لتزويد منزل خاص بالتدفئة ، يتم استخدام الوحدات التي تعمل بالكهرباء أو الوقود الصلب أو الغازي أو السائل. في العقود الأخيرة ، تم استخدام مجمعات الطاقة الشمسية وحرارة باطن الأرض كمصدر بديل للطاقة الحرارية. يسمى تسخين المنزل بحرارة الأرض تدفئة المنزل باستخدام الطاقة الحرارية الأرضية.
تدفئة المنزل باستخدام طاقة الأرض
يتزايد الطلب على التدفئة من الأرض ، حيث تزداد تكلفة مصادر الطاقة التقليدية بشكل مطرد ، بينما يتم تقليل احتياطيات الوقود الأحفوري. إن استثمار الأموال في التدفئة الأرضية لمنزل ريفي هو أمر مربح للغاية ، مع الأخذ في الاعتبار الآفاق الاقتصادية والمدخرات الكبيرة في إمدادات الحرارة المستقلة خلال موسم التدفئة.
طرق الحصول على الطاقة الحرارية الطبيعية
تختلف مضخات الحرارة الأرضية في طريقة استخلاص الحرارة:
- المنشآت التي تستخدم حرارة المياه الجوفية العميقة ، السخانات الساخنة ، إلخ.
- أنظمة تشمل خزانًا مضادًا للتجمد مثبتًا في الأرض على عمق 75 مترًا. يتم توفير التدفئة من أحشاء الأرض عن طريق التسخين الطبيعي للخزان بمضاد للتجمد ؛ نتيجة لذلك ، فإن المبرد ، الذي يمر عبر المبادل الحراري ، يعطي الحرارة المستقبلة ويعود إلى الحاوية.
- يتم وضع دائرة الطاقة الحرارية الأرضية على طول الجزء السفلي من الخزان ، وهو تراكم طبيعي للحرارة. في هذه الحالة ، يجب أن تأخذ في الاعتبار أن الخزان يمكن أن يتجمد تمامًا في الشتاء.
أنواع المضخات الحرارية الأرضية
يتطلب تسخين المنزل باستخدام طاقة الأرض عملاً مكثفًا على تركيب النظام ، ولكنها طريقة صديقة للبيئة للحصول على طاقة حرارية شبه مجانية. لتدفئة منزل ، ستحتاج إلى كمية صغيرة من الكهرباء اللازمة لتشغيل النظام.
التكاليف وآفاق الاسترداد
تعتمد تكاليف المعدات وتركيبها أثناء إنشاء التدفئة الحرارية الأرضية على سعة الوحدة وعلى الشركة المصنعة. يختار الجميع الشركة المصنعة ، مسترشدين باعتباراتهم ومعلوماتهم حول سمعة علامة تجارية معينة وموثوقيتها. لكن القوة تعتمد على مساحة الغرفة المراد صيانتها.
يلخص هذا الرقم فوائد نظام التدفئة الحرارية الأرضية. هذه النسبة من الطاقة الواردة والصادرة هي التي تسمح للنظام بالسداد بسرعة في البداية ، ثم توفير المال لمالكه.
إذا أخذنا في الاعتبار الطاقة ، فإن تكلفة المضخات الحرارية تتقلب في النطاقات التالية:
- لـ 4-5 كيلو واط - 3000-7000 وحدة تقليدية ؛
- لـ 5-10 كيلوواط - 4000-8000 وحدة تقليدية ؛
- لـ 10-15 كيلوواط - 5000-10000 وحدة تقليدية.
إذا أضفنا إلى هذا المبلغ التكاليف اللازمة لأعمال التركيب (20-40٪) ، فسنحصل على مبلغ يبدو للكثيرين غير واقعي على الإطلاق. لكن كل هذه التكاليف ستؤتي ثمارها في وقت معقول للغاية. ومع ذلك ، في المستقبل ، سيتعين عليك دفع تكلفة بسيطة فقط للكهرباء المطلوبة لتشغيل المضخة. وهذا كل شيء!
نظرًا لعدم كفاية كفاءة أنظمة الطاقة الحرارية الأرضية لتدفئة المباني السكنية ، يتم استخدامها كإضافة لشبكات التدفئة الرئيسية أو يتم بناؤها مع اثنين أو أكثر من المبادلات الحرارية.
كما تبين الممارسة ، فإن التدفئة الحرارية الأرضية مفيدة بشكل خاص للمنازل التي تبلغ مساحتها الإجمالية 150 مترًا مربعًا. أمتار. في غضون خمس إلى ثماني سنوات ، يتم سداد جميع تكاليف ترتيب أنظمة التدفئة في هذه المنازل بالكامل.
مبادئ تشغيل التدفئة الحرارية الأرضية
يتم استخدام التدفئة من طاقة الأرض بنجاح في مناطق مناخية مختلفة: الأنظمة قادرة على العمل في كل من المناطق الجنوبية والشمالية.
في سياق عملها ، تستخدم المنشأة الحرارية الأرضية خاصية فيزيائية لبعض السوائل مثل القدرة على التبخر ، مما يؤدي إلى تبريد السطح. هذه هي الظاهرة التي تكمن وراء تشغيل معدات التبريد.
مبدأ تشغيل التسخين الجيوحراري هو عملية تبريد عكسية. هذه هي الطريقة التي تعمل بها مكيفات الهواء القادرة ليس فقط على التبريد ، ولكن أيضًا على تسخين الهواء في الغرفة.
كيف تعمل المضخة الحرارية
ومع ذلك ، فإن وحدات تكييف الهواء لها وظائف محدودة - لا يمكنها العمل في درجات حرارة أقل من -5 درجة مئوية. ونظام الطاقة الحرارية الأرضية قادر على توفير تدفئة للمنزل بغض النظر عن درجة حرارة الهواء على السطح. هذا يرجع إلى حقيقة أنه في البيئة التي تستهلك منها الطاقة الحرارية ، يتم الحفاظ على ظروف درجة الحرارة المستقرة بشكل طبيعي.
عدة حقائق تاريخية
عندما اندلعت أزمة النفط في السبعينيات من القرن الماضي ، نشأت حاجة ملحة في الغرب لمصادر طاقة بديلة. في هذا الوقت بدأ إنشاء أول أنظمة التدفئة الحرارية الأرضية. تنتشر اليوم في الولايات المتحدة وكندا ودول أوروبا الغربية.
عندما نذكر مصادر الطاقة الحرارية الأرضية ، نتخيل دائمًا واديًا من السخانات أو البراكين ، لكن المصادر التي نحتاجها أقرب كثيرًا. وسوف يساعدوننا في الدفء في الشتاء والبرودة في الصيف.
على سبيل المثال ، في السويد ، يتم استخدام مياه بحر البلطيق بنشاط ، حيث تبلغ درجة حرارتها + 4 درجات. في ألمانيا ، تتم رعاية إدخال أنظمة التدفئة الحرارية الأرضية على مستوى الدولة. تعمل Pauzhetskaya و Verkhne-Mutnovskaya و Okeanskaya وغيرها من محطات الطاقة الحرارية الأرضية في روسيا. لكن هناك القليل من الحقائق حول استخدام طاقة الأرض في قطاعنا الخاص.
جهاز نظام التدفئة الجوفية
أتاح Geothermy (علم الحالة الحرارية للأرض) الاستخدام العملي للطاقة الحرارية التي تتلقاها قشرة الأرض من الصهارة الساخنة في مركز الكوكب.
يتم تثبيت مضخة حرارية مصممة خصيصًا لتدفئة المنزل على السطح ، ومبادل حراري مثبت في الأرض أو أسفل الخزان. يتم "ضخ" الطاقة الحرارية إلى السطح وتسمح لك بتسخين المبرد في دائرة التدفئة لمنزل أو منشأة غير سكنية.
كيف هي عملية التسخين
تعتبر التدفئة الحرارية الأرضية لمنزل خاص خيارًا فعالاً من حيث التكلفة. إذا كنت تستخدم طاقة الأرض لتدفئة منزل ، فلكل كيلوواط من الكهرباء اللازمة لتشغيل الجهاز ، هناك 4 إلى 6 كيلوواط من الطاقة الحرارية المفيدة التي يتم الحصول عليها من أحشاء الكوكب.
بالمقارنة مع تشغيل مكيف الهواء ، سنرى أنه أثناء تشغيله ، يلزم أكثر من 1 كيلو واط من الكهرباء للحصول على 1 كيلو واط من الطاقة الحرارية. هذا بسبب الخسائر الحتمية في تحويل طاقة إلى أخرى ، إلخ.
من المربح جدًا تدفئة مبنى سكني باستخدام الطاقة الحرارية لداخل الأرض ، لكن فترة الاسترداد لتكاليف المعدات والتركيب ستستغرق بعض الوقت.
لا يتطلب استخدام حرارة الأرض لتدفئة المنزل تركيب غلاية تقليدية لتسخين المبرد.
في هذه الحالة ، يتكون النظام من ثلاثة مكونات
:
- دائرة التسخين - مصدر حراري للطاقة الحرارية ؛
- دائرة التدفئة داخل المنزل - المبرد أو الأرضية ذات درجة الحرارة المنخفضة ؛
- محطة الضخ - مضخة حرارية لضخ الطاقة الحرارية في دائرة التسخين من دائرة التسخين في التربة أو تحت الماء.
يمكن أيضًا استخدام نظام التدفئة الحرارية الأرضية لتدفئة الصوبات الزراعية والمباني الملحقة ومياه المسابح ومسارات الحدائق وما إلى ذلك.
المميزات والعيوب
الايجابيات
- مصدر طاقة لا ينضب ومستقر تقريبًا ؛
- يطلق مصنعو هذه الأنظمة على هذه التدفئة مجانًا للمالك. لكن هذا ليس هو الحال ، حيث يجب ألا ننسى تكلفة الكهرباء. ومع ذلك ، فهي أرخص من أنظمة التدفئة التقليدية ؛
- يمكن استخدام التدفئة الحرارية الأرضية في أي منطقة تقريبًا ، باستثناء المناطق الشمالية ؛
- لا تحتوي أنظمة التدفئة الحرارية الأرضية على انبعاثات ضارة ؛
- يشغلون مساحة صغيرة في المنزل (بحجم الثلاجة تقريبًا) ؛
- من الممكن تكوين تشغيل الوحدات لكل من التدفئة والتبريد ؛
- إذا لزم الأمر ، يمكن دمج تركيب الطاقة الحرارية الأرضية في نظام التدفئة للمنزل بغاز أو غلاية كهربائية.
سلبيات
- فترة استرداد طويلة
- مبلغ كبير من الاستثمار الأولي في شراء وتركيب نظام التدفئة الحرارية الأرضية.
معدات لترتيب التدفئة الحرارية الأرضية
تسمح معدات الطاقة الحرارية الأرضية لنظام التدفئة العميقة بتراكم الطاقة الحرارية المستخرجة من البيئة ونقلها إلى المبرد في دائرة التسخين.
تشمل قائمة معدات التدفئة بالحرارة من الأرض
:
- المبخر. يقع الجهاز على عمق ، ويعمل على امتصاص الطاقة الحرارية الموجودة في المياه الجوفية أو التربة.
- مكثف. يسمح لك برفع درجة حرارة التجمد إلى القيمة المطلوبة لتشغيل النظام.
- مضخة الحرارة. يوفر دوران التجمد في دائرة التسخين ، ويتحكم في تشغيل تركيب الطاقة الحرارية الأرضية.
- خزان عازلة - حاوية لتجميع التجمد الساخن. يسمح لك بنقل الطاقة الحرارية من باطن الأرض إلى المبرد. الخزان الذي يمر من خلاله المبرد مجهز بمبادل حراري على شكل ملف. يتحرك مانع التجمد الساخن على طوله ، مما يعطي حرارة.
مخطط جهاز المضخة الحرارية
تثبيت النظام
تتطلب التدفئة الحرارية الأرضية لمنزل ريفي في مرحلة الترتيب استثمارًا قويًا. ترجع التكلفة الإجمالية العالية للنظام إلى حد كبير إلى الحجم الكبير للأعمال الأرضية المرتبطة بتركيب دائرة التدفئة.
مع مرور الوقت ، تؤتي التكاليف المالية ثمارها ، حيث يتم استخراج الطاقة الحرارية المستخدمة خلال موسم التدفئة من أعماق الأرض بأقل استهلاك للطاقة.
تركيب مبادل حراري أفقي لنظام التدفئة الحرارية الأرضية
لتوفير تدفئة المنزل بدفء الأرض ، يلزم تركيب النظام
:
- يجب أن يكون الجزء الرئيسي تحت الأرض أو في قاع الخزان ؛
- في المنزل نفسه ، يتم تثبيت المعدات المدمجة بشكل كافٍ فقط ويتم وضع المبرد أو دائرة التدفئة الأرضية. تتيح لك المعدات الموجودة داخل المنزل تنظيم مستوى تسخين المبرد.
كيف تبدو معدات الطاقة الحرارية الأرضية في المنزل
عند تصميم التدفئة باستخدام حرارة الأرض ، من الضروري تحديد خيار التثبيت لدائرة العمل ونوع المجمع.
هناك نوعان من المجمعات
:
- عمودي - يغرق في الأرض لعدة عشرات من الأمتار. للقيام بذلك ، على مسافة قصيرة من المنزل ، تحتاج إلى حفر عدد من الآبار. يكون الكفاف مغمورًا في الآبار (الخيار الأكثر موثوقية هو أنابيب البولي إيثيلين المتشابكة).
- العيوب: تكاليف مالية كبيرة لحفر عدة حفر في الأرض بعمق 50 متر.
المزايا: يوفر موقع الأنبوب تحت الأرض على العمق حيث تكون درجة حرارة الأرض مستقرة ، كفاءة عالية للنظام. بالإضافة إلى ذلك ، فإن المجمع العمودي يشغل مساحة صغيرة من قطعة الأرض.
- أفقي.يُسمح باستخدام مثل هذا المجمع في المناطق ذات المناخ الدافئ والمعتدل ، حيث يجب ألا يتجاوز عمق تجميد التربة 1.5 متر.
- العيوب: ضرورة استخدام مساحة كبيرة من الموقع (العيب الرئيسي). بعد وضع الكفاف ، لا يمكن استخدام قطعة الأرض هذه لحديقة أو حديقة نباتية ، حيث يعمل النظام مع إطلاق البرودة عند نقل مادة التبريد ، مما يؤدي إلى تجميد جذور النباتات.
الفوائد: أعمال الأرض الأرخص ثمناً التي يمكن القيام بها بنفسك.
نوع المجمع الأفقي والعمودي
يمكن الحصول على الطاقة الحرارية الأرضية عن طريق وضع دائرة أفقية للطاقة الحرارية الأرضية في قاع خزان خالٍ من الصقيع. ومع ذلك ، فإن هذا صعب التنفيذ عمليًا: يمكن أن يكون الخزان موجودًا خارج الأراضي الخاصة ومن ثم يجب تنسيق تركيب المبادل الحراري. يجب ألا تزيد المسافة من الجسم المسخن إلى الخزان عن 100 متر.
مهم! يجب ألا تقل درجة الحرارة المحيطة للمجمع عن +5 درجة مئوية. يجب حماية الجزء العلوي من المجمع الملامس للتربة المتجمدة بالعزل الحراري لتجنب فقدان الطاقة الحرارية.
فيديو حول مبادئ ونتائج العملية
إذا كان من الأسهل بالنسبة لك إدراك المعلومات المرئية ، فسيتيح لك هذا الفيديو أن ترى بأم عينيك بالضبط كيف يعمل نظام الطاقة الحرارية الأرضية ، بالإضافة إلى معرفة المزيد حول من ولماذا يكون هذا النوع من التدفئة مفيدًا.
ندعوك لمشاهدة مقطع فيديو قصير يخبرك فيه مالك المجمع الأفقي تحت السطحي عن انطباعاته عن تشغيله. بالإضافة إلى ذلك ، من خلال مشاهدة هذا الفيديو ، ستتعرف على تكاليف التشغيل المرتبطة بتشغيل نظام التدفئة الحرارية الأرضية.
يختار كل صاحب منزل خاص لنفسه ما إذا كان يشتري خدمات المنظمات التي تزود الموارد أو يعتمد فقط على نفسه. عند القيام بذلك ، فإنه يسترشد بقائمة كاملة من الاعتبارات. المهمة التي حددناها لأنفسنا ليست دفعك إلى نتيجة جاهزة ، ولكن مشاركة المعلومات حول الخيارات المتاحة لحل المشكلة أمامك. نشرت
ملاحظة. وتذكر أنه بمجرد تغيير استهلاكك - فإننا معًا نغير العالم! © econet
