Om een privéwoning van warmte te voorzien, wordt traditioneel gebruik gemaakt van units die werken op elektriciteit, vaste, gas of vloeibare brandstoffen. In de afgelopen decennia zijn zonnecollectoren en de warmte van het binnenste van de aarde gebruikt als alternatieve bron van thermische energie. Het verwarmen van een huis met de warmte van de aarde wordt geothermische huisverwarming genoemd.
Geothermische verwarming van het huis met behulp van de energie van de aarde
Er is steeds meer vraag naar verwarming vanaf de grond, aangezien de kosten van conventionele energiebronnen gestaag stijgen, terwijl de reserves aan fossiele brandstoffen afnemen. Geld investeren in aarden verwarming van een chalet is behoorlijk winstgevend, rekening houdend met de economische vooruitzichten en aanzienlijke besparingen op de autonome warmtevoorziening tijdens het stookseizoen.
Methoden voor het verkrijgen van natuurlijke thermische energie
Aardwarmtepompen verschillen in de manier waarop ze warmte onttrekken:
- Installaties die gebruik maken van de warmte van diep grondwater, hete geisers, etc.
- Systemen met een antivriestank die in de grond is geïnstalleerd op een diepte van 75 meter. Verwarming vanuit de ingewanden van de aarde wordt verzorgd door natuurlijke verwarming van de tank met antivries; Als resultaat geeft het koelmiddel, dat door de warmtewisselaar gaat, de ontvangen warmte af en keert terug naar de container.
- Het geothermische circuit wordt langs de bodem van het reservoir gelegd, dat een natuurlijke warmteaccumulator is. Houd er dan rekening mee dat het reservoir in de winter volledig kan bevriezen.
Soorten geothermische warmtepompen
Een huis verwarmen met de energie van de aarde vereist een grootschalige installatie van het systeem, maar het is een milieuvriendelijke manier om bijna gratis thermische energie te krijgen. Om een huis te verwarmen, heb je een kleine hoeveelheid elektriciteit nodig om het systeem te laten functioneren.
Geschatte kosten en terugverdientijd van het systeem
Door thermische verwarming te kiezen, waarvan het principe al bekend is, moeten de eigenaren zich ervan bewust zijn dat bepaalde investeringen nodig zijn. Het merk apparatuur wordt geselecteerd op basis van de eisen van de gebruiker, de prijs van de eenheden is afhankelijk van veel factoren, bijvoorbeeld het vermogen.
Apparaten voor 4-5 kW worden geschat op $ 3000-7000, voor 5-10 kW kosten ze $ 4000-8000, voor 10-15 kW is het al $ 5000-10000. Bovendien zijn 40-50% van het bedrag de kosten van installatiewerkzaamheden en het opstarten van het systeem. Het resultaat is een zeer indrukwekkend bedrag aan kosten. Maar ze betalen zich allemaal binnen ongeveer 3-5 jaar terug, en dan blijven alleen de elektriciteitsrekeningen over, die door de warmtepomp worden verbruikt.
Werkingsprincipes van geothermische verwarming
Verwarming uit de energie van de aarde wordt met succes gebruikt in verschillende klimaatzones: de systemen kunnen zowel in de zuidelijke als in de noordelijke regio's werken.
Tijdens zijn werking gebruikt een geothermische installatie de fysieke eigenschap van sommige vloeistoffen, zoals het vermogen om te verdampen, wat leidt tot afkoeling van het oppervlak. Het is dit fenomeen dat ten grondslag ligt aan de werking van koelapparatuur.
Het werkingsprincipe van geothermische verwarming is een omgekeerd koelproces. Dit is hoe airconditioners werken, die niet alleen de lucht in de kamer kunnen koelen, maar ook verwarmen.
Hoe de warmtepomp werkt
Airco-units hebben echter een beperkte functionaliteit - ze werken niet bij temperaturen onder -5 ° C. En het geothermische systeem kan het huis verwarmen, ongeacht de luchttemperatuur aan de oppervlakte.Dit komt door het feit dat in de omgeving waaruit het warmte-energie haalt, van nature stabiele temperatuuromstandigheden worden gehandhaafd.
Uitvoer
Door het gebruik van warmtepompen kunt u elk jaar van de duurdere traditionele brandstoffen afkomen, hoewel de initiële kosten behoorlijk hoog zullen zijn. Installatie van geothermische verwarming kan onafhankelijk worden uitgevoerd, alleen bij het installeren van leidingen in een mijnschacht is het raadzaam om een assistent te blussen.
De terugverdientijd van het project hangt af van de isolatie van de behuizing, evenals de verwarmingsmethode - radiator of warme vloeren. De video in het artikel biedt de mogelijkheid om aanvullende informatie over het bovenstaande onderwerp te vinden.
Vond je het artikel leuk? Abonneer je op ons kanaal Yandex.Zen
Geothermisch verwarmingssysteem
Geothermie (de wetenschap van de thermische toestand van de aarde) maakte het praktische gebruik mogelijk van thermische energie die de aardkorst ontvangt van het hete magma in het centrum van de planeet.
Een speciaal ontworpen warmtepomp voor het verwarmen van een huis is aan de oppervlakte geïnstalleerd en een warmtewisselaar is in de grond of onderaan het reservoir gemonteerd. Thermische energie wordt naar de oppervlakte "gepompt" en stelt u in staat de koelvloeistof in het verwarmingscircuit van een huis of een niet-residentiële voorziening te verwarmen.
Hoe is het verwarmingsproces
Geothermische verwarming van een privéwoning is een kosteneffectieve optie. Als je de energie van de aarde gebruikt om een huis te verwarmen, dan is er voor elke kilowatt elektriciteit die nodig is voor de werking van de apparatuur, 4 tot 6 kW nuttige thermische energie die wordt verkregen uit de ingewanden van de planeet.
In vergelijking met de werking van de airconditioner, zullen we zien dat tijdens de werking meer dan 1 kW elektriciteit nodig is om 1 kW thermische energie te verkrijgen. Dit komt door de onvermijdelijke verliezen bij de omzetting van de ene energie in de andere, enz.
Het is zeer rendabel om een woongebouw te verwarmen met behulp van de thermische energie van het binnenste van de aarde, maar de terugverdientijd voor apparatuur en installatiekosten zal enige tijd vergen.
Het gebruik van de warmte van de aarde om een huis te verwarmen, vereist geen installatie van een traditionele ketel om de koelvloeistof te verwarmen.
In dit geval bestaat het systeem uit drie componenten
:
- verwarmingscircuit - geothermische bron van thermische energie;
- verwarmingscircuit in het huis - lage temperatuur radiator of vloer;
- pompstation - een warmtepomp voor het pompen van warmte-energie in het verwarmingscircuit vanuit het verwarmingscircuit in de bodem of onder water.
Een geothermisch verwarmingssysteem kan ook worden gebruikt voor het verwarmen van kassen, bijgebouwen, zwembadwater, tuinpaden, enz.
Soorten geothermische installaties
Nadat we hebben uitgezocht wat geothermische verwarming thuis is, het principe van de werking van de apparatuur, zullen we de soorten systemen bekijken.
In totaal zijn er 3 soorten installaties:
- Grondwater wordt beschouwd als het meest efficiënte systeem voor het verwarmen van woonruimten. Het werkingsprincipe wordt gereduceerd tot het verbruik van warmte uit de grond door middel van sondes, collectoren en de overdracht van energie naar een verwarmingssysteem met een waterwarmtedrager.
Doel en werkingsprincipe van de hydraulische schakelaar voor verwarming
- Water-water gebruikt een warmwaterbron als energie. Om de functionaliteit van het systeem te waarborgen, is een bron nodig (vijver, rivier, meer). Deskundigen merken op dat dit ontwerp het meest stabiel is in termen van temperatuur.
- Air-air gebruikt een onbeperkt en beschikbaar natuurreservaat om te werken. De functionaliteit van het systeem wordt geleverd door ventilatoren, verdampers die in één complex zijn aangesloten. De grootste efficiëntie wordt bereikt bij temperaturen tot -15 C; als de lucht koud wordt, gaat een deel van het vermogen van het systeem verloren.
Apparatuur voor het regelen van geothermische verwarming
Geothermische apparatuur voor een diep verwarmingssysteem maakt het mogelijk thermische energie te verzamelen die aan de omgeving is onttrokken en deze over te brengen naar het koelmiddel in het verwarmingscircuit.
De lijst met apparatuur voor verwarming met warmte van de aarde omvat
:
- Verdamper. Het apparaat bevindt zich op een diepte en dient om thermische energie te absorberen die zich in geothermische wateren of bodem bevindt.
- Condensator. Hiermee kunt u de temperatuur van het antivriesmiddel op de waarde brengen die nodig is voor de werking van het systeem.
- Warmtepomp. Zorgt voor circulatie van antivries in het verwarmingscircuit, regelt de werking van de geothermische installatie.
- Buffertank - een container voor het verzamelen van verwarmd antivriesmiddel. Hiermee kunt u thermische energie van het binnenste van de aarde overbrengen naar de koelvloeistof. De tank waar het koelmiddel doorheen stroomt, is uitgerust met een spiraalvormige warmtewisselaar. Verwarmd antivriesmiddel beweegt erlangs en geeft warmte af.
Warmtepomp apparaat diagram
Hoe maak je met je eigen handen een geothermische eenheid?
Om thuis met uw eigen handen geothermische verwarming te maken, heeft u de volgende componenten nodig:
- verdamper;
- compressor eenheid;
- gasklep;
- condensator.
Van een oude koelkast kan een warmtepomp gemaakt worden. Hiervoor wordt de spoel eruit gehaald. Het werkt als een condensator. Het wordt in een container van duurzaam materiaal geplaatst. Een compressor is aan de container bevestigd en de verdamper is gemaakt van een plastic vat. Alle samenstellende elementen zijn met elkaar verbonden en vervolgens wordt de unit met behulp van polymeerbuizen op het verwarmingssysteem van het huis aangesloten.
Om een pomp van een airconditioner te maken, moeten de buiten- en binnenunits worden verwisseld. Water of lucht wordt gebruikt als warmtedrager. Het systeem is voorzien van een vierwegklep. Om het te installeren, heeft u de hulp van specialisten nodig.
Systeeminstallatie
Geothermische verwarming van een landhuis in de oprichtingsfase vereist een solide investering. De hoge totale kosten van het systeem zijn grotendeels te wijten aan de grote hoeveelheid landwerk die gepaard gaat met de installatie van het verwarmingscircuit.
Na verloop van tijd betalen de financiële kosten zich terug, aangezien de thermische energie die tijdens het stookseizoen wordt gebruikt, met een minimaal energieverbruik uit de diepten van de aarde wordt gehaald.
Installatie van een horizontale warmtewisselaar voor een geothermisch verwarmingssysteem
Om het huis te verwarmen met de warmte van de aarde, is installatie van het systeem vereist
:
- het grootste deel moet ondergronds of op de bodem van het reservoir worden geplaatst;
- in het huis zelf wordt alleen voldoende compacte apparatuur geïnstalleerd en een radiator- of vloerverwarmingscircuit gelegd. Met de apparatuur in het huis kunt u het verwarmingsniveau van de koelvloeistof regelen.
Hoe ziet geothermische apparatuur eruit in een huis
Bij het ontwerpen van verwarming met behulp van de warmte van de aarde, is het noodzakelijk om te beslissen over de installatieoptie voor het werkcircuit en het type collector.
Er zijn twee soorten verzamelaars
:
- Verticaal - stort zich enkele tientallen meters in de grond. Om dit te doen, moet u op korte afstand van het huis een aantal putten boren. Een contour wordt ondergedompeld in de putten (de meest betrouwbare optie zijn verknoopte polyethyleenbuizen).
- Nadelen: Grote financiële kosten voor het boren van meerdere gaten in de grond met een diepte van 50 meter.
Voordelen: De ondergrondse leidinglocatie op een diepte waar de bodemtemperatuur stabiel is, zorgt voor een hoog rendement van het systeem. Bovendien neemt de verticale collector een klein stuk land in beslag.
- Horizontaal. Het gebruik van een dergelijke collector is toegestaan in regio's met warme en gematigde klimaten, omdat de diepte van het bevriezen van de grond niet hoger mag zijn dan 1,5 meter.
- Nadelen: de noodzaak om een groot deel van de site te gebruiken (het grootste nadeel).Na het aanleggen van de contour kan dit stuk land niet meer gebruikt worden voor een tuin of groentetuin, aangezien het systeem werkt met het vrijkomen van kou bij het transport van koudemiddel waardoor de wortels van de planten gaan bevriezen.
Voordelen: goedkoper landwerk dat zelfs alleen kan worden gedaan.
Horizontaal en verticaal collectortype
Aardwarmte kan worden verkregen door een horizontaal aardwarmtecircuit aan te leggen op de bodem van een vorstvrij reservoir. In de praktijk is dit echter lastig te realiseren: het reservoir kan buiten het privéterrein staan en dan zal de plaatsing van de warmtewisselaar gecoördineerd moeten worden. De afstand van het verwarmde object tot het reservoir mag niet meer dan 100 meter bedragen.
Belangrijk! De omgevingstemperatuur van de collector mag niet lager zijn dan + 5 ° C. Het bovenste deel van de collector dat in contact komt met de ijskoude grond, moet worden beschermd met thermische isolatie om verlies van thermische energie te voorkomen.
