מערכות חימום גיאותרמי לבית כפרי: תכונות סידור עשה זאת בעצמך

עקרון הפעולה

תופעה כזו כמו חימום גיאותרמי, שהעיקרון שלה דומה למקרר קונבנציונלי, רק הפוך, הופכת פופולרית יותר ויותר. כדור הארץ שומר על חום כל הזמן, אפשר לחמם עצמים הממוקמים על פני השטח שלו. השורה התחתונה היא שמאגמה חמה מחממת את כדור הארץ מבפנים, ובזכות האדמה היא לא קופאת מלמעלה.

ועיקרון הפעולה כאן הוא כדלקמן: משאבת חום מונחת על גבי, מחליף חום מורידים לתוך פיר עפר מיוחד. מי תהום עוברים דרך המשאבה ומחוממים. לפיכך, החום המתקבל במקרה זה משמש למטרות תעשייתיות או ביתיות. כך פועל חימום הקרקע.

תרשים סכמטי של משאבת החום

שימו לב שהיתרון העיקרי של מערכת כזו הוא שעם עלות חשמל של 1 קילוואט, אנו משיגים אנרגיה תרמית שימושית בטווח שבין 4 ל-6 קילוואט. לשם השוואה, מזגן קונבנציונלי אינו מסוגל להמיר 1 קילוואט חשמל ל-1 קילוואט של אנרגיה תרמית (חוק שימור האנרגיה, שכן הפסדים במהלך ההמרה של סוג אנרגיה אחד לאחר, אבוי, עדיין לא בוטל. ). חימום מחום כדור הארץ ישתלם מספיק מהר עם הגישה הנכונה ליישום חימום גיאותרמי.

עלויות משוערות והחזר של המערכת

בעת בחירת חימום תרמי, שעיקרון הפעולה שלו כבר ידוע, הבעלים צריכים להיות מודעים לכך שידרשו השקעות מסוימות. מותג הציוד נבחר בהתאם לדרישות המשתמש, מחיר היחידות תלוי בגורמים רבים, למשל, כוח.

מכשירים עבור 4-5 קילוואט מוערכים ב-$3000-7000, עבור 5-10 קילוואט הם עולים $4000-8000, עבור 10-15 קילוואט כבר $5000-10000. בנוסף, 40-50% מהסכום יהיו עלות עבודת ההתקנה והשקת המערכת. התוצאה היא כמות עלויות מרשימה מאוד. אבל כולם ישתלמו תוך כ-3-5 שנים, ואז נשארו רק חשבונות החשמל שמשאבת החום תצרוך.

העיקרון של השגת אנרגיה גיאותרמית

תפעול תחנות הסקה גיאותרמית מושווה פעמים רבות לעקרון הפעולה של מערכות מיזוג אוויר או מקרר קונבנציונלי. כל אחת מהתוכניות מורכבת משני מעגלי חילופי חום. מקובל בדרך כלל כי במעגל הממוקם באדמה, המוביל מחומם (לרוב פריאון לא מקפיא ממלא תפקיד זה), אשר מועבר לאחר מכן ל"מעגל הביתי" במאייד מחליף החום.

יש לחמם שוב את הנוזל שהתקרר לאחר מחזור הבית לכ-+7 מעלות צלזיוס כדי לחזור על המחזור. יחד עם זאת, בקיץ המערכת פועלת על עיקרון הפוך, קירור האוויר בבית, ולכן נכון יותר יהיה לקרוא לזה לא חימום, אלא מיזוג אוויר.

שימוש במשאבת חום

עמידות המערכת תלויה במאפיינים ובתנאים בהם פועלת משאבת החום. במתקנים גיאותרמיים, הוא מסוגל לפעול כ-1800 שעות בשנה. זהו ערך ממוצע לקווי רוחב ללא מקורות תת-קרקעיים תרמיים.

איך פועלת משאבת חום

עקרון הפעולה של מערכת החימום התרמי זהה ואין לו שום קשר לארץ המוצא או למותג. משאבות גיאותרמיות עשויות להשתנות בעיצוב, בגודל, במראה, אך מקדם הפקת החום יהיה תמיד זהה עבור משאבות מחברות שונות וממדינות שונות. זה נובע בדיוק מהמוזרות של עיבוד אנרגיה טבעית לאנרגיה תרמית.

ההשלכות של חישובים שגויים כאלה מובילות בסופו של דבר לתוצאות הרות אסון - האדמה צונחת בצורה לא אחידה, במקומות מסוימים היא עמוקה מאוד, וכתוצאה מכך נפגעים צינורות הפלסטיק המגנים. אם הבית ממוקם בקרבת מקום, עשוי להתרחש עיוות של היסוד או הקירות עקב שינויים גיאולוגיים.

מעת לעת, יש צורך לנקוט באמצעים כדי "לחדש" את האדמה, עבורה מסופקת אנרגיה תרמית נוספת למחליף החום. זה יכול להיות אנרגיה סולארית או חימום בדיקה כאשר משאבת החום משמשת במצב קירור חלל.

לסיכום, יש לציין כי המתקן הגיאותרמי עדיין אינו זמין לכולם.במקרים מסוימים, תקופת ההחזר יכולה להימשך יותר מ-10 שנים, אבל בסופו של דבר, שיטות אלה לחימום הבית יהפכו בקרוב לא רק לאלטרנטיבות, אלא לאפשריות היחידות.

סרטון: משאבות חום גיאותרמיות

חימום גיאותרמי: אנו מנתחים את עקרון הפעולה

עקרון הפעולה של סוג זה של חימום הוא די פשוט וטמון בנכס של כדור הארץ לא לקפוא אפילו בטמפרטורות נמוכות למדי. לדוגמה, בטמפרטורת אוויר של בערך מינוס חמש עשרה, כדור הארץ יקפא לחמש עד שבע מעלות בלבד. ועכשיו בואו נענה על השאלה, האם ניתן להפיק בהצלחה רבה את התועלת מנכס זה של הקרקע ולחמם את הבית בעזרת משאב כזה? התשובה ברורה: כמובן, כן! אז למה לא לעשות את זה? העניין הוא שהכל לא כל כך פשוט. על מנת להתקין חימום כזה, יש צורך לפתור את הבעיות הקטנות הנלוות, המפורטות להלן.

התקנת חימום גיאותרמי

• כדי להוציא את החום המקסימלי מהאדמה, צריך לצבור את אנרגיית החום הזו בדיוק ולרכז אותה בחימום הבית, וזה שווה קצת מאמץ.
• יש צורך לשמור על הטמפרטורה של המנצח. העלייה המחוממת חייבת להוליך חום בנוזלים שיעברו דרך מערכת ההסקה המרכזית.
• אם מוליך זה התקרר, יש להחזיר את הטמפרטורה שלו מיד על ידי חימום. כדי לפתור את הבעיה הזו, הומצאו משאבות חום גיאותרמיות מיוחדות, המסייעות להתמודד עם המשימה. מכשיר זה עוזר להפיק את כמות החום הדרושה לחימום רגיל של הבית, אשר יכול לשמש למגוון צרכים.אגב, משאבות כאלה מסוגלות להתמודד עם כמויות עבודה גדולות למדי. אפשרויות העיצוב תלויות ישירות במיקומו בבית.

אם קודם לכן ניתן היה למצוא תופעה כזו כמו חימום בית בעזרת האנרגיה התרמית של כדור הארץ אך ורק מחוץ לארצנו, כיום מכשירים כאלה אינם נס ואינם דבר נדיר.

ערכת הפעולה של מבנים תרמיים

יחד עם זאת, שימו לב שהם מותקנים לא רק בחלקים הדרומיים, החמים, כפי שאתם עשויים לחשוב. באזורי הצפון זה נפוץ אפילו יותר.

בואו נסתכל מקרוב על איזה סוג של תכנית עבודה יש ​​למבנים. לפני זמן רב הייתה לאנשים שאלה מדוע, כאשר נוזלים מסוימים מתאדים ממשטח, אז פני השטח מתקררים, ומדוע נלקחת אנרגיה. ברגע שניתנה התשובה לשאלה זו, עלתה המחשבה מדוע לא להפעיל את המנגנון הזה בסדר הפוך, כלומר, למה לא לקבל אוויר חם במקום קרח. דוגמה לכך היא פעולתן של מערכות מיזוג אוויר מודרניות: רבות מהן יכולות לא רק לקרר, אלא גם לחמם את האוויר. החיסרון היחיד של מכשירים כאלה הוא פעולתם המוגבלת בטמפרטורות נמוכות. בטמפרטורה מסוימת, הם פשוט לא יכולים לעבוד. בניגוד אליהם, החימום הגיאותרמי של בית כפרי נטול חיסרון כזה לחלוטין, אם כי עקרון הפעולה עבורם ועבור המכשיר הנ"ל זהה בערך.

חימום גיאותרמי של בית כפרי

התקנת מחליף חום

סוגי ההתקנה הנוכחיים הם:

• אנכי, כאשר אתה צריך לקדוח כמה בארות;
• אופקי, היכן שחופרות תעלות מתחת לעומק הקפוא;
• מתחת למים, כאשר הנחת מתבצעת לאורך החלק התחתון של המאגר הקרוב ביותר.

זה מעניין: בואו נבין את זה ביחד - מהי מערכת חימום חד-צינורית או דו-צינורית יעילה יותר?

התקנת מערכת

חימום גיאותרמי של בית כפרי בשלב ההסדר דורש השקעה כספית מוצקה. העלות הכוללת הגבוהה של המערכת נובעת בעיקר מהכמות הגדולה של עבודת הקרקע הקשורה להתקנת מעגל החימום.

לאורך זמן, העלויות הכספיות משתלמות, שכן האנרגיה התרמית המשמשת בעונת החימום מופקת ממעמקי האדמה בעלויות חשמל מינימליות.

• החלק העיקרי צריך להיות ממוקם מתחת לאדמה או בתחתית המאגר;
• בבית עצמו מותקן רק ציוד קומפקטי למדי ומונח רדיאטור או מעגל חימום תת רצפתי. הציוד הממוקם בתוך הבית מאפשר לך להתאים את רמת החימום של נוזל הקירור.

בעת תכנון חימום עקב חום כדור הארץ, יש צורך לקבוע את אפשרות ההתקנה עבור מעגל העבודה וסוג האספן.

ישנם שני סוגים של אספנים:

1. אנכי - צולל לתוך האדמה לכמה עשרות מטרים. לשם כך, במרחק קצר מהבית, נדרש לקדוח מספר בארות. מעגל טובל בבארות (האפשרות האמינה ביותר היא צינורות עשויים פוליאתילן צולב).

2. חסרונות: עלויות כספיות גדולות לקידוח מספר בארות בקרקע בעומק של 50 מטר ומעלה.

   יתרונות: מיקום תת קרקעי של צינורות בעומק בו טמפרטורת הקרקע יציבה, מבטיח יעילות גבוהה של המערכת. בנוסף, האספן האנכי תופס שטח קטן של אדמה.

3. אופקי. השימוש באספן כזה מותר באזורים עם אקלים חם ומתון, שכן עומק הקפאת האדמה לא יעלה על 1.5 מטרים.

4. חסרונות: הצורך להשתמש בשטח גדול באתר (החסרון העיקרי). חלקת אדמה זו לאחר הנחת קו המתאר אינה יכולה לשמש לגינה או לגינת ירק, היות והמערכת פועלת עם שחרור קור במהלך שינוע הקירור שיגרום לקפיאת שורשי הצמחים.

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   יתרונות: עבודת קרקע זולה יותר שתוכל אפילו לעשות בעצמך.

ניתן להפיק אנרגיה גיאותרמית על ידי הנחת מעגל גיאותרמי אופקי בתחתית מאגר שאינו קופא. עם זאת, קשה ליישם זאת בפועל: המאגר עשוי להיות ממוקם מחוץ לאזור הפרטי, ואז יהיה צורך לתאם את התקנת מחליף החום. המרחק מהאובייקט המחומם למאגר צריך להיות לא יותר מ-100 מטרים.

דרישות לחימום גיאותרמי בבית במו ידיך

במבט ראשון אולי נראה שעלויות ההתקנה גבוהות מדי, אולם בשימוש בהתקנה לאורך זמן, כל אחד יוכל לוודא שהחימום הזה משתלם במהירות ואינו מצריך השקעות.

חימום גיאוגרפי ידרוש:

• השקעה חד פעמית של כמות גדולה של כספים;
• כוחות ניכרים להסדר;
• הכנה נכונה ומוכשרת.

בנוסף, ניתן לציין את העלייה הקבועה במחירי משאבים כמו גז וחשמל, שמתרחשת כמעט מדי חודש, אך המערכת הגיאותרמית אינה תלויה במחירים אלו.

לחלק מהמערכת מיקום תת קרקעי, שבגללו משמש כדור הארץ כמקור חום. חימום מסוג זה ידרוש באר, בדיקה ומחליף חום.רק מכשיר מותקן על שטח הבית, שבגללו נוצר חום, וככלל, הוא אינו דורש יותר מדי מקום. בשל התקן זה, הטמפרטורה מווסתת ומסופקת אנרגיית חום. בעת התקנת המערכת נדרשת הסתעפות קטנה של צינורות ורדיאטור, ואם הבניין קטן, הגנרטור מותקן במרתף.

אנו מתקינים חימום גיאותרמי בעצמנו

עלות הפרויקט והעבודה להתקנת מבנה גיאותרמי היא משמעותית למדי, רכישת כל הציוד הדרוש, מעורבות של צוות מומחים, כמו גם הצורך בחפירה לטווח ארוך לא יכול להיות זול.

עם זאת, בשל הרווחיות של התקנת סוג זה של חימום בבית, תקופת ההחזר היא די מהירה. חיסכון נוסף יכול להתבצע על ידי התקנת מקורות אחרים לייצור אנרגיה חלופית, כגון פאנלים סולאריים שיכולים להפעיל רשת גיאותרמית. אפילו עם עליות מחירים משמעותיות עבור משאבי מאובנים וגז, הם לא ישפיעו על עלות החימום.

החלק העיקרי של רשת החוטים מוסתר עמוק מתחת לאדמה, מאגר של נוזל קירור, אשר ממוקם בבאר, מספק דלק לבית. יתר על כן, במרתף או בחדר שירות אחר, תצטרך למקם מחולל חום. רוב המכשירים האלה הם די קומפקטיים. כדי לחמם את המקום, תצטרך להתקין מספר רדיאטורים.

על הגנרטור המותקן ניתן לווסת את הטמפרטורה בבית ואת צריכת האנרגיה. ההתקנה מלווה בהתקנת ציוד לחימום חדרים, הסתעפות הצינור. ברוב המתחמים מוציאים את מחולל החום לחדר נפרד כדי שהרעש מהעבודה לא יפריע לדיירים לעשות את העסק שלהם.

איך להכין חימום גיאותרמי במו ידיך בבית

תוכנית התקנת משאבה גיאותרמית.

זהו אחד מסוגי החימום היקרים והצורכים ביותר. יש לבצע עבודות עפר בקנה מידה גדול, עלות הציוד תהווה את עיקר העלויות. לפני שתתחיל ליצור חימום כזה במו ידיך, אתה צריך להבין באילו מערכות משתמשים ומהן התכונות של המכשיר שלהם.

חומרים הנדרשים להתקנת חימום גיאותרמי:

• צינורות פוליאתילן;
• משאבת חום;
• רדיאטורים לחימום.

סיווג לפי סוג:

• מחליף החום האופקי משמש לרוב, בעוד הצינורות מונחים באדמה עד לעומק העולה על רמת הקפאה של האדמה באזור שלך. לסוג זה של חימום יש חיסרון משמעותי - המעגל תופס שטח גדול. אם שטח הבית שלך הוא 250 מ"ר, אז כדי לחמם אותו תצטרך להניח צינורות על שטח של כ-600 מ"ר, וזה לא יכול להיעשות בכל אזור. זה לא נוח במיוחד לעשות חימום כזה בבית במקרה שהטריטוריה כבר מואצלת, למשל, האספן צריך להיות לא יותר מ-1.5 מ' מהעץ;
• למחליף החום האנכי יש ממדים קטנים בהרבה, אבל העלות שלו גבוהה יותר. כדי להתקין אותו, אתה צריך קצת מקום, אבל תצטרך להשתמש בציוד קידוח.

הבאר יכולה להיות בין 50 ל-200 מ', אך היא תשרת עד 100 שנים. שיטה זו נוחה כאשר השטח של בית כפרי כבר מצויד, לא יהיה צורך לשנות את הנוף הקיים.התקנת סוג זה של חימום גיאותרמי לחלוטין במו ידיך לא תעבוד, מכיוון שתזדקק לציוד מיוחד לקידוח באר - מחליף הממוקם במים הוא הדרך החסכונית ביותר, הוא משתמש באנרגיה התרמית של מים. השימוש בו אפשרי אם המרחק למאגר אינו עולה על 100 מ'. קו מתאר ספירלי עשוי מצינורות ומונח לעומק העולה על אזור ההקפאה, שטח המאגר צריך להיות יותר מ-200 מ"ר. . ביישום שיטה זו אין צורך בביצוע עבודות עפר בקנה מידה גדול ולכן ניתן לעשות הכל בעבודת יד.

אם אנחנו מדברים על המורכבות של יישום הפרויקט הזה, אז זה די גדול, ואם תחליט לעשות הכל בעצמך, אז השיטה השלישית תהיה הנגישה ביותר. אם אתה רוכש ציוד יקר, ההתקנה חייבת להתבצע באיכות גבוהה, אחרת המערכת לא תעבוד כרגיל.

מקורות לחימום גיאותרמי

לחימום גיאותרמי, ניתן להשתמש במקורות הבאים של אנרגיה תרמית יבשתית:

• טמפרטורה גבוהה;
• טמפרטורה נמוכה.

אלה בטמפרטורה גבוהה כוללים, למשל, מעיינות תרמיים. אתה יכול להשתמש בהם, אבל היקפם מוגבל על ידי המיקום האמיתי של מקורות כאלה. אם באיסלנד סוג זה של אנרגיה משמש באופן פעיל, אז ברוסיה המים התרמיים רחוקים מהתנחלויות. הם מרוכזים ביותר בקמצ'טקה, שם מי התהום משמשים כמוביל חום ומסופקים למערכות מים חמים.

אין צורך בהר געש כדי להשתמש ביעילות באנרגיה התרמית של כדור הארץ. מספיק להשתמש באותם משאבים שנמצאים רק 200 מטרים מפני כדור הארץ

אבל לשימוש במקורות בטמפרטורה נמוכה, יש לנו את כל התנאים המוקדמים הדרושים.למטרה זו, מסות האוויר שמסביב, אדמה או מים מתאימים. משאבת חום משמשת להפקת האנרגיה הנדרשת. בעזרתו, ההליך להמרת טמפרטורת הסביבה לאנרגיה תרמית מתבצע לא רק לחימום, אלא גם לאספקת מים חמים של משק בית פרטי.

יתרונות

הפעולה של מערכות חימום כאלה מתבצעת על דלק חדש ואיכותי יוצא דופן - האנרגיה של בטן האדמה משמשת למיזוג אוויר, כמו גם לחימום בית פרטי. אנרגיה זו יוצרת תנאי חיים אופטימליים ונוחים, ואינה מזהמת את הסביבה בחומרים מזיקים ובפסולת. חימום הבית מתבצע באמצעות אנרגיה חופשית, עבור 1 קילוואט חשמל המערכת מחזירה 4-5 קילוואט חום

יתרון לא פחות חשוב הוא שאין צורך ברכישת מנדפים וארובות נוספים, אשר עשויים להידרש על מנת להבטיח תפקוד חלק של סוגים אחרים של מערכות חימום. במהלך פעולת החימום, אדים וריחות מזיקים אינם נפלטים מהאדמה, מערכת כזו אינה עושה רעש מיותר, וחוץ מזה, היא לא תופסת הרבה מקום. יחידות גיאותרמיות, בניגוד למערכות דלק מוצק ודלק נוזלי, כמעט בלתי נראות לאנשים, הן אינן הורסות את שלמות החזית והפנים של הבית

אין צורך לבזבז זמן במחשבה על נושאים כמו אחסון, משלוח ורכישת דלק, שכן האנרגיה של כדור הארץ היא בלתי נדלה

יחידות גיאותרמיות, בניגוד למערכות דלק מוצק ודלק נוזלי, כמעט בלתי נראות לאנשים, הן אינן הורסות את שלמות החזית והפנים של הבית. אין צורך לבזבז זמן במחשבה על נושאים כמו אחסון, משלוח ורכישת דלק, שכן האנרגיה של כדור הארץ היא בלתי נדלית.

אם אתה צריך לחמם את הבית שלך עם חמימות האדמה, אז אתה צריך לשקול גם את הצד הפיננסי שלו. מיד נציין שתהליך התקנת מערכת כזו ידרוש עלויות גבוהות בהשוואה לציוד דיזל וגז.

לעומת זאת, ניתן לציין כי רמת צריכת החשמל נמוכה בהרבה, כך שבטווח הארוך, ההיתכנות הכלכלית של רכישת ציוד גיאותרמי נראית לעין בלתי מזוינת. לדברי היזמים, יוחזרו עד חמישה קילוואט אנרגיה תרמית מכל קילוואט אנרגיה חשמלית שהושקעה.