Teplo je jedním z nejvyhledávanějších druhů energie potřebné k udržení lidského života. Náklady na zdroje na jeho výrobu jsou přitom docela působivé – ať už jde o elektřinu s ropnými produkty nebo tradiční paliva, jako je uhlí a dřevo. Je zřejmé, že na tomto pozadí je potřeba nabídnout alternativní způsob vytápění. Jedním z nejslibnějších a aktivně se rozvíjejících technických řešení tohoto typu je geotermální tepelné čerpadlo, jehož koncepce se postupně přibližuje domácím provozním podmínkám.
Přehled technologie
Jakákoli myšlenka alternativního zdroje tepla zahrnuje službu jednoho nebo druhého přírodního materiálu nebo fenoménu. V tomto případě je centrálním dodavatelem energie podloží. Jistota na zemidostatečně hluboko, aby si udržela dostatečnou teplotu, aby se jeho teplo mohlo akumulovat a dále využívat na povrchu. Hydrologické zdroje mohou být také považovány za zdroj tepla, přičemž se provádí úpravy technického řešení skladovací infrastruktury.
Pro reprezentaci účinnosti této technologie lze uvést, že při investici 1 kW energie do údržby geotermálního tepelného čerpadla můžete získat návratnost v podobě 2-6 kW. Co vysvětluje tak vysokou účinnost? Ve srovnání s jinými způsoby zpracování přírodních zdrojů energie neumožňují geotermální mechanismy mezikroky konverze. Například akumulace solární energie vyžaduje, aby se světlo a teplo přeměnily na elektřinu, která se používá k provozu domu. V tomto případě se teplo nepřevádí, ale přímo nebo s minimálními přechodovými kroky je předáváno cílovým spotřebitelům.
Princip fungování
Pro začátek stojí za to identifikovat konkrétní body, které se účastní procesu geotermálního vytápění. Proces začíná v zemi - na úrovni, která se nachází pod bodem mrazu. Teplota se může lišit v závislosti na hloubce. Pro minimální tepelný efekt stačí, aby přesáhl 0 °C, ale v praxi se za ekonomicky oprávněný ukazatel považuje 35-40 °C. Koncovým uživatelem je topný okruh.
Za přenos energie ze země do domácího topného systému je zodpovědné speciální potrubí,obsluhované geotermálním tepelným čerpadlem. Princip činnosti je založen na tom, že tímto přívodním potrubím s výparníkem je teplo předáváno podél chladicího okruhu. Stejně jako v klimatizacích hraje roli aktivní odpařovací látky freon. Před spuštěním čerpadla je v kapalném stavu a po spuštění přechází do plynné formy. Dále je aktualizované chladivo přeneseno do kompresoru, jehož komunikace je spojena s konečným topným okruhem. Přebytečný freon v tomto bodě je vypouštěn výstupním kanálem.
Geotermální zařízení
Hlavním funkčním prvkem systému je tepelné mechanické čerpadlo. Struktura jednotky je reprezentována třemi okruhy:
- Externí. Cirkuluje konvenční chladicí kapalinu ve formě nemrznoucí kapaliny nebo solanky.
- Interní. Obsahuje chladivo v utěsněných komorách, kde probíhají procesy ohřevu a odpařování.
- Vnější smyčka, která jde přímo do cílového obsluhovaného systému.
Seznam pracovních orgánů geotermálního tepelného čerpadla pro vytápění zahrnuje také kompresor, výparník, výtlačný kanál a nosiče tepla. Je důležité si uvědomit, že design, rozvržení a další funkce se mohou lišit v závislosti na aplikaci. Existují zařízení pro půdu, vodu a vzduch, stejně jako kombinované systémy, které mohou pracovat v různých podmínkách.
Zdroje tepla a skladovací zařízení
Geotermální systémy mají mnoho výhod,spojené s hospodárným zásobováním energií, praktičností a technologickou dostupností pro domácí použití. Ale stejně jako jiné systémy, které ukládají alternativní energii, je závislá na zdroji. Proto, aby byla zajištěna stabilita dodávky tepla, je nutné předem promyslet možnost napojení na záložní kanál dodávky energie. Pozemní a hydrologické zdroje budou diskutovány níže, ale prozatím byste se měli v zásadě seznámit s fungující infrastrukturou, kterou geotermální tepelné čerpadlo slouží jako systém zásobování zdroji. Sypké materiály, potrubí, sondy a konstrukce, jejichž struktura může akumulovat energii, fungují jako přijímače tepla. Zejména se může jednat o topné rohože spojené s čerpadlem, chladicí kapalinou a topnými systémy třetích stran.
Pozemní zdroj tepelné energie
Vysokokapacitní systémy, které akumulují geotermální energii, jsou umístěny na polích o rozloze asi 200 m22. Z vyznačené zóny pod bodem mrazu se odstraní vrstva zeminy o tloušťce 40-50 cm. Obecně se získá tloušťka 150-200 cm Tyto a další údaje jsou uvedeny v projektu s výpočtem objemů energie pro konkrétní topný okruh. Hodně bude také záviset na regionu, protože v jedné oblasti můžete získat 30 W z 1 m2 a v jiné - 70-80 z 1 m2.
Na staveništi jsou vytvořeny studny, příkopy nebo pevné plošiny pro umístění nahromaděných prvků. Zvažuje se nejdostupnější v implementacivertikální spádová instalace, ve které jsou umístěny spirálové akumulační trubky nebo rohože. V horizontální konfiguraci sací infrastruktury může tepelné čerpadlo země-voda pro vytápění produkovat velké množství energie, ale má nevýhody. Týkají se složitosti zemních prací (vyžaduje speciální vybavení pro rozvoj velkých ploch), vyloučení jakýchkoli terénních úprav a nižších teplot do konce topné sezóny.
Vodní zdroj tepelné energie
Hlavními objekty služby jsou v tomto případě jezera, nádrže a rybníky. Pokud jde o akumulační prvky, jejich funkci plní polymerové potrubí s nemrznoucí náplní. Objem odebrané energie lze v průměru vyjádřit jako 30 W na 1 m potrubí. Pro komplexní údržbu velkého soukromého domu je zapotřebí 12 kW - proto je nutné zorganizovat potrubní systém o délce 400 m.
Existuje jiný přístup k akumulaci tepla z hydrologických zdrojů. Pokud v blízkosti nejsou žádná jezera a nádrže, můžete na svém vlastním místě vybavit 2-3 studny studnami s hloubkou asi 20 m. Voda na této úrovni bude mít teplotu asi 10 ° C, ale to stačí pro funkci přídavného topení. Základem je, že geotermální tepelné čerpadlo plní úkol neustále cirkulovat teplou nebo horkou vodu. Na jedné straně okruhu se zdroj neustále ohřívá ve studních bez sebemenších nákladů a dům akumuluje energii z nově přijaté části vody.
Instalace geotermálního systému
Před rozhodnutím o nákupu zařízení je třeba zhodnotit, zda je použití této technologie v určitém regionu v zásadě oprávněné. Za tímto účelem se provádí řada geologických průzkumných studií se stanovením hloubky zamrznutí půdy.
V instalaci se jedná o potrubí nebo jiné akumulační prvky, čerpadlo a instalační armatury. Vnitřní topnou infrastrukturu mohou tvořit radiátory, ventilátorové chladiče nebo teplovodní podlaha atd. Toto bude systém pro spotřebu dodaného zdroje.
Geotermální tepelná čerpadla se tedy pro dům instalují do studní – jak již bylo řečeno, nejen půdy, ale i vody. Je možné vybavit studny, příkopy a pole s likvidovanou vrstvou zeminy, ale tato možnost se častěji používá pro průmyslové zásobování teplem. Ve vytvořeném výklenku jsou baterie položeny po celém místě - v přímé nebo spirálové konfiguraci. Okruhy jsou připojeny k čerpadlu umístěnému na povrchu, které je zase připojeno k domácím topným okruhům.
Výrobci geotermálních čerpadel
Segment je aktivně rozvíjen úsilím největších vývojářů HVAC zařízení. Zejména výrobce kotlů Viessmann představuje spolehlivé jednotky pro akumulaci tepla vody a země při provozní teplotě kolem +65 °C. Pro průmyslové a veřejné budovy o rozloze 300-350 m2 je k dispozici zemní tepelné čerpadlo NIBE F1145. K jehoMezi vlastnosti patří možnost připojení k třífázové síti na 380 V a jednofázové síti na 220 V. Japonská společnost Mitsubishi nabízí univerzální modely geotermálních čerpadel z hlediska aplikací. Vývojáři této společnosti již od roku 2007 vyvíjejí koncept vícezónového oddělení vytápění se zjednodušeným řídicím systémem.
Neignorujte tak slibný segment a domácí společnosti. Například geotermální tepelné čerpadlo BROSK Mark II 100 ruské výroby je navrženo speciálně pro soukromého spotřebitele - majitele malého venkovského domu. Ale i přes skromný výkon je toto zařízení charakterizováno jako spolehlivé, energeticky účinné a multifunkční.
Pozitivní zpětná vazba na technologii
Tento způsob vytápění láká mnoho lidí pohodlností údržby, údržby a samozřejmě minimálními finančními náklady při provozu. Zařízení prakticky nevyžaduje spotřební palivové materiály. Elektrické zdroje jsou potřebné k zajištění funkce stejného čerpadla a řídicího zařízení, ale na pozadí množství vracené energie jsou zanedbatelné. Důraz je kladen také na ekologickou šetrnost geotermálních tepelných čerpadel. Recenze a vůbec jedno z prvních míst mezi plusy kladou skutečnost, že pracovní infrastruktura nezabírá místo v domě. Jsou přivedeny pouze komunikace a zbytek funkčních jednotek a uzlů zůstává na ulici.
Negativní recenze
S plnohodnotným geotermálním tepelným výkonem kotelnysystémy nejsou srovnatelné. A nejde ani tak o konkrétní ukazatele výkonu, ale o křečovitý přísun tepla. Mnozí si stěžují na dlouhá období nízkých sazeb dodávky energie, a proto se doporučuje organizovat záložní systémy zásobování. Je zde ale ještě jeden nedostatek. Na údržbu zařízení jde sice málo peněz, ale počáteční investice je srovnatelná s pořízením výkonného průmyslového kotle. Dokonce i geotermální tepelné čerpadlo ruského původu BROSK Mark II 100 je na trhu k dispozici za 250-300 tisíc rublů. v závislosti na konfiguraci. Náklady na instalaci budou také stát 50–70 tisíc rublů.
Závěr
Možností pro organizaci dodávek tepla v soukromém domě je poměrně mnoho. Každý z nich je během provozu svým způsobem drahý - od drahých elektrických panelů až po ekonomické plynové kotle. Tradiční zařízení v moderním designu je však systém, který je designově optimalizovaný a snadno se ovládá. Co může zaujmout geotermální tepelné čerpadlo pro vytápění domu? Do popředí se samozřejmě dostane ekonomický faktor, ale co už? Na takové instalace se můžete obrátit, pokud je na místě dostatek místa pro uspořádání komplexu. V tomto případě můžete počítat alespoň s pasivním pomocným vytápěním prostor bez neustálého sledování a údržby. A ještě jedna věc - toto je úplná autonomie, která umožňuje využití geotermálního zařízení jako záložního zdroje tepla.
