Треба визнати, що середньостатистичний обиватель мало замислювався про виснаження земних надр, забрудненні атмосфери і навколишнього середовища в цілому від спалювання вуглеводнів. І тільки зараз люди всерйоз почали звертати увагу на екологічно чисті та відновлювальні джерела енергії, оскільки вартість вуглеводневого палива стала неухильно зростати. Один із способів використання таких невичерпних джерел - опалення будинку теплом землі. Інформацію про те, як воно діє і яким чином втілюється в життя, ви знайдете в цій статті.
Як це працює? Загальновідомий факт, що температура грунту на глибині близько 1.5 м і більше постійна протягом усього року. Її значення лежить в діапазоні плюс 5-7 ° С, причому температура поступово підвищується із зростанням глибини. Завдяки такому явищу люди зберігають продукти та овочі з городу в підвалах.
Виходить, що температура там завжди позитивна і гріх не використовувати це тепло з землі для обігріву житла. Найбільше людини привертає той факт, що теплова енергія грунту - безкоштовна. Але от витягти її і направити в будинок обійдеться в кругленьку суму, про що ми поговоримо далі. Переміщати в приміщення таке слабеньке тепло, як +7 ° С абсолютно безглуздо. Завдання стоїть не так: нам потрібна саме енергія, а не температура. І в цьому може допомогти звичайний кондиціонер, тільки перевернутий навпаки. Адже що він робить? Влітку бере енергію зсередини будівлі і переміщує його назовні, а взимку - у зворотному напрямку. Це відбувається завдяки теплообмінним процесам усередині холодильної машини (цикл Карно).
Якщо коротко і простими словами, то усередині кондиціонера циркулює між двома теплообмінниками рідина - хладоноситель. У першому вона випаровується, відбираючи теплоту від повітря приміщення, а в другому - конденсується, віддаючи її в навколишнє середовище. Переходу холодоагенту з одного агрегатного стану в інший сприяють 2 головних агрегату - компресор і розширювальний клапан. Таким же чином виділяється теплова енергія землі. По контуру з труб, вміщеної вглиб грунту, рухається теплоносій, нагрітий до температури +7 ° С. У першому теплообміннику він зустрічається з робочим тілом - фреоном, змушуючи його випаруватися. У другому фреон конденсується, передаючи отриману теплову енергію системі опалення.
У результаті такого переміщення земля охолоджується на 2-3 ° С, а от будинок прогрівається на 20-40 ° С. Не варто звертати увагу на невідповідність температур, адже в земляному контурі теж циркулює в 10 разів більше рідини, ніж в опалювальному. Енерговитрати - мізерні, витрачається електрику для роботи компресора, насоса і автоматики. У цілому співвідношення витрат енергії до видобутої з землі - приблизно 1: 5-1: 7.
Види установок для відбору тепла землі Внутрішній устрій теплового насоса, коротко описане вище, залишається незмінним в кожному разі. А ось конструкція зовнішнього контуру, що витягає енергію з грунту, буває 2 типів: • горизонтальний: в котлован розрахункового розміру і глибиною 1.5-2 м укладається полімерна труба з певним кроком; • вертикальний: труби контуру опускаються в глибокі свердловини. Їх кількість також визначається розрахунком.
Рити котлован зручно на етапі будівництва приватного будинку, це робиться саме в тому місці, де планується зводити будівлю. Також горизонтальний контур можна влаштувати в тому випадку, якщо є достатньо великий ділянку землі біля будинку. Коли такої ділянки немає і місця зовсім мало, енергія землі відбирається геотермальними зондами з глибоких свердловин. Їх доведеться зробити кілька в різних місцях. Кінці труб від одного або декількох зовнішніх контурів прокладаються до будинку під землею і входять в підвальну частину будівлі, де і приєднуються власне до теплового насосу. Теплоносієм, що протікає в підземних змійовиках, зазвичай служить вода або незамерзаюча рідина, в залежності від регіону будівництва.
По ефективності отримання енергії землі вертикальні контури перевершують горизонтальні, так як часто проходять крізь водоносні горизонти, а це покращує відбір теплоти. Тримають вони першість і по вартості монтажу, особливо якщо буріння свердловин відбувається в ускладнених умовах.
Плюси і мінуси Видобута з грунту теплова енергія, як ми вже з'ясували, практично нічого не коштує і це головний плюс. Але є й інші: • джерело тепла - поновлюваний, простіше кажучи - невичерпне; • екологічність і безпека теплової установки не мають собі рівних; • хороший вихід енергії при малих витратах; • не потрібно ніяких дозволів на монтаж або підключення; • високий ступінь автоматизації, а значить, і комфорту; • нечасте обслуговування; • низький ступінь пожежної небезпеки.
Є ще одна важлива гідність геотермальної системи. Оскільки температура грунту на глибині залишається незмінною цілорічно, то влітку насос перестає бути тепловим, а стає охолоджуючим. Установка перемикається в літній режим, холодоагент рухається в інший бік, а теплообмінники функціонально міняються місцями. Якщо приватний будинок обладнаний агрегатами повітряного опалення - фанкойлами, то система подає до них холодну воду, від якої охолоджується повітря в приміщеннях.
Недолік у геліосистем тільки один, але настільки суттєвий, що часто перекреслює всі достоїнства. Як неважко здогадатися, це вартість обладнання і монтажних робіт. Кожен зрозуміє, що риття котлованів і буріння свердловин влетить у копієчку, таку роботу своїми руками не зробиш. Труби довжиною близько кілометра, сама установка, автоматика, - все це обійдеться в кругленьку суму. Ось чому використання тепла землі досі доступно дуже небагатьом людям.
Висновок Абсолютно ясно, що застосування теплової енергії грунту для обігріву будинку має довгострокові перспективи. Це в Європі подібні системи стали буденністю, у наших громадян доходи поки що не досягнули необхідного рівня. Але за тепловими насосами - майбутнє, це теж не викликає сумнівів.
