La calor és un dels tipus d'energia més buscats per mantenir la vida humana. Al mateix temps, els costos dels recursos per a la seva producció són força impressionants, tant si es tracta d'electricitat amb productes derivats del petroli com de combustibles tradicionals com el carbó i la fusta. Òbviament, en aquest context, cal oferir un mètode alternatiu de calefacció. Una de les solucions tècniques d'aquest tipus més prometedores i en desenvolupament actiu és una bomba de calor geotèrmica, el concepte de la qual s'està acostant gradualment a les condicions de funcionament domèstiques.
Visió general de la tecnologia
Qualsevol idea d'una font alternativa de calor implica el servei d'un o altre material o fenomen natural. En aquest cas, el subsòl és el proveïdor central d'energia. Terra de certprou profund com per mantenir una temperatura suficient perquè la seva calor es pugui acumular i utilitzar més a la superfície. Els recursos hidrològics també es poden considerar com a font de calor, fent ajustos en el disseny tècnic de la infraestructura d'emmagatzematge.
Per representar l'eficàcia d'aquesta tecnologia, es pot assenyalar que en invertir 1 kW d'energia en el manteniment d'una bomba de calor geotèrmica, es pot obtenir un rendiment en forma de 2-6 kW. Què explica una eficiència tan alta? En comparació amb altres mitjans de processament de fonts d'energia naturals, els mecanismes geotèrmics no preveuen passos de conversió intermedis. Per exemple, l'emmagatzematge d'energia solar requereix que la llum i la calor es converteixin en electricitat, que s'utilitza per fer funcionar la casa. En aquest cas, la calor no es converteix, sinó que directament o amb passos de transició mínims es transfereix als consumidors objectiu.
Principi de funcionament
Per començar, val la pena identificar els punts concrets que intervenen en el procés de calefacció geotèrmica. El procés comença a terra, a un nivell situat per sota del punt de congelació. La temperatura pot variar segons la profunditat. Per a un efecte tèrmic mínim, n'hi ha prou que superi els 0 ° C, però a la pràctica 35-40 ° C es considera un indicador econòmicament justificat. L'usuari final és el circuit de calefacció.
Una canonada especial s'encarrega de transferir l'energia del sòl al sistema de calefacció de la llar,servit per una bomba de calor geotèrmica. El principi de funcionament es basa en el fet que la calor es transfereix a través d'aquesta línia de subministrament amb un intercanviador de calor de l'evaporador al llarg del circuit refrigerant. Com en els aparells d'aire condicionat, el freó juga el paper de la substància activa evaporadora. Abans de la posada en marxa de la bomba, es troba en estat líquid i després de la posada en marxa passa a una forma gasosa. A més, el refrigerant actualitzat es transfereix al compressor, les comunicacions del qual estan connectades amb el circuit de calefacció final. L'excés de freó en aquest punt es descarrega a través del canal de sortida.
Equip geotèrmic
El principal element funcional del sistema és una bomba termomecànica. L'estructura de la unitat està representada per tres circuits:
- Extern. Circula el refrigerant convencional en forma d'anticongelant o salmorra.
- Intern. Conté refrigerant a les cambres segellades on es produeixen processos d'evaporació-escalfament.
- Bucle exterior que va directament al sistema de servei objectiu.
A més, la llista de cossos de treball d'una bomba de calor geotèrmica per a calefacció inclou un compressor, un evaporador, un canal de descàrrega i portadors de calor. És important tenir en compte que els dissenys, la disposició i la funcionalitat addicional poden variar segons l'aplicació. Hi ha instal·lacions per terra, per aigua i aire, així com sistemes combinats que poden funcionar en diferents condicions.
Fonts de calor i instal·lacions d'emmagatzematge
Els sistemes geotèrmics tenen molts avantatges,associat amb el subministrament energètic econòmic, la practicitat i l'accessibilitat tecnològica per a ús domèstic. Però, com altres sistemes que emmagatzemen energia alternativa, depèn de la font. Per tant, per tal d'estar segur de l'estabilitat del subministrament de calor, cal pensar per endavant la possibilitat de connectar-se a un canal de subministrament d'energia de reserva. A continuació es parlaran de les fonts terrestres i hidrològiques, però de moment, hauríeu de familiaritzar-vos en principi amb la infraestructura de treball que la bomba de calor geotèrmica serveix com a sistema de subministrament de recursos. Els materials a granel, canonades, sondes i estructures, l'estructura de les quals pot acumular energia, actuen com a receptors de calor. En particular, poden ser estores de calefacció associades a una bomba, refrigerant i sistemes de calefacció de tercers.
Font terrestre d'energia tèrmica
Els sistemes d' alta capacitat que emmagatzemen energia geotèrmica es col·loquen en camps d'uns 200 m22. S'elimina una capa de terra de 40-50 cm de gruix de la zona marcada per sota del punt de congelació. En general, s'obté un gruix de 150-200 cm Aquestes i altres dades s'indiquen al projecte amb el càlcul de volums d'energia per a un circuit de calefacció particular. També dependrà molt de la regió, ja que en una zona podeu extreure 30 W d'1 m2, i en una altra - 70-80 d'1 m2.
Al lloc es formen pous, rases o plataformes sòlides per acollir elements acumulats. Es considera el més accessible en implementacióuna instal·lació vertical de fons de forat en la qual es col·loquen tubs o estores d'acumulació en espiral. En una configuració horitzontal de la infraestructura d'admissió, una bomba de calor de font terrestre per a la calefacció pot produir grans quantitats d'energia, però té desavantatges. Es relacionen amb la complexitat dels moviments de terres (requereix equipament especial per desenvolupar grans àrees), l'exclusió de qualsevol enjardinament i temperatures més baixes al final de la temporada de calefacció.
Font d'aigua d'energia tèrmica
Els principals objectes de servei en aquest cas són els llacs, embassaments i basses. Pel que fa als elements acumuladors, la seva funció es realitza mitjançant tubs de polímer amb farciment anticongelant. El volum d'energia extreta de mitjana es pot representar com 30 W per 1 m de canonada. Per al manteniment complex d'una casa privada gran, es requereixen 12 kW; per tant, cal organitzar un sistema de canonades de 400 m de llarg.
Hi ha un altre enfocament per a l'emmagatzematge de calor dels recursos hidrològics. Si no hi ha llacs i embassaments a prop, al vostre lloc podeu equipar 2-3 pous amb pous amb una profunditat d'uns 20 m. L'aigua a aquest nivell tindrà una temperatura d'uns 10 ° C, però això és suficient. per a la funció de calefacció auxiliar. La conclusió és que una bomba de calor geotèrmica realitza la tasca de circular constantment aigua calenta o calenta. En un costat del circuit, el recurs s'escalfa constantment als pous sense el més mínim cost, i la casa acumula energia de la nova porció d'aigua rebuda.
Instal·lació del sistema geotèrmic
Abans de prendre una decisió d'adquisició d'equips, cal avaluar si l'ús d'aquesta tecnologia està bàsicament justificat en una regió determinada. Per fer-ho, es fan una sèrie d'estudis d'exploració geològica amb la determinació de la profunditat de congelació del sòl.
A la instal·lació, tubs o altres elements acumuladors, hi intervenen una bomba i accessoris d'instal·lació. La infraestructura de calefacció interna pot estar formada per radiadors, ventiladors o terra d'aigua calenta, etc. Aquest serà el sistema per consumir el recurs subministrat.
Per tant, s'estan instal·lant bombes de calor geotèrmiques per a la casa en pous, com ja s'ha assenyalat, no només terra, sinó també aigua. És possible equipar pous, rases i camps amb una capa de sòl liquidada, però aquesta opció s'utilitza més sovint per al subministrament de calor industrial. Al nínxol creat, les bateries es col·loquen a tot el lloc, en una configuració en línia recta o en espiral. Els circuits estan connectats a una bomba situada a la superfície, que, al seu torn, es connecta als circuits de calefacció domèstic.
Fabricants de bombes geotèrmiques
El segment s'està desenvolupant activament gràcies als esforços dels majors desenvolupadors d'equips de climatització. En particular, el fabricant de calderes Viessmann presenta unitats fiables per a l'emmagatzematge d'aigua i calor del sòl a una temperatura de funcionament d'uns +65 °C. Per a edificis industrials i públics amb una superfície de 300-350 m2, la bomba de calor NIBE F1145 està disponible. Al seuLes característiques inclouen la possibilitat de connectar-se a una xarxa trifàsica a 380 V, i una xarxa monofàsica a 220 V. L'empresa japonesa Mitsubishi ofereix models universals de bombes geotèrmiques pel que fa a les aplicacions. Els desenvolupadors d'aquesta empresa han estat desenvolupant el concepte de separació de calefacció multizona amb un sistema de control simplificat des del 2007.
No ignoreu un segment tan prometedor i les empreses nacionals. Per exemple, una bomba de calor geotèrmica BROSK Mark II 100 de fabricació russa està dissenyada específicament per a un consumidor privat: el propietari d'una petita casa de camp. Però, malgrat el rendiment modest, aquest equip es caracteritza per ser fiable, eficient energèticament i multifuncional.
Comentaris positius sobre tecnologia
Aquest mètode de calefacció atrau moltes persones amb la comoditat de manteniment, manteniment i, per descomptat, costos econòmics mínims durant el funcionament. L'equip pràcticament no requereix materials consumibles de combustible. Es necessiten recursos elèctrics per garantir el funcionament de la mateixa bomba i equip de control, però són insignificants en el context de la quantitat d'energia retornada. També es posa l'accent en el respecte al medi ambient de les bombes de calor geotèrmiques. Les ressenyes i en absolut un dels primers llocs entre els avantatges posen el fet que la infraestructura de treball no ocupa espai a la casa. Només s'introdueixen comunicacions i la resta d'unitats funcionals i nodes romanen al carrer.
Comentaris negatius
Amb un rendiment tèrmic complet de la sala de calderessistemes no són comparables. I el punt no és ni tan sols en indicadors de potència específics, sinó en el subministrament espasmòdic de calor. Molts es queixen dels períodes llargs de baixes taxes de lliurament d'energia, per això es recomana organitzar sistemes de subministrament de seguretat. Però aquí hi ha una altra mancança. Encara que es gasten una mica de diners en el manteniment de l'equip, la inversió inicial és comparable a la compra d'una potent caldera industrial. Fins i tot una bomba de calor geotèrmica d'origen rus BROSK Mark II 100 està disponible al mercat per 250-300 mil rubles. segons la configuració. Els costos d'instal·lació també costaran entre 50 i 70 mil rubles.
Conclusió
Hi ha moltes opcions per organitzar el subministrament de calor en una casa privada. Cadascun d'ells és car a la seva manera durant el funcionament: des de panells elèctrics cars fins a calderes de gas econòmiques. Però, els equips tradicionals amb un disseny modern són un sistema optimitzat en disseny i fàcil de gestionar. Què pot atraure una bomba de calor geotèrmica per a la calefacció de la llar? Per descomptat, el factor econòmic passarà a primer pla, però què més? Podeu recórrer a aquestes instal·lacions si hi ha prou espai al lloc per organitzar el complex. En aquest cas, podeu comptar amb, almenys, una calefacció auxiliar passiva sense control i manteniment constants. I una cosa més: això és la total autonomia, que permet l'ús d'equips geotèrmics com a font de calor de reserva.
