Warmte is een van de meest gewilde soorten energie die nodig is om het menselijk leven in stand te houden. Tegelijkertijd zijn de grondstofkosten voor de productie ervan behoorlijk indrukwekkend - of het nu gaat om elektriciteit met aardolieproducten of traditionele brandstoffen zoals steenkool en hout. Tegen deze achtergrond is er uiteraard behoefte aan het aanbieden van een alternatieve verwarmingsmethode. Een van de meest veelbelovende en actief ontwikkelende technische oplossingen van dit type is een geothermische warmtepomp, waarvan het concept geleidelijk de huishoudelijke bedrijfsomstandigheden nadert.
Technologieoverzicht
Elk idee van een alternatieve warmtebron omvat de dienst van een of ander natuurlijk materiaal of fenomeen. In dit geval is de ondergrond de centrale energieleverancier. Grond op bepaaldediep genoeg om een voldoende temperatuur te handhaven zodat de warmte kan worden geaccumuleerd en verder kan worden gebruikt op het oppervlak. Hydrologische hulpbronnen kunnen ook worden beschouwd als een warmtebron, waarbij aanpassingen worden aangebracht aan het technische ontwerp van de opslaginfrastructuur.
Om de effectiviteit van deze technologie weer te geven, kan worden opgemerkt dat wanneer u 1 kW aan energie investeert in het onderhoud van een geothermische warmtepomp, u een rendement kunt krijgen in de vorm van 2-6 kW. Wat verklaart zo'n hoog rendement? In vergelijking met andere manieren om natuurlijke energiebronnen te verwerken, voorzien geothermische mechanismen niet in tussentijdse conversiestappen. Zonne-energieopslag vereist bijvoorbeeld dat licht en warmte worden omgezet in elektriciteit, die wordt gebruikt om het huis te laten draaien. In dit geval wordt de warmte niet omgezet, maar direct of met minimale overgangsstappen overgedragen aan de doelverbruikers.
Werkingsprincipe
Om te beginnen is het de moeite waard om de specifieke punten te identificeren die betrokken zijn bij het proces van geothermische verwarming. Het proces begint in de grond - op een niveau dat zich onder het vriespunt bevindt. Afhankelijk van de diepte kan de temperatuur variëren. Voor een minimaal thermisch effect is het voldoende dat het de 0 ° C overschrijdt, maar in de praktijk wordt 35-40 ° C als een economisch verantwoorde indicator beschouwd. De eindgebruiker is het verwarmingscircuit.
Een speciale pijpleiding is verantwoordelijk voor het overbrengen van energie van de grond naar het verwarmingssysteem van het huis,onderhouden door een geothermische warmtepomp. Het werkingsprincipe is gebaseerd op het feit dat warmte wordt overgedragen via deze toevoerleiding met een verdamper-warmtewisselaar langs het koudemiddelcircuit. Net als in airconditioners speelt freon de rol van de actieve verdampende stof. Voor het opstarten van de pomp is deze in vloeibare toestand en na het opstarten gaat het over in een gasvorm. Verder wordt het bijgewerkte koelmiddel overgebracht naar de compressor, waarvan de communicatie is verbonden met het uiteindelijke verwarmingscircuit. Overtollig freon op dit punt wordt afgevoerd via het uitlaatkanaal.
Geothermische apparatuur
Het belangrijkste functionele element van het systeem is een thermisch mechanische pomp. De structuur van de unit wordt weergegeven door drie circuits:
- Extern. Circuleert conventionele koelvloeistof in de vorm van antivries of pekel.
- Intern. Bevat koelmiddel in afgesloten kamers waar verhitting-verdampingsprocessen plaatsvinden.
- Buitenlus die rechtstreeks naar het doelsysteem gaat.
De lijst met werkende lichamen van een geothermische warmtepomp voor verwarming omvat ook een compressor, een verdamper, een afvoerkanaal en warmtedragers. Het is belangrijk op te merken dat ontwerpen, lay-out en extra functionaliteit kunnen variëren afhankelijk van de toepassing. Er zijn installaties voor bodem, voor water en lucht, maar ook voor gecombineerde systemen die in verschillende omstandigheden kunnen werken.
Warmtebronnen en opslagfaciliteiten
Geothermische systemen hebben veel voordelen,geassocieerd met een zuinige energievoorziening, bruikbaarheid en technologische toegankelijkheid voor huishoudelijk gebruik. Maar net als andere systemen die alternatieve energie opslaan, is het afhankelijk van de bron. Om zeker te zijn van de stabiliteit van de warmtetoevoer, is het daarom noodzakelijk om vooraf na te denken over de mogelijkheid om aan te sluiten op een back-up energietoevoerkanaal. Bodem- en hydrologische bronnen komen hieronder aan bod, maar voor nu dient u zich in principe vertrouwd te maken met de werkende infrastructuur die de geothermische warmtepomp dient als hulpbronsysteem. Bulkmaterialen, buizen, sondes en constructies, waarvan de structuur energie kan accumuleren, fungeren als warmteontvangers. Dit kunnen met name verwarmingsmatten zijn die zijn gekoppeld aan een pomp, koelvloeistof en verwarmingssystemen van derden.
Grondbron van thermische energie
Systemen met hoge capaciteit die geothermische energie opslaan, worden geplaatst in velden van ongeveer 200 m22. Van de gemarkeerde zone onder het vriespunt wordt een laag grond van 40-50 cm dik verwijderd. In het algemeen wordt een dikte van 150-200 cm verkregen. Deze en andere gegevens worden in het project aangegeven bij de berekening van energievolumes voor een bepaald verwarmingscircuit. Veel zal ook afhangen van de regio, aangezien je in het ene gebied 30 W kunt halen uit 1 m2, en in een ander - 70-80 uit 1 m2.
Putten, greppels of solide platforms worden op de site gevormd om ophopende elementen op te vangen. De meest toegankelijke in implementatie wordt beschouwdeen verticale boorgatinstallatie waarin spiraalvormige accumulatiebuizen of matten worden geplaatst. In een horizontale configuratie van de inlaatinfrastructuur kan een aardwarmtepomp voor verwarming grote hoeveelheden energie produceren, maar heeft nadelen. Ze hebben betrekking op de complexiteit van grondwerken (vereist speciale apparatuur om grote gebieden te ontwikkelen), de uitsluiting van landschapsarchitectuur en lagere temperaturen aan het einde van het stookseizoen.
Waterbron van thermische energie
De belangrijkste dienstobjecten in dit geval zijn meren, stuwmeren en vijvers. Wat betreft de accumulerende elementen, hun functie wordt uitgevoerd door polymeerbuizen met antivriesvulling. Het volume onttrokken energie kan gemiddeld worden weergegeven als 30 W per 1 m leiding. Voor complex onderhoud van een groot woonhuis is 12 kW vereist - daarom is het noodzakelijk om een leidingsysteem van 400 m lang te organiseren.
Er is een andere benadering voor warmteopslag uit hydrologische bronnen. Als er geen meren en reservoirs in de buurt zijn, kunt u op uw eigen site 2-3 putten uitrusten met putten met een diepte van ongeveer 20 m. Het water op dit niveau heeft een temperatuur van ongeveer 10 ° C, maar dit is voldoende voor de functie bijverwarming. Het komt erop neer dat een geothermische warmtepomp de taak vervult om constant warm of warm water te laten circuleren. Aan de ene kant van het circuit wordt de bron constant in de putten verwarmd zonder de minste kosten, en het huis verzamelt energie uit de nieuw ontvangen portie water.
Geothermische systeeminstallatie
Alvorens een beslissing te nemen om apparatuur aan te schaffen, moet men evalueren of het gebruik van deze technologie in principe gerechtvaardigd is in een bepaalde regio. Hiertoe worden een aantal geologische verkenningsstudies uitgevoerd met de bepaling van de diepte van bevriezing van de bodem.
Bij de installatie zijn leidingen of andere accumulerende elementen betrokken, een pomp en installatiehulpstukken. De interne verwarmingsinfrastructuur kan worden gevormd door radiatoren, ventilatorkoelers of een warmwatervloer, enz. Dit zal het systeem zijn voor het verbruiken van de geleverde bron.
Dus er worden geothermische warmtepompen geïnstalleerd voor het huis in putten - zoals al opgemerkt, niet alleen land, maar ook water. Het is mogelijk om putten, greppels en velden uit te rusten met een geliquideerde laag grond, maar deze optie wordt vaker gebruikt voor industriële warmtevoorziening. In de gecreëerde nis worden batterijen over de hele site gelegd - in een lineaire of spiraalvormige configuratie. De circuits zijn aangesloten op een pomp aan de oppervlakte, die op zijn beurt is aangesloten op huishoudelijke verwarmingscircuits.
Fabrikanten van geothermische pompen
Het segment wordt actief ontwikkeld door de inspanningen van de grootste ontwikkelaars van HVAC-apparatuur. Met name de ketelfabrikant Viessmann presenteert betrouwbare apparaten voor water- en bodemwarmteopslag met een bedrijfstemperatuur van ongeveer +65 °C. Voor industriële en openbare gebouwen met een oppervlakte van 300-350 m2 is de NIBE F1145 aardwarmtepomp beschikbaar. Naar zijnkenmerken zijn onder meer de mogelijkheid om verbinding te maken met een driefasig netwerk op 380 V en een enkelfasig netwerk op 220 V. Het Japanse bedrijf Mitsubishi biedt universele modellen van geothermische pompen in termen van toepassingen. De ontwikkelaars van dit bedrijf ontwikkelen sinds 2007 het concept van multi-zone verwarmingsscheiding met een vereenvoudigd regelsysteem.
Negeer zo'n veelbelovend segment en binnenlandse bedrijven niet. Een in Rusland gemaakte BROSK Mark II 100 geothermische warmtepomp is bijvoorbeeld speciaal ontworpen voor een particuliere consument - de eigenaar van een klein landhuis. Maar ondanks de bescheiden prestaties wordt deze apparatuur gekenmerkt als betrouwbaar, energiezuinig en multifunctioneel.
Positieve feedback over technologie
Deze manier van verwarmen trekt veel mensen aan met het gemak van onderhoud, onderhoud en natuurlijk minimale financiële kosten tijdens het gebruik. De apparatuur vereist praktisch geen verbruikbare brandstofmaterialen. Er zijn elektrische middelen nodig om de werking van dezelfde pomp en regelapparatuur te waarborgen, maar die zijn onbeduidend tegen de achtergrond van de hoeveelheid teruggeleverde energie. Ook de milieuvriendelijkheid van geothermische warmtepompen wordt benadrukt. Recensies en al met al een van de eerste plaatsen onder de pluspunten is het feit dat de werkende infrastructuur geen ruimte in beslag neemt in het huis. Alleen communicatie wordt binnengebracht en de rest van de functionele eenheden en knooppunten blijven op straat.
Negatieve beoordelingen
Met een volwaardige geothermische thermische prestatie van de stookruimtesystemen zijn niet vergelijkbaar. En het punt zit niet eens in specifieke vermogensindicatoren, maar in de krampachtige toevoer van warmte. Velen klagen over lange perioden van lage energieleveringssnelheden, daarom wordt het aanbevolen om back-uptoevoersystemen te organiseren. Maar hier is nog een tekortkoming. Hoewel er weinig geld wordt uitgegeven aan het onderhoud van de apparatuur, is de initiële investering vergelijkbaar met de aanschaf van een krachtige industriële ketel. Zelfs een geothermische warmtepomp van Russische oorsprong BROSK Mark II 100 is op de markt verkrijgbaar voor 250-300 duizend roebel. afhankelijk van de configuratie. Installatiekosten kosten ook 50-70 duizend roebel.
Conclusie
Er zijn nogal wat mogelijkheden om de warmtevoorziening in een woonhuis te organiseren. Elk van hen is op zijn eigen manier duur tijdens het gebruik - van dure elektrische panelen tot zuinige gasboilers. Maar traditionele apparatuur in een modern design is een systeem dat qua design geoptimaliseerd en eenvoudig te beheren is. Wat kan een aardwarmtepomp aantrekken voor woningverwarming? Natuurlijk komt de economische factor naar voren, maar wat nog meer? U kunt zich tot dergelijke installaties wenden als er voldoende ruimte op de site is om het complex te organiseren. In dit geval kunt u rekenen op in ieder geval passieve bijverwarming van ruimten zonder constante bewaking en onderhoud. En nog een ding - dit is volledige autonomie, waardoor het gebruik van geothermische apparatuur als back-up warmtebron.
