Геотермальне опалення будинку, будівництво та ремонт будинку своїми руками
Теплоізоляція понад усе
Аби не заглиблюватися в подробиці геотермального опалення будинку, необхідно відразу відзначити найважливіша умова, без виконання якого неможливо ефективно використовувати тепло земної кори - це практично повна відсутність теплових втрат в обігрівається житловому будинку. Саме проведення ізолюючих робіт в необхідному обсязі, є першим етапом створення геотермальної системи опалення.
Побачити найбільш «слабкі» місця в енергозащіте будинку, можна за коштами приладу в народі іменується тепловізором. Статистичні дані, зібрані в результаті теплоаудіторних досліджень розподіляють загальні втрати елементів будинку в таких пропорціях:
- стіни, фасад будівлі - 60%;
- покрівля всіх видів - 20%;
- дверні та віконні конструкції - 20%;
- фундамент і цокольні приміщення - 10%;
- непереборні втрати - 10%.
Як видно з наведених вище даних, абсолютно позбутися від теплових втрат в будинку не можливо, але постаратися звести їх значення до мінімуму цілком реально.
Основні елементи геотермального опалення
Запропонована ще в дев'ятнадцятому столітті лордом Кельвіном концепція, стала по-справжньому революційною тільки в кінці двадцятого століття. На жаль, Україна, з її безмежними запасами органічних палив, не входить в когорту країн активно використовують геотермальні опалення для будинків. Переважна більшість таких систем вмонтовуються в будинках Украінан, зарубіжного виробництва.
В якій би країні світу не була створена геотермальна установка для опалення, набір елементів в її складі постійний:
- парокомпресійна теплонасосної установка (тепловий насос);
- бак-акумулятор нагрівається;
- система збору низькопотенційної енергії навколишнього середовища (зовнішній колектор);
- насосне обладнання, вимірювальні прилади, система автоматики.
Колектор геотермального тепла
Нічого надприродного в цій найважливіший елемент системи немає. По суті, це банальний набір поліетиленових труб і запірної арматури, призначений для відбирання низкопотенциальной енергії від поновлюваного джерела. Його Типовиконання більшою мірою залежить від обраного теплового «джерела».
Найменш ефективним джерелом, істотно погіршує коефіцієнт корисної дії геотермальної установки, є навколишнє повітря. Використовувати його в будинкових опалювальних комплексах, вкрай не вигідно, особливо в умовах вологого і теплого клімату.
Земна кора здатна подарувати людству нескінченну кількість безкоштовних калорій. Однакову ефективність матиме як скважних укладання контуру трубопроводу, так і підгрунтовий монтаж.
При бурінні свердловини і використанні колектора стандартного діаметра 120 - 150 мм, попередній розрахунок теплової потужності отриманого геотермального споруди можна провести зі співвідношення 50-60 Вт з одного погонного метра трубопроводу. У разі якщо, необхідне для опалення будинку кількість калорій вимагає створення дуже глибоких свердловин (понад 150 метрів), можна розділити загальну величину на три рівновеликих колодязя. Таке рішення, незначно погіршить роботу системи, але істотно знизить витрати на її монтаж. Наявність термальних грунтових вод в значній мірі збільшить кількості тепла одержуваного з кожного метра свердловини.
Теплова потужність підземного колектора, трохи нижче (30-40 Вт на метр). Однак і тут вирішальною величиною, що визначає кількість акумульованих калорій, буде вологість грунту. Чим вище цей показник, тим краще для власника.
Взагалі, довколишнє водоймище може стати оптимальним джерелом тепла для геотермальної опалювальної системи будинку. Постійно позитивна температура рідини в будь-який час року в поєднанні з високим коефіцієнтом теплопровідності, наділяють колектора змонтовані на дні водоймищ високими питомими показниками теплової потужності (40-50 Вт / м).
Теплова насосна установка
ТНУ - це серце будь-якої геотермальної системи опалення будинку. Принцип її дії не змінився за останню сотню років. Тосол, що заповнює зовнішній колектор, отримує енергію від навколишнього середовища (грунт, вода, повітря) і за коштами циркуляційного насоса подається в теплообмінний апарат, який називають випарником. У ньому відбувається передача накопиченої тосолом енергії до рідини, що циркулює у внутрішньому контурі системи теплового насоса. Як правило, це середовище з високим коефіцієнтом теплопередачі і низькою температурою кипіння. Завдяки таким параметрам теплоносій внутрішнього контуру в випарнику переходить в інший агрегатний стан - насичений пар.
Далі газоподібний холодоагент стискується в компресорі, і підвищуючи свою температуру надходить в теплообмінник (конденсатор), де віддає накопичені калорії мережевій воді. Потім охолоджений пар знижує свій тиск в дроселюючому елементі і знову потрапляє в випарник ТНУ. Нагріта мережева вода акумулюється в спеціальних баках і використовується безпосередньо для обігріву житлових будинків.
Насоси, компресор і додаткове обладнання для геотермального опалення будинку
Довгі трубні конструкції мають велике гідравлічний опір. Тому справне функціонування системи геотермального опалення неможливо без якісного насосного обладнання (циркуляційний насос, насос мережної води). Ці елементи мають електричний привід, а значить, для їх роботи необхідно затратити не мала кількість енергії.
Наступним вузлом, значно впливає на загальну ефективність теплонасосної установки для геотермального опалення будинку. є компресорний агрегат, який так само наводиться в дію електричним двигуном. Всі параметри роботи компресора (ступінь стиснення, кількість ступенів) ретельно розраховуються. Його завдання забезпечити необхідну величину тиск на вході в конденсатор при будь-якому режимі роботи ТНУ.
Якщо тепловий насос, це «серце» геотермальної системи для опалення, то мікроконтролер керуючий, всім процесом опалення - це її мозок. Він отримує інформацію про фізичні параметри середовищ (тосола, холодоагенту, грунту, кімнатного повітря) і в залежності від цього змінює режим роботи всього опалювального комплексу.
Унікальність ідеї геотермального опалення
На даний момент, ТНУ залишаються єдиними в своєму роді агрегатами, які можуть генерувати в 5-7 разів більше теплової енергії, ніж споживають електричної для забезпечення своєї безперебійної роботи. В умовах постійного подорожчання органічних палив, геотермальне опалення будинку є єдиним економічно обгрунтованим варіантом створення комфортного середовища всередині житлових приміщень, в складних кліматичних умовах помірних широт.