använda ett geotermiskt värmesystem är en lönsam lösning. Det finns flera skäl till detta. Bland dem är den snabba installationen av utrustning som kan arbeta under lång tid utan några avbrott.
Om du inte använder vatten, utan högkvalitativ frostskyddsmedel i värmesystemet, fryser det inte och slitaget blir minimalt.
Vi listar andra fördelar med denna typ av uppvärmning.
- Förfarandet för att bränna bränsle är uteslutet. Vi skapar ett absolut brandsäkra system, som under dess drift inte kommer att kunna orsaka skador på bostäder. Dessutom är ett antal andra aspekter relaterade till närvaron av bränsle uteslutna: nu finns det inget behov att leta efter en plats för dess lagring, för att delta i dess förberedelse eller leverans.
- Betydande ekonomiska fördelar. Under drift av systemet krävs inga ytterligare investeringar. Årlig uppvärmning tillhandahålls av naturkrafterna, som vi inte köper. Naturligtvis under drift av värmepumpen förbrukas elektrisk energi, men samtidigt överskrider volymen energi som produceras betydligt förbrukningen.
- Miljöfaktorn. Geotermisk uppvärmning av ett privat hus är en miljövänlig lösning. Avsaknaden av en förbränningsprocess utesluter inträde av förbränningsprodukter i atmosfären. Om många människor inser detta, och ett sådant värmeförsörjningssystem kommer att få rätt spridning, kommer människors negativa påverkan att minska kraftigt.
- Kompakt system. Du behöver inte organisera ett separat pannrum i ditt hus. Allt som behövs är en värmepump, som till exempel kan placeras i källaren. Systemets mest omfattande kontur kommer att ligga under jord eller under vatten, på ytan på din webbplats kommer du inte att se det.
- Multifunktionalitet. Systemet kan fungera både för uppvärmning under den kalla säsongen och för kylning under sommaren. Det är faktiskt att det kommer att ersätta för dig inte bara en värmare utan också en luftkonditionering.
- Akustisk komfort. Värmepumpen går nästan tyst.
Valet av ett geotermiskt värmesystem är ekonomiskt lönsamt, trots att du måste spendera pengar på inköp och installation av utrustning.
Förresten, är nackdelen med systemet just de kostnader du måste gå för att installera systemet och förbereda det för arbete. Det kommer att vara nödvändigt att köpa själva pumpen och vissa material för att slutföra installationen av det externa grenröret och den interna kretsen.
Det är ingen hemlighet att resurser blir dyrare år för år, därför kommer ett autonomt värmesystem som kan betala för sig själv på några år alltid vara ekonomiskt fördelaktigt för dess ägare
Dessa kostnader lönar sig dock bara under de första åren av drift. Senare användning av en kollektor som ligger i marken eller nedsänkt i vatten kan spara betydande kostnader.
Dessutom är själva installationsprocessen inte så komplicerad att man bjuder in externa specialister för dess implementering. Om du inte borrar, kan allt annat göras oberoende.
Bildgalleri
Foto från
Inomhusenheten i ett system som använder värmen från jordens tarms inkluderar själva värmepumpen, en separat installerad eller integrerad vattenvärmare i pumpen och en buffertank
Den termiska energin i stenar och grundvatten räcker för att organisera värme och varmvattenförsörjning i ett hus på landet
Trots de verkliga fördelarna med att använda värmepumpar är det billigare att värma ett hus med en gaspanna, men geotermisk energi används fortfarande, till exempel för att värma poolvatten
Men i icke-förgasade områden, platser där el inte levereras, kan en värmepump med energiintag av jord och vatten bli en enhet som tillhandahåller varmvatten- och värmesystem
Det är rimligt att använda fri energi från underjordiskt vatten och stenar för att tillhandahålla värme till hushållsbyggnader, växthus, idrottsanläggningar
Värmepumpar med energiintag från tarmarna på jorden kan tjäna som ytterligare energikällor som är nödvändiga vid strömavbrott
I fallet med övergången av huset till geotermisk uppvärmning är det oftast nödvändigt att bygga flera kretsar, för service av vissa ringar, till exempel för radiatorvärme och ett varmt golv, är det bättre att använda två värmepumpar och för varmvatten
De geotermiska kretsarna på värmeanordningen är perfekt kombinerade med både traditionella alternativ och andra typer av alternativa källor: solpaneler, vindgeneratorer och andra
Inomhus enhet för geotermisk värmesystem
Geotermiska källor vid uppvärmning av ett privat hus
Jord-till-vatten-värmepump för uppvärmning av poolvatten
Geotermiska system i arrangemang av förortsbyggnader
Geotermisk uppvärmningsenhet i ett växthus
Värmepump som tillägg till huvudvärmekretsen
Geotermisk system med flera kretsar i ett privat hus
Geotermisk uppvärmning tillsammans med solpaneler
Det bör noteras att vissa hantverkare, i ett försök att spara pengar, lärde sig att montera en geotermisk värmepump med sina egna händer.
Om källor till geotermisk uppvärmning
För geotermisk uppvärmning kan du använda följande källor till markvärmeenergi:
- hög temperatur;
- låg temperatur.
Källor med hög temperatur inkluderar till exempel värmefjädrar. Du kan använda dem, men omfattningen av deras applikation är begränsad till den faktiska platsen för sådana källor.
Om denna typ av energi används aktivt på Island, är termiska vatten i Ryssland långt ifrån bosättningar. Så mycket som möjligt koncentreras de i Kamchatka, där underjordiskt vatten används som värmebärare och levereras till varmvattenförsörjningssystem.
För effektiv användning av jordens värmeenergi behöver ingen vulkan. Det räcker med att använda de resurser som ligger bara 200 meter från jordytan.
Men för användning av lågtemperaturkällor har vi alla nödvändiga förutsättningar. För detta ändamål är de omgivande luftmassorna, jorden eller vatten lämpliga.
För att utvinna nödvändig energi med hjälp av en värmepump. Med sin hjälp finns det ett förfarande för att omvandla omgivningstemperaturen till värmeenergi, inte bara för uppvärmning, utan också till varmvattenförsörjning till ett privat hushåll.
Bildgalleri
Foto från
Staket av fritt grundvatten och stenvärme
Utomhus värmeväxlare
Utomhusvärmeväxlare i ett naturligt damm
Värmepump geotermisk brunn
Principen för drift av sådan uppvärmning
Om du är bekant med hur ett luftkonditioneringsapparat eller kylskåp fungerar, är likheten mellan dessa processer med principen om funktionen för geotermisk uppvärmning uppenbar. Grunden för systemet är en värmepump, som ingår i två kretsar - extern och intern.
För att organisera ett traditionellt värmesystem i alla hus, är det nödvändigt att montera rör i det för att transportera kylvätska, och radiatorer, när värmen kommer upp värmen kommer in i lokalerna. I vårt fall behövs också rör och radiatorer. De utgör systemets interna krets. Golvvärme kan läggas till kretsen.
Den externa kretsen ser mycket större ut än den interna, även om dess dimensioner endast kan uppskattas under planerings- och installationsperioden. Under drift är det osynligt eftersom det är under jord eller under vatten. Vanligt vatten eller etylenglykolbaserat frostskyddsmedel cirkulerar inuti denna krets, vilket är mycket att föredra.
Strukturen i det geotermiska värmesystemet inkluderar två kretsar - interna och externa, liksom hjärtat i värmesystemet - en värmepump, som, komprimerar kylvätskan, ökar temperaturen (+)
Kylvätskan i den externa kretsen värms till tillståndet för mediet i vilket det är nedsänkt och skickas i en "värmd" form till värmepumpen. Genom den överförs koncentrerad värme till den inre kretsen, vilket resulterar i att vattnet i rören, radiatorerna och golvvärmen värms upp.
Det viktiga elementet som vitaliserar hela systemet är alltså värmepumpen. Om ditt hus har en vanlig tvättmaskin, vet då: denna pump kommer att uppta ungefär samma område.
För att arbeta behöver han el, men han konsumerar bara 1 kW och genererar 4-5 kW värme. Och detta är inte ett mirakel, eftersom källan till "ytterligare" energi är känd - det är miljön.
Två typer av värmeväxlararrangemang
Det finns två alternativ för att värma ett privat hus med lågtemperaturenergi från miljöelement. Grunden för systemet i alla tre fallen är en geotermisk pump.
Den interna kretsen förblir oförändrad för alla värmningsmetoder, och huvudskillnaden är placeringen av den externa kretsen.
Geotermisk uppvärmning sker med en värmeväxlare lokaliserad:
- upprätt - beläget i brunnar som avslöjar eller inte öppnar akvifern;
- vågrätt - Systemens värmeväxlare läggs i en grop eller ett öppet damm i form av en slags spole.
Var och en av de här uppvärmningstyperna kännetecknas av dess egenskaper, nackdelar och fördelar.
Om du tänker skapa ett sådant värmesystem med dina egna händer kommer du att vara intresserad av att lära dig mer om var och en av dessa typer.
Bildgalleri
Foto från
Vertikalt sätt att placera samlaren
Grupp vertikala öglor av en värmepumpsgrenrör
Extern värmepumpsgrenrör för ett stort hus
Horisontell värmepump inlopps grundvattenpump
Lägga utomhusgrenröret i en dike
Installera en värmeväxlare som en grupp korgar
Lägga rörledningen längs murens väggar och botten
Krympande område kompenserar kompletteringsbrunnar
Alternativ 1. Vertikal placering av en extern samlare
Denna typ av uppvärmning är baserad på ett intressant naturfenomen: på ett djup på 50-100 m och mer från ytan har jorden samma och konstant temperatur på 10-12 ° C året runt.
För att kunna använda denna jordens energi är det nödvändigt att borra vertikala brunnar. Tekniken är nästan densamma som att förbereda en vattenkälla.
För att maximera bevarande av landskapet kan du borra flera rör från samma startpunkt, men från olika vinklar.
Systemets externa krets kommer att monteras direkt i dessa brunnar. Detta tar effektivt bort värmen från jorden. Naturligtvis kan denna metod knappast kallas enkel och lågbudget.
För att skapa ett vertikalt system för geotermisk uppvärmning är det nödvändigt att använda utrustning för borrning av brunnar, utan att använda en borrigg, att lösa problemen med att installera systemet kommer att vara ganska besvärliga (+)
Det är relevant i det fall då territoriet intill huset redan är utrustat och brott mot landskapet är olämpligt. Djupet för borrborrning kan nå 50 till 200 meter.
De specifika parametrarna för brunnen beror på den geologiska situationen på platsen och parametrarna för den framtida strukturen. Produktens livslängd är ungefär 100 år.
För att installera en vertikal version av ett system med en värmeväxlare som utvinner underjordisk vattenenergi, kommer det att behöva borras två akviferer.
Av en av dem, kallad debitering, med hjälp av en pump dras vatten, som efter värmeöverföringen slås samman till den andra, mottagande generationen.
Minuset för det geotermiska systemet med två brunnar är inte tillräckligt för att värma ett hus på landet. Cirkulationspumpen spenderar för mycket energi. Men för tillförsel av kylvätska är konturen på det varma golvet som erhålls värmeenergi tillräckligt
Alternativ # 2. Horisontellt arrangemang av jorduppsamlare
För att lägga den externa kretsen med den horisontella uppvärmningstypen måste du veta hur djupt marken fryser i ditt område.
Rör läggs under frysnivån i förberedda skyttegravar, medan de fångar ett ganska stort utrymme: för att värma ett hus med en yta på 200-250 kvadratmeter. m, du måste använda cirka 600 kvadratmeter. m värmeväxlare. Det är sex hundra delar.
Nackdelen med denna design är det stora området det upptar. Om du behöver en gräsmatta täckt med gräs och blommor på tomten, är detta ditt alternativ.Och det är bättre att hålla kollektorrören borta från fruktträd (+)
Det är uppenbart att under sådana förhållanden kommer jordarbetets volym att vara betydande. Dessutom måste du ta hänsyn till platsen för träd och annan vegetation på platsen för att inte frysa dem. Till exempel är det omöjligt att placera uppsamlarrören närmare än en och en halv meter från träden.
Denna installationsmetod används som regel i de fall då webbplatsen bara behärskas för konstruktion. Samtliga beräkningar och planer för byggandet av stugan, organisationen av uppvärmningen och planeringen av marken görs bäst samtidigt.
Bildgalleri
Foto från
Lägg värmeintagets grenrör i gropen
Anslutning av kollektorn till rören på utgången och ingången till huset
Anslutning till en lagringsvattenvärmare
Arrangering av webbplatsen med en extern samlare
Nedsänkning av en horisontell värmeväxlare i ett damm
Denna metod kräver ett speciellt arrangemang för hushållsägande - på ett avstånd av cirka 100 m från en reservoar med tillräckligt djup. Dessutom bör den specificerade behållaren inte frysa till botten, där systemets externa krets kommer att vara belägen. Och för detta kan behållarens area inte vara mindre än 200 kvadratmeter. m
Det här alternativet för placering av en värmeväxlare anses vara det billigaste, men ett liknande arrangemang av hemägande är fortfarande inte vanligt. Dessutom kan svårigheter uppstå om behållaren tillhör offentliga anläggningar
Den uppenbara fördelen med den här metoden är bristen på obligatorisk arbetsintensiv utgrävning, även om du fortfarande måste tänka på kollektorns undervattensplats. Och ett särskilt tillstånd för sådant arbete kommer också att behövas.
En geotermisk installation som använder vattenenergi är dock fortfarande den mest ekonomiska.
Gör det själv: vad och hur
Om du redan installerar din egen geotermisk uppvärmning, är den externa kretsen bättre att köpa färdiga. Naturligtvis överväger vi bara sätt att horisontellt arrangera en extern värmeväxlare: under markytan eller under vatten.
Det är mycket svårare att montera en vertikal borrhålssamlare själv om du inte har utrustningen och borrförmågan.
Värmepumpen är inte för stor utrustning. I ditt hus tar det inte mycket utrymme. När allt kommer omkring är det i storlek jämförbart med en konventionell fast bränslepanna. Att ansluta din interna krets till det är en enkel uppgift.
Faktum är att allt görs exakt på samma sätt som när man organiserar och distribuerar värme med traditionella värmekällor. Den största svårigheten är arrangemanget av den externa kretsen.
Detta arrangemang av huset relativt dammet är vanligare. Det viktigaste är att behållaren inte ska vara längre än 100 meter från stugan
Det bästa alternativet skulle vara att använda en vattenmassa om det finns en på ett avstånd av högst 100 m. Det är nödvändigt att dess areal överstiger 200 kvm. m och djup - 3 m (genomsnittlig frysparameter). Om denna behållare inte tillhör dig, kan ett problem vara att få tillstånd att använda den.
Om behållaren är ett damm som finns i din besittning, förenklas saken. Vatten från dammet kan tillfälligt pumpas ut. Då kan arbetet på dess botten göras enkelt: det kommer att vara nödvändigt att lägga rören i en spiral och fixera dem i detta läge.
Jordbearbetning behövs endast för att gräva en dike, som kommer att behövas för att ansluta den externa kretsen till värmepumpen.
När allt arbete har avslutats kan dammet fyllas igen med vatten. Under de närmaste åren bör en extern värmeväxlare fungera ordentligt och inte orsaka problem för ägaren.
Om du till ditt förfogande har en tomt där du bara behöver bygga bostäder och odla en trädgård är det vettigt att planera en horisontell jordvärmeväxlare.
För detta bör en preliminär beräkning av den framtida samlarens area göras, baserat på parametrarna som redan anges ovan: 250-300 kvadratmeter. m samlare per 100 kvadratmeter. m av uppvärmd yta av huset.
Om du har en plats utan byggnader och vegetation som du vill bevara kan du helt enkelt ta bort jorden under konstruktionen av den yttre horisontella jordkonturen: det är lättare än att gräva skyttegravar
Skyttegraven för att lägga kretsens rör måste grävas under jordens frysningsnivå.
Och ännu bättre - ta bara bort jorden till djupet i dess frysning, lägg rören och återför sedan jorden till sin plats. Arbetet är tidskrävande, svårt, men med en stor önskan och beslutsamhet kan du göra det.
Kostnader och återbetalningsutsikter
Kostnaderna för utrustning och dess installation under konstruktion av geotermisk värme beror på enhetens kapacitet och tillverkaren.
Alla väljer en tillverkare, styrd av sina egna överväganden och information om ett visst märkes anseende och tillförlitlighet. Men kraften beror på det område i rummet som ska servas.
Denna siffra återspeglar kort essensen av de fördelar som härrör från användningen av ett geotermiskt värmesystem. Det är detta förhållande mellan inkommande och utgående energi som gör att systemet snabbt kan betala sig snabbt och sedan spara sina ägars pengar (+)
Om vi tar exakt hänsyn till kraften, varierar kostnaden för värmepumpar inom följande områden:
- 4-5 kW - 3000-7000 konventionella enheter;
- 5-10 kW - 4000-8000 konventionella enheter;
- 10-15 kW - 5000-10000 konventionella enheter.
Om vi lägger till detta belopp de kostnader som behövs för installationsarbetet (20-40%), kommer vi att få ett belopp som för många verkar helt orealistiskt.
Men alla dessa kostnader kommer att betala sig på ganska rimliga villkor. I framtiden måste du betala endast obetydliga kostnader för el som behövs för pumpens drift. Och det är allt!
På grund av den otillräckliga effektiviteten hos geotermiska system för uppvärmning av bostadshus används de som ett tillägg till huvudvärmenätet eller är konstruerade i samband med två eller flera värmeväxlare
Som praktiken visar är geotermisk uppvärmning särskilt fördelaktigt för bostäder med en total uppvärmd yta på 150 kvadratmeter. m. Under fem till åtta år betalar alla kostnader för att ordna värmesystem i dessa hus fullt ut.
Om geotermisk uppvärmning inte är särskilt efterfrågad bland ägarna av privata hus, har gelsystemens effektivitet redan uppskattats av invånare i de södra regionerna. Tekniken för att konstruera solvärme är ganska enkel, och dess effektivitet och praktiska bekräftas av många års erfarenhet av användning av västländer och våra landsmän.
Ytterligare information om alternativa energikällor finns i den här artikeln.
Om det är lättare för dig att uppfatta visuell information, så låter den här videon själv se hur det geotermiska systemet fungerar, samt lära dig mer om vem och varför den här typen av uppvärmning är fördelaktig.
Vi inbjuder dig att titta på en kort video där ägaren till en horisontell underjordisk samlare kommer att berätta om sina intryck av dess funktion. Genom att titta på den här videon lär du dig dessutom de pågående kostnaderna för driften av det geotermiska värmesystemet.
Varje ägare av ett privat hus väljer själv om han ska köpa tjänster från resursförsörjande organisationer eller bara förlita sig på sig själv. På så sätt styrs han av en lista över överväganden.
Målet som vi sätter oss själva är inte att pressa dig till en klar slutsats, utan att dela information om alternativ för att lösa problemet du står inför.
Har du något att komplettera eller har frågor om geotermisk uppvärmning av ett privat hus? Du kan lämna kommentarer på publikationen. Kontaktformuläret finns i det nedre blocket.