La calefacció geotèrmica: el principi de funcionament, els avantatges i els contres, les subtileses de la construcció

Hi ha moltes opcions diferents per escalfar habitatges. L’atenció de la gent se centra, naturalment, en la recerca de maneres que consumeixin menys energia. Les disputes ferotges són causades per un mètode tan progressiu d’obtenció de calor, com l’ús de fonts subterrànies.

El principi de la calefacció geotèrmica implica l'ús de bombes de calor. Funcionen segons el cicle clàssic de Carnot, prenent un refrigerant fred a sota i reben a canvi un flux de líquid escalfat a 50 graus dins del sistema de calefacció. L'equip funciona amb eficàcia del 350 al 450% (això no contradiu les lleis físiques fonamentals, per què, es dirà més endavant). Una bomba de calor estàndard escalfa una casa o un altre edifici a costa de la calor de la terra durant 100 mil hores (aquest és l'interval mitjà entre les reparacions de capital preventives).

La calefacció a 50 graus no és casual. Aquest indicador va ser reconegut com el més eficaç pels resultats de càlculs especials i per l'estudi de sistemes pràcticament implementats. Per tant, la calefacció terrestre, que utilitza el flux d'energia de les profunditats, no es complementa principalment amb radiadors, sinó amb un pis o un circuit d'aire calent. De mitjana, per cada 1000 W d’energia, que impulsa la bomba, és possible elevar al voltant d’uns 3500 W d’energia tèrmica. En el context del creixement desenfrenat del cost del refrigerant a la xarxa principal i altres mètodes de calefacció, aquest és un indicador molt agradable.

La calefacció geotèrmica està formada per tres circuits:

• recol·lector de terra;
• bomba de calor;
• de fet, un complex de calefacció a casa.

La raó és senzilla: l’aigua que es produeix en una capa de terra suficientment escalfada erosiona ràpidament els equips. I fins i tot aquest líquid no es pot trobar en cap lloc arbitrari. L'elecció d'un refrigerant específic està determinada per les decisions de disseny dels enginyers. La bomba es selecciona en funció del dispositiu de les parts restants del sistema. Atès que la profunditat del pou (el nivell de l'equip) es determina per condicions naturals, les diferències decisives entre els tipus de sistemes geotèrmics estan associades amb el dispositiu del dipòsit al sòl.

L’estructura horitzontal implica la ubicació del col·lector sota la línia de congelació del sòl. Segons la ubicació específica, això significa un aprofundiment de 150 a 200 cm. Aquests col·lectors es poden equipar amb diverses canonades, com el coure (amb una capa externa de PVC) i fabricades en metall-plàstic. Per obtenir de 7 a 9 kW de calor, haureu de situar almenys 300 metres quadrats. m col·leccionista. Aquesta tècnica no permet apropar-se als arbres en més de 150 cm i, una vegada finalitzada la instal·lació, cal millorar el territori.

Un dipòsit exposat verticalment implica la perforació de diversos pous, amb direccions necessàries en diferents direccions, i cadascuna de les que prové del seu propi angle. Dins dels pous hi ha sondes geotèrmiques, la tornada tèrmica d’una 1 corrent. m arriba a uns 50 watts. És fàcil calcular que per a una quantitat idèntica de calor (7-9 kW), s’hauran de subministrar 150-200 m de pous.L'avantatge en aquest cas no és només de l'economia, sinó també del fet que l'estructura del paisatge del territori no canvia. Només caldrà assignar una petita àrea per a la instal·lació de la unitat de caixes i per col·locar un col·lector concentrador.

El contorn escalfat de l’aigua és pràctic si és possible portar l’unitat d’intercanvi de calor exterior al llac o al estany a una profunditat de 200 a 300 cm. Però el requisit previ serà la ubicació de l’embassament en un radi de 0,1 km des de l’edifici climatitzat i una superfície d’aigua de mínim 200 metres quadrats. m. Hi ha també intercanviadors de calor per aire quan la calor és generada per un circuit extern de l’atmosfera. Aquesta decisió es manifesta perfectament a les regions del sud del país i no requereix cap treball d'excavació. Els punts febles del sistema són de baixa eficiència amb gelades de 15 graus i una parada completa si la temperatura baixa a 20 graus.

La calefacció geotèrmica d’una casa de camp, en primer lloc, no consumeix combustibles cars d’aire car i contaminant. D’aquesta manera, 7 de les 10 cases noves construïdes a Suècia s’escalfen. En els dies calorosos, l'equipament geotèrmic d'un escalfador es converteix en un mitjà de condicionament passiu. Contràriament a la creença popular, aquest sistema de calefacció no requereix volcans ni guèisers. En el terreny pla més normal, no actua pitjor.

L’única condició és aconseguir un punt tèrmic per sota de la línia de geladaon la temperatura del sòl sempre és de 3 a 15 graus. L’alta eficiència sembla que només contradiu les lleis de la natura; la bomba de calor està saturada de freó, que s'evapora sota l'acció de fins i tot aigua de gel que sembla a la gent. Steam escalfa el tercer circuit. Un esquema d’aquesta manera és un refrigerador que s’extreu per dins. Per tant, l’eficàcia de la bomba es refereix únicament a la relació quantitativa d’energia elèctrica i de recursos tèrmics. Per si sol, l’impuls és "com hauria de ser", amb una pèrdua d’energia inevitable.

Es poden considerar avantatges objectius de la calefacció geotèrmica:

• excel·lent eficiència;
• un període sòlid de servei (una bomba de calor ha funcionat durant 2-3 dècades i les sondes geològiques tenen fins a 100 anys);
• estabilitat del treball en gairebé totes les condicions;
• manca de vinculació amb les companyies energètiques;
• plena autonomia.

Hi ha un problema greu que impedeix que la calefacció geotèrmica sigui una solució molt comuna. Això, tal com mostren les ressenyes dels propietaris, l’elevat preu del disseny que es crea. Per escalfar la casa habitual de 200 metres quadrats. m (no tan rar), serà necessari construir un sistema clau en mà per a 1 milió de rubles, fins a 1/3 d'aquesta quantitat és una bomba de calor. Les instal·lacions automatitzades són molt còmodes, i si tot està configurat correctament, poden treballar durant anys sense la intervenció de persones. Tot depèn només de la disponibilitat de fons. Un altre desavantatge és la dependència de la font d'alimentació de la unitat de bombament.

Moltes persones estan tractant de crear calefacció geotèrmica amb les seves pròpies mans. Però per tal que aquest sistema funcioni, cal fer càlculs curosos i també es requereix la disposició de la instal·lació de canonades. El pou no s'hauria d'apropar a la casa per més de 2-3 metres. La profunditat de perforació màxima permesa arriba als 200 m, però els pous que arriben als 50 m demostren una bona eficiència.

Els principals paràmetres que es tenen en compte en qualsevol càlcul són:

• temperatura (profunditat de 15-20 mi més calenta de 8 a 100 graus en funció de les condicions creades);
• el valor de la potència recuperable (mitjana - 0,05 kW per 1 m);
• influència del clima, la humitat i el contacte amb les aigües subterrànies en la transferència de calor.

El que és molt interessant, les roques completament seques no donen més de 25 W amb 1 mi si hi ha aigües subterrànies, aquesta xifra puja a 100-110 watts. No hem d'oblidar que el temps normal de funcionament de la bomba de calor és de 1800 hores a l'any. Si se supera aquest indicador, el sistema no es farà més eficient, però el seu desgast creixerà ràpidament. El que és molt pitjor, la sobreexplotació del recurs tèrmic del subsòl condueix al seu refredament i fins i tot a la congelació de les roques a la profunditat de treball. A continuació, el sòl pot enfonsar-se, de vegades les canonades de treball i les estructures del sòl estan danyades.

El subministrament de calor a costa de fonts subterrànies hauria de ser creat segons un algorisme estricte. Atès que els sistemes d’aigua i aire són limitats, la majoria d’opcions pràctiques inclouen perforar pous. I aquesta és una altra raó per no fer-ho tot amb les vostres pròpies mans. Només equips especials permeten penetrar a una profunditat de 20-100 m, on es creen les condicions necessàries per a la calefacció. Es permet l’ús de canonades de plàstic dissenyades per a una pressió d’uns 6 bars com a sondes.

Per millorar el rendiment del sistema, utilitzeu fleixos de 3 o 4 líniesLes seccions finals de les quals estan connectades en forma de lletra U. La calefacció al llarg del contorn és molt important, gràcies a això, s'elimina la fissuració de canonades durant les gelades severes. Aquesta calefacció es realitza mitjançant un cable estès fins al centre del canal pel qual s'aplica el corrent. Si no es poden aplicar piles d'energia, s'han d'utilitzar receptors horitzontals. Per a ells, el sòl es prepara amb unes dimensions de 15x15 m, s'elimina el sòl d’ella fins a una profunditat de 0,5 m.

Aquesta àrea sencera és necessària per posar sondes similars. Sovint utilitzen estores o canonades elèctriques que intercanvien calor. Per millorar l'eficiència del sistema de calefacció, apliqueu la disposició de la canonada en espiral o en forma de "serp". És impossible dir exactament què és millor: complexos preparats, produïts en massa o autoensamblatge. En el primer cas, el problema de compatibilitat es resol automàticament, però en el segon, la flexibilitat augmenta, augmenta el potencial de modernització (tot i que s'hauria de prestar més atenció al disseny).

Els constructors aficionats poden allunyar-se d'un acumulador típic de calor, substituint-lo per un paviment de formigó. La calefacció geotèrmica d’aquest sistema elimina la necessitat d’ampliacions de temperatura significatives. Podeu realitzar experiments amb diferents refrigerants, així com muntar compressors amb un rendiment variable. Mitjançant el càlcul de la càrrega correctament i la distribució correcta de la calor al llarg dels circuits de consum, podeu fer que el sistema sigui més eficient en un 15-20%. Paral·lelament, els costos d’energia es redueixen notablement.

Les canonades situades horitzontalment es col·loquen a una profunditat de 50-300 cm. Per a la zona de les carreteres era la més petita, es fan en forma de torns. Però entre les dues autopistes individuals haurien de tenir almenys 200 mm. Qualsevol obra de construcció ha de precedir la determinació de l'impacte tèrmic del sòl.Si és inferior a 20 watts per 1 quadrat. m, no hi ha cap punt en el contorn geotèrmic. Per assegurar la descàrrega de les aigües subterrànies, la part inferior de les fosses es cobreix amb una capa de sorra. Les canonades a base de polietilè reticulat són excel·lents.

El funcionament més eficient de la bomba de calor es proporciona a les habitacions on la temperatura de l'aire se situa entre els 14 graus centígrads. Sempre que sigui possible, haureu de preferir la disposició vertical dels contorns a l’horitzontal, ja que és la més eficient de tots. Si s’assenyala per les revisions, en la seva forma pura, la calefacció geotèrmica és irracional, escalfa l’aigua durant massa temps, ja que en molts casos un sistema d’aquesta manera realitza un paper purament de suport. Per aconseguir el màxim rendiment, haureu de centrar-vos en la intensitat màxima admissible de la implicació del recurs tèrmic i les taxes de flux estimades del pou.

Si l'aigua calenta no es troba a sota, però l'aigua calenta, aquesta és pràcticament la situació òptima. Llavors és possible estalviar diners i obtenir el màxim benefici. Però cal recordar que si es preveu utilitzar simultàniament fonts subterrànies calentes per al subministrament d’aigua, l’aigua d’aquests ha de complir els requisits sanitaris estàndard. Quan l'anàlisi química mostra la presència de components agressius, és aconsellable organitzar dos circuits autònoms, en els quals el líquid no es barreja, però només es produeix l'intercanvi de calor. Els compressors es fixen a les parets tant de refrigeradors com d'aire condicionat.

Si el cablejat de la casa és més aviat feble, mereix la pena utilitzar un parell de compressors per reduir el corrent inicial a causa de la connexió de sèrie. Quan instal·leu els condensadors, heu de tenir cura del moviment del freó des del punt superior fins al fons i no al revés. Perquè el col·leccionista pugui treballar de forma estable i escalfar la sala, la seva àrea (per a una casa privada de 100 m2) ha de ser de 200 a 250 m2. No s’ha d’utilitzar l’escalfament horitzontal si heu de dividir el jardí o l’hort. Fins i tot es pot utilitzar una bomba de sondeig convencional per completar el sistema.

Per obtenir informació sobre què és la calefacció geotèrmica i com instal·lar-la, vegeu el següent vídeo.