Геотермальное отопление: принцип работы — opechkah.ru
В связи с повышением цен на традиционное топливо, потребители все чаще задумываются об использовании альтернативных источников энергии. Достойной альтернативой газовым котлам и работающим на угле, стали теплонасосы — отбирают тепло из грунта или подземных вод.
Принцип действия таких агрегатов основан на переносе преобразованной теплоэнергии от источника к потребителю. Грунт и подземные воды имеют стабильную среднегодовую температуру, которая колеблется в пределах 7-12°C, на глубине ниже уровня промерзания. Этого условия достаточно, чтобы обеспечить эффективное геотермальное отопление дома.
Геотермальные тепловые насосы требуют установки коллектора, внешнего контура, который может быть:
- Горизонтальный. Укладывается ниже уровня промерзания грунта. Извлекает энергию из почвы.
- Вертикальный. Требует бурения специальных скважин, получает тепло из грунта или подземных вод.
Расчет геотермального отопления дома
Владельцы частных домов, решившие перейти на более экономичный вид энергоресурсов, могут оценить эффективность геотермального теплонасоса, вычислив мощность, которая потребуется ему для отопления здания. Делается это по формуле:
Q = (k x V x ∆T)/860, где:
Q — теплопотери здания, по этому параметру выбирается мощность теплового насоса для обогрева помещения (ккал/час). 1 кВт/ч = 860 ккал/ч;
k — усредненный коэффициент теплопередачи конструкций здания: например, если k=1, здание из кирпича, k=0,6 — хорошо утеплено, а 4 — это пристройка из досок;
V — суммарный объем всего отапливаемого помещения, в куб.м.;
∆T — максимальный перепад температур внутри и снаружи помещения.
Возьмем капитальный кирпичный дом площадью 100 м и высотой стен 3 м. Минимальная внешняя температура зимой составляет -25ºС, в доме 20ºС. В итоге, получаем:
Q = (1*300*(20-(-25))/860 = 15,698 кВт.
Таким образом для отопления нашего здания нам потребуется тепловой насос мощностью 16 кВт.
Каким будет геотермальное отопление для дома и принцип его работы выбирают, исходя из географических особенностей местности — наличия свободных участков земли, водоемов, глубины промерзания грунта. Если местность не позволяет установку горизонтального коллектора. Все расчеты лучше доверить специалистам профильной компании, имеющим практический опыт монтажа геотермальных систем.
Схема системы геотермального отопления дома
Устройство геотермальной системы отопления состоит из:
- непосредственно насоса,
- внешнего теплообменника — коллектора,
- внутреннего отопительного контура, в который поступает тепло. Это могут быть радиаторы, теплые полы, и т.д.
Во внешнем элементе хладагент забирает тепло из источника — грунта или воды. Далее хладагент циркулирует в системе и в конце отдает тепло в отопительный контур.
Учитывая, что земля и вода — ресурсы неисчерпаемые, а за использование их в качестве источников тепла не нужно платить, то геотермальное отопление дома выгодно в долгосрочной перспективе и окупается за несколько лет. Причем рабочий ресурс системы в несколько раз выше. Естественно, теплонасос потребляет какое-то количество электроэнергии, но оно в 4-5 раз меньше количества тепла, которое он генерирует.
Возникли вопросы?
Заполните форму обратной связи, наши менеджеры свяжутся с вами!
Задать вопрос
принцип работы геотермальной системы отопления на примерах фото и видео
Содержание:1. Первые геотермальные отопительные системы
2. Принцип работы геотермального отопления
3. Технические особенности работы системы отопления геотермального типа
4. Достоинства геотермального отопления
Если в давние времена влияние человека на окружающую его среду было незначительным, то с появлением различных механизмов и сложного оборудования эффект, оказываемый этими приборами, является крайне негативным. Многочисленные тепловые электростанции, фабрики, заводы и иные предприятия, как известно, загрязняют природу, нанося серьезный вред экологии. Именно поэтому не так давно были разработаны специальные геотермальные системы отопления, призванные стать альтернативой традиционным системам теплоснабжения помещения. Ведь очень выгодно устанавливать геотермальное отопление принцип работы которого весьма эффективен и практичен.
Принцип работы геотермального отопления очень схож с функционированием традиционного холодильника, с той лишь разницей, что основное назначение холодильника заключается в охлаждении, в то время как геотермальные отопительные системы, напротив, вырабатывают тепло.
Правильно отрегулированная коммуникация позволит не только качественно обогреть жилое помещение, но и избавит от необходимости приобретения кондиционеров в жаркий период года, так работу такого отопления можно настроить не только на нагревание, но и на охлаждение.
Первые геотермальные отопительные системы
Наибольшее распространение такие коммуникации приобрели в 80-х годах двадцатого века в США во время экономического кризиса. Особой популярностью такие системы пользовались у тех, кто имел некоторые накопления. И, несмотря на то, что устройство было в некоторой степени дорогостоящим, такое отопления окупалось за считанное время.
Принцип работы геотермального отопления
Как известно, геотермальная система отопления очень экономична, поэтому она станет прекрасной альтернативой современным вариантам обогрева помещений, требующим гораздо больших затрат.
Принцип работы основан на использовании тепла от находящейся внутри земли магмы, нагревающей верхние слои почвы. Именно геотермальное тепло и является основой устройства такого отопления, а его функционирование осуществляется с помощью специального насоса. Этот элемент устанавливается на поверхности, а все необходимые теплообменники монтируется в шахте.
Вода, проходящая сквозь этот насос, прогревается и впоследствии применяется для различных домашних нужд. Одно из основных достоинств такого нагрева – экономичность, так как известно, что геотермическое отопление дома, а точнее, его насос, потребляет около одного кВт энергии, в то время как полезная мощность равна примерно четырем – шести кВт.
Технические особенности работы системы отопления геотермального типа
Для того чтобы соорудить качественное геотермическое отопление жилища, недостаточно лишь изучить фото этих конструкций и видео по их установке. Весь процесс монтажа является весьма сложным, поэтому в случае трудностей правильнее будет обратиться за помощью к квалифицированным специалистам.
Однако оборудовать такую коммуникацию можно и самостоятельно.
Для начала пробурить шахту, расчет которой будет зависеть от следующих факторов:
- площадь, которую имеет постройка;
- вид грунта на обустраиваемой территории;
- особенности строения земной коры в конкретном регионе;
- климатические условия.
Затем требуется спустить в оборудованную шахту трубки, поглощающие тепло. Прогретая до определенной температуры вода должна поступать в тепловой насос, где она сжимается и впоследствии передается системе отопления.
Сконструировать такую отопительную систему в одиночку довольно проблематично, поскольку некоторые ее элементы имеют весьма большой вес. Поэтому правильнее будет работать в паре с помощником. Читайте также: «Как сделать геотермальное отопление дома – принцип работы, варианты устройства своими руками».
Достоинства геотермального отопления
Основными преимуществами такого способа оборудования отопления в жилой постройке являются следующие:
- энергии, образуемой таким способом, производится гораздо больше по сравнению со многими другими системами, а цена потраченных на ее обустройство расходных материалов окупается за кратчайший срок;
- современные системы теплоснабжения имеют существенно более низкий показатель экологической безопасности по сравнению с геотермическим вариантом. Монтаж такого отопления позволит оборудовать коммуникацию, которая не будет выделять никаких вредных для атмосферы веществ;
- для того чтобы произвести геотермальное тепло, совершенно не нужно использовать никакие углеводороды или иные элементы химического происхождения, что также положительно сказывается на безопасности эксплуатации этой системы и предотвращает возможное возгорание;
- при условии правильного монтажа срок службы отопления такого типа может достигать 30 лет, при этом каких-либо ремонтных работ выполнять не придется.
Качественно оборудованная система геотермального отопления станет настоящим кладом для хозяев и позволит надолго забыть о применении дополнительных нагревательных приборов в жилище, которые зачастую имеют довольно высокую стоимость.
Принцип работы геотермального отопления на видео:
принцип работы, как работает обогрев от тепла земли и воды
ИБП — источник бесперебойного питания. Это аппарат, поддерживающий питание электроприборов при отключении электроэнергии.
Их часто используются совместно с компьютером или серверами, когда нужно поддерживать работу 24 часа в сутки. ИБП, работающие на геотермальной основе, не дают дому с электрическим котлом остыть.
Google+
Vkontakte
Odnoklassniki
Особенности геотермального отопления дома
Геотермальное отопление — вид отопительной системы, в которой энергия берётся из земли.
Такую систему можно соорудить собственноручно, по этой причине они популярны в Европе, а также средней полосе России. Но некоторые считают, что это мода, которая в скором времени пройдёт.
Такой аппаратурой трудно нагреть большие помещения, потому что температура почвы в местах, где расположены теплообменники, как правило, составляет 6—8 °C.
Но, особо дорогая аппаратура, предназначенная для производственных масштабов, способна вырабатывать большое количество энергии. Только приборы такого типа имеют огромную стоимость.
Принцип работы
Тепловая энергия забирается у земли специальными тепловыми насосами. В землю опущены трубы, по которым циркулирует жидкость, которая нагревается и доставляет тепло в дом. При сжатии и расширении температура газа изменяется, такой температуры хватает для отопления дома.
Справка! Процесс называют циклом Карно. Открытие произошло в 1824 году французским учёным-физиком Сади Карно. По этой же схеме работают холодильники, а также тепловая машина, изобретённая самим Карно.
Аппарат состоит из трёх контуров и насоса, поддержи
принцип работы, преимущества, выполнение монтажа
Из-за постоянного роста цен на энергоносители люди стараются стать энергетически независимыми. Так, более актуальным становится использование альтернативных источников тепла. Речь идет о геотермальной системе отопления, предполагающей применение специальных насосов. Благодаря ей становится возможным получение тепла непосредственно из земли.
Принцип работы системы отопления
Люди всегда старались получить тепло, исходящее из недр земли. Благодаря появлению геотермального отопления это стало возможным.
В центре земли располагается магма, прогревающая землю. Из-за наличия верхнего слоя грунта она не охлаждается. Достаточно было научиться применять такое тепло, чтобы открыть альтернативный источник тепла. При его грамотном использовании удастся решить проблему теплообеспечения любых загородных домов.
Многие люди считают принцип работы геотермального теплового насоса довольно сложным. На самом деле достаточно разобраться с особенностями отопления из земли. Работа системы возможна благодаря наличию внешнего контура, выполняющего функции теплообменника. Он располагается в воде либо под землей. Внутри этого элемента располагается вода или любая другая жидкость, вбирающая в себя тепло. Теплоноситель попадает в геотермальный насос, аккумулирующий тепло. Это оборудование распределяет полученную энергию по всему внутреннему контуру.
Стоит отметить, что подобные тепловые насосы соответствуют стандартным размерам, однако их производительность оказывается действительно высокой.
Разновидности геотермальных систем
Существует несколько видов таких систем отопления. Все они отличаются только теплообменником. Его выбор зависит от особенностей участка и некоторых нюансов местности.
- Горизонтальный теплообменник используется для отопления только при наличии значительной территории, где нет огорода либо сада. Если вы хотите обеспечить тепловую энергию для загородного дома площадью в 200 м², то размеры земельного участка должны составлять минимум 600 м². Трубы располагаются в подготовленных траншеях, находящихся ниже уровня промерзания земли. Естественно, эта глубина может быть разной в зависимости от региона.
- Вертикальный теплообменник помогает сэкономить место. Устанавливать такое оборудование
можно, сохраняя ландшафт местности. Для углубления зондов применяется бурильное оборудование, что делает использование тепловых насосов дорогим. Важно помнить о том, что глубина скважины составляет около 100 м, а диаметр – не более 150 мм. - Некоторые теплообменники размещаются в толще воды. Подобный вариант отопления признан наиболее экономным, однако он подойдет только для тех людей, чей дом находится на расстоянии в 100 м от ближайшего водоема. В таком случае удастся использовать тепловую энергию воды. Соответственно, все трубы укладывают непосредственно на дно озера или пруда глубиной минимум в 2,5–3 м. Площадь водоема должна составлять хотя бы 200 м².
Многие люди затрудняются сделать выбор. Чтобы не ошибиться, стоит учесть финансовые возможности и некоторые особенности земельного участка. Если рядом с домом располагается водоем, который соответствует всем упомянутым требованиям, то удастся организовать геотермальное отопление своими руками. Причем разрешение на использование тепловых насосов и выполнение работ от каких-либо инстанций не потребуется. Если говорить об использовании других систем, то для вертикального теплообменника потребуются значительные финансовые вложения, а для горизонтального – много незанятой земли.
Преимущества подобного способа отопления
Существует много противоречивых мнений об альтернативных источниках тепла. Естественно, геотермальное отопление дома не стало исключением. Однако объективных преимуществ у такой системы действительно много.
- В ходе экспериментов было доказано, что благодаря использованию тепловых насосов удастся получить тепло с минимальными затратами. Подобный вид отопления отличается действительно высоким КПД, а средства окупятся очень быстро.
- Количество энергии, которое может выделять грунт, считается безграничным. Соответственно, даже самой холодной зимой в помещении будет тепло.
- Благодаря подобной системе не придется покупать топливо и организовывать место для его хранения.
- Работа геотермального отопления осуществляется в автономном режиме, а значит, контроль или обслуживание не потребуются.
- Подобный вариант считается действительной экологичным. Это объясняется тем, что в процессе работы системы химические вещества не применяются. В свою очередь, это помогает избежать возможного возгорания.
- При желании можно реализовать подобную систему своими руками. Причем на выполнение работ потребуется минимум средств.
- Если вы правильно установили тепловой насос и учли особенности оборудования, то получите вечный источник тепла.
Самостоятельная организация геотермального отопления
Как уже упоминалось ранее, подобная система является наиболее доступной, а значит, каждый владелец дома может воспользоваться энергоресурсами земли. При этом организация геотермального отопления не потребует значительных вложений или человеческих ресурсов. Монтаж системы своими руками довольно прост. В данном случае главное – выполнить правильные расчеты.
Естественно, установка оборудования и самих тепловых насосов зависит от выбранного типа теплообменника.
- Проще всего выполнить монтаж при условии, что дом расположен возле водоема. В таком случае достаточно нанять нескольких помощников и спецтехнику, чтобы проложить трубу на дне. После этого останется лишь подключить тепловой насос, после чего в доме станет тепло.
- Если вы отдали предпочтение горизонтальному теплообменнику, то придется перекопать участок. Впоследствии здесь не удастся организовать сад или огород.
- Наиболее сложной считается установка вертикального теплообменника. Выполнение такой работы стоит доверить специалистам, имеющим соответствующий опыт и профессиональное бурильное оборудование.
Помимо укладки труб, необходимо обратить внимание на монтаж самого теплового насоса. Подобный прибор должен быть правильно установлен, иначе система окажется неэффективной.
Геотермальное отопление стало использоваться совсем недавно. Благодаря ему удается получить дешевую энергию с минимумом расходов. Чтобы такой альтернативный вариант оказался эффективным, необходимо учесть все требования, а также правильно установить тепловой насос.
Оцените статью: Поделитесь с друзьями!Геотермальное отопление дома – принцип работы, способы установки
За последние несколько десятилетий использование альтернативных источников энергии и обогрева помещений стало популярным выбором. Из-за повышения стоимость ископаемых ресурсов, нефти и газа традиционные источники энергии. Один из таких способов, использование геотермального отопления. Такая система не отличается сложностью, поэтому организовать её можно самостоятельно и в краткие сроки.
В Европе и США использование такого вида обогрева вышло на первое место, однако в России и странах СНГ оно является малопопулярным. Однако рентабельность и безвредность позволят данному виду быстро найти поклонников.
Общая схемаПринцип функционирования
Согласно принципам работы явление отопления за счет геотермальных источников сходно по работе с обычным рефрижератором, к которому подключили инверторное устройство. То есть, вместо охлаждения, происходит нагрев. Почва земли отлично сохраняет тепло и при определенных условиях передает его. За счет высокой температуры ядра планеты, которая даже на незначительных глубинах достигает литосферы грунт практически не промерзает.
Принцип работыЗа счет данной особенности нагрева почв была создана технология обогрева помещений. Принцип работы отопления имеет следующий вид: в подвале устанавливается насос, который через сеть труб проходит в специально просверленную шахту. Теплообменная жидкость за счет взаимодействия с более теплой поверхностью нагревается, после чего обратно её выкачивает помпа. В результате чего, можно использовать жидкость для обогрева или других целей. При подключении к трубопроводу, который расположен внутри дома реализуется система отопления подземным теплом.
Система состоит из двух главных компонентов:
- Внутренний контур – устанавливается внутри дома, включает набор труб, радиаторов, отопления теплоизоляции дома и стен. За счет закольцованной системы ветвей сообщается с внешней частью конструкции и осуществляет циркуляцию воды и обогрев помещений.
Составные части- Внешний контур представляет собой сложную конструкцию, которая требуется для того, чтобы набирать и передавать энергию от земли или воды к внутреннему контуру. Состоит из теплового насоса, и при необходимости обогревательного прибора, который дополнительно увеличивает температуру воды.
К достоинствам подобного подхода к обогреву относят высокий коэффициент полезного действия. Требуется обеспечивать энергией насос, который при затратах 1 киловатт/час будет предоставлять тепла на 4-6 киловатт в зависимости от географического положения.
К примеру, кондиционер с системой обогрева преобразовывает электричество в тепло с куда меньшим КПД, что обусловлено высоким уровнем потерь при реакциях. Именно поэтому, постройка такого отопления является способом экономии. Особенно при правильной реализации.
Принцип функционированияОсобенности системы
Процесс организации сети достаточно сложен, и пройти его без привлечения спецтехники и специалистов затруднительно. Наиболее важным элементом является шахта, глубину которой рассчитывают исходя из множества факторов:
- Климат;
- Среднегодовая температура;
- Характерные типы почвы;
- Площадь помещений.
В неблагоприятных условиях глубина достигает 100 метров. Чтобы её достичь придется вызывать специалистов с бурильной установкой. Подбор габаритов будущего отверстия в почве требуется рассчитать индивидуально, при необходимости несколько раз повторяя замеры.
Внутренний контур устройстваПосле чего требуется расположить в шахту трубы теплопоглощающего трубопровода. Материал, из которого изготовлены эти трубы должен обладать высокой степенью теплопроводности. Требуется обеспечить трубам достаточную степень защиты от коррозии. Материалу придется длительное время находиться в условиях сырости, поэтому обычная сталь плохо подойдет для использования. Придется использовать нержавейку или другие, синтетические материалы.
Функциональное значение труб заключается в передаче теплоносителя к помпе, который в дальнейшем будет служить для повышения температуры жидкости и направлять её к сети трубопроводов. В зависимости от длины труб, их масса достигает несколько десятков килограммов. Притом, что нужно соединить несколько труб, масса которых складывается без подвесного оборудования справиться с этим будет затруднительно. Нужна команда специалистов или несколько помощников.
Способы работы системы
Термальное отопление представляет собой эффективную систему, не наносящую ущерба окружающей среде. Соорудить конструкцию можно несколькими различными способами, каждый из которых в процессе использования задействует собственные источники получения тепловой энергии:
Горизонтальное размещение- При наличии в глубоких слоях почвы под территорией дома резервуаров или протоков вод можно обогревать помещения ею. Если жидкость циркулирует на глубине более 25 метров, её температуры достаточно для прогрева. Помпа выкачивает по трубам жидкость и передает её в трубопровод, после чего нагревает помещение и возвращается обратно.
- Второй способ задействует поверхность почвы. На большую глубину опускается емкость, которую заполняют хладагентом, который не замерзает. За счет контакта с горячей поверхностью он согревается, затем с помощью тепловой помпы поднимается к теплообменной жидкости, температура которой повышается, затем антифриз возвращается в емкость.
- Последний способ подойдет для владельцев домов с выходом на водоем. Через дно протягиваются специальные горизонтальные зонды, которые за счет взаимодействия с теплой жидкостью близ дна нагревают и передают её в централизованную часть.
Виды теплообменниковТрубы, проложенные по второму способу, могут укладывать в нескольких плоскостях: вертикальной и горизонтальной:
Первый способ используется редко, поскольку требует значительных затрат площади. Сеть из труб монтируется на незначительную глубину, которая превышает максимальный уровень промерзания грунта, характерный для конкретной местности.
Такой вид устройства имеет несколько недостатков, основные из которых потребность задействовать большое количество резервуаров с антифризом, огромная площадь, которую требуется отдать под размещение трубопровода, которая в значительной мере будет превышать площадь отапливаемого помещения. К тому же, застройка займет большое количество времени и потребует траты денег, а земельные работы существенно ухудшат ландшафт. При наличии газона, растительный покров будет полностью испорчен.
Вид в разрезеПри наличии на участке деревьев, придется проводить трубы на расстоянии не менее полутора метра от них. Иначе, разрастающиеся корни могут привести к порче системы.
Вертикальное размещение резервуара занимает куда меньше места, однако сложность работ высока. Придется привлекать специалистов по бурению, что затрачивает значительный объем денежных средств. Скважина достигает глубины 200 метров, если система размещается в северных районах. При работах территория не затрагивается. Часто используется для загородных домов. Срок эксплуатации такого вида может превышать 100 лет.
Преимущества геотермальной системы отопления
Для применения в загородных домах у такого способа обогрева имеется несколько основных достоинств:
- Высокий уровень рентабельности. Постройка окупается за несколько месяцев, за счет большого количества выделяемой таким способом энергии, относительно потерь электрического тока. Поэтому, срок окупаемости короткий.
- Безопасность. Подобные конструкции выделяют крайне низкое количество вредоносных веществ в почву и окружающую среду, что выгодно отличает их от аналогов на ископаемом топливе.
- Для работы система требует только электричество, которое может быть получено от солнечной батареи или ветряка. Не требуется использования легковоспламеняющихся материалов.
- Если отопление правильно установлено и закреплено, он может прослужить несколько десятилетий, без необходимости дополнительного обслуживания.
Таким образом, использование подобных видов отопления представляет собой лучший выбор для следующих категорий населения:
- обитает в частном доме, который не подключен к газовым магистралям;
- сталкивается с частыми проблемами в снабжении электричеством;
- у которых могут быть проблемы с доставкой газа или угля;
- по каким-либо причинам желают перейти на альтернативные источники тепла и энергии;
- имеют на руках достаточную сумму для возведения и монтажа конструкции.
Устанавливаем геотермальное отопление самостоятельно
Стоимость проекта и проведения работ при установке геотермальной конструкции достаточно значительна, покупка всего необходимого оборудования, привлечения команды специалистов, а также необходимость длительных земляных работ не могут обойдись дешево.
Однако за счет рентабельности установки такого типа отопления в доме, срок окупаемости достаточно быстрый. Дополнительно сэкономить поможет установка других источников альтернативной добычи энергии, например, солнечных панелей, которые могут питать геотермальную сеть. Даже при существенных скачках цен на ископаемые ресурсы и газ, они не повлияют на стоимость отопления.
Главная часть сети проводов скрывается глубоко под землей, резервуар с хладагентом, который помещается в скважину подает топливо к дому. Причем в подвале или другом хозяйственном помещении потребуется разместить генератор тепла. Большинство таких приборов достаточно компактны. Для согрева помещений придется установить несколько радиаторов.
На установленном генераторе возможно регулировать температуру в доме и расход энергии. Монтаж сопровождается установкой оборудования для обогрева комнат, разветвлением трубопровода. В большинстве помещений тепловой генератор выносится в отдельное помещение, чтобы шум от работы не мешал жильцам заниматься своими делами.
Распространение геотермального отопления
Такой вид обогрева зданий стал популярным с 1980 в соединенных штатах, в который последствия скачка цен на нефть не позволяли отапливать ею дома. После изобретения система было достаточно дорогой в установке и монтаже, поэтому использовать её могли исключительно богатые слои населения.
Однако, с ростом количества домов, применяющих тепло земли как источник горячей жидкости, снижалась цена на комплектующие и установку, и количество домов, которые применяли такое отопление.
В начале 90х годов согласно опросам населения в разных регионах, количество граждан в США, которые применяли данную систему для отопления достигло 12 миллионов человек. После чего, технология распространилась в Европе, особенно северных регионах.
Аналогом по стоимости обогрева является система обогрева на природном газу, однако это топливо истощается с каждым годом. Тоже касается угля, дров. Для небольших домов можно использовать традиционные печи, однако в зданиях с крупной площадью отопление за счет твердотопливных элементов требует значительных сил. Поэтому, необходимость чем-то заменять традиционные источники топлива привела к появлению альтернативы в виде геотермальных конструкций.
Использование нетрадиционных источников энергии стало распространенным в последнее время за счет подорожания традиционного топлива. Используют с целью обогрева тепло земли, солнечный свет и ветер, что при комбинации на участке позволяет существенно экономить средства.
Геотермально обогревать дом гораздо дешевле, чем использовать как отопительный элемент уголь иди дрова. Для этого потребуется постоянный доступ к току, поэтому нужна или электростанция, работающая без перебоев или источник бесперебойного питания.
Вконтакте
Google+
Средняя оценка оценок более 0 Поделиться ссылкойтермальное отопление дома, принцип работы, плюсы и минусы энергии, как работает
Геотермальное отопление относится к альтернативным видам подачи тепла в домеЗа последние 10 лет активная жизнедеятельность человечества, которое удовлетворяет свои главные потребности, начала отрицательно влиять на окружающую среду. В этом негативном влиянии очень большую роль сыграли теплоэлектростанции. При этом люди начали понимать, что ресурсы природы исчерпываются и именно по этой причине начали применять аналоги источников теплоснабжения. Одной из таких альтернативных источников является геотермальное отопление.
Геотермальное отопление дома: принцип работы
Геотермальное отопление по принципу работы напоминает холодильник, только на обогрев и становится оно популярным. Земля тепло сохраняет постоянно и может нагревать объекты, которые на ее поверхности. Вся суть заключается в том, что из нутрии земля прогревается с помощью магмы, а поверхность из-за грунта не промерзает.
Геотермальное отопление можно назвать практически идеальным для обустройства частного дома или загородной дачи
Тепловая энергия создается благодаря отоплению, ее применяет геотермальня установка, работа которой основывается на тепловых насосах.
Принцип работы этой системы такой: сверху устанавливается насос, после этого в организованную шахту опускают обменник тепла. Грунтовые воды поступают в теплообменник и прогреваются. Образовавшееся тепло применяют для промышленных и бытовых целей.
Такая система экологически чистая и эффективная, принцип работы этой системы может быть выполнен 3мя способами:
- Использование тепловой энергии вод грунтового типа, расположенных на большой глубине. Вода глубоких грунтов имеет большую температуру, тепловой насос поднимает и прогревает ее.
- Этот метод нуждается в больших затратах. Бурится в грунте отверстие глубиной от 75 метров, опускается туда резервуар с антифризом. Антифриз прогревается и с помощью насоса направляется к теплообменнику. После того как антифриз отдал тепловую энергию, он спускается обратно в резервуар.
- Для этого способа нет необходимости создавать шахту. Он подойдет для обогрева строений, которые имеют выход на водоемы. Принцип построения такой: на дне водоема ставятся зонды теплообменника, которые создают тепло на дне пруда.
Выбрать подходящий способ можно исходя из местности, в которой вы проживаете.
Какими особенностями обладает термальное отопление дома
Такую систему отопления не очень просто сделать собственными силами, но это вполне реально.
Для осуществления потребуется:
- Для начала необходимо сделать шахту. Размеры шахты рассчитываются для каждой ситуации отдельно. Так же габариты шахты полностью зависят от климата вашего населенного пункта, от того грунта, который находится в данной местности, а так же от строения коры земли, площади дома, где будет установлена система. В среднем глубина шахты от 25 до 100 метров.
- Затем происходит установка геотермального отопления. Она подразумевает опускание в шахту труб, которые будут поглощать тепло. Эти трубы отвечают за подачу тепла в насос, а он повышает температуру носителя и выводит его в отопление.
Уточним тот факт, что если вырешите сделать такую систему отопления собственноручно, то вам понадобится помощник, так как трубы могут иметь не маленький вес.
В летнюю пору года отопление от земли может работать как кондиционер. Для получения такого эффекта необходимо нужно привести в действие обратный механизм. Во время активировать обратный механизм.
Плюсы и минусы геотермальной энергии
Популярность геотермальное отопление приобрело в Америке в кризисные 80 года. Такое отопление было доступно только богатым людям, так как монтаж такого отопления стоял не малых денег, но со временем его может себе позволить любая категория населения.
Основной принцип работы в такой установке схож с работой ходильной системы
Основные преимущества геотермального отопления в собственном доме такие:
- Эту тепловую энергию можно получать и использовать почти в любом месте;
- Вид такого тепла неограничен и считается самым устойчивым;
- Геотермальная энергия не содержит вредные вещества разного рода при сгорании углекислого газа;
- Установка такой системы не требует регулярного обслуживания;
- Такое отопление бесплатное для хозяина дома;
- Установка насоса занимает меньше места, чем подобные тепловые системы;
- Система такого типа может прогревать и охлаждать помещение и с принципом работы как у кондиционера;
- При необходимости монтаж такой системы может быть выполнен с другой системой отопления, к примеру: газовая, дизельная система.
Даже такое количество положительных сторон геотермальной системы отопления не затмевает и минуса.
Основными минусами такой системы отопления являются:
- Монтаж всей системы имеет очень высокие показатели стоимости;
- Геотермальная система отопления долгое время себя окупает.
Геоотопление имеет и еще минусы, самый главный заключаются не только в том, что все выполняемые действия дорогостоящие, но и, то что, пользуясь грунтовыми водами, вы исчерпываете естественные источники. Но эти недостатки по сравнению с нашими ценами на разные виды топлива не сильно заметны. Окупаемость такой установки идет долгий срок, но через длительное время геотермальная система покажет вам все свои плюсы и докажет свою экономность. Этот вид отопления имеет достойные оценки во многих странах Европы. Например, в Швеции более 70 процентов хозяев собственных домов выбирают именно эту систему отопления.
Как работает отопление от земли
Такая система отопления, как геотермальная работает в автономном режиме и при этом четко регулирует нужную температуру в комнате. Принцип работы во всех системах отопления одинаковый и по этой причине он не зависит от разных изготовителей комплектующих частей. Вся основная работа возлагается на тепловые насосы, они могут отличаться между собой по внешнему виду, разновидностям, но принцип производства тепла у всех одинаковый. Что касается использования энергии тепла, то такая система может использовать разные виды электрического тепла земли. Такая система состоит из двух контуров.
А именно:
- Внутренний контур. Является соединениями труб и радиаторными элементами.
- Внешний контур. Это контур является габаритным теплообменником. Устанавливают его в шахтах земли или в водоеме. По нему выполняется циркуляция особой жидкости с добавлением антифриза.
В последнем варианте теплоноситель набирает температуру окружающей среды и затем поступает в насос. После этого насос передает прогретый теплоноситель во внешний контур, а это уже дает возможность прогревать теплоноситель системы отопления по дому.
Не смотря на то, что геотермическое отопление работает по принципу холодильника, ему необходим котел. Для частного дома котлы не станут большой помехой, так как их можно разместить в подвале.
Самостоятельная геотермальная установка
Выделим то, что установка такой системы отопления очень дорого стоит, но со временем она окупит себя. Ведь мы строим себе дом не на один год проживания в нем. И кроме этого всего цены растут практически каждые полгода на газ, электроэнергию, а с этой системой вы этого роста стоимости не заметите, так как она бесплатная в потреблении.
Главная особенность геотермального отопления в доме заключается в том, что в теплую летную пору воздух в доме охлаждается, а вот зимой нагревается
Учтем то, что при установке геотермальной системы отопления используются те же элементы что и при водяных системах.
А именно:
- Радиаторы;
- Трубы;
- Патрубки;
- Тепловой генератор.
Отопительная система земли – это наличие скважины от 25 м и выше и теплообменника. В помещении требуется установка теплогенератора, он не занимает большую площадь комнаты.
С таким устройством хозяин может регулировать температуру и саму подачу тепловой энергии. Монтаж системы выполняется, как и при обычной системе отопления с разветвлением трубопровода и установкой радиаторов. Если у вас дом с маленькими комнатами, то установка этого агрегата выполняется в отдельном помещении или в подвале.
Что такое геотермальное отопление (видео)
Что можно сказать о геотермальном отоплении? Не смотря на то, что такая работа по установке доступна далеко не всем, все ее прелести можно ощутить уже в первый месяц использования. Нельзя сказать, что вы быстро окупите свою установку, но именно благодаря ней вы навсегда забудете о дополнительных тратах на отопление, ведь за вас уже обо всем позаботилась Земля.
Добавить комментарий
Геотермальное отопление дома | Установка геотермального отопления под ключ в Московской области
Состав систем
Геотермальная система отопления дома состоит из теплового насоса и теплообменника. Кроме них сюда же входит безвредная и незамерзающая жидкость (антифриз). Она циркулирует по трубопроводу контура и собирает накопившуюся в земле тепловую энергию. В испарителях теплонасосов энергия антифриза передается в хладагент. В результате он остывает приблизительно на 3 градуса.
Далее температуру хладагента повышают при помощи компрессора. Тепловую энергию из этого вещества через конденсатор передают в воду, циркулирующую в отопительной системе дома. Ее же можно использовать для нагрева бытовой воды в теплонакопителях.
Эффективность работы такой системы во-многом зависит от климата местности. Если точнее — от степени прогрева земли. При низком содержании тепла в ней, здание отапливаться не сможет. Температура грунта не должна быть ниже +5-+7 градусов. Наиболее эффективным способом считается подключение к системе «Теплый пол».
Принцип работы
Принцип работы геотермального отопления заключается в сборе тепла из воды или почвы и передаче в систему отопления здания. Из-за роста тарифов на традиционные энергоносители такой вид получения энергии становится популярным в Московской области. Поверхность земли при его обустройстве выполняет в летнее время функции кондиционера, в зимнее – источника отопления.
Тепловую энергию земли собирают при помощи специального контура или теплообменника для сбора тепла. Его создают из трубопровода и устанавливают под землей, в водоемах или скалах. Способы установки могут быть различными. Наиболее распространенным решением является вертикально пробуренные скважины. Их называют геотермальными. Такой вариант возможен даже для небольших земельных участков. Он считается более энергетически эффективным в сравнении с горизонтальным контуром.
Горизонтальный коллектор
Применяется в домах с большим участком. Для монтажа коллектора экскаватором роют несколько траншей глубиной 2-2,5 метра. В траншею кладут ПНД трубы. Площадь такого коллектора должна быть не меньше площади дома.
Вертикальные зонды
Применяются на небольших участках. Рядом с домом бурятся две скважины глубиной 90 метров каждая. В скважину опускаются геотермальные зонды. Обладает высокой долговечностью и большей эффективностью.
Дно водоема
Если рядом с вашим участком есть водоем достаточной глубины и размера, на его дно можно опустить горизонтальный коллектор. Это самый энергоэффективный способ геотермального отопления.
Преимущества геотермального отопления
Система такого вида является отличным способом теплоснабжения зданий. Это возможность сэкономить денежные средства и энергию. К основным достоинствам геотермального отопления относятся:
Энерго эффективность
Геотермальная система отопления генерирует из 1 единицы энергии 5 единиц. Показатель эффективности такой системы составляет 530%. Показатель эффективности современного газового котла — 98%.
Экономическая эффективность
Из-за большой разницы в энергоэффективности такой системы, в среднем, вложения в нее окупаются за несколько лет.
Экологическая безопасность
Геотермальные источники энергии признаны наиболее экологически чистыми. Они сводят к минимум угрозу загрязнения воздуха. Установка одного геотермального насоса является экологическим эквивалентом посадки 750 деревьев.
Безопасность от пожаров
Поскольку для работы теплового насоса не используется природный газ, в нем нет источника пламени и угарных газов.
Повсеместная доступность
Оборудование можно установить в любом месте. Главное условие — наличие электроэнергии в доме.
Высокая надежность
Геотермальный контур находится под землей при постоянной температуре. Он не подвергается воздействию тепловых нагрузок при горении топлива. Заявленный срок службы тепловых насосов — 25-30 лет.
Особенности и порядок монтажа
Установку геотермального отопления в частном доме следует доверить специалистам. Основные трудности возникают при монтаже контура-теплообменника в грунт. Основными этапами являются следующие:
Выезд инженеров на место. При этом они выясняют особенности местности и выбирают самый эффективный способ монтажа.
Заключение договора и приобретение оборудования.
Монтажные работы. Выполняется установка теплообменников в грунт. Затем происходит подключение геотермальной установки к отопительному контуру здания.
Пуско-наладочные работы. После их окончания подписывается акт о сдаче.
На эффективность функционирования установки оказывает влияние вид источника тепла. Самым эффективным считается монтаж контура теплообменника вблизи термического источника или на дне водоема. Компания, устанавливающая оборудование, может предоставить клиенту дополнительные гарантийные обязательства. В соответствии с действующим законодательством это допускается при условии оплаты таких услуг. Заказчику это обойдется в дополнительную плату.
Оборудование для геотермального отопления
Внедрение системы такого типа возможно только при наличии специального оборудования. Оно аккумулирует тепло из почвы или воды и передает теплоносителю отопительной системы здания. В нее входят:
- тепловой насос;
- компрессор;
- буферный бак;
- теплообменник.
Компрессор помогает довести антифриз до необходимой температуры. Буферный бак накапливает его после нагревания и осуществляет передачу его тепла теплоносителю. В состав входят внутренний бак, вода-теплоноситель и змеевик, по которому циркулирует антифриз. Этот элемент необходим также по той причине, что температура антифриза может меняться от -5 до +20 градусов. При этом происходит его расширение и необходима емкость для размещения выросшего объема.
Тепловые насосы
Основное оборудование геотермального отопления — тепловой насос. Он обеспечивает циркуляцию антифриза в геотермальной системе. Теплонасос выполняет контроль над работой всей установки.
Затрачивая 1 Квт электроэнергии, он производит от 2,5 до 5 Квт тепловой энергии.
При отоплении жилых зданий, коттеджей, муниципальных бань, промышленных объектов используются насосы разных мощностей.
В случае использования подобных систем для коттеджей такое устройство целиком решает задачи горячего водоснабжения и отопления. На промышленных объектах применяют модульные конструкции тепловых насосов. В этом случае стандартные модули теплопроизводительностью 100 КВт объединяют до 25 единиц между собой.
Сравнение стоимости геотермального и газового отопления
Анализируя окупаемость перехода с газового на геотермальное отопление, сравнивают уже установленные расходы на газ без капитальных вложений со стоимостью совершенно новой системы. Высокие расходы на монтаж теплонасоса связаны с необходимостью укладки горизонтального грунтового коллектора или бурения вертикальной скважины.
Монтаж систем геотермального отопления в частных и загородных домах является дорогостоящим удовольствием. Они отличаются изначально высокими капитальными вложениями по сравнению с традиционными газовыми системами. Но срок их окупаемости относительно невелик. Она наступает к 18-20 году эксплуатации.
Если провести сравнение стоимости газового и геотермального отопления, то эксплуатация последнего обходится дешевле. Такие системы потребляют электроэнергии в 3-5 раз меньше. Автоматика тепловых насосов дает возможность максимально пользоваться льготным ночным тарифом на электроэнергию. Оборудование позволяет отапливать здания до комфортной температуры в 22-24 градуса.
Поэтому, установка системы с тепловым насосом представляет собой инвестицию в собственный комфорт, безопасность, независимость и престижность.
10 мифов о геотермальном отоплении и охлаждении
Иллюстрация геотермальной системы отопления и охлаждения, которая справляется с несколькими нагрузками для сообщества. Иллюстрация Сары Чейни.
Иллюстрация Сары Чейни.Представьте себе дом, в котором всегда комфортно, а система отопления и охлаждения находится вне поля зрения. Эта система работает эффективно, но не требует обширного обслуживания или знаний со стороны владельцев.
В воздухе пахнет свежестью; Вы можете слышать щебетание птиц и ленивое шелестение ветра сквозь деревья.Дом делится энергией с землей, подобно тому, как корни деревьев обменивают жизненно важные элементы на свои листья и ветви. Звучит комфортно, не правда ли?
Геотермальное отопление и охлаждение делает эту мечту реальностью. Геотермальные системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (отопление, вентиляция и кондиционирование) приводят здание в гармонию с землей под землей, используя преимущества подземных температур для обеспечения отопления зимой и охлаждения летом.
Как работает геотермальное отопление и охлаждение
Наружная температура колеблется в зависимости от сезона, но температура под землей меняется не так сильно, благодаря изоляционным свойствам земли.На глубине 4–6 футов под землей температура остается относительно постоянной круглый год. Геотермальная система, которая обычно состоит из внутреннего блока обработки и заглубленной системы труб, называемой контуром заземления, и / или насоса для обратной закачки, использует эти постоянные температуры для обеспечения «бесплатной» энергии.
(Обратите внимание, что геотермальные системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха не следует путать с «геотермальной энергией», процессом, при котором электричество вырабатывается непосредственно из тепла внутри земли. Это происходит в масштабах коммунальных предприятий и использует различные процессы, обычно путем нагрева воды до кипения. .)
Трубы, образующие контур заземления, обычно изготавливаются из полиэтилена и могут закапываться под землей горизонтально или вертикально, в зависимости от характеристик участка. Если водоносный горизонт доступен, инженеры могут предпочесть разработать систему «разомкнутого цикла», в которой скважина пробурена в подземных водах. Вода закачивается, проходит мимо теплообменника, а затем возвращается в тот же водоносный горизонт посредством «обратной закачки».
Схема работы геотермальных систем HVAC.
Иллюстрация из Modern Geothermal HVAC.Зимой жидкость, циркулирующая через контур заземления или колодец системы, поглощает накопленное тепло от земли и переносит его в помещение.Внутренний блок сжимает тепло до более высокой температуры и распределяет его по всему зданию, как если бы это был кондиционер, работающий в обратном направлении. Летом геотермальная система отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха забирает тепло из здания и переносит его через контур заземления / насос в скважину обратной закачки, где оно отдает тепло в более холодный грунт / водоносный горизонт.
В отличие от обычных систем отопления и охлаждения, геотермальные системы HVAC не сжигают ископаемое топливо для выработки тепла; они просто передают тепло к Земле и от нее.Обычно электроэнергия используется только для работы вентилятора, компрессора и насоса агрегата.
Геотермальная система охлаждения и отопления состоит из трех основных компонентов: теплового насоса, жидкого теплоносителя (открытого или закрытого контура), системы подачи воздуха (воздуховод) и / или лучистого отопления (в полу). или где-нибудь еще).
Геотермальные тепловые насосы, как и все другие типы тепловых насосов, имеют КПД, определяемую их коэффициентом полезного действия, или COP. Это научный способ определить, сколько энергии перемещает система по сравнению с тем, сколько она потребляет.Большинство геотермальных тепловых насосных систем имеют КПД от 3,0 до 5,0. Это означает, что на каждую единицу энергии, используемую для питания системы, от трех до пяти единиц выдается в виде тепла.
Геотермальные системы не требуют особого обслуживания. При правильной установке, что очень важно, скрытый контур может прослужить несколько поколений. Вентилятор, компрессор и насос агрегата размещены в помещении, защищены от суровых погодных условий, поэтому они, как правило, служат в течение многих лет, а зачастую и десятилетий. Обычно единственное необходимое обслуживание — это периодические проверки и замена фильтров, а также ежегодная очистка змеевика.
Геотермальная система отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха
Геотермальные системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздухаиспользуются более 60 лет в США и за их пределами.
Они работают с природой, а не против нее, и они не выделяют парниковых газов. (Как упоминалось ранее, они потребляют меньшее количество электроэнергии для работы, потому что они связаны со средней температурой Земли.)
Геотермальные системы HVAC становятся обычным явлением в экологически чистых домах в рамках растущего движения за экологичное строительство.В прошлом году на зеленые проекты приходилось 20 процентов всех новостроек в США. К 2016 году в статье Wall Street Journal предсказывалось, что экологическое жилье вырастет с 36 миллиардов долларов в год до 114 миллиардов долларов. Это приближается к 30-40 процентам всего рынка жилья.
Но большая часть информации о геотермальном отоплении и охлаждении основана на устаревшей информации или на явных мифах. В нашей новой книге Modern Geothermal HVAC Engineering and Control Applications (Egg / Cunniff / Orio -McGraw-Hill 2013) соавторы Грег Каннифф, Карл Орио и я развенчиваем многие из этих мифов.
Разрушенные мифы о геотермальных системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха
1. Геотермальные системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха не считаются возобновляемой технологией, поскольку они используют электричество.
Факт: геотермальные системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха используют только одну единицу электроэнергии для перемещения до пяти единиц охлаждения или обогрева с земли в здание.
2. Фотоэлектрическая и ветровая энергия являются более предпочтительными возобновляемыми технологиями по сравнению с геотермальными системами HVAC.
Факт: геотермальные системы HVAC удаляют в четыре раза больше киловатт-часов потребления из электрической сети на каждый потраченный доллар, чем фотоэлектрическая и ветровая энергия добавляют в электрическую сеть.Эти другие технологии, безусловно, могут сыграть важную роль, но геотермальная система отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха часто является наиболее экономичным способом снижения воздействия кондиционирования помещений на окружающую среду.
3. Геотермальная система отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха требует много двора или недвижимости для размещения контуров заземления полиэтиленовых трубопроводов.
Факт: В зависимости от характеристик участка контур заземления может быть заглублен вертикально, что означает, что надземной поверхности не требуется. Или, если есть доступный водоносный горизонт, который можно использовать, потребуется всего несколько квадратных футов недвижимости.Помните, что вода возвращается в водоносный горизонт, откуда она попала после прохождения теплообменника, поэтому она не «используется» или не подвергается иным негативным воздействиям.
4. Геотермальные тепловые насосы HVAC издают шум.
Факт: системы работают очень тихо, и на улице нет оборудования, которое могло бы беспокоить соседей.
Техник осматривает геотермальный кондиционер для ОВК.
Фото любезно предоставлено Джей Эггом.5. Геотермальные системы со временем «изнашиваются».
Факт: петли заземления могут существовать в течение нескольких поколений.Теплообменное оборудование обычно служит десятилетиями, так как оно защищено в помещении. Когда его все же нужно заменить, затраты будут намного меньше, чем установка всей новой геотермальной системы, поскольку установка петли или колодца является наиболее дорогой в установке. Новые технические рекомендации устраняют проблему удержания тепла в земле, поэтому тепло может передаваться с ней бесконечно. В прошлом некоторые системы ненадлежащего размера действительно перегревали или переохлаждали землю с течением времени до такой степени, что у системы больше не было достаточного температурного градиента для функционирования.
6. Геотермальные системы HVAC работают только в режиме отопления.
Факт: они так же эффективно работают при охлаждении и могут быть спроектированы так, чтобы при желании не требовать дополнительного резервного источника тепла, хотя некоторые заказчики решают, что более экономически выгодно иметь небольшую резервную систему только на самые холодные дни, если это означает их контур. может быть меньше.
7. Геотермальные системы HVAC не могут одновременно нагревать воду, бассейн и дом. Факт: системы могут быть разработаны для одновременной обработки нескольких нагрузок.
8. Геотермальные системы HVAC прокладывают трубопроводы хладагента в землю.
Факт: в большинстве систем в контурах или линиях используется только вода.
9. Геотермальные системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха используют много воды.
Факт: Геотермальные системы фактически не потребляют воду. Если водоносный горизонт используется для обмена теплом с землей, вся вода возвращается в тот же водоносный горизонт. В прошлом проводились некоторые операции «насос-сброс», при которых вода после прохождения через теплообменник тратилась впустую, но сейчас они чрезвычайно редки.При коммерческом применении геотермальные системы HVAC фактически устраняют миллионы галлонов воды, которые в противном случае испарились бы в градирнях традиционных систем.
10. Геотермальная технология HVAC финансово неосуществима без федеральных и местных налоговых льгот.
Факт: Федеральные и местные льготы обычно составляют от 30 до 60 процентов от общей стоимости геотермальной системы, что часто может сделать начальную цену системы конкурентоспособной по сравнению с обычным оборудованием.Стандартные системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха стоят около 3000 долларов за тонну обогрева или охлаждения при новом строительстве (дома обычно используют от одной до пяти тонн). Геотермальные системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха начинаются от 5000 долларов за тонну и могут доходить до 8000 или 9000 долларов за тонну. Однако новые методы установки снижают затраты до такой степени, что цена приближается к обычным системам при правильных условиях.
Факторы, которые помогают снизить затраты, включают экономию от масштаба для общественных, коммерческих или даже крупных жилых помещений и растущую конкуренцию за геотермальное оборудование (особенно со стороны таких крупных брендов, как Bosch, Carrier и Trane).Открытые контуры с использованием насоса и скважины для обратной закачки дешевле установить, чем закрытые.
Спасибо за тысячи лайков и сотни комментариев! National Geographic закрыл комментарии для этого блога. Пожалуйста, продолжите разговор и получите ответы, которые вам нужны для геотермального отопления и охлаждения, в блоге Джея Эгга «Геотермальное отопление и охлаждение: вопросы и ответы»
Джей Эгг — соавтор новой книги Современные геотермальные системы HVAC Engineering и Control Applications (McGraw-Hill 2013), с Грегом Канниффом и Карлом Орио.Он был соавтором книги Геотермальные системы отопления, вентиляции и кондиционирования, экологичное отопление и охлаждение в 2010 году с Брайаном Кларком Ховардом из National Geographic. Джей консультируется с геотермальной отраслью HVAC. Ранее он выполнял функции установщика технологии через свою компанию EggGeothermal..
Геотермальная энергия Плюсы и минусы
Обратите внимание, что список основан на двух основных способах использования геотермальной энергии сегодня: производство электроэнергии с помощью геотермальных электростанций и геотермальных систем отопления и охлаждения.
См. Более подробную информацию ниже на странице. Вот краткий обзор наиболее важных преимуществ и недостатков:
Плюсы геотермальной энергии
- Геотермальная энергия обычно считается экологически чистой и не вызывает значительного загрязнения окружающей среды.
- Геотермальные резервуары пополняются естественным образом и, следовательно, являются возобновляемыми (исчерпать ресурсы невозможно).
- Огромный потенциал — верхние оценки показывают мировой потенциал в 2 тераватт (ТВт).
- Отлично подходит для удовлетворения потребности в энергии при базовой нагрузке (в отличие от других возобновляемых источников энергии, таких как ветер и солнечная энергия).
- Отлично подходит для отопления и охлаждения — даже небольшое домашнее хозяйство.
- Использование геотермальной энергии не требует использования топлива, что означает меньшие колебания цен и стабильные цены на электроэнергию.
- Небольшие размеры на суше — можно построить частично под землей.
- Геотермальная энергия доступна повсюду, хотя только некоторые ресурсы можно использовать с прибылью.
- Последние технологические достижения (например, усовершенствованные геотермальные системы) сделали доступными для использования больше ресурсов и снизили затраты.
Минусы геотермальной энергии
- Есть несколько незначительных экологических проблем, связанных с геотермальной энергией.
- Геотермальные электростанции в экстремальных случаях могут вызывать землетрясения.
- Существуют высокие первоначальные затраты, связанные как с геотермальными электростанциями, так и с геотермальными системами отопления / охлаждения.
- Очень зависит от местоположения (большинство ресурсов просто неконкурентоспособны).
- Геотермальная энергия является устойчивой (возобновляемой) только при правильном управлении водохранилищами.
Преимущества геотермальной энергии
1. Экологичность
Геотермальная энергия обычно считается экологически чистой. Есть несколько загрязняющих аспектов использования геотермальной энергии (подробнее о них читайте в разделе о недостатках), но они незначительны по сравнению с загрязнением, связанным с традиционными источниками топлива (например, углем, ископаемым топливом)
Углеродный след геотермальной электростанции минимален. Считается, что дальнейшее развитие наших геотермальных ресурсов помогает в борьбе с глобальным потеплением.
Средняя геотермальная электростанция выделяет эквивалент 122 кг CO2 на каждый мегаватт-час (МВтч) вырабатываемой электроэнергии — это одна восьмая часть выбросов углерода, связанных с типичной угольной электростанцией.
2. Возобновляемая
Геотермальные резервуары происходят из природных ресурсов и пополняются естественным образом. Таким образом, геотермальная энергия является возобновляемым источником энергии.
Sustainable — еще один знак, используемый для возобновляемых источников энергии. Другими словами, геотермальная энергия — это ресурс, который может поддерживать свой собственный уровень потребления — в отличие от традиционных источников энергии, таких как уголь и ископаемое топливо. По мнению ученых, энергии в наших геотермальных резервуарах хватит буквально на миллиарды лет.
3. Огромный потенциал
Мировое потребление энергии — около 15 тераватт (ТВт) — далеко не соответствует количеству энергии, хранящейся в Земле. Однако большинство геотермальных резервуаров нерентабельно, и мы можем использовать только небольшую часть общего потенциала. Реалистичные оценки потенциала геотермальных электростанций варьируются от 0,035 до 2 ТВт.
Геотермальные электростанции по всему миру в настоящее время вырабатывают около 10 715 мегаватт (МВт) электроэнергии, что намного меньше установленной геотермальной тепловой мощности (около 28 000 МВт).
4. Конюшня
Геотермальная энергия — надежный источник энергии. Мы можем предсказать выходную мощность геотермальной электростанции с удивительной точностью. Это не относится к солнечной энергии и ветру (где погода играет огромную роль в производстве энергии). Таким образом, геотермальные электростанции отлично подходят для удовлетворения потребностей в энергии при базовой нагрузке.
Геотермальные электростанции обладают высоким коэффициентом мощности — фактическая мощность очень близка к общей установленной мощности.
Средняя мировая выработка электроэнергии составляла 73% (коэффициент использования мощности) от общей установленной мощности в 2005 году, но было продемонстрировано целых 96%.
5. Отлично подходит для обогрева и охлаждения
Нам нужна температура воды выше 150 ° C (около 300 ° F) или выше, чтобы эффективно вращать турбины и вырабатывать электричество с помощью геотермальной энергии.
Другой подход — использовать (относительно небольшую) разницу температур между поверхностью и наземным источником. Земля обычно более устойчива к сезонным изменениям температуры, чем воздух. Следовательно, земля всего в паре метров ниже поверхности может действовать как теплоотвод / источник с геотермальным тепловым насосом (почти так же, как работает электрический тепловой насос).
Мы наблюдаем колоссальный рост числа домовладельцев, использующих геотермальное отопление / охлаждение за последние пару лет.
Недостатки геотермальной энергии
1. Проблемы окружающей среды
Под поверхностью земли находится большое количество парниковых газов, некоторые из которых смягчаются по направлению к поверхности и в атмосферу.Эти выбросы, как правило, выше вблизи геотермальных электростанций.
Геотермальные электростанции связаны с выбросами диоксида серы и кремнезема, а резервуары могут содержать следы токсичных тяжелых металлов, включая ртуть, мышьяк и бор.
Независимо от того, как мы смотрим на это, загрязнение, связанное с геотермальной энергией, далеко не близко к тому, что мы наблюдаем с угольной энергией и ископаемым топливом.
2. Неустойчивость поверхности (землетрясения)
Строительство геотермальных электростанций может повлиять на устойчивость земли.Фактически, геотермальные электростанции привели к проседанию (движению земной поверхности) как в Германии, так и в Новой Зеландии.
Землетрясения могут быть вызваны гидроразрывом пласта, который является неотъемлемой частью развития электростанций с усовершенствованной геотермальной системой (EGS).
Всего пару лет назад (январь 1997 г.) строительство геотермальной электростанции в Швейцарии вызвало землетрясение силой 3,4 балла по шкале Рихтера.
3. Дорого
Коммерческие проекты геотермальной энергии дороги. Разведка и бурение новых коллекторов обходятся дорого (обычно вдвое меньше). Общие затраты на геотермальную электростанцию мощностью 1 мегаватт (МВт) обычно составляют от 2 до 7 миллионов долларов.
Как упоминалось ранее, большая часть геотермальных ресурсов не может быть использована рентабельно, по крайней мере, с учетом нынешних технологий, уровня субсидий и цен на энергию.
Первоначальные затраты на геотермальные системы отопления и охлаждения также высоки. С другой стороны, эти системы могут сэкономить вам деньги в будущем, и поэтому их следует рассматривать как долгосрочные инвестиции. Земельные тепловые насосы обычно стоят от 3000 до 10000 долларов, а срок окупаемости составляет 10-20 лет.
4. В зависимости от местоположения
Трудно найти хорошие геотермальные резервуары. Некоторые страны были наделены огромными ресурсами — Исландия и Филиппины удовлетворяют почти треть своих потребностей в электроэнергии за счет геотермальной энергии.
Если геотермальная энергия транспортируется на большие расстояния с помощью горячей воды (не электричества), необходимо учитывать значительные потери энергии.
5. Проблемы устойчивого развития
Дождевая вода просачивается через поверхность земли в геотермальные резервуары на протяжении тысяч лет. Исследования показывают, что резервуары могут опустошиться, если жидкость будет удалена быстрее, чем заменена. Можно попытаться закачать жидкость обратно в геотермальный резервуар после того, как тепловая энергия будет использована (турбина вырабатывает электричество).
Геотермальная энергия является устойчивой при правильном управлении водохранилищами. Это не проблема для геотермального отопления и охлаждения жилых домов, где геотермальная энергия используется иначе, чем на геотермальных электростанциях.
Итог: Геотермальная энергия считается экологически чистой, устойчивой и надежной. Это делает геотермальную энергию в некоторых местах легкой задачей, но высокие первоначальные затраты не позволяют нам полностью реализовать потенциал.
Насколько большое влияние геотермальная энергия окажет на наши энергетические системы в будущем, зависит от технологических достижений, цен на энергию и политики (субсидий). На самом деле никто не знает, какой будет ситуация через десятилетие или два.
Сколько денег может вам сэкономить солнечная крыша?
Вы можете сравнить эту статью с остальной серией за и против:
Ищете списки плюсов и минусов для других типов источников энергии?
.Геотермальная энергия | Пособие для студентов по глобальному изменению климата
Если бы вы вырыли большую яму прямо в Земле, вы бы заметили, что чем глубже вы войдете, тем выше температура. Это потому, что внутри Земли полно тепла. Это тепло называется геотермальной энергией.
Люди могут получать геотермальную энергию с помощью:
- Геотермальные электростанции, , которые используют тепло из недр Земли для выработки пара для производства электроэнергии.
- Геотермальные тепловые насосы, которые используют тепло вблизи поверхности Земли для нагрева воды или обеспечения теплом зданий.
Геотермальные электростанции
На геотермальной электростанции скважины пробурены на глубину 1 или 2 миль в землю, чтобы перекачивать пар или горячую воду на поверхность. Скорее всего, вы найдете одну из этих электростанций в районе, где много горячих источников, гейзеров или вулканической активности, потому что это места, где Земля особенно горячая прямо под поверхностью.
Как это работает
- Горячая вода закачивается из глубоких подземелий через скважину под высоким давлением.
- Когда вода достигает поверхности, давление падает, в результате чего вода превращается в пар.
- Пар вращает турбину, которая связана с генератором, вырабатывающим электричество.
- Пар охлаждается в градирне и снова конденсируется в воду.
- Охлажденная вода закачивается обратно в Землю, чтобы снова начать процесс.
Геотермальные тепловые насосы
Не вся геотермальная энергия поступает от электростанций. Геотермальные тепловые насосы могут делать все — от отопления и охлаждения домов до подогрева бассейнов. Эти системы передают тепло путем перекачивания воды или хладагента (особого типа жидкости) по трубам чуть ниже поверхности Земли, где температура является постоянной от 50 до 60 ° F.
Зимой вода или хладагент поглощают тепло Земли, и насос доставляет это тепло в здание наверху. Летом некоторые тепловые насосы могут работать в обратном направлении и помогать охлаждать здания.
Как это работает
- Вода или хладагент движется по петле труб.
- В холодную погоду вода или хладагент нагревается, проходя через часть петли, которая находится под землей.
- Когда он снова поднимается над землей, нагретая вода или хладагент передает тепло в здание.
- Вода или хладагент охлаждается после передачи тепла. Его перекачивают обратно под землю, где он снова нагревается, начиная процесс снова.
- В жаркий день система может работать в обратном направлении. Вода или хладагент охлаждают здание, а затем перекачиваются под землю, где дополнительное тепло передается земле вокруг труб.
Посмотрите видео, чтобы узнать больше о том, как геотермальные тепловые насосы могут обогревать и охлаждать ваш дом. 
Интересные факты
- Взгляд в прошлое. Люди использовали геотермальную энергию тысячи лет. Древние римляне, китайцы и индейцы использовали горячие минеральные источники для купания, приготовления пищи и еды.
- Горячие штучки! Большинство людей в Исландии используют геотермальную энергию для нагрева воды и зданий.
- Кольцо Огня. Многие из лучших мест для геотермальной энергии находятся в «Огненном кольце», области в форме подковы вокруг Тихого океана, которая переживает множество землетрясений и извержений вулканов. Это потому, что горячая магма там находится очень близко к поверхности Земли.
Начало страницы
.Позвоните нам сегодня 724.352.3113 Западное PA геотермальное отопление and Cooling, Inc.Мы верим Геотермальный клуб Как работает геотермальная энергия Финансовая поддержка Карьера в WPGHCI Наши услугиЖилая установка Геотермальные системы Сервис / Техобслуживание Поля коммерческой петли ПродукцияИнформация о продукте Нужно больше информации?Связаться с WPGHCI | Геотермальные системы используют стабильную температуру, накопленную в земле, сохраняя ее в петле из труб, проложенных под землей.Вода циркулирует в контуре, обеспечивая геотермальное отопление, охлаждение и горячую воду с исключительно высокой эффективностью, когда ВАМ это нужно в течение года. Традиционное отопление и охлаждение неэффективно, поскольку температура воздуха сильно меняется в течение года. Почти половина солнечной энергии, которую получает наша планета, поглощается землей, что приводит к почти постоянной температуре 50 градусов (в нашем районе Пенсильвании) под линией замерзания Земли. Это обеспечивает чистый источник энергии, который мы можем использовать с помощью геотермальной системы, которая также не должна работать так же интенсивно, как стандартный блок отопления и кондиционирования воздуха, что позволяет сэкономить деньги на счетах за электроэнергию. Мы говорим о сокращении ваших счетов более чем вдвое. Распространенные заблуждения:
Подробнее о том, как работает геотермальная энергияГеотермальный тепловой насос или геотермальная система — это не что иное, как серия взаимосвязанных контуров, которые работают по принципу 2-го закона термодинамики — «Тепло переходит в холод» Контур заземления — Этот «контур» состоит из трубопровода, каким-то образом закопанного в землю. Он может быть вертикальным (просверленные отверстия) или горизонтальным (узкие петли), или даже брошенным на дно пруда.Раствор воды и антифриза циркулирует по трубопроводу с помощью обычно 1 или 2 небольших циркуляционных насосов. Жидкость, которая проходит через этот трубопровод, либо намного холоднее, чем температура грунта зимой (поскольку тепло только что удалили жидкость внутри геотермальной установки), либо намного теплее, чем температура земли летом (поскольку тепло только что снизилось. добавлен к жидкости внутри геотермальной установки). Если жидкость холоднее земли, то тепло от земли передается жидкости, если жидкость намного теплее земли, то тепло от жидкости передается земле.Контуры заземления могут быть установлены как в герметичной, так и в негерметичной конфигурации. ПРИМЕЧАНИЕ: Системы с открытым контуром и системы прямого обмена см. Ниже. Контур хладагента — жидкость, которая циркулировала через землю, теперь попадает в конструкцию и в геотермальную установку. Теперь жидкость проходит через так называемую коаксиальную катушку — это не что иное, как трубка внутри трубки. В то время как жидкость, которая циркулировала через землю, проходит через одну из трубок, хладагент (технически теперь R410a, обычно «фреон») проходит через другую трубку.Снова используется принцип второго начала термодинамики. Хладагент имеет либо гораздо более низкую температуру (после того, как его тепловая энергия была удалена), чем жидкость, и поэтому он может поглощать тепло от жидкости, либо имеет гораздо более высокую температуру, чем жидкость (только что добавленная тепловая энергия к нему) и, следовательно, может отводить свое тепло в жидкость. Чтобы упростить задачу, этот хладагент по существу имеет очень низкую температуру кипения, и поэтому даже при нагревании до 55 градусов жидкости, поступающей из-за циркуляции через землю, он может превращаться в пар.После изменения состояния хладагента он проходит через компрессор и затем становится «горячим газом» Распределительный контур — Как только земля нагревает жидкость, жидкость нагревает хладагент, хладагент изменил состояние и сжался, затем хладагент проходит через какой-то теплообменник. Если это происходит в принудительном распределении воздуха, то он проходит через воздушный змеевик, который очень похож на радиатор в вашем автомобиле.Если это система распределения воды, то она проходит через другой коаксиальный теплообменник. В системе с принудительной подачей воздуха вентилятор используется для вытягивания воздуха из дома и прогона его по воздушному змеевику, тем самым поглощая тепло от змеевика или, если змеевик холоднее, чем воздух, проходящий через него, змеевик, а затем и хладагент поглощают тепла из воздуха, затем «кондиционированный» воздух разносится по всему дому. Тот же принцип применяется к устройствам подачи воды в воду. Резюме — Жидкость, проходящая по контуру в земле, отводит тепло от земли или отводит тепло в землю, контур хладагента отводит тепло от или отводит тепло в жидкость в контуре заземления, секции компрессора, изменяет состояние хладагента, контур распределения отводит тепло от или отводит тепло в контур хладагента, а затем отправляет тепло в дом или забирает тепло из дома. Эффективность — Поскольку геотермальная энергия работает на втором законе термодинамики, и это в первую очередь метод «перемещения» тепла, а не метод «создания» тепла (например, процесс горения), он чрезвычайно эффективен. По сути, на каждые 1 доллар, которые вы вложите в эксплуатацию насосов и компрессора на геотермальной установке, вы получите от 4 до 5 долларов теплопроизводительности установки. h3 Типы полей цикла:
ПРИМЕЧАНИЕ. Компания Schneider’s One Hour НЕ рекомендует использовать системы с разомкнутым контуром в нашем районе. Система прямого обмена— вместо коаксиального теплообменника и передачи тепловой энергии между хладагентом и жидкостью, трубка для хладагента закапывается прямо в землю, и передача происходит непосредственно между хладагентом и землей.Хотя это очень эффективный метод, поскольку он исключает одну передачу и занимает меньше места на земле, с этим типом установки возникают 2 проблемы:
Q. Геотермальная энергия предназначена только для нового строительства, верно? A. НЕПРАВИЛЬНО во многих случаях геотермальные источники могут быть модернизированы существующие дома, но есть пара вещей, которые нужно сохранить разум:
Q.У меня 2-этажный дом площадью 2400 кв. Футов. геотермальная система мне нужна и сколько она будет Стоимость? A. Ответ Мы не можем сказать вам без ВСЕХ необходимых Информация. Здесь так много факторов что нам нужна дополнительная информация, чтобы дать вам точная оценка. Однако, если у нас есть вся информация мы можем предоставить вам очень подробную и точную оценить. В. Что такое проверка дверцы вентилятора и как она работает? A. Тест дверцы вентилятора — это тест, который проводится для измерения фактические изменения воздуха в час в конкретной конструкции. Обычно большой вентилятор ставится во временную дверь в одном из внешние двери в дом. Вентилятор используется для «сбросьте давление» в доме, в идеале до -50 паскалей. это «разгерметизация» похожа на моделирование 20-мильного часовой ветер обрушился на все 4 стороны дома одновременно.это показывает, где есть утечки в изоляционной оболочке дом. Это чтение вместе с размерами дома позволяют рассчитать скорость инфильтрации дома. В. Что такое проникновение и почему оно так важно? А. Инфильтрация — это мера количества утечки воздуха. в или из дома. Он измеряется в воздухообменниках на Час (ACH).Если в доме уровень инфильтрации 1, то все кондиционированного воздуха в доме переключается на без кондиционера воздуха, который был вне дома, однажды в час. Скорость инфильтрации 0,5 ACH означает, что \ BD объем кондиционированного воздуха в доме меняется местами с безусловным воздухом снаружи дома. Если бы у вас был очень маленький дом, например: 10 футов шириной x 10 футов длиной x 8 футов высокий, и воздухообмен был 1 ACH, тогда 10 x 10 = 100 x 8 = 800 куб. Футов или кондиционированный воздух будет выходить из дома каждый час и новые безусловные 800 кубических футов будут приходить в и потребуется подогрев или охлаждение.Имейте в виду, что баскетбол примерно эквивалентен 1 куб. фут. Представьте, что вы иметь дом площадью 2000 кв. футов с 8-футовыми потолками теперь, когда 1 ACH что эквивалентно бросанию 16000 мячей жара в окно и принесло 16 000 баскетбольных мячей холода. Воздух Проникновение — ЕДИНСТВЕННЫЙ самый большой фактор, способствующий потери тепла. В. Что такое исследование нагрузки и что в него входит? А.Исследование нагрузки — это расчет \ 93Manual J \ 94, который определяет, какой размер системы отопления и охлаждения требуется для установки в здании. Он основан на ряде факторы, в том числе: площадь в футах, высота потолков, изоляционные свойства, свойства окна, направление фасады зданий, сколько этажей, сколько ниже уровня, сколько в нем спален, сколько человек проживет в нем сколько кухонь, а главное как воздух плотно »он построен или будет построен. В. Разве геотермальная энергия не очень дорога? A. Геотермальная энергия требует гораздо больших первоначальных затрат, чем обычных систем, но также имеет гораздо более низкие эксплуатационные Стоимость. В действительности, если бы цена геотермальной установки была по сравнению с абсолютно первоклассной традиционной системой (КПД 95% + с регулируемой скоростью, герметичный газ горения печь, соединенная с тепловым насосом источника воздуха 18+ SEER и необходимые связи между ними), не было бы большая разница.Дополнительные расходы происходят с трубопровод, насос и прежде всего петли в земле. Без учета налоговых льгот или скидок, типичный окупаемость хорошо построенного нового дома составляет около 5 7 лет. При модернизации по сравнению с заменой существующая обычная система, обычно это около 10-12 лет. В типовой новостройке, если стоимость геотермальной система добавляется к ипотеке на дом, сумма денег, сэкономленных на счетах за коммунальные услуги, обычно больше, чем к ипотеке добавляется дополнительная стоимость.Настоящий вопрос не «Могу ли я сделать геотермальную систему?» это «Могу ли я позволить себе НЕ делать этого? » В. Не может ли геотермальная энергия сделать мою «бытовую» горячую воду? A. Хотя есть несколько геотермальных установок, которые спроектированы сделать ГВС «по запросу» наиболее распространенной формой горячего водоснабжения называется «подачей горячей воды». генератор ‘или’ пароохладитель ‘Это дополнительный змеевик который установлен в геотермальной установке и используется для «пополнить» горячую воду в стандартном баке для горячей воды.Он работает ТОЛЬКО, когда компрессор геотермальной установки это работает. Как правило, это более эффективно, когда геотермальная установка работает в режиме охлаждения, чем когда она работает в режиме отопления. В. Могу ли я использовать имеющуюся у меня скважину для геотермальной системы? A. Возможно, но мы не рекомендуем. Чтобы использовать
хорошо для геотермальной системы два очень важных критерия
должно быть выполнено 1.Чрезвычайно чистая и чистая вода непросто
найти в Западном Па. и 2. МНОГО расходов ВОДЫ
для систем с открытым контуром должна составлять 1,5 галлона в минуту на
тонны системы, поэтому 4-тонной системе потребуется колодец для
производят 6 галлонов в минуту 24 часа в сутки, семь дней в
неделя, 52 недели в году, даже если стирка и посудомоечная машина
оба бегают в середине августовского полудня. |