Геотермальное отопление — тепло земли на службе человека
Добавить в закладки ● Сборка-1 Нажмите «Ctrl + D» чтобы сохраните сайт в браузере
Принципы отопления
Система геотермального отопления соотносится с работой обычного бытового холодильника, но в отличие от работы его компрессора на понижение температуры, насос отопительной установки «от земли» работает на нагрев теплоносителя.
Принцип действия системы заключен в использовании остаточного тепла земли от нагрева ее солнечными лучами, кроме того, изнутри почва прогревается внутренним теплом планеты. Это тепло используется в геотермальном отоплении: в помещении на поверхности устанавливается т.н. тепловой насос, а в скважину опускаются трубы теплообменников. Вода проходит через тепловой насос, где подвергается нагреву, после чего теплоноситель используется для отопления помещений или для промышленных нужд. Главным преимуществом системы являются низкие затраты на отопление. Приблизительно, получается четырех-шестикратный выигрыш.
Строительство «отопления от земли» – достаточно сложный и энергозатратный процесс, для выполнения которого необходимо привлекать специальные бригады рабочих, оснащенных соответствующим оборудованием.
В первую очередь выполняется проект геотермальной шахты, параметры которой строго индивидуальны для каждой отдельной системы, и зависят от региона строительства, особенностях строения почвы, размеров и типа утепления здания. Наша компания рекомендует производить утепление экологически чистым материалом – эковатой, которая обеспечивает самое эффективное сбережение тепловой энергии. Глубина шахты для монтажа геотермального оборудования составляет 25-100 метров, что само по себе является достаточно сложной задачей.
На втором этапе строительства в готовую шахту опускаются теплопоглощающие трубы. Задача их состоит в подаче тепла непосредственно в насос, который дополнительно нагревает теплоноситель и далее подает его в отопительную систему.
1 вариант.
Первый вариант работы системы геотермального отопления состоит в использовании тепловой энергии грунтовых вод, которая достигает достаточно высоких величин. Насос поднимает ее на поверхность грунта, после чего дополнительно нагревает воду и подает ее в отопительную систему.
2 вариант.
На глубину не менее 75-ти метров опускается резервуар с определенным количеством антифриза, который нагревается тепловой энергией земли и насосом поднимается на поверхность. В теплообменнике тепловая энергия отдается, после чего антифриз вновь опускается на глубину.
3 вариант.
Этот тип отопления не требует бурения глубокой скважины, но осуществим только для зданий, находящихся на берегу водоема. От теплообменника на дне озера или пруда монтируются зонды в горизонтальном направлении, в которых теплоноситель нагревается и подается в теплообменник.
Уровень экологической безопасности геотермального отопления намного превышает соответствующий уровень для других систем.
Смонтированная установка может прослужить до 30-лет, не дает вредных выбросов, не требует запасов топлива.
Одним из основных препятствий к повсеместному внедрению «отопления от земли» является высокая первоначальная стоимость оборудования и большой объем необходимых работ для его монтажа. Кроме этого, для обустройства его необходимо иметь довольно-таки большие площади земли в личном пользовании, что не всегда возможно.
Поэтому на сегодняшний день основным источником тепла для домов остаются традиционные системы отопления. В сочетании с эффективным утеплением, в частности, экологически чистой эковатой, наши дома еще долгое время будут обогреваться по-прежнему.
Геотермальное отопление загородного дома
Обустраивая свой собственный загородный дом, вы непременно столкнетесь с таким важным и одновременно сложным вопросом, как обустройство отоплени
Обустраивая свой собственный загородный дом, вы непременно столкнетесь с таким важным и одновременно сложным вопросом, как обустройство отопления.
Ведь зачастую не имея возможности подключиться к централизованной системе отопления, владельцам домов приходится прибегать к автономным системам. И вот здесь начинается поиск самой удобной, простой и экономически выгодной.
Одна из наиболее интересных новинок в этой сфере – геотермальное отопление. Его появление на рынке и определенная популярность во многом обусловлена повышением цен на газ и электричеством. Именно благодаря этому такая альтернатива смогла попасть на рынок и занять там собственную нишу, несмотря на то, что в вопросе монтажа это достаточно сложный и хлопотный вариант.
Преимущества и недостатки геотермального отопления
Энергетический потенциал земли, который ранее даже не рассматривался в качестве источника, сейчас был открыт. И учитывая тот факт, что именно в грунте аккумулируется 98% всей энергии Солнца, не воспользоваться такой возможностью было бы по крайней мере глупо. И даже зимой, когда температура воздуха опускается до отметки ниже нуля, энергии грунта все равно вполне достаточно, чтобы обогреть загородный дом.
Для того, чтобы доставить тепло туда, куда нужно, используют специальное оборудование, основными элементами которого являются тепловой насос и теплообменник. Именно это основные и наиболее дорогостоящие элементы системы.
Вообще, геотермальное отопление – это не дешевое удовольствие, однако, согласно расчетам, оно полностью окупается уже через 5-8 лет. Конечно, это немалый срок, но если смотреть в перспективу, то такое решение вполне оправдано. Кроме того, геотермальное отопление имеет ряд других преимуществ:
— ресурс, необходимый для эффективной работы есть всегда и везде, так что вам не приведется дополнительно проводить источник энергии;
— работа такой системы полностью безвредна и безопасна для окружающей среды, которая и без того сильно пострадала за последние несколько десятилетий;
— данный ресурс возобновляется сам по себе и является практически неограниченным;
— расходы на эксплуатацию такой системы будут минимальными.
Как работает система геотермального отопления?
Если проводить аналогию, то принцип работы геотермальной системы отопления наиболее схож с тем, который используют для кондиционеров.
Основный элемент системы – тепловой насос, подключается к двум контурам. Один из них внешний, в другой внутренний.
Внутренний контур представляет собой привычную систему отопления дома, которая состоит из труб и батарей. А вот внешний подключается к теплообменнику, которая располагается под землей или иногда под водой. В качестве жидкости, которая циркулирует по контуру, можно использовать обычную воду или специальный антифризная жидкость. Находясь во внешнем контуре, эта жидкость принимает температуру окружающей ее среды, после чего переходит к тепловому насосу. В свою очередь тепловой насос можно самостоятельно настроить на охлаждение или подогрев воздуха.
Приобрести и установить такую систему, как уже было сказано, достаточно сложно и затратно, но тот факт, что такое вложение позволит вам экономить на протяжении многих лет – серьезный аргумент в пользу такого решения. Да и возможность поспособствовать сохранению окружающей среды также играет не последнюю роль.
Редакция
21.
11.2018
Версия для печати
Геотермальная 101 | Small Farm Sustainability
Статья перепечатана с разрешения некоммерческой торговой ассоциации The Geothermal Exchange Organization (GEO), https://www.geoexchange.org/geothermal-101.
Геотермальное отопление и охлаждение Работает в гармонии с Землей
Геотермальные тепловые насосы — это автономные устройства, которые эффективно обогревают и охлаждают дома и коммерческие здания, одновременно обеспечивая горячую воду. В них используются стандартные электронные термостаты и системы воздуховодов, что делает их пригодными для модернизации стандартных систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (HVAC). Геотермальные тепловые насосы могут быть рассчитаны на обогрев и охлаждение любого здания в любом климате.
Геотермальные тепловые насосы тихо и надежно используют возобновляемую энергию, вырабатываемую солнцем, которая хранится в земле у поверхности Земли.
Они вносят значительный вклад в более чистую окружающую среду, экономя энергию, сокращая использование ископаемого топлива и сокращая выбросы углерода.
Земля является источником тепла в зимние месяцы. . .
… и эффективное место для отвода тепла в летние месяцы.
Контуры заземления соединяют здания с теплом земли
В отличие от обычных систем отопления и кондиционирования воздуха, которые используют наружный воздух для поглощения и выделения тепла, геотермальные тепловые насосы передают тепло от земли и к земле. Они делают это через замкнутые петли из пластиковых труб, закопанных горизонтально или вертикально в землю ниже линии промерзания, где температура постоянно колеблется от 40 до 80 ° F в зависимости от того, где вы живете. Трубы, называемые контурами заземления, герметично закрыты и подключены к геотермальной системе отопления и охлаждения внутри здания. Вода циркулирует по подземным трубам контура заземления.
В летние месяцы в режиме охлаждения нежелательное тепло внутри помещения передается наружу через воду в трубах для охлаждения землей.
Затем холодная вода циркулирует в геотермальной системе внутри помещения, обеспечивая эффективное кондиционирование воздуха. В зимние месяцы в режиме обогрева происходит обратный процесс. Земля нагревает циркулирующую по трубам воду, которая передается в геотермальную систему для обогрева помещений. Горячая вода также может быть предоставлена за небольшую дополнительную ежемесячную плату за электроэнергию или вообще без нее.
Геотермальные тепловые насосы могут сократить потребление энергии в зданиях
Геотермальные тепловые насосы эффективно решают проблему одного из крупнейших потребителей энергии в США — зданий. Действительно, здания преобладают в энергопотреблении нашей страны, потребляя более половины электроэнергии и природного газа. Более 70 процентов средней потребности в энергии для типичного дома на одну семью приходится на отопление и охлаждение (тепло). С геотермальным тепловым насосом это потребление энергии может быть сокращено на 40-70 процентов, что дает значительную экономию на счетах за электроэнергию и природный газ.
Традиционное отопление и кондиционирование воздуха
Более 70 процентов энергии, потребляемой типичным отдельно стоящим домом на одну семью, используется для удовлетворения тепловых нагрузок.
Геотермальная тепловая насосная система
Общее потребление энергии в жилом комплексе сокращается вдвое.
Геотермальные тепловые насосы могут сократить выбросы углерода в результате использования энергии зданиями на 50 процентов.
Использование энергии в зданиях составляет 43 процента от общего объема выбросов углерода в США.
Геотермальные тепловые насосы сокращают выбросы углерода зданиями
Экономия энергии обеспечивает быструю окупаемость затрат на установку
Несмотря на более высокую «первоначальную стоимость» систем геотермальных тепловых насосов, связанных с земляными работами или бурением для установки контуров заземления, экономия энергии может быстро компенсировать разницу в стоимости системы по сравнению с установкой обычные системы.
«Окупаемость» энергосбережения для типичных бытовых геотермальных тепловых насосов по сравнению со стандартным оборудованием для отопления и кондиционирования воздуха обычно составляет от 4 до 7 лет и даже меньше, чем при скидках на уровне государства, штата и коммунальных служб.
Геотермальные тепловые насосы используют возобновляемую энергию Земли на месте и представляют собой легкодоступную технологию, которую можно использовать повсюду. Геотермальные тепловые насосы — это действительно возобновляемая технология «50 штатов», которая обеспечивает значительную экономию энергии и дополнительные экологические преимущества как при строительстве новых зданий, так и при модернизации старых конструкций.
Дата публикации:
Сентябрь 2016 г.
Категория:
Информационный бюллетень о жизни в акрах, сельский образ жизни
Теги:
тепло, охлаждение, энергия
Использование геотермальной энергии – Управление энергетической информации США (EIA)
- Системы прямого и централизованного теплоснабжения
- Геотермальные электростанции
- Геотермальные тепловые насосы
Системы прямого и централизованного теплоснабжения
В системах прямого и централизованного теплоснабжения используется горячая вода из родников или резервуаров, расположенных вблизи поверхности земли.
Древние римляне, китайцы и индейцы использовали горячие минеральные источники для купания, приготовления пищи и обогрева. Сегодня многие горячие источники все еще используются для купания, и многие люди считают, что горячие, богатые минералами воды полезны для здоровья.
Геотермальная энергия также используется для непосредственного обогрева отдельных зданий и для обогрева нескольких зданий с помощью систем централизованного теплоснабжения. Горячая вода у поверхности земли подается в здания для обогрева. Система централизованного теплоснабжения обеспечивает теплом большинство зданий в Рейкьявике, Исландия.
Промышленное применение геотермальной энергии включает обезвоживание (сушку) пищевых продуктов, добычу золота и пастеризацию молока.
Производство геотермальной электроэнергии
Для производства геотермальной электроэнергии требуется вода или пар при высоких температурах (от 300° до 700°F). Геотермальные электростанции обычно строятся там, где расположены геотермальные резервуары, в пределах мили или двух от поверхности земли.
Нажмите, чтобы увеличить
Соединенные Штаты лидируют в мире по производству геотермальной электроэнергии. В 2021 году в семи штатах были геотермальные электростанции, которые произвели около 16 миллиардов киловатт-часов (кВтч) (или 16 238 000 мегаватт-часов), что составляет около 0,4% от общего объема производства электроэнергии в США. Электростанции коммунального масштаба имеют не менее 1000 киловатт (или 1 мегаватт) мощности по выработке электроэнергии, что составляет 0,4% от общего объема производства электроэнергии в коммунальном масштабе США.
| Доля штата в общем объеме производства геотермальной электроэнергии в США | Доля геотермальной энергии в общем производстве электроэнергии в штате | |
|---|---|---|
| Калифорния | 70,5% | 5,8% |
| Невада | 24,2% | 9,4% |
| Юта | 2,2% | 0,8% |
| Орегон | 1,3% | 2,2% |
| Гавайи | 1,0% | 0,3% |
| Айдахо | 0,5% | 0,5% |
| Нью-Мексико | 0,3% | 0,1% |
Производство геотермальной электроэнергии за рубежом
В 2019 году 27 стран, включая США, произвели в общей сложности около 88 млрд кВтч электроэнергии за счет геотермальной энергии.