Hệ thống sưởi địa nhiệt cho một ngôi nhà nông thôn: các tính năng sắp xếp tự làm

Nguyên tắc hoạt động

Một hiện tượng chẳng hạn như làm nóng địa nhiệt, nguyên lý của nó giống như một tủ lạnh thông thường, chỉ có điều ngược lại, đang ngày càng trở nên phổ biến. Trái đất giữ nhiệt không ngừng, có thể đốt nóng các vật nằm trên bề mặt của nó. Điểm mấu chốt là magma nóng làm nóng trái đất từ ​​bên trong, và nhờ có mặt đất mà nó không bị đóng băng từ trên cao.

Và nguyên lý hoạt động ở đây như sau: một máy bơm nhiệt được đặt lên trên, một bộ trao đổi nhiệt được hạ xuống một trục đất đặc biệt. Nước ngầm đi qua máy bơm và được làm nóng. Do đó, nhiệt lượng thu được trong trường hợp này được sử dụng cho các mục đích công nghiệp hoặc sinh hoạt. Đây là cách hoạt động của hệ thống sưởi trên mặt đất.

Sơ đồ của máy bơm nhiệt

Lưu ý rằng ưu điểm chính của hệ thống như vậy là với chi phí điện 1 kW, chúng ta thu được năng lượng nhiệt hữu ích trong khoảng từ 4 đến 6 kW. Để so sánh, một máy điều hòa không khí thông thường không thể chuyển 1 kW điện thành 1 kW nhiệt năng (định luật bảo toàn năng lượng, vì tổn thất trong quá trình chuyển đổi dạng năng lượng này sang dạng năng lượng khác, vẫn chưa bị hủy bỏ. ). Việc sưởi ấm từ sức nóng của trái đất sẽ được đền đáp đủ nhanh với cách tiếp cận đúng đắn để thực hiện sưởi ấm bằng địa nhiệt.

Chi phí ước tính và hoàn vốn của hệ thống

Khi lựa chọn hệ thống sưởi bằng nhiệt, nguyên tắc của nó đã được biết đến, các chủ sở hữu nên biết rằng sẽ cần phải đầu tư nhất định. Thương hiệu của thiết bị được lựa chọn theo yêu cầu của người sử dụng, giá cả của thiết bị phụ thuộc vào nhiều yếu tố, ví dụ như công suất.

Các thiết bị cho 4-5 kW được ước tính là $ 3000-7000, cho 5-10 kW chúng có giá $ 4000-8000, cho 10-15 kW đã là $ 5000-10000. Thêm vào đó, 40-50% số tiền sẽ là chi phí lắp đặt và khởi chạy hệ thống. Kết quả là một lượng chi phí rất ấn tượng. Nhưng tất cả chúng sẽ trả hết trong khoảng 3-5 năm, và sau đó chỉ còn lại tiền điện mà máy bơm nhiệt tiêu thụ.

Nguyên tắc thu nhận năng lượng địa nhiệt

Hoạt động của các trạm sưởi địa nhiệt thường được so sánh với nguyên lý hoạt động của hệ thống điều hòa không khí hoặc một tủ lạnh thông thường. Bất kỳ sơ đồ nào bao gồm hai mạch trao đổi nhiệt. Người ta thường chấp nhận rằng trong mạch nằm trong lòng đất, hạt tải điện được đốt nóng (thường xuyên nhất là freon không đóng băng đóng vai trò này), sau đó được chuyển đến “mạch nhà” trong thiết bị bay hơi của bộ trao đổi nhiệt.

Chất lỏng nguội đi sau khi lưu thông quanh nhà phải được làm nóng trở lại đến khoảng + 7 ° C để lặp lại chu trình. Đồng thời, vào mùa hè, hệ thống này hoạt động theo nguyên tắc ngược lại, làm mát không khí trong nhà, nên gọi nó không phải là sưởi mà là điều hòa sẽ đúng hơn.

Sử dụng máy bơm nhiệt

Độ bền của hệ thống phụ thuộc vào đặc điểm và điều kiện mà máy bơm nhiệt hoạt động. Trong việc lắp đặt địa nhiệt, nó có khả năng hoạt động trong khoảng 1800 giờ mỗi năm. Đây là giá trị trung bình cho các vĩ độ không có nguồn nhiệt dưới lòng đất.

Cách thức hoạt động của máy bơm nhiệt

Nguyên tắc hoạt động của hệ thống sưởi nhiệt là giống hệt nhau và không liên quan gì đến nước xuất xứ hoặc nhãn hiệu. Máy bơm địa nhiệt có thể khác nhau về thiết kế, kích thước, hình thức bên ngoài, nhưng hệ số sinh nhiệt sẽ luôn giống nhau đối với các máy bơm từ các công ty khác nhau và các quốc gia khác nhau. Điều này chính xác là do tính đặc thù của việc xử lý năng lượng tự nhiên thành nhiệt năng.

Hậu quả của những tính toán sai lầm đó cuối cùng dẫn đến hậu quả vô cùng tai hại - đất lún xuống không đều, có nơi còn lún rất sâu, hậu quả là các ống nhựa bảo vệ bị hư hỏng. Nếu ngôi nhà nằm gần đó, thì sự biến dạng của móng hoặc tường có thể xảy ra do thay đổi địa chất.

Định kỳ, cần thực hiện các biện pháp “tái tạo” đất để cung cấp thêm nhiệt năng cho bộ trao đổi nhiệt. Đây có thể là năng lượng mặt trời hoặc sưởi ấm đầu dò khi máy bơm nhiệt được sử dụng ở chế độ làm mát không gian.

Kết luận, cần lưu ý rằng cài đặt địa nhiệt vẫn chưa khả dụng cho tất cả mọi người.Trong một số trường hợp, thời gian hoàn vốn có thể kéo dài hơn 10 năm, nhưng cuối cùng, chính những phương pháp sưởi ấm ngôi nhà này sẽ sớm trở thành phương pháp thay thế không chỉ mà còn là phương pháp duy nhất có thể.

VIDEO: Máy bơm nhiệt địa nhiệt

Gia nhiệt địa nhiệt: chúng tôi phân tích nguyên lý hoạt động

Nguyên lý hoạt động của loại sưởi này khá đơn giản và nằm ở đặc tính trái đất không đóng băng dù ở nhiệt độ khá thấp. Ví dụ, ở nhiệt độ không khí khoảng âm mười lăm, trái đất sẽ đóng băng chỉ từ năm đến bảy độ. Và bây giờ chúng ta hãy trả lời câu hỏi, liệu có thể khai thác khá thành công lợi ích từ tài sản đất đai này và làm nóng ngôi nhà với sự trợ giúp của một nguồn lực như vậy không? Câu trả lời là hiển nhiên: tất nhiên, có! Vì vậy, tại sao không làm điều đó? Vấn đề là, tất cả không đơn giản như vậy. Để lắp đặt hệ thống sưởi như vậy, cần phải giải quyết các vấn đề nhỏ liên quan, được liệt kê dưới đây.

Lắp đặt hệ thống sưởi địa nhiệt

• Để có được nhiệt lượng tối đa ra khỏi trái đất, bạn cần phải tích lũy năng lượng nhiệt này và tập trung nó vào việc sưởi ấm ngôi nhà, và điều này đáng để bạn nỗ lực.
• Nó là cần thiết để duy trì nhiệt độ của dây dẫn. Riser được làm nóng phải dẫn nhiệt trong chất lỏng sẽ đi qua hệ thống sưởi trung tâm.
• Nếu dây dẫn này nguội đi, nhiệt độ của nó phải được phục hồi ngay lập tức bằng cách đốt nóng. Để giải quyết vấn đề này, máy bơm nhiệt địa nhiệt đặc biệt đã được phát minh, giúp đối phó với công việc. Thiết bị này giúp tách ra lượng nhiệt cần thiết để sưởi ấm bình thường cho ngôi nhà, có thể sử dụng cho nhiều nhu cầu khác nhau.Nhân tiện, những chiếc máy bơm như vậy có thể đáp ứng được khối lượng công việc khá lớn. Các khả năng thiết kế phụ thuộc trực tiếp vào vị trí của nó trong nhà.

Nếu trước đây hiện tượng sưởi ấm một ngôi nhà với sự trợ giúp của nhiệt năng của trái đất chỉ có thể tìm thấy bên ngoài nước ta, thì ngày nay những thiết bị như vậy không phải là một phép lạ và không phải là hiếm.

Sơ đồ hoạt động của kết cấu nhiệt

Đồng thời, xin lưu ý rằng chúng không chỉ được lắp đặt ở các bộ phận phía nam, ấm như bạn nghĩ. Ở các khu vực phía Bắc, điều này thậm chí còn phổ biến hơn.

Chúng ta hãy xem xét kỹ hơn loại sơ đồ làm việc mà các cấu trúc có. Cách đây rất lâu, người ta đã đặt ra câu hỏi tại sao khi một số chất lỏng bốc hơi khỏi một bề mặt, sau đó bề mặt đó lại nguội đi, và tại sao năng lượng lại bị lấy đi. Ngay sau khi câu trả lời cho câu hỏi này được đưa ra, suy nghĩ nảy sinh tại sao không chạy cơ chế này theo trình tự ngược lại, đó là tại sao không lấy không khí ấm thay vì băng. Một ví dụ là hoạt động của hệ thống điều hòa không khí hiện đại: nhiều hệ thống không chỉ có thể làm mát mà còn làm nóng không khí. Nhược điểm duy nhất của các thiết bị này là hoạt động hạn chế ở nhiệt độ thấp. Ở một nhiệt độ nhất định, chúng chỉ đơn giản là không thể hoạt động. Không giống như chúng, hệ thống sưởi địa nhiệt của một ngôi nhà nông thôn hoàn toàn không có nhược điểm như vậy, mặc dù nguyên lý hoạt động của chúng và đối với thiết bị nói trên là gần giống nhau.

Hệ thống sưởi địa nhiệt của một ngôi nhà nông thôn

Lắp đặt bộ trao đổi nhiệt

Các kiểu cài đặt hiện tại là:

• thẳng đứng, khi bạn cần khoan nhiều giếng;
• nằm ngang, nơi các rãnh được đào dưới độ sâu đóng băng;
• dưới nước, khi đẻ được thực hiện dọc theo đáy của bể chứa gần nhất.

Điều này thật thú vị: Chúng ta hãy cùng nhau tìm hiểu xem - hệ thống sưởi ấm một ống hay hai ống hiệu quả hơn là gì?

Cài đặt hệ thống

Hệ thống sưởi địa nhiệt của một ngôi nhà nông thôn ở giai đoạn sắp xếp đòi hỏi một khoản đầu tư tài chính vững chắc. Chi phí cuối cùng cao của hệ thống phần lớn là do khối lượng lớn công đất liên quan đến việc lắp đặt mạch sưởi.

Theo thời gian, chi phí tài chính sẽ được đền đáp, vì năng lượng nhiệt được sử dụng trong mùa sưởi ấm được khai thác từ sâu trong lòng đất với chi phí điện tối thiểu.

• phần chính nên được đặt dưới lòng đất hoặc dưới đáy của hồ chứa;
• trong nhà chỉ được lắp đặt các thiết bị khá nhỏ gọn và đặt bộ tản nhiệt hoặc mạch sưởi dưới sàn. Thiết bị đặt bên trong nhà cho phép bạn điều chỉnh mức độ làm nóng của chất làm mát.

Khi thiết kế sưởi ấm do nhiệt của trái đất, cần phải xác định tùy chọn lắp đặt cho mạch làm việc và loại bộ thu.

Có hai loại bộ sưu tập:

1. Theo phương thẳng đứng - lao xuống đất vài chục mét. Để làm được điều này, cần phải khoan một số giếng nhất định cách nhà một khoảng ngắn. Một mạch điện được ngâm trong giếng (tùy chọn đáng tin cậy nhất là các đường ống làm bằng polyetylen liên kết chéo).

2. Nhược điểm: Chi phí tài chính lớn cho việc khoan một số giếng trong lòng đất với độ sâu từ 50 mét trở lên.

   Ưu điểm: Vị trí ngầm của đường ống ở độ sâu mà nhiệt độ mặt đất ổn định, đảm bảo hệ thống đạt hiệu quả cao. Ngoài ra, máy thu dọc chiếm diện tích đất nhỏ.

3. Nằm ngang. Việc sử dụng một bộ thu như vậy được phép ở những vùng có khí hậu ấm áp và ôn hòa, vì độ sâu đóng băng của đất không được vượt quá 1,5 mét.

4. Nhược điểm: Cần sử dụng diện tích mặt bằng lớn (nhược điểm chính). Phần đất này sau khi đặt đường bao không thể dùng làm vườn hoặc vườn rau, vì hệ thống làm việc với việc thoát ra hơi lạnh trong quá trình vận chuyển chất làm lạnh, sẽ làm cho rễ cây bị đóng băng.

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   Lợi ích: Công việc đất đai rẻ hơn mà bạn thậm chí có thể tự làm.

Năng lượng địa nhiệt có thể được tạo ra bằng cách đặt một mạch địa nhiệt nằm ngang ở đáy của một hồ chứa không đóng băng. Tuy nhiên, điều này khó thực hiện trong thực tế: bể chứa có thể nằm bên ngoài khu vực riêng, và khi đó việc lắp đặt bộ trao đổi nhiệt sẽ cần phải được phối hợp. Khoảng cách từ vật được nung nóng đến bình chứa không được quá 100 mét.

Yêu cầu đối với hệ thống sưởi địa nhiệt tại nhà bằng tay của chính bạn

Thoạt nhìn, có vẻ như chi phí lắp đặt quá cao, tuy nhiên, sử dụng lắp đặt lâu dài, chắc chắn rằng việc sưởi ấm này sẽ thành công nhanh chóng và không cần đầu tư.

Làm nóng địa lý sẽ yêu cầu:

• Đầu tư một lần với số tiền lớn;
• Lực lượng đáng kể cho sự sắp xếp;
• Chuẩn bị đúng và có thẩm quyền.

Ngoài ra, người ta có thể lưu ý sự tăng giá thường xuyên đối với các nguồn tài nguyên như khí đốt và điện, hầu như diễn ra hàng tháng, nhưng hệ thống địa nhiệt không phụ thuộc vào những mức giá này.

Một phần của hệ thống có vị trí dưới lòng đất, do đó trái đất được sử dụng làm nguồn nhiệt. Việc sưởi ấm kiểu này sẽ cần có giếng, đầu dò và bộ trao đổi nhiệt.Chỉ một thiết bị được lắp đặt trên lãnh thổ của ngôi nhà, do đó nhiệt được tạo ra và theo quy luật, nó không yêu cầu quá nhiều không gian. Do thiết bị này, nhiệt độ được điều chỉnh và cung cấp năng lượng nhiệt. Khi lắp đặt hệ thống, cần có một nhánh nhỏ của đường ống và bộ tản nhiệt, còn nếu tòa nhà nhỏ thì lắp máy phát điện ở tầng hầm.

Chúng tôi tự lắp đặt hệ thống sưởi địa nhiệt

Chi phí của dự án và công việc lắp đặt cấu trúc địa nhiệt là khá lớn, việc mua sắm tất cả các thiết bị cần thiết, sự tham gia của đội ngũ chuyên gia cũng như nhu cầu đào lâu dài không thể rẻ.

Tuy nhiên, do lợi nhuận của việc lắp đặt loại lò sưởi này trong nhà nên thời gian thu hồi vốn khá nhanh. Có thể tiết kiệm thêm bằng cách lắp đặt các nguồn sản xuất năng lượng thay thế khác, chẳng hạn như các tấm pin mặt trời có thể cung cấp năng lượng cho mạng lưới địa nhiệt. Ngay cả khi giá tài nguyên hóa thạch và khí đốt tăng đáng kể, chúng sẽ không ảnh hưởng đến chi phí sưởi ấm.

Phần chính của mạng lưới dây điện được giấu sâu dưới lòng đất, một bể chứa chất làm lạnh, được đặt trong giếng, cung cấp nhiên liệu cho ngôi nhà. Hơn nữa, trong tầng hầm hoặc các phòng tiện ích khác, bạn sẽ cần đặt một máy tạo nhiệt. Hầu hết các thiết bị này đều khá nhỏ gọn. Để làm ấm cơ sở sẽ phải cài đặt một số bộ tản nhiệt.

Trên máy phát điện được lắp đặt có thể điều chỉnh nhiệt độ trong nhà và năng lượng tiêu thụ. Việc lắp đặt đi kèm với việc lắp đặt các thiết bị cho các phòng sưởi ấm, phân nhánh của đường ống. Trong hầu hết các mặt bằng, máy phát nhiệt được đưa ra một phòng riêng để tiếng ồn từ nơi làm việc không gây ảnh hưởng đến việc kinh doanh của người dân.

Làm thế nào để làm cho sưởi ấm địa nhiệt bằng tay của riêng bạn tại nhà

Sơ đồ lắp đặt một máy bơm địa nhiệt.

Đây là một trong những kiểu sưởi ấm tốn kém và tốn nhiều thời gian. Bạn phải tiến hành đào đắp quy mô lớn, chi phí thiết bị sẽ chiếm phần lớn chi phí. Trước khi bắt đầu tạo hệ thống sưởi như vậy bằng chính tay của mình, bạn cần tìm hiểu hệ thống nào được sử dụng và các tính năng của thiết bị của chúng là gì.

Vật liệu cần thiết để lắp đặt hệ thống sưởi địa nhiệt:

• ống polyetylen;
• Bơm nhiệt;
• bộ tản nhiệt sưởi ấm.

Phân loại theo loại:

• bộ trao đổi nhiệt ngang được sử dụng thường xuyên nhất, trong khi các đường ống được đặt dưới đất ở độ sâu vượt quá mức đóng băng của đất trong khu vực của bạn. Loại sưởi ấm này có một nhược điểm đáng kể - mạch điện chiếm một diện tích lớn. Nếu diện tích ngôi nhà của bạn là 250 m², thì để sưởi ấm nó, bạn sẽ phải đặt các đường ống trên diện tích \ u200b \ u200ba khoảng 600 m², và điều này không thể được thực hiện ở mọi khu vực. Điều đặc biệt là không thuận tiện khi thực hiện việc sưởi ấm như vậy ở nhà trong trường hợp khi lãnh thổ đã được cắm sẵn, chẳng hạn, bộ thu gom không được cách cây gần hơn 1,5 m;
• bộ trao đổi nhiệt thẳng đứng có kích thước nhỏ hơn nhiều, nhưng giá thành cao hơn. Để cài đặt nó, bạn cần một ít không gian, nhưng bạn sẽ phải sử dụng thiết bị khoan.

Giếng có thể cao từ 50 đến 200 m, nhưng nó sẽ tồn tại đến 100 năm. Phương pháp này thuận tiện khi lãnh thổ của một ngôi nhà ở nông thôn đã được trang bị sẵn, sẽ không cần phải thay đổi cảnh quan hiện có.Việc lắp đặt loại sưởi địa nhiệt này hoàn toàn bằng tay của bạn sẽ không hoạt động, vì bạn sẽ cần thiết bị đặc biệt để khoan giếng - bộ trao đổi đặt trong nước là cách tiết kiệm nhất, nó sử dụng năng lượng nhiệt của nước. Có thể sử dụng nó nếu khoảng cách đến bể chứa không quá 100 m. Một đường bao xoắn ốc được làm bằng ống và đặt ở độ sâu vượt quá vùng đóng băng, diện tích của \ u200b \ u200bộ chứa phải lớn hơn 200 m² . Khi thực hiện phương pháp này, không cần phải tiến hành đào đắp quy mô lớn và do đó mọi thứ có thể được thực hiện bằng tay.

Nếu chúng ta nói về sự phức tạp của việc thực hiện dự án này, thì nó là khá lớn, và nếu bạn quyết định tự làm mọi thứ, thì phương pháp thứ ba sẽ dễ tiếp cận nhất. Nếu bạn mua thiết bị đắt tiền, thì việc lắp đặt phải được thực hiện với chất lượng cao, nếu không hệ thống sẽ không hoạt động bình thường.

Các nguồn nhiệt địa nhiệt

Để sưởi ấm bằng địa nhiệt, có thể sử dụng các nguồn nhiệt năng trên cạn sau đây:

• nhiệt độ cao;
• nhiệt độ thấp.

Ví dụ, lò xo nhiệt thuộc loại nhiệt độ cao. Bạn có thể sử dụng chúng, nhưng phạm vi của chúng bị giới hạn bởi vị trí thực tế của các nguồn đó. Nếu ở Iceland, loại năng lượng này được sử dụng tích cực, thì ở Nga các vùng nước nhiệt không phải là nơi định cư. Chúng tập trung nhiều nhất ở Kamchatka, nơi nước ngầm được sử dụng làm chất dẫn nhiệt và cung cấp cho các hệ thống nước nóng.

Không cần phải có núi lửa để sử dụng hiệu quả nhiệt năng của trái đất. Việc sử dụng những nguồn tài nguyên chỉ cách bề mặt trái đất 200 mét là đủ

Nhưng để sử dụng các nguồn nhiệt độ thấp, chúng ta có tất cả các điều kiện tiên quyết cần thiết.Với mục đích này, các khối khí xung quanh, đất hoặc nước là phù hợp. Một máy bơm nhiệt được sử dụng để trích xuất năng lượng cần thiết. Với sự trợ giúp của nó, quy trình chuyển đổi nhiệt độ môi trường thành nhiệt năng được thực hiện không chỉ để sưởi ấm, mà còn để cung cấp nước nóng cho một hộ gia đình tư nhân.

thuận

Hoạt động của các hệ thống sưởi ấm như vậy được thực hiện trên một loại nhiên liệu mới và khác thường về chất lượng - năng lượng của ruột trái đất được sử dụng để điều hòa không khí, cũng như sưởi ấm một ngôi nhà riêng. Năng lượng này tạo ra các điều kiện sống tối ưu và thoải mái, và không gây ô nhiễm môi trường với các chất độc hại và chất thải. Việc sưởi ấm ngôi nhà được thực hiện bằng cách sử dụng năng lượng tự do, đối với 1 kW điện hệ thống trả lại 4-5 kW nhiệt

Một ưu điểm quan trọng không kém là không cần mua thêm máy hút mùi và ống khói, có thể phải mua để đảm bảo hoạt động trơn tru của các loại hệ thống sưởi khác. Trong quá trình hoạt động sưởi ấm, khói và mùi có hại không phát ra từ mặt đất, hệ thống như vậy không gây ra tiếng ồn quá mức và ngoài ra, nó không chiếm nhiều diện tích. Các đơn vị địa nhiệt, không giống như nhiên liệu rắn và nhiên liệu lỏng, thực tế là vô hình đối với con người, chúng không phá hủy tính toàn vẹn của mặt tiền và nội thất của ngôi nhà

Không cần phải mất thời gian suy nghĩ về các vấn đề như lưu trữ, giao hàng và mua nhiên liệu, vì năng lượng của hành tinh là vô tận

Các đơn vị địa nhiệt, không giống như hệ thống nhiên liệu rắn và nhiên liệu lỏng, thực tế là vô hình đối với con người, chúng không phá hủy tính toàn vẹn của mặt tiền và nội thất của ngôi nhà. Không cần phải lãng phí thời gian để suy nghĩ về các vấn đề như lưu trữ, giao hàng và mua nhiên liệu, vì năng lượng của hành tinh là vô tận.

Nếu bạn cần sưởi ấm ngôi nhà của mình bằng hơi ấm của trái đất, thì bạn cũng nên xem xét khía cạnh tài chính của nó. Chúng tôi lưu ý ngay rằng quá trình lắp đặt một hệ thống như vậy sẽ đòi hỏi chi phí cao so với thiết bị diesel và khí đốt.

Ngược lại với điều này, có thể lưu ý rằng mức độ tiêu thụ điện ít hơn nhiều, do đó về lâu dài, tính khả thi về kinh tế của việc mua thiết bị địa nhiệt có thể nhìn thấy bằng mắt thường. Theo các nhà phát triển, tối đa năm kilowatt năng lượng nhiệt sẽ được trả lại từ mỗi kilowatt năng lượng điện đã sử dụng.