Il calore è uno dei tipi di energia più ricercati necessari per sostenere la vita umana. Allo stesso tempo, i costi delle risorse per la sua produzione sono piuttosto impressionanti, sia che si tratti di elettricità con prodotti petroliferi o combustibili tradizionali come carbone e legno. Ovviamente, in questo contesto, è necessario offrire un metodo di riscaldamento alternativo. Una delle soluzioni tecniche di questo tipo più promettenti e attivamente sviluppate è una pompa di calore geotermica, il cui concetto si sta gradualmente avvicinando alle condizioni operative domestiche.
Panoramica della tecnologia
Qualsiasi idea di una fonte di calore alternativa implica il servizio dell'uno o dell' altro materiale o fenomeno naturale. In questo caso, il sottosuolo è il fornitore centrale di energia. Terra su certoabbastanza profondo da mantenere una temperatura sufficiente in modo che il suo calore possa essere accumulato e utilizzato ulteriormente sulla superficie. Le risorse idrologiche possono anche essere considerate una fonte di calore, apportando adeguamenti al progetto tecnico dell'infrastruttura di stoccaggio.
Per rappresentare l'efficacia di questa tecnologia, si può notare che investendo 1 kW di energia nella manutenzione di una pompa di calore geotermica, si può ottenere un ritorno sotto forma di 2-6 kW. Cosa spiega un'efficienza così elevata? Rispetto ad altri mezzi di elaborazione delle fonti energetiche naturali, i meccanismi geotermici non prevedono fasi di conversione intermedie. Ad esempio, l'accumulo di energia solare richiede che luce e calore vengano convertiti in elettricità, che viene utilizzata per far funzionare la casa. In questo caso il calore non viene convertito, ma direttamente o con minimi passaggi transitori viene trasferito ai consumatori target.
Principio di funzionamento
Per cominciare, vale la pena identificare i punti specifici coinvolti nel processo di riscaldamento geotermico. Il processo inizia nel terreno, a un livello che si trova al di sotto del punto di congelamento. La temperatura può variare a seconda della profondità. Per un effetto termico minimo è sufficiente che superi 0 ° C, ma in pratica 35-40 ° C è considerato un indicatore economicamente giustificato. L'utente finale è il circuito di riscaldamento.
Una conduttura speciale è responsabile del trasferimento di energia dal suolo al sistema di riscaldamento domestico,servito da pompa di calore geotermica. Il principio di funzionamento si basa sul fatto che il calore viene trasferito attraverso questa linea di alimentazione con uno scambiatore di calore dell'evaporatore lungo il circuito frigorifero. Come nei condizionatori d'aria, il freon svolge il ruolo di sostanza attiva evaporante. Prima dell'avvio della pompa, è allo stato liquido e dopo l'avvio passa in forma gassosa. Inoltre, il refrigerante aggiornato viene trasferito al compressore, le cui comunicazioni sono collegate al circuito di riscaldamento finale. Il freon in eccesso a questo punto viene scaricato attraverso il canale di uscita.
Attrezzature geotermiche
L'elemento funzionale principale del sistema è una pompa termomeccanica. La struttura dell'unità è rappresentata da tre circuiti:
- Esterno. Fa circolare il liquido di raffreddamento convenzionale sotto forma di antigelo o salamoia.
- Interno. Contiene refrigerante in camere sigillate dove avvengono i processi di riscaldamento-evaporazione.
- Ciclo esterno che va direttamente al sistema servito di destinazione.
Inoltre, l'elenco dei corpi di lavoro di una pompa di calore geotermica per il riscaldamento comprende un compressore, un evaporatore, un canale di scarico e vettori di calore. È importante notare che i design, il layout e le funzionalità aggiuntive possono variare a seconda dell'applicazione. Esistono installazioni per il suolo, per acqua e aria, nonché sistemi combinati che possono funzionare in diverse condizioni.
Fonti di calore e strutture di stoccaggio
I sistemi geotermici hanno molti vantaggi,associati a risparmio energetico, praticità e accessibilità tecnologica per uso domestico. Ma, come altri sistemi che immagazzinano energia alternativa, dipende dalla fonte. Pertanto, per essere sicuri della stabilità della fornitura di calore, è necessario pensare in anticipo alla possibilità di collegarsi a un canale di approvvigionamento energetico di riserva. Di seguito verranno discusse le fonti idrologiche e terrestri, ma per ora dovresti familiarizzare in linea di principio con l'infrastruttura funzionante che la pompa di calore geotermica funge da sistema di approvvigionamento di risorse. I materiali sfusi, i tubi, le sonde e le strutture, la cui struttura può accumulare energia, fungono da ricevitori di calore. In particolare, possono essere tappetini riscaldanti associati a una pompa, liquido di raffreddamento e sistemi di riscaldamento di terze parti.
Fonte di terra di energia termica
I sistemi ad alta capacità che immagazzinano l'energia geotermica sono collocati in campi di circa 200 m22. Uno strato di terreno spesso 40-50 cm viene rimosso dalla zona contrassegnata al di sotto del punto di congelamento. In generale si ottiene uno spessore di 150-200 cm Questi ed altri dati sono indicati nel progetto con il calcolo dei volumi energetici per un particolare circuito di riscaldamento. Molto dipenderà anche dalla regione, poiché in un'area puoi estrarre 30 W da 1 m2, e in un' altra - 70-80 da 1 m2.
Sul sito vengono formati pozzi, trincee o solide piattaforme per accogliere gli elementi di accumulo. Viene considerato il più accessibile in fase di attuazioneun'installazione verticale a fondo pozzo in cui sono posizionati tubi di accumulo a spirale o materassini. In una configurazione orizzontale dell'infrastruttura di aspirazione, una pompa di calore geotermica per il riscaldamento può produrre grandi quantità di energia, ma presenta degli svantaggi. Riguardano la complessità dei lavori di sterro (richiede attrezzature speciali per lo sviluppo di grandi aree), l'esclusione di qualsiasi abbellimento e temperature più basse entro la fine della stagione di riscaldamento.
Fonte idrica di energia termica
I principali oggetti di servizio in questo caso sono laghi, bacini artificiali e stagni. Per quanto riguarda gli elementi di accumulo, la loro funzione è svolta da tubi in polimero con riempimento antigelo. Il volume di energia estratta in media può essere rappresentato come 30 W per 1 m di tubo. Per la manutenzione complessa di una grande casa privata sono necessari 12 kW - di conseguenza, è necessario organizzare un sistema di tubazioni lungo 400 m.
Esiste un altro approccio all'accumulo di calore dalle risorse idrologiche. Se non ci sono laghi e bacini idrici nelle vicinanze, sul tuo sito puoi dotare 2-3 pozzi di pozzi con una profondità di circa 20 M. L'acqua a questo livello avrà una temperatura di circa 10 ° C, ma questo è sufficiente per la funzione di riscaldamento ausiliario. La linea di fondo è che una pompa di calore geotermica svolge il compito di far circolare costantemente acqua calda o calda. Su un lato del circuito, la risorsa viene costantemente riscaldata nei pozzi senza il minimo costo e la casa accumula energia dalla porzione di acqua appena ricevuta.
Installazione impianto geotermico
Prima di prendere una decisione per l'acquisto di attrezzature, si dovrebbe valutare se l'uso di questa tecnologia è sostanzialmente giustificato in una particolare regione. Per fare ciò, vengono effettuati numerosi studi di esplorazione geologica con la determinazione della profondità del congelamento del suolo.
Nell'installazione sono coinvolti tubi o altri elementi di accumulo, una pompa e raccordi di installazione. L'infrastruttura di riscaldamento interna può essere formata da radiatori, ventilconvettori o un pavimento ad acqua calda, ecc. Questo sarà il sistema per consumare la risorsa fornita.
Quindi, le pompe di calore geotermiche vengono installate per la casa nei pozzi - come già notato, non solo la terra, ma anche l'acqua. È possibile dotare pozzi, trincee e campi con uno strato di terreno liquidato, ma questa opzione è più spesso utilizzata per la fornitura di calore industriale. Nella nicchia creata, le batterie vengono poste in tutto il sito, in una configurazione rettilinea oa spirale. I circuiti sono collegati ad una pompa posta in superficie, la quale, a sua volta, è collegata ai circuiti di riscaldamento domestico.
Produttori di pompe geotermiche
Il segmento è stato attivamente sviluppato dagli sforzi dei maggiori sviluppatori di apparecchiature HVAC. In particolare, il produttore di caldaie Viessmann presenta unità affidabili per l'accumulo di acqua e calore a terra con una temperatura di esercizio di circa +65 °C. Per gli edifici industriali e pubblici con un'area di 300-350 m2 è disponibile la pompa di calore geotermica NIBE F1145. Al suole caratteristiche includono la possibilità di connettersi a una rete trifase a 380 V e una rete monofase a 220 V. L'azienda giapponese Mitsubishi offre modelli universali di pompe geotermiche in termini di applicazioni. Gli sviluppatori di questa azienda hanno sviluppato il concetto di separazione del riscaldamento multizona con un sistema di controllo semplificato dal 2007.
Non ignorare un segmento così promettente e le società nazionali. Ad esempio, una pompa di calore geotermica BROSK Mark II 100 di fabbricazione russa è progettata specificamente per un consumatore privato, il proprietario di una piccola casa di campagna. Ma, nonostante le prestazioni modeste, questa apparecchiatura è caratterizzata come affidabile, efficiente dal punto di vista energetico e multifunzionale.
Feedback positivo sulla tecnologia
Questo metodo di riscaldamento attrae molte persone con la comodità di manutenzione, manutenzione e, naturalmente, costi finanziari minimi durante il funzionamento. L'attrezzatura praticamente non richiede materiali combustibili di consumo. Le risorse elettriche sono necessarie per garantire il funzionamento della stessa pompa e delle stesse apparecchiature di controllo, ma sono insignificanti rispetto alla quantità di energia restituita. Viene inoltre sottolineata la compatibilità ambientale delle pompe di calore geotermiche. Le recensioni e uno dei primi posti tra i vantaggi mettono il fatto che l'infrastruttura funzionante non occupa spazio in casa. Vengono introdotte solo le comunicazioni e il resto delle unità funzionali e dei nodi rimangono sulla strada.
Recensioni negative
Con prestazioni termiche geotermiche del locale caldaia a tutti gli effettii sistemi non sono comparabili. E il punto non è nemmeno negli indicatori di potenza specifici, ma nella fornitura spasmodica di calore. Molti si lamentano di lunghi periodi di bassa erogazione di energia, motivo per cui si consiglia di organizzare sistemi di alimentazione di riserva. Ma qui c'è un' altra lacuna. Sebbene si spenda un po' di soldi per la manutenzione delle apparecchiature, l'investimento iniziale è paragonabile all'acquisto di una potente caldaia industriale. Anche una pompa di calore geotermica di origine russa BROSK Mark II 100 è disponibile sul mercato per 250-300 mila rubli. a seconda della configurazione. I costi di installazione costeranno anche 50-70 mila rubli.
Conclusione
Ci sono molte opzioni per organizzare la fornitura di calore in una casa privata. Ognuno di essi è costoso a modo suo durante il funzionamento, dai costosi quadri elettrici alle economiche caldaie a gas. Ma le apparecchiature tradizionali in un design moderno sono un sistema ottimizzato nel design e facile da gestire. Cosa può attrarre una pompa di calore geotermica per il riscaldamento domestico? Certo, verrà in primo piano il fattore economico, ma che altro? Puoi rivolgerti a tali installazioni se c'è abbastanza spazio sul sito per organizzare il complesso. In questo caso, puoi contare almeno sul riscaldamento ausiliario passivo degli ambienti senza un monitoraggio e una manutenzione costanti. E un' altra cosa: questa è la completa autonomia, che consente l'uso di apparecchiature geotermiche come fonte di calore di riserva.
