لتزويد منزل خاص بالتدفئة ، يتم استخدام الوحدات التي تعمل بالكهرباء أو الوقود الصلب أو الغازي أو السائل بشكل تقليدي. 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 ، يتخلى عن 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 المقدرة واسترداد النظام
عند اختيار التدفئة الحرارية ، التي يعرف مبدأها بالفعل ، يجب على المالكين أن يدركوا أن بعض الاستثمارات ستكون مطلوبة. يتم تحديد العلامة التجارية للمعدات وفقًا لمتطلبات المستخدم ، ويعتمد سعر الوحدات على العديد من العوامل ، على سبيل المثال ، الطاقة.
تقدر الأجهزة بقدرة 4-5 كيلوواط بـ 3000-7000 دولار ، مقابل 5-10 كيلوواط تكلف 4000-8000 دولار ، مقابل 10-15 كيلوواط هو بالفعل 5000-10000 دولار. بالإضافة إلى 40-50٪ من المبلغ ستكون تكلفة أعمال التركيب وبدء تشغيل النظام. والنتيجة هي مبلغ مثير للإعجاب من التكاليف. لكن جميعها ستؤتي ثمارها في حوالي 3-5 سنوات ، وبعد ذلك تبقى فواتير الكهرباء فقط ، والتي ستستهلكها المضخة الحرارية.
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.
انتاج |
يتيح لك استخدام المضخات الحرارية التخلص من الوقود التقليدي الأكثر تكلفة كل عام ، على الرغم من أن التكاليف الأولية ستكون مرتفعة للغاية. يمكن إجراء تركيب التدفئة الحرارية الأرضية بشكل مستقل ، فقط عند تركيب الأنابيب في عمود المنجم ، يُنصح بإطفاء أحد المساعدين.
يعتمد مردود المشروع على عزل السكن ، وكذلك طريقة التسخين - المبرد أو الأرضيات الدافئة. سيوفر الفيديو الموجود في المقالة فرصة للعثور على معلومات إضافية حول الموضوع أعلاه.
هل أعجبك المقال؟ اشترك في قناتنا Yandex.Zen
جهاز نظام التدفئة الحرارية الأرضية
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.
أنواع منشآت الطاقة الحرارية الأرضية
بعد معرفة ماهية التدفئة الحرارية الأرضية في المنزل ، ومبدأ تشغيل الجهاز ، سننظر في أنواع الأنظمة.
في المجموع ، هناك 3 أنواع من التركيبات:
- تعتبر المياه الجوفية أكثر الأنظمة كفاءة لتدفئة المباني السكنية. يتم تقليل مبدأ التشغيل إلى استهلاك الحرارة من الأرض عن طريق المجسات والمجمعات ونقل الطاقة إلى نظام تسخين مزود بحامل حرارة الماء.
الغرض ومبدأ تشغيل المفتاح الهيدروليكي للتدفئة
- تستخدم المياه-الماء أحد موارد المياه الدافئة كطاقة. لضمان عمل النظام ، هناك حاجة إلى مصدر (بركة ، نهر ، بحيرة). يلاحظ الخبراء أن هذا التصميم هو الأكثر استقرارًا من حيث درجة الحرارة.
- يستخدم الهواء الجوي احتياطيًا طبيعيًا غير محدود ومتاح للعمل. يتم توفير وظائف النظام من خلال المراوح والمبخرات المتصلة في مجمع واحد. يتم تحقيق أكبر قدر من الكفاءة في درجات حرارة تصل إلى -15 درجة مئوية ؛ عندما يبرد الهواء ، يتم فقد جزء من طاقة النظام.
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
كيف تصنع وحدة الطاقة الحرارية الأرضية بيديك؟
لتسخين الطاقة الحرارية الأرضية في المنزل بيديك ، ستحتاج إلى المكونات التالية:
- المبخر؛
- وحدة ضاغط
- صمام التحكم؛
- مكثف.
يمكن صنع مضخة حرارية من ثلاجة قديمة. لهذا ، يتم إزالة الملف منه. سوف يعمل كمكثف. يتم وضعها في وعاء مصنوع من مادة متينة. يتم توصيل ضاغط بالحاوية ، والمبخر مصنوع من برميل بلاستيكي. ترتبط جميع العناصر المكونة ببعضها البعض ، ثم يتم توصيل الوحدة بنظام التدفئة في المنزل باستخدام أنابيب البوليمر.
لعمل مضخة من مكيف الهواء ، يجب تبديل الوحدتين الخارجية والداخلية. يستخدم الماء أو الهواء كحامل حرارة. النظام مجهز بصمام رباعي الاتجاه. لتثبيته ، ستحتاج إلى مساعدة المتخصصين.
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 ، من الضروري تثبيت 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 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 البرد أثناء 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.
