Để cung cấp nhiệt cho một ngôi nhà riêng, các thiết bị chạy bằng điện, nhiên liệu rắn, khí hoặc lỏng thường được sử dụng theo truyền thống. Trong những thập kỷ gần đây, các bộ thu năng lượng mặt trời và sức nóng bên trong trái đất đã được sử dụng như một nguồn năng lượng nhiệt thay thế. Sưởi ấm ngôi nhà bằng sức nóng của trái đất được gọi là sưởi nhà bằng địa nhiệt.
Sưởi ấm địa nhiệt cho ngôi nhà sử dụng năng lượng của trái đất
Nhu cầu sưởi ấm từ mặt đất ngày càng tăng, do chi phí của các nguồn năng lượng thông thường tăng đều đặn, trong khi trữ lượng nhiên liệu hóa thạch giảm. Đầu tư tiền vào hệ thống sưởi bằng đất của một ngôi nhà nông thôn mang lại lợi nhuận khá cao, có tính đến triển vọng kinh tế và tiết kiệm đáng kể nguồn cung cấp nhiệt tự chủ trong mùa sưởi ấm.
Các phương pháp thu năng lượng nhiệt tự nhiên
Máy bơm nhiệt nguồn mặt đất khác nhau ở cách chúng trích xuất nhiệt:
- Các công trình sử dụng nhiệt của mạch nước ngầm sâu, mạch nước nóng, v.v.
- Các hệ thống bao gồm một bể chứa chất chống đông được lắp đặt trong lòng đất ở độ sâu 75 mét. Hệ thống sưởi từ ruột của trái đất được cung cấp bởi hệ thống sưởi tự nhiên của bể chứa với chất chống đông; Kết quả là, chất làm lạnh, đi qua bộ trao đổi nhiệt, tỏa ra nhiệt nhận được và quay trở lại bình chứa.
- Mạch địa nhiệt được đặt dọc theo đáy của bể chứa, là một bộ tích tụ nhiệt tự nhiên. Trong trường hợp này, bạn cần lưu ý rằng hồ chứa có thể đóng băng hoàn toàn vào mùa đông.
Các loại máy bơm nhiệt nguồn mặt đất
Việc sưởi ấm một ngôi nhà bằng năng lượng của trái đất đòi hỏi phải lắp đặt hệ thống trên quy mô lớn, nhưng đây là một cách thân thiện với môi trường để có được năng lượng nhiệt gần như miễn phí. Để sưởi ấm một ngôi nhà, bạn sẽ cần một lượng điện nhỏ cần thiết để hệ thống hoạt động.
Chi phí ước tính và hoàn vốn của hệ thống
Lựa chọn hệ thống sưởi bằng nhiệt, nguyên tắc 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 các thiết bị phụ thuộc vào nhiều yếu tố, ví dụ như nguồn điện.
Các thiết bị cho 4-5 kW được ước tính từ $ 3000-7000, cho 5-10 kW chúng có giá $ 4000-8000, cho 10-15 kW đã là $ 5000-10000. Cộng với 40-50% số tiền sẽ là chi phí lắp đặt và khởi động 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, sẽ được sử dụng bởi máy bơm nhiệt.
Nguyên tắc hoạt động của sưởi ấm địa nhiệt
Hệ thống sưởi từ năng lượng của trái đất được sử dụng thành công ở các vùng khí hậu khác nhau: các hệ thống có khả năng hoạt động ở cả khu vực phía nam và phía bắc.
Trong quá trình hoạt động, lắp đặt địa nhiệt sử dụng đặc tính vật lý của một số chất lỏng như khả năng bay hơi, dẫn đến làm mát bề mặt. Chính hiện tượng này làm nền tảng cho quá trình hoạt động của các thiết bị điện lạnh.
Nguyên lý hoạt động của sưởi địa nhiệt là một quá trình làm lạnh chạy ngược lại. Đây là cách máy điều hòa không khí hoạt động, không chỉ có khả năng làm mát mà còn sưởi ấm không khí trong phòng.
Cách thức hoạt động của máy bơm nhiệt
Tuy nhiên, các thiết bị điều hòa không khí có chức năng hạn chế - chúng không thể hoạt động ở nhiệt độ dưới -5 ° C. Và hệ thống địa nhiệt có thể cung cấp hệ thống sưởi ấm cho ngôi nhà bất kể nhiệt độ không khí trên bề mặt.Điều này là do thực tế là trong môi trường mà từ đó nhiệt năng, các điều kiện nhiệt độ ổn định được duy trì một cách tự nhiên.
Đầu ra
Việc sử dụng máy bơm nhiệt cho phép bạn loại bỏ các nhiên liệu truyền thống đắt tiền hơn hàng năm, mặc dù chi phí ban đầu sẽ khá cao. Lắp đặt địa nhiệt có thể được thực hiện độc lập, chỉ khi lắp đặt các đường ống trong trục mỏ, nên dập tắt một phụ tá.
Việc hoàn vốn của dự án phụ thuộc vào cách nhiệt của nhà ở, cũng như phương pháp sưởi - tản nhiệt hoặc sàn ấm. Video trong bài viết sẽ cung cấp một cơ hội để tìm thêm thông tin về chủ đề trên.
Bạn có thích bài viết này? Đăng ký kênh của chúng tôi Yandex.Zen
Thiết bị hệ thống sưởi địa nhiệt
Địa nhiệt (khoa học về trạng thái nhiệt của Trái đất) đã có thể sử dụng thực tế năng lượng nhiệt mà vỏ trái đất nhận được từ magma nóng ở trung tâm hành tinh.
Một máy bơm nhiệt được thiết kế đặc biệt để sưởi ấm một ngôi nhà được lắp đặt trên bề mặt, và một bộ trao đổi nhiệt được gắn dưới đất hoặc dưới đáy của bể chứa. Năng lượng nhiệt được "bơm" ra bề mặt và cho phép bạn làm nóng chất làm mát trong mạch sưởi của một ngôi nhà hoặc cơ sở không phải dân cư.
Quá trình gia nhiệt như thế nào?
Hệ thống sưởi địa nhiệt của một ngôi nhà riêng là một lựa chọn hiệu quả về chi phí. Nếu bạn sử dụng năng lượng của trái đất để sưởi ấm một ngôi nhà, thì cứ mỗi kilowatt điện cần thiết cho hoạt động của thiết bị, sẽ có 4 đến 6 kW nhiệt năng hữu ích thu được từ ruột của hành tinh.
So sánh với quá trình hoạt động của máy điều hòa, chúng ta sẽ thấy rằng trong quá trình hoạt động của nó, cần hơn 1 kW điện để thu được 1 kW nhiệt năng. Điều này là do những tổn thất không thể tránh khỏi khi chuyển đổi năng lượng này thành năng lượng khác, v.v.
Việc sưởi ấm một tòa nhà dân cư bằng cách sử dụng năng lượng nhiệt bên trong trái đất là rất có lợi, nhưng thời gian hoàn vốn cho thiết bị và chi phí lắp đặt sẽ mất một thời gian.
Sử dụng sức nóng của trái đất để sưởi ấm một ngôi nhà không cần lắp đặt lò hơi truyền thống để làm nóng chất làm mát.
Trong trường hợp này, hệ thống bao gồm ba thành phần
:
- mạch gia nhiệt - địa nhiệt nguồn nhiệt năng;
- mạch sưởi bên trong nhà - bộ tản nhiệt nhiệt độ thấp hoặc sàn nhà;
- trạm bơm - một máy bơm nhiệt để bơm nhiệt năng vào mạch gia nhiệt từ mạch gia nhiệt trong đất hoặc dưới nước.
Hệ thống sưởi địa nhiệt cũng có thể được sử dụng để sưởi ấm nhà kính, các công trình phụ trợ, nước hồ bơi, lối đi trong vườn, v.v.
Các loại lắp đặt địa nhiệt
Sau khi tìm hiểu địa nhiệt sưởi ấm tại nhà là gì, nguyên lý hoạt động của thiết bị, chúng ta sẽ xem xét các loại hệ thống.
Tổng cộng, có 3 kiểu cài đặt:
- Nước ngầm được coi là hệ thống hiệu quả nhất để sưởi ấm các khu sinh hoạt. Nguyên tắc hoạt động là giảm sự tiêu thụ nhiệt từ mặt đất bằng các đầu dò, bộ thu và truyền năng lượng cho hệ thống sưởi với chất mang nhiệt là nước.
Mục đích và nguyên lý hoạt động của công tắc thủy lực gia nhiệt
- Nước-nước sử dụng nguồn nước ấm làm năng lượng. Để đảm bảo chức năng của hệ thống, cần có nguồn (ao, sông, hồ). Các chuyên gia lưu ý rằng thiết kế này là ổn định nhất về nhiệt độ.
- Air-air sử dụng nguồn dự trữ tự nhiên không giới hạn và sẵn có cho công việc. Chức năng của hệ thống được cung cấp bởi quạt, thiết bị bay hơi kết nối thành một tổ hợp. Hiệu suất lớn nhất đạt được ở nhiệt độ xuống -15 C; khi không khí lạnh đi, một phần công suất của hệ thống bị mất.
Thiết bị để bố trí hệ thống sưởi địa nhiệt
Thiết bị địa nhiệt cho hệ thống sưởi ấm sâu cho phép tích lũy năng lượng nhiệt chiết xuất từ môi trường và chuyển nó đến chất làm mát trong mạch sưởi ấm.
Danh sách các thiết bị sưởi ấm bằng nhiệt từ trái đất bao gồm
:
- Thiết bị bay hơi. Thiết bị này được đặt ở độ sâu, và nó có nhiệm vụ hấp thụ nhiệt năng nằm trong vùng nước địa nhiệt hoặc đất.
- Tụ điện. Cho phép bạn đưa nhiệt độ của chất chống đông đến giá trị cần thiết cho hoạt động của hệ thống.
- Bơm nhiệt. Cung cấp sự lưu thông của chất chống đông trong mạch sưởi, điều khiển hoạt động của việc lắp đặt địa nhiệt.
- Bể đệm - thùng chứa chất chống đông được gia nhiệt. Cho phép bạn truyền năng lượng nhiệt của bên trong trái đất sang chất làm mát. Bể chứa mà chất làm mát đi qua được trang bị một bộ trao đổi nhiệt hình ống xoắn. Chất chống đông được làm nóng di chuyển dọc theo nó, tỏa ra nhiệt.
Sơ đồ thiết bị bơm nhiệt
Làm thế nào để tạo ra một đơn vị địa nhiệt bằng chính tay của bạn?
Để tự tay làm hệ thống sưởi địa nhiệt tại nhà, bạn sẽ cần các thành phần sau:
- thiết bị bay hơi;
- bộ phận máy nén;
- van tiết lưu;
- tụ điện.
Máy bơm nhiệt có thể được làm từ tủ lạnh cũ. Đối với điều này, cuộn dây được loại bỏ khỏi nó. Nó sẽ hoạt động như một tụ điện. Nó được đặt trong một thùng chứa làm bằng vật liệu bền. Một máy nén được gắn vào thùng chứa và dàn bay hơi được làm từ thùng nhựa. Tất cả các yếu tố cấu thành được kết nối với nhau, và sau đó thiết bị được kết nối với hệ thống sưởi ấm của ngôi nhà bằng cách sử dụng ống polyme.
Để tạo ra một máy bơm từ máy điều hòa không khí, dàn nóng và dàn lạnh phải được hoán đổi. Nước hoặc không khí được sử dụng làm chất mang nhiệt. Hệ thống được trang bị van bốn chiều. Để cài đặt nó, bạn cần sự trợ giúp của các chuyên gia.
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 vững chắc. Tổng chi phí cao của hệ thống phần lớn là do lượng đất lớn 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 mức tiêu thụ năng lượng tối thiểu.
Lắp đặt bộ trao đổi nhiệt ngang cho hệ thống sưởi địa nhiệt
Để cung cấp hệ thống sưởi ấm cho ngôi nhà bằng hơi ấm của trái đất, cần phải lắp đặt hệ thống
:
- phần chính nên được đặt dưới lòng đất hoặc dưới đáy của hồ chứa;
- trong nhà chỉ được lắp đặt các thiết bị nhỏ gọn vừa đủ và đặt bộ tản nhiệt hoặc mạch sưởi sàn. Các thiết bị được đặt bên trong ngôi nhà cho phép bạn điều chỉnh mức độ sưởi ấm của chất làm mát.
Thiết bị địa nhiệt trong nhà trông như thế nào
Khi thiết kế hệ thống sưởi sử dụng nhiệt của trái đất, cần phải quyết định lựa chọn lắp đặt cho mạch làm việc và loại bộ thu.
Có hai loại nhà sưu tập
:
- Theo phương thẳng đứng - lao xuống đất vài chục mét. Để làm được điều này, ở một khoảng cách ngắn từ nhà, bạn cần phải khoan một số giếng. Một đường bao được ngâm trong giếng (lựa chọn đáng tin cậy nhất là ống polyetylen liên kết ngang).
- Nhược điểm: Chi phí tài chính lớn cho việc khoan nhiều lỗ trên mặt đất với độ sâu 50 mét.
Ưu điểm: Vị trí đặt ống ngầm ở độ sâu mà nhiệt độ mặt đất ổn định mang lại hiệu quả sử dụng hệ thống cao. Ngoài ra, bộ thu dọc chiếm một diện tích đất nhỏ.
- Chiều ngang. Việc sử dụng bộ thu gom như vậy được phép ở những vùng có khí hậu ấm áp và ôn đới, vì độ sâu đóng băng của đất không được vượt quá 1,5 mét.
- Nhược điểm: Cần sử dụng diện tích mặt bằng lớn (nhược điểm chính).Sau khi đặt đường viền, phần đất này không thể làm vườn hoặc vườn rau, vì hệ thống làm việc với việc giải phóng hơi lạnh khi vận chuyển chất làm lạnh, điều này sẽ làm cho rễ cây bị đóng băng.
Lợi ích: Công việc đất đai rẻ hơn thậm chí có thể được thực hiện cho riêng bạn.
Loại bộ thu ngang và dọc
Năng lượng địa nhiệt có thể thu được bằng cách đặt một mạch địa nhiệt nằm ngang ở đáy của một hồ chứa không có sương giá. Tuy nhiên, điều này khó thực hiện trong thực tế: bể chứa có thể nằm bên ngoài lãnh thổ tư nhân và khi đó việc lắp đặt bộ trao đổi nhiệt sẽ cần phải được phối hợp. Khoảng cách từ vật được nung nóng đến bể chứa không được quá 100 mét.
Quan trọng! Nhiệt độ môi trường xung quanh bộ thu không được giảm xuống dưới + 5 ° C. Phần trên của bộ thu nhiệt tiếp xúc với đất đóng băng phải được bảo vệ bằng vật liệu cách nhiệt để tránh thất thoát nhiệt năng.
