Геотермальні системи.

На тлі постійно підвищується рівня забруднення планети, людство знаходиться у безперервному пошуку нових, екологічно чистих способів отримання енергії. Однією з таких альтернатив є використання геотермальної енергії. Однією з таких альтернатив є використання геотермальної енергії.

На тлі постійно підвищується рівня забруднення планети, людство знаходиться у безперервному пошуку нових, екологічно чистих способів отримання енергії. Однією з таких альтернатив є використання геотермальної енергії. Однією з таких альтернатив є використання геотермальної енергії. Геотермальні теплові системи використовують землю в якості джерела і розсіювача тепла. Будь-яка геотермальна система включає в себе декілька обов'язкових компонентів - геотермальний тепловий насос (ГТН), що знаходиться, як правило, всередині будівлі, теплообмінник (контур труб, розташований під землею), і воду (або антифриз), що циркулює по контуру і віддає своє тепло теплового насоса.

Геотермальний тепловий насос (ГТН) Геотермальні теплові насоси використовуються з середини XX століття. Принцип їх роботи грунтується на використанні постійних температур землі. Завдяки незмінності температур під землею, системи з геотермальними теплонасосами надзвичайно ефективні навіть самої холодної зими. Відомо, що повітря сильно схильний до сезонних температурних коливань, в той час як температура землі на глибині 0,5 м залишається практично незмінною в будь-який час року. Залежно від широти температура грунту варіюється від 7 ° С до 21 ° С. Взимку температура грунту тепліше, ніж температура повітря, в той час як влітку - навпаки. ГТН використовує цю різницю для теплообміну з землею за допомогою теплообмінника. Як і будь-який інший тепловий насос, ГТН може використовуватися як для обігріву, так і для охолодження будинку, а також для його постачання гарячою водою. Деякі моделі геотермальних систем оснащені дворежимними компресорами, що дозволяють зробити споживання тепла більш економічним. У порівнянні з тепловими насосами, які використовують повітря як джерело тепла, ГТН працюють набагато тихіше, служать довше і мають потребу в меншій догляді, а також абсолютно не залежать від температури повітря зовні. Хоча встановлення геотермальної системи є досить дорогим, витрати окуповуються вже через 5-10 років. Термін служби компонентів системи, що знаходяться в приміщенні, становить 25 років, в той час як зовнішній трубопровід може працювати 50 років і більше.

Класифікація геотермальних систем Геотермальні системи бувають 4 видів, три з яких (горизонтальна, вертикальна і водоемная) відносяться до замкнутих систем. Що стосується четвертої, то вона грунтується на відкритому контурі труб. Кожна з цих систем має свої переваги і недоліки. Вибір найбільш відповідної конфігурації багато в чому визначається кліматом, станом грунту, доступністю вільної площі і вартістю установки. Всі 4 види підходять як для житлового так і для комерційного сектору.

Системи із замкнутим циклом Принцип роботи цих систем грунтується на циркуляції води (або антифризу) по замкнутому контуру, що знаходиться під землею. Довжина контуру визначається температурою, вологістю і теплопровідністю грунту, а також дизайном системи.

1. Геотермальний тепловий насос з горизонтальним теплообменнікомЕтот досить економічний тип геотермальних систем найбільш ефективний при наявності поверхні необхідної площі. Для його установки на глибині не менш одного метра від поверхні землі риються траншеї, в які горизонтально укладаються труби. Траншей розташовуються на відстані 1,0-2,5 метра один від одного. Найбільш поширена схема, при якій використовуються дві труби, одна з яких розташовується на глибині понад 2м, в той час як інша укладається на глибині 1,3 м. Часто використовується і інша конфігурація, при якій дві труби розташовуються поруч один з одним, в одній траншеї шириною в 0,5 м, що знаходиться на глибині 1,65 м. Відомий також метод під назвою Slinky, при якому труби укладаються у формі петель, що дозволяє розмістити більше труб в траншеї обмеженої довжини. Такий вид горизонтального укладання може використовуватися в місцях, які, здавалося б зовсім не придатні для горизонтального розміщення трубопроводу.
2. Геотермальний тепловий насос з вертикальним теплообмінником Для установки цієї системи в землі, на глибину до 200 метрів бурять свердловини, кожна з яких знаходиться на відстані 5-10 метрів від сусідніх.


У кожну свердловину опускаються дві труби. У самому низу ці труби з'єднуються один з одним за допомогою U-образного коліна, створюючи петлі. Вгорі петлі з'єднуються за допомогою горизонтальних трубок, покладених у траншеї. Одна з цих трубок підводить всю систему до теплового насосу. Перевага вертикальної системи полягає в тому, що її установка завдає мінімальної шкоди ландшафту. Крім того, її застосування доцільно при твердому грунті, що перешкоджає встановленню горизонтальних систем. Більш того, вертикальна система вимагає меншу довжину труб, ніж горизонтальна. Однак, вертикальна система, є більш дорогою в порівнянні з горизонтальною, оскільки вартість її встановлення включає і вартість бурових робіт.
3. Тепловий насос з закритим водоемним циклом Це особливий вид замкнутої геотермальної системи, що відрізняється підвищеною економічністю. При наявності досить глибокого водойми, на його дні кільцями розміщуються труби, по яких йде перекачування води з водойми. До водойми пред'являються високі вимоги - він повинен бути певної глибини та об'єму.
4. Геотермальний тепловий насос з відкритим цікломЕто проста і функціональна система застосовується протягом кількох десятків років. На відміну від замкнутих систем, в даному випадку використовуються грунтові води. Принцип роботи установки полягає в наступному: грунтові води, викачує з водоносного шару грунту через колодязь, проходять через теплообмінник, після чого вже в охолодженому вигляді повертаються в грунт через інший колодязь, розташований в деякому віддаленні від першого. Завдяки тому, що температура грунтових вод залишається незмінною круглий рік, геотермальні системи з відкритим циклом завоювали велику популярність. Очевидно, що відкрита система може встановлюватися тільки там, де грунт містить достатню кількість грунтових вод. При відкритому циклі обов'язково суворе дотримання всіх норм щодо повернення води в грунт.

Оцінка землі перед установкою геотермальної сістемиГеологіческіе, гідрологічні та просторові характеристики земельної ділянки відіграють ключову роль у виборі геотермальної системи. Геологія Такі фактори, як склад і властивості грунту, а також наявність гірських порід, повинні обов'язково прийматися до уваги. Так, за наявності грунту з хорошими теплопровідними властивостями, системі знадобиться менше труб для акумулювання певної кількості енергії, ніж при наявності грунту з поганою теплопровідністю. Кількість наявної грунту теж має значення - якщо її шар дуже тонкий, щоб копати канави, а в землі міститься багато гірських порід, перевагу варто віддати вертикальної системи. Гідрологія Наявність грунтових вод також визначає вибір геотермальної системи. Значення має глибина, якість і об'єм води, як грунтової, так і водоемной. Перед придбанням відкритої системи необхідно переконатися в тому, що компанія, що встановлює обладнання, провела ретельну оцінку гідрологічної ситуації на ділянці. Це допоможе уникнути серйозних проблем у майбутньому, таких як виснаження водоносного шару і забруднення грунтових вод. Антифриз, що циркулює по замкнутій системі, як правило, не становить значної загрози для навколишнього середовища. Доступність землі Площа доступною землі, ландшафт ділянки і розташування підземних комунікацій також впливають на дизайн геотермальної системи. Так, системи з горизонтальним контуром (відомі як найбільш економічні) частіше використовуються у ще споруджуваних будинках, оточених великою ділянкою землі. Вертикальні системи, а також компактні конфігурації Slinky прийнято встановлювати у вже побудованих будинках, оскільки їх монтаж вимагає мінімального втручання в ландшафт.

Установка геотермальних систем Так як для установки геотермальної системи необхідні глибокі знання і спеціальні навички, не варто братися за цю роботу самостійно. Настільки відповідальну місію краще довірити фахівцям. Компанія, що займається установкою геотермальних систем, повинна мати відповідні сертифікати і володіти належним досвідом у даній сфері. Перед вибором компанії-підрядника рекомендується зв'язатися з її колишніми клієнтами і упевниться, що встановлена ??компанією система працює без будь-яких збоїв. Це допоможе не помилитися у виборі компанії і заощадити кошти на ремонт системи.