أنظمة التدفئة الحرارية الأرضية لمنزل ريفي: ميزات الترتيب افعلها بنفسك

مبدأ التشغيل

أصبحت ظاهرة مثل التدفئة الحرارية الأرضية ، التي يشبه مبدأها الثلاجة التقليدية ، بالعكس فقط ، أكثر شيوعًا. تحتفظ الأرض بالحرارة باستمرار ، ومن الممكن تسخين الأشياء الموجودة على سطحها. خلاصة القول هي أن الصهارة الساخنة تسخن الأرض من الداخل ، وبفضل التربة لا تتجمد من الأعلى.

ومبدأ التشغيل هنا هو كما يلي: يتم وضع مضخة حرارية في الأعلى ، ويتم إنزال المبادل الحراري إلى عمود ترابي خاص. تمر المياه الجوفية عبر المضخة ويتم تسخينها. وبالتالي ، فإن الحرارة التي يتم الحصول عليها في هذه الحالة تستخدم للأغراض الصناعية أو المنزلية. هذه هي الطريقة التي تعمل بها تدفئة الأرض.

رسم تخطيطي لمضخة الحرارة

لاحظ أن الميزة الرئيسية لهذا النظام هي أنه بتكلفة كهرباء تبلغ 1 كيلو وات ، نحصل على طاقة حرارية مفيدة في النطاق من 4 إلى 6 كيلو واط. للمقارنة ، مكيف الهواء التقليدي غير قادر على تحويل 1 كيلو واط من الكهرباء إلى 1 كيلو واط من الطاقة الحرارية (قانون الحفاظ على الطاقة ، حيث أن الخسائر أثناء تحويل نوع من الطاقة إلى نوع آخر ، للأسف ، لم يتم إلغاؤها بعد ). إن التسخين من حرارة الأرض سيؤتي ثماره بسرعة كافية مع النهج الصحيح لتنفيذ التدفئة الحرارية الأرضية.

التكاليف التقريبية 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 ، لـ10-15 كيلوواط 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 فقط فواتير الكهرباء التي ستستهلكها المضخة الحرارية.

مبدأ الحصول على الطاقة الحرارية الجوفية

غالبًا ما تتم مقارنة تشغيل محطات التدفئة الحرارية الأرضية بمبدأ تشغيل أنظمة تكييف الهواء أو الثلاجة التقليدية. يتكون أي من المخططات من دائرتين للتبادل الحراري. من المقبول عمومًا أنه في الدائرة الموجودة في الأرض ، يتم تسخين الناقل (غالبًا ما يلعب الفريون غير المتجمد هذا الدور) ، والذي يتم نقله لاحقًا إلى "الدائرة المنزلية" في المبادل الحراري.

يجب تسخين السائل الذي يبرد بعد تدويره في جميع أنحاء المنزل مرة أخرى إلى حوالي +7 درجة مئوية لتكرار الدورة. في نفس الوقت ، في الصيف ، يعمل النظام على المبدأ المعاكس ، وهو تبريد الهواء في المنزل ، لذلك سيكون من الأصح تسميته ليس التدفئة ، ولكن تكييف الهواء.

باستخدام مضخة حرارية

تعتمد متانة النظام على الخصائص والظروف التي تعمل فيها المضخة الحرارية. في منشآت الطاقة الحرارية الأرضية ، يمكن أن تعمل لنحو 1800 ساعة في السنة. هذه قيمة متوسطة لخطوط العرض بدون مصادر حرارية تحت الأرض.

كيف تعمل المضخة الحرارية

مبدأ تشغيل نظام التسخين الحراري متطابق ولا علاقة له ببلد المنشأ أو العلامة التجارية. قد تختلف المضخات الحرارية الأرضية في التصميم والحجم والمظهر ، لكن معامل إنتاج الحرارة سيكون دائمًا هو نفسه بالنسبة للمضخات من شركات مختلفة وبلدان مختلفة. هذا يرجع بالتحديد إلى خصوصية معالجة الطاقة الطبيعية إلى طاقة حرارية.

تؤدي عواقب مثل هذه الحسابات الخاطئة في النهاية إلى عواقب وخيمة - التربة تتدلى بشكل غير متساوٍ ، وفي بعض الأماكن تتعمق جدًا ، مما يؤدي إلى تلف الأنابيب البلاستيكية الواقية. إذا كان المنزل يقع في مكان قريب ، فقد يحدث تشوه في الأساس أو الجدران بسبب التغيرات الجيولوجية.

بشكل دوري ، من الضروري اتخاذ تدابير "لتجديد" التربة ، حيث يتم توفير طاقة حرارية إضافية للمبادل الحراري. يمكن أن يكون هذا طاقة شمسية أو تسخين مسبار عند استخدام المضخة الحرارية في وضع تبريد الفضاء.

في الختام ، تجدر الإشارة إلى أن تركيب الطاقة الحرارية الأرضية ليس متاحًا للجميع بعد.في بعض الحالات ، يمكن أن تستمر فترة الاسترداد لأكثر من 10 سنوات ، ولكن في النهاية ، فإن طرق تدفئة المنزل هذه هي التي ستصبح قريبًا ليس فقط بديلاً ، بل هي الوحيدة الممكنة.

فيديو: مضخات الحرارة الجوفية

التسخين الجيوحراري: نقوم بتحليل مبدأ التشغيل

مبدأ تشغيل هذا النوع من التسخين بسيط للغاية ويكمن في خاصية الأرض بعدم التجميد حتى في درجات حرارة منخفضة إلى حد ما. على سبيل المثال ، عند درجة حرارة الهواء حوالي 15 تحت الصفر ، ستتجمد الأرض من خمس إلى سبع درجات فقط. والآن دعنا نجيب على السؤال ، هل من الممكن الاستفادة بنجاح من هذه الخاصية للأرض وتدفئة المنزل بمساعدة مثل هذا المورد؟ الجواب واضح: بالطبع نعم! لذلك لماذا لا نفعل ذلك؟ الشيء هو ، الأمر ليس بهذه البساطة. من أجل تثبيت مثل هذا التسخين ، من الضروري حل المشكلات الصغيرة المرتبطة بها ، والمدرجة أدناه.

تركيب التدفئة الجوفية

• للحصول على أقصى قدر من الحرارة خارج الأرض ، تحتاج إلى تجميع هذه الطاقة الحرارية بالذات وتركيزها على تدفئة المنزل ، وهذا يستحق بعض الجهد.
• من الضروري الحفاظ على درجة حرارة الموصل. يجب أن يقوم الناهض المسخن بتوصيل الحرارة في السوائل التي ستمر عبر نظام التدفئة المركزية.
• إذا تم تبريد هذا الموصل ، فيجب استعادة درجة حرارته على الفور عن طريق التسخين. لحل هذه المشكلة ، تم اختراع مضخات حرارية خاصة تساعد على التعامل مع المهمة. يساعد هذا الجهاز على استخلاص كمية الحرارة اللازمة للتدفئة العادية للمنزل والتي يمكن استخدامها لمجموعة متنوعة من الاحتياجات.بالمناسبة ، هذه المضخات قادرة على التعامل مع أحجام العمل الكبيرة إلى حد ما. تعتمد إمكانيات التصميم بشكل مباشر على موقعه في المنزل.

إذا كان من الممكن العثور في وقت سابق على ظاهرة مثل تدفئة المنزل بمساعدة الطاقة الحرارية للأرض خارج بلدنا ، فإن هذه الأجهزة اليوم ليست معجزة وليست نادرة.

مخطط تشغيل الهياكل الحرارية

في الوقت نفسه ، يرجى ملاحظة أنه تم تثبيتها ليس فقط في الأجزاء الجنوبية الدافئة ، كما قد تعتقد. في المناطق الشمالية ، هذا أكثر شيوعًا.

دعنا نلقي نظرة فاحصة على نوع مخطط العمل الذي تمتلكه الهياكل. منذ زمن بعيد ، كان لدى الناس سؤال: لماذا ، عندما تتبخر سوائل معينة من أي سطح ، يبرد السطح ، ولماذا يتم التخلص من الطاقة. بمجرد تقديم إجابة على هذا السؤال ، نشأت فكرة ، لماذا لا يتم تشغيل هذه الآلية بترتيب عكسي ، أي لماذا لا نحصل على هواء دافئ بدلاً من الجليد. مثال على ذلك هو تشغيل أنظمة تكييف الهواء الحديثة: لا يستطيع الكثير منها تبريد الهواء فحسب ، بل يمكنه أيضًا تسخينه. العيب الوحيد لهذه الأجهزة هو تشغيلها المحدود في درجات حرارة منخفضة. عند درجة حرارة معينة ، لا يمكنهم العمل ببساطة. على عكسهم ، فإن التدفئة الحرارية الأرضية لمنزل ريفي خالية تمامًا من مثل هذا العيب ، على الرغم من أن مبدأ التشغيل بالنسبة لهم وللجهاز المذكور أعلاه هو نفسه تقريبًا.

التدفئة الحرارية الأرضية لمنزل ريفي

تركيب مبادل حراري

أنواع التثبيت الحالية هي:

• عمودي ، عندما تحتاج إلى حفر عدة آبار ؛
• أفقي ، حيث يتم حفر الخنادق تحت عمق التجمد ؛
• تحت الماء ، عندما يتم التمديد على طول الجزء السفلي من أقرب خزان.

هذا مثير للاهتمام: دعنا نفهمها معًا - ما هو نظام التسخين الأحادي الأنبوب أو الأنبوبين الأكثر كفاءة؟

تثبيت النظام

تتطلب التدفئة الحرارية الأرضية لمنزل ريفي في مرحلة الترتيب استثمارًا ماليًا قويًا. ترجع التكلفة النهائية 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 تكاليف كهرباء.

• يجب أن يكون الجزء الرئيسي تحت الأرض أو في قاع الخزان ؛
• في المنزل نفسه ، يتم تثبيت المعدات المدمجة إلى حد ما فقط ويتم وضع المبرد أو دائرة التدفئة تحت الأرضية. تسمح لك المعدات الموجودة داخل المنزل بضبط مستوى تسخين المبرد.

عند تصميم التدفئة بسبب حرارة الأرض ، من الضروري تحديد خيار التثبيت لدائرة العمل ونوع المجمع.

هناك نوعان من المجمعات:

1. عمودي - يغرق في الأرض لعدة عشرات من الأمتار. للقيام بذلك ، على مسافة قصيرة من المنزل ، يلزم حفر عدد من الآبار. يتم غمر دائرة في الآبار (الخيار الأكثر موثوقية هو الأنابيب المصنوعة من البولي إيثيلين المتقاطع).

2. العيوب: تكاليف مالية كبيرة لحفر عدة آبار في باطن الأرض بعمق 50 متر فأكثر.

   المزايا: الموقع تحت الأرض للأنابيب على عمق حيث تكون درجة حرارة الأرض مستقرة ، يضمن كفاءة عالية للنظام. بالإضافة إلى ذلك ، يحتل المجمع العمودي مساحة صغيرة من الأرض.

3. أفقي. يُسمح باستخدام مثل هذا المجمع في المناطق ذات المناخ الدافئ والمعتدل ، حيث يجب ألا يتجاوز عمق تجميد التربة 1.5 متر.

4. العيوب: ضرورة استخدام مساحة كبيرة من الموقع (العيب الرئيسي). لا يمكن استخدام قطعة الأرض هذه بعد وضع الكفاف لحديقة أو حديقة نباتية ، حيث يعمل النظام مع إطلاق البرد أثناء نقل مادة التبريد ، مما يؤدي إلى تجميد جذور النباتات.

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   الفوائد: أعمال أرضية أرخص يمكنك حتى القيام بها بنفسك.

يمكن إنتاج الطاقة الحرارية الجوفية عن طريق وضع دائرة أفقية للطاقة الحرارية الأرضية في قاع خزان غير متجمد. ومع ذلك ، فإن هذا صعب التنفيذ عمليًا: قد يكون الخزان موجودًا خارج المنطقة الخاصة ، ومن ثم يجب تنسيق تركيب المبادل الحراري. يجب ألا تزيد المسافة من الجسم المسخن إلى الخزان عن 100 متر.

متطلبات التدفئة الجوفية في المنزل بأيديكم

للوهلة الأولى ، قد يبدو أن تكاليف التركيب مرتفعة للغاية ، ومع ذلك ، باستخدام التثبيت لفترة طويلة ، سيتمكن الجميع من التأكد من أن هذه التدفئة تؤتي ثمارها بسرعة ولا تتطلب أي استثمارات.

سيتطلب Geoheating:

• استثمار مبلغ كبير من الأموال لمرة واحدة ؛
• قوى كبيرة للترتيب.
• إعداد صحيح ومختص.

بالإضافة إلى ذلك ، يمكن ملاحظة الزيادة المنتظمة في أسعار الموارد مثل الغاز والكهرباء ، والتي تحدث كل شهر تقريبًا ، لكن نظام الطاقة الحرارية الأرضية لا يعتمد على هذه الأسعار.

يحتوي جزء من النظام على موقع تحت الأرض ، حيث يتم استخدام الأرض كمصدر للحرارة. سيتطلب التسخين من هذا النوع بئرًا ومسبارًا ومبادلًا حراريًا.يتم تثبيت الجهاز فقط على أراضي المنزل ، بسبب الحرارة الناتجة ، وكقاعدة عامة ، لا يتطلب مساحة كبيرة. بفضل هذا الجهاز ، يتم تنظيم درجة الحرارة ويتم توفير الطاقة الحرارية. عند تثبيت النظام ، يلزم وجود فرع صغير من الأنابيب والرادياتير ، وإذا كان المبنى صغيرًا ، يتم تثبيت المولد في الطابق السفلي.

نقوم بتركيب التدفئة الجوفية بأنفسنا

تكلفة المشروع والعمل على تركيب هيكل حراري جيوحراري كبير جدًا ، وشراء جميع المعدات اللازمة ، وإشراك فريق من المتخصصين ، وكذلك الحاجة إلى التنقيب على المدى الطويل لا يمكن أن تكون رخيصة.

ومع ذلك ، نظرًا لربحية تركيب هذا النوع من التدفئة في المنزل ، فإن فترة الاسترداد سريعة جدًا. يمكن تحقيق وفورات إضافية عن طريق تركيب مصادر أخرى لإنتاج الطاقة البديلة ، مثل الألواح الشمسية التي يمكنها تشغيل شبكة الطاقة الحرارية الأرضية. حتى مع الزيادات الكبيرة في أسعار الموارد الأحفورية والغاز ، فإنها لن تؤثر على تكلفة التدفئة.

الجزء الرئيسي من شبكة الأسلاك مخفي في أعماق الأرض ، وخزان المبرد ، الذي يوضع في بئر ، يزود المنزل بالوقود. علاوة على ذلك ، في الطابق السفلي أو غرفة المرافق الأخرى ، سوف تحتاج إلى وضع مولد حراري. معظم هذه الأجهزة مضغوطة تمامًا. لتدفئة المبنى سوف تضطر إلى تثبيت عدة مشعات.

على المولد المركب ، يمكن تنظيم درجة الحرارة في المنزل واستهلاك الطاقة. يرافق التثبيت تركيب معدات غرف التدفئة ، وتفريع خط الأنابيب. في معظم المباني ، يتم إخراج مولد الحرارة إلى غرفة منفصلة بحيث لا تتداخل ضوضاء العمل مع قيام السكان بأعمالهم الخاصة.

كيف تصنع التدفئة الحرارية الأرضية بيديك في المنزل

مخطط تركيب مضخة الحرارة الجوفية.

هذا هو أحد أنواع التدفئة الأغلى والأكثر استهلاكا للوقت. يجب عليك تنفيذ أعمال الحفر على نطاق واسع ، وستشكل تكلفة المعدات الجزء الأكبر من التكاليف. قبل أن تبدأ في إنشاء مثل هذا التسخين بيديك ، تحتاج إلى معرفة الأنظمة المستخدمة وما هي ميزات أجهزتها.

المواد المطلوبة لتركيب التدفئة الحرارية الأرضية:

• أنابيب البولي ايثيلين
• مضخة الحرارة؛
• مشعات التدفئة.

التصنيف حسب النوع:

• يتم استخدام المبادل الحراري الأفقي في أغلب الأحيان ، بينما يتم وضع الأنابيب في الأرض على عمق يتجاوز مستوى تجميد التربة في منطقتك. هذا النوع من التدفئة له عيب كبير - الدائرة تحتل مساحة كبيرة. إذا كانت مساحة منزلك 250 مترًا مربعًا ، فعندئذٍ لتسخينه ، سيتعين عليك وضع أنابيب على مساحة تبلغ حوالي 600 متر مربع ، وهذا لا يمكن القيام به في كل منطقة. من غير الملائم بشكل خاص القيام بمثل هذا التسخين في المنزل في الحالة التي تكون فيها المنطقة ممتلئة بالفعل ، على سبيل المثال ، يجب ألا يكون المجمع أقرب من 1.5 متر من الشجرة ؛
• المبادل الحراري العمودي له أبعاد أصغر بكثير ، لكن تكلفته أعلى. لتثبيته ، ستحتاج إلى مساحة صغيرة ، لكن سيتعين عليك استخدام معدات الحفر.

يمكن أن تتراوح مساحة البئر من 50 إلى 200 متر ، لكنها ستعمل حتى 100 عام. هذه الطريقة مناسبة عندما تكون أراضي المنزل الريفي مجهزة بالفعل ، فلن تكون هناك حاجة لتغيير المشهد الحالي.لن يعمل تثبيت هذا النوع من التسخين الجيوحراري تمامًا بأيديكم ، حيث ستحتاج إلى معدات خاصة لحفر بئر - المبادل المائي هو الطريقة الأكثر اقتصادا ، فهو يستخدم الطاقة الحرارية للمياه. يمكن استخدامه إذا كانت المسافة إلى الخزان لا تزيد عن 100 متر. يتكون الكفاف الحلزوني من الأنابيب ويتم وضعه على عمق يتجاوز منطقة التجميد ، ويجب أن تكون مساحة الخزان أكثر من 200 متر مربع . عند تنفيذ هذه الطريقة ، ليست هناك حاجة للقيام بأعمال الحفر على نطاق واسع ، وبالتالي يمكن عمل كل شيء يدويًا.

إذا تحدثنا عن مدى تعقيد تنفيذ هذا المشروع ، فهو كبير جدًا ، وإذا قررت أن تفعل كل شيء بنفسك ، فستكون الطريقة الثالثة هي الأكثر سهولة. إذا قمت بشراء معدات باهظة الثمن ، فيجب أن يتم التثبيت بجودة عالية ، وإلا فلن يعمل النظام بشكل طبيعي.

مصادر التسخين الجيوحراري

بالنسبة للتدفئة الحرارية الأرضية ، يمكن استخدام المصادر التالية للطاقة الحرارية الأرضية:

• درجة حرارة عالية؛
• درجة حرارة منخفضة.

الينابيع الحرارية ، على سبيل المثال ، تنتمي إلى تلك ذات درجة الحرارة العالية. يمكنك استخدامها ، لكن نطاقها محدود بالموقع الفعلي لهذه المصادر. إذا تم استخدام هذا النوع من الطاقة بنشاط في آيسلندا ، فإن المياه الحرارية في روسيا بعيدة عن المستوطنات. يتركز معظمهم في كامتشاتكا ، حيث تُستخدم المياه الجوفية كناقل للحرارة ويتم توفيرها لأنظمة المياه الساخنة.

ليست هناك حاجة إلى بركان لاستخدام الطاقة الحرارية للأرض بكفاءة. يكفي استخدام تلك الموارد التي لا تبعد سوى 200 متر عن سطح الأرض

ولكن لاستخدام مصادر درجات الحرارة المنخفضة ، لدينا جميع المتطلبات الأساسية اللازمة.لهذا الغرض ، فإن الكتل الهوائية المحيطة أو الأرض أو الماء مناسبة. تستخدم مضخة حرارية لاستخراج الطاقة المطلوبة. بمساعدتها ، يتم تنفيذ إجراء تحويل درجة الحرارة المحيطة إلى طاقة حرارية ليس فقط للتدفئة ، ولكن أيضًا لإمداد الماء الساخن لمنزل خاص.

الايجابيات

يتم تشغيل أنظمة التدفئة هذه على وقود جديد نوعيًا وغير عادي - تُستخدم طاقة أحشاء الأرض لتكييف الهواء ، فضلاً عن تدفئة منزل خاص. هذه الطاقة تخلق ظروف معيشية مثالية ومريحة ، ولا تلوث البيئة بالمواد والنفايات الضارة. يتم تدفئة المنزل باستخدام الطاقة المجانية ، مقابل 1 كيلو واط من الكهرباء ، يعيد النظام 4-5 كيلو واط من الحرارة

وهناك ميزة لا تقل أهمية وهي أنه لا توجد حاجة لشراء مداخن وأغطية إضافية ، والتي قد تكون مطلوبة لضمان الأداء السلس لأنواع أنظمة التدفئة الأخرى. أثناء عملية التسخين ، لا تنبعث الأبخرة والروائح الضارة من الأرض ، مثل هذا النظام لا يصدر ضوضاء مفرطة ، وإلى جانب ذلك ، لا يشغل مساحة كبيرة. وحدات الطاقة الحرارية الأرضية ، على عكس الوقود الصلب وأنظمة الوقود السائل ، غير مرئية عمليا للناس ، فهي لا تدمر سلامة واجهة المنزل وداخله

لا داعي لإضاعة الوقت في التفكير في أمور مثل تخزين الوقود وتسليمه وشرائه ، لأن طاقة الكوكب لا تنضب.

وحدات الطاقة الحرارية الأرضية ، على عكس الوقود الصلب وأنظمة الوقود السائل ، غير مرئية عمليا للناس ، فهي لا تدمر سلامة واجهة المنزل وداخله. لا داعي لإضاعة الوقت في التفكير في أمور مثل تخزين الوقود وتسليمه وشرائه ، لأن طاقة الكوكب لا تنضب.

إذا كنت بحاجة إلى تدفئة منزلك بدفء الأرض ، فعليك أيضًا التفكير في الجانب المالي منه. نلاحظ على الفور أن عملية تثبيت مثل هذا النظام ستتطلب تكاليف عالية مقارنة بمعدات الديزل والغاز.

على النقيض من ذلك ، يمكن ملاحظة أن مستوى استهلاك الكهرباء أقل بكثير ، بحيث تكون الجدوى الاقتصادية للحصول على معدات الطاقة الحرارية الأرضية مرئية بالعين المجردة على المدى الطويل. وفقًا للمطورين ، سيتم إرجاع ما يصل إلى خمسة كيلوواط من الطاقة الحرارية من كل كيلووات من الطاقة الكهربائية المستهلكة.