Геотермальные установки отопления

Производство теплоты традиционно связано со сжиганием топлива. На эти нужды тратиться значительная часть углеводородного топлива. Рано или поздно человечеству придется перейти на альтернативные источники энергии, которые без особых затрат восстанавливаются самой природой.

На сегодняшний день существует великое множество технологий получения тепла отличающееся от всеми принятых технологий. Одним из таких технологий будет идти печь в данной статье.

По причине повышения стоимости энергоресурсов, человечество потихонечку отказывается от традиционных способов обогрева помещений. Мало кому известно, но современные технологии вполне успешно извлекают тепло из недр земли.

Слои земли

Слои земли


Метод геотермального обогрева помещений известен с давних времен. Но был доступен на определенной местности нашей планеты. Используя современные технологии, технический прогресс достиг такого уровня, что данная технология стала доступной повсеместно.

Из школьного курса географии нам известно что, что в нижних слоях почвы, на глубине более двух метров, температура почвы постоянная. А если добраться до самых нижних слоев земли, то там температура заметно выше. Этот эффект и используется в геотермальной технологии.

Принцип работы геотермальной установки

Всем известно что теплота самопроизвольно переходит от более нагретого тела к холодному, но если приложить некое компенсирующие усилие или работу, то теплота начнет двигать в направлении противоположному естественному температурному напору.

Геотермальное отопление загородного дома

Геотермальное отопление загородного дома

Устройство, в котором реализован данный процесс, называется — тепловой насос. По сути это повышающий трансформатор, который перекачивает тепловую энергию от источника низкого теплового потенциала к источнику более высокого, но умеренного потенциала.

В физике есть закон, по которому работает данная технология – называется он как цикл Карно. Тепловые насосы, как и холодильные машины, работают по обратному термодинамическому циклу.

Тепло подведенное от низкопотенциального источника поступает в испаритель насоса и заставляет кипеть рабочее тело.

При этом возникает пар, который поступает в компрессор. Далее происходит его сжатие и нагрев. В конденсаторе пар отдает тепло теплоносителю и переходит в жидкое состояние.

После прохождения расширительного клапана цикл замыкается. Далее все процессы повторяются в данной последовательности.

Теплота, подаваемая тепловым насосом потребителю, называется полезной производительностью, она получается из суммы теплоты взятой от низкопотенциального источника и работы сжатия в компрессоре.

Геотермальные системы отопления

Геотермальные системы отопления

Критерием термодинамического процесса служит коэффициент преобразования. Эта величина состоит из количества теплоты получаемого из теплового насоса и количества электрической энергии. Эта величина должна быть больше единицы. Чем больше эта величина относительно единицы, тем выше производительность системы.

Устройство геотермального котла

Внутренние узлы теплового насоса идентичны холодильному оборудованию. Тепловой генератор состоит из:

Геотермальные установки принцип работы

Геотермальные установки принцип работы

  • теплообменника;
  • испарителя;
  • конденсатора;
  • компрессора;
  • дроссельного вентиля.

В зависимости от мощности используют следующие виды компрессоров:

  • малой мощности – ротационный компрессор;
  • средней мощности – поршневой компрессор;
  • большой мощности – винтовые и турбокомпрессоры.

Геотермальное оборудование

Как говорилось ранее, земля в нижних ее слоях имеет довольно значительные температуры. Таким образом, используется совершенно бесплатно энергия земли. Для этого буриться довольно глубокая скважина, в которую устанавливают глубинный зонд. По зонду пускают теплоноситель.

Данное устройство имеет два контура:

Геотермальные установки

Геотермальные установки

  • подающий контур, в котором теплоноситель попадает к недрам земли (холодный);
  • контур горячей рабочей жидкости, которая впитала в себя всю энергию из недр земли и аккумулировала ее для передачи в систему отопления.

Другое название зонда, часто встречающееся в быту – испаритель.

Конденсатор служит для придания рабочей жидкости внутри системы геотермального отопления требуемой температуры.

Циркуляционный насос принудительно заставляет двигаться теплоноситель по всей системе отопления.

Буферный бак концентрирует весь теплоноситель для последующего его циркулирования. Конструктивно состоит из внешнего контура, по которому движется нагретый до рабочей температуры теплоноситель из геотермального источника. Внутренний контур принимает накопленное тепло и далее переносит его непосредственно к месту обогрева внутри помещения.

Для оптимального обогрева такой системой внутреннего пространства жилого помещения следует использовать систему теплый пол. Так как тепловой насос работает в относительно низкотемпературном режиме, классические радиаторы отопления малоэффективны по причине ограниченной площади рассеяния. Теплый пол, не что иное, как тепловой передатчик с множеством теплообменников, расположенных по полу всей квартиры.

Преимущества и недостатки

К явным преимуществам отнесем экономичность. Так как для обогрева требуется относительно мизерное потребление электрической энергии, которая сопоставима с работой трех-четырех электрических чайников, то экономия по понятным причинам существенна.

Не требуется получения специальных разрешений на подключение газопроводов, складирования дров и дизельного топлива. Потребление углеводородного топлива в корне исключено, следовательно, доступность данной системы имеет широкую географию.

Данная система обратима. Что это значит? А то, что зимой дом у нас обогревается, а летом можно его охлаждать. Таким образом, тепловой насос включает в себя два в одном — обогреватель и кондиционер. Это несомненный плюс перед классическими котлами.

При работе система практически бесшумна. При использовании импортного циркуляционного насоса и компрессора, уровень шума снижается до едва ощутимых.

Пожаро- и взрывобезопасное оборудование. Данным параметрам уделяется большое внимание среди изготовителей классических котлов. Тратят на это значительные средства, которые в дальнейшем отражаются на стоимости оборудования. В геотермальном котле не используется открытое горение и нет каких бы то ни было химически активных веществ, следовательно они абсолютно безопасны.

Из недостатков отметим следующие моменты.

Во-первых, это высокая начальная стоимость оборудования и работ по установке геотермального оборудования. Стоимость может достигать миллиона рулей. Но не стоит сразу скептически относиться к данной системе.

Срок окупаемости данной системы составляет не более десяти лет. К тому же после установки вы не зависите от стоимости энергоресурсов. При дальнейшем росте цен на углеводородное топливо, срок окупаемости значительно уменьшается и может составить пять-шесть лет.

Во-вторых, это монтаж системы потребует специализированного оборудования — автомобильной буровой установки горизонтального бурения. Скважину для испарителя потребуется углублять на значительные глубины, что несет значительные затраты и не позволяет сделать это своими руками.

В-третьих, это бурение скважины, в случае облагороженной территории возникнут затруднения. Перед бурением потребуется снять небольшой слой земли, что нарушит часть ландшафтного дизайна, да и к тому же сам автомобиль при движении к месту прокола значительно портит верхний слой почвы, что сказывается на внешнем виде земельного покрова.

Заключение

Если вы считаете что это изобретение современности, то вы глубоко заблуждаетесь. Еще в Советском союзе данная тема широко исследовалась. Развитые Европейские страны уже давно используют данную систему, как альтернативу устаревшим технологиям.

Геотермальная скважина

Геотермальная скважина

В заключение следует отметить, что многие достоинства классических котлов, использующие открытое горение, вполне интегрируются в данную систему. Система автоматизации построена на тех же принципах.

Так же возможно поддерживать постоянную комфортную температуру в доме и приводить в действие всю систему удаленно, через специальные GSM модули.

Вышеописанная технология постоянно совершенствуется. С течением времени она становится все доступнее, снижается начальная стоимость узлов и агрегатов, совершенствуются материалы, используемые в ней.

Использовать дешевую и неограниченную энергию, срытой в недрах земли, это один из путей решения энергетического кризиса.

You may also like...

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.