طرق ثورية لتدفئة منزلك! التدفئة الحرارية الأرضية: ما هي؟

الطاقة الحرارية الأرضية هي طريقة لتدفئة الغرف. بسبب الطاقة المستخرجة من أحشاء الأرض.

في السبعينيات من القرن العشرين في القرن العشرين، اندلعت أزمة نفطية. فبدأ الصناعيون يبحثون عن طريقة لاستبدال الوقود بمصدر بديل.

وهكذا ظهر التدفئة الحرارية الأرضية لأول مرة.

اليوم أصبح هذا النوع من إنتاج الحرارة منتشراً على نطاق واسع. في أمريكا الشمالية وأوروبا الغربية.

التدفئة الحرارية الأرضية من تحت قشرة الأرض: ما هي ومبدأ التشغيل

التدفئة الحرارية الأرضية يعمل مثل الثلاجةللتدفئة فقط. تُركَّب مضخة حرارية على سطح الأرض، ويُنزَل منها مبادل حراري إلى العمود.

تتدفق المياه الجوفية عبر الجهاز صعودًا، وتسخن أثناء ذلك. ويُستخدم السائل الساخن لتدفئة المكان.

استهلاك الطاقة لتسخين المياه أقل من الحرارة الناتجة.

مبدأ التشغيل

يُزوّد ​​المُجمّع المُبخّر بالماء الدافئ. يتبخر المُبرّد عند تسخينه. يُسخّن الضاغط البخارَ بواسطة الكهرباء. يُبرّد المُكثّف البخار، مُسبّبًا... إطلاق الطاقة الحرارية وعودة المادة المبردة إلى حالتها السائلة الأصلية.

تسخين المياه يحتاج إلى الكهرباء. كل كيلو وات يتم إنفاقه يجلب، في المتوسط، 5 كيلوواط من الطاقة المفيدة.

قائمة المعدات

لإنشاء محطة الطاقة الحرارية الأرضية هناك حاجة إلى 4 أجهزة:

• جامع؛
• مبخر مع مادة تبريد؛
• ضاغط؛
• مكثف.

من بين المكونات المدرجة اثنان يتطلبان اتصالاً كهربائيًا: الضاغط والمكثف.

المزايا

التدفئة الحرارية الأرضية له مزايا مقارنة بأنواع التدفئة الأخرى:

• يتم تطبيق الطاقة التي تم الحصول عليها لأي غرض.
• مدة إمداد الوقود إلى منطقة محددة غير محدود.
• استخدامه صديق للبيئة.
• تثبيت لا يحتاج إلى صيانة متكررة.
• النظام يدفع ثمن نفسه متأخر , بعد فوات الوقت.
• محطة الطاقة الحرارية الأرضية تشغل مساحة صغيرة: ليس أكبر من الثلاجة.
• إذا لزم الأمر، النظام قابلة لإعادة التكوين بسهولة.
• متوافق مع أنواع أخرى التدفئة.

عيوب

على الرغم من أن التدفئة الحرارية الأرضية لها العديد من المزايا، إلا أنها وهناك أيضا عيوب:

• غالي النظام والتثبيت.
• يدفع ثمن نفسه في حوالي في 10 سنوات.
• نظام لا يمكن استخدامها في المناطق التي تنخفض فيها درجات الحرارة أقل من 20 درجة.
• بغض النظر عن نوع التثبيت، هناك حاجة إلى ما يلي: أعمال ترابية واسعة النطاق استخدام الأجهزة المستأجرة.

مناظر داخلية وخارجية لخطوط الأرض

أساس النظام - مضخة حرارية متصلة بـ محيطين:الخارجي والداخلي.

المحيط الداخلي تتكون من أنابيب ومشعات تنقل طاقة الماء الساخن إلى الغرفة. ويمكن استكمالها بتدفئة أرضية.

المحيط الخارجي نظام يُزوّد ​​الحرارة للداخل. يدور الماء على طول الدائرة، مُدعّمًا بمكوّن مضاد للتجمد. في التدفئة الحرارية الأرضية، يُطلق على السائل اسم "حامل الحرارة". يدخل حامل الحرارة إلى مضخة الحرارة، ويسخن نتيجةً لزيادة الضغط. يدخل السائل الساخن الدائرة الداخلية، ناقلًا الحرارة إلى الغرفة. ثم يتجه الماء المُبرّد إلى العمق، حيث يسخن. وهكذا، تتكرر الدورة.

مضخة الحرارة من الهواء إلى الماء: الرسم التخطيطي

مضخة الحرارة هي قطعة من المعدات المستخدمة للتدفئة. الجهاز يقوم بجمع الحرارة من الهواء وتحويلها إلى طاقة. بمساعدتها، تُسخّن المضخة الماء، مما يُطلق الحرارة إلى الغرفة. مبدأ تشغيل مضخة الهواء إلى الماء هو: في دورة كارنو العكسية. الأجهزة قادرة على العمل طالما أن درجة الحرارة الخارجية تتجاوز 20-25 درجة تحت الصفر.

الصورة ١. رسم تخطيطي لهيكل مضخة الحرارة الهوائية-المائية. في هذه الحالة، تُحوَّل الحرارة المُجمَّعة من الهواء إلى طاقة.

نظام يتكون من أربعة مكونات. يدور على طول المحيط الخارجي الفريون، الذي يُحوَّل إلى بخار في المُبخِّر. ثم يُضغَط الغاز في الضاغط ويمرُّ إلى المُكثِّف. يتكثَّف البخار إلى ماء، يُعاد إلى الدورة، وتُسخِّن الحرارة المُنبعثة خلال العملية الماء في الدائرة الداخلية. وهكذا، تحدث دورتين: دوران الماء مع سائل التبريد عبر الأرض؛ تدفئة الغرف من خلال المشعات.

مضخات الحرارة من الهواء إلى الماء تعتمد على درجة الحرارة الخارجية. في حالات الصقيع الشديد، تُصبح عملية التدفئة صعبة، إذ يتجمد الفريون في الدائرة الخارجية. وهذا هو سبب استخدام الأنظمة في البلدان الدافئة، حيث نادرًا ما تنخفض درجات الحرارة. أقل من -10. في مثل هذه المناطق، تسمح الحرارة الجوفية بأكثر من مجرد التدفئة، ولكن أيضا إمدادات المياه الساخنة.

إذا انخفضت درجة الحرارة الخارجية إلى الحد الأقصى لمستوى تشغيل الفريون، يقوم النظام تلقائيًا يربط التدفئة البديلة باستخدام الكهرباء أو الغازمع ارتفاع درجات الحرارة واستئناف تشغيل محطة الطاقة الحرارية الأرضية، يتم إيقاف تشغيل المصدر البديل.

التركيب الأفقي لنظام يعمل بسبب حرارة الأرض

يتم استخدام وضع أفقي للمحيط الخارجي في المناطق التي حيث تتجمد الأرض إلى عمق معين كل عام. يتم وضع الأنابيب أسفل هذا المستوى في خندق يمتد موازيًا للأرض.

الصورة ٢. تركيب نظام تدفئة حرارية أرضية باستخدام المبدأ الأفقي. يتطلب هذا التصميم حفرة كبيرة.

عند دورانه عبر الأرض المُسخّنة، يسخن الماء، ويدخل إلى مضخة الحرارة، ثم يُسخّن السائل في الدائرة الداخلية. بعد إطلاق الحرارة، يعود السائل إلى دائرة جديدة على طول الخندق.

يتم حفر الخنادق في الأرض ومدّ الأنابيب. بعد الانتهاء من الدائرة الخارجية، يقوم الفني بتركيب المضخة ثم مدها. المحيط الداخلي.

ميزة يكمن في تنوع إنشاء النظام. وهو مناسب للأراضي المُطوّرة التي اكتمل بناء منزل أو كوخ ريفي فيها مؤخرًا.

عيوب يتطلب الأمر جهدًا كبيرًا في مد الأنابيب؛ نظرًا لاستحالة استخدامه في المناطق الباردة من الكوكب. يُحدّ التسخين الأرضي الحراري الأفقي من زراعة الأشجار في الموقع.

التثبيت الرأسي

يتم استخدام النوع العمودي في الأماكن التي يكون فيها الوضع الأفقي مستحيلاً. لتثبيت المثاقب عدة آبارحيث يُثبَّت المحيط الخارجي. تُحفَر الآبار من نقطة واحدة، مع انحراف طفيف في الزاوية عن العمودي، مما يُتيح الحصول على مزيد من الحرارة.

يتم تسخين الماء أثناء مروره عبر أعماق الأرض، ويدخل إلى المبخر، ويتحول إلى بخار. الهواءيتم ضغط x بواسطة الضاغط ويطلق الطاقة فجأة في المكثف.

تعمل الحرارة المنبعثة على تسخين الدائرة الداخلية، والتي تقوم بتسخين الغرفة، ويتم إرسال السائل إلى دائرة جديدة عبر الأنابيب.

في الارض يقومون بحفر الآبار ومد الأنابيب. بعد إنشاء الدائرة الخارجية، يقوم البناؤون بتثبيت المضخة، ثم وضع الدائرة الداخلية.

ميزة يتمثل في إمكانية عدم إزعاج المناظر الطبيعية للمنطقة المطورة.

عيوب:تتطلب الدورة كمية أكبر من الكهرباء مقارنة بالنظام الأفقي؛ كما أن استخدام الآبار المزدوجة لدخول وخروج المياه ليس فعالاً بدرجة كافية.

تركيب التدفئة الحرارية الأرضية لمنزل ريفي خاص

عملية التثبيت هي كما يلي:

• التحضير، بما في ذلك قياس واختيار مكونات العمل؛
• تركيب الدائرة الخارجية للنظام؛
• تركيب الدائرة الداخلية؛
• إعداد العمل وبدء التدفئة.

ويلز - المحيط الخارجي، و مضخة الدورة الدموية والبطاريات - داخلي. تم تركيب مضخة الحرارة في المنزل.

المحيط الخارجي يقع على مقربة من المبنى المدفأ، لا يزيد عن 10 أمتارتم تثبيت الوصلات الموجودة في الدائرة.

فيديو مفيد

شاهد فيديو يوضح عملية تركيب المبادل الحراري لنظام التدفئة الحرارية الأرضية.

العائد، كمية الطاقة المنتجة

لكل كيلوواط مستهلك النظام ينتج الكهرباء 5 كيلو واط أو أكثر الطاقة الحرارية المجانية. ووفقًا للخبراء، فإن التدفئة الحرارية الأرضية تُغطي تكاليفها في حوالي في عقد واحد. تنخفض هذه القيمة مع زيادة مساحة الغرفة المُدفأة.