Geothermische verwarmingssystemen voor een landhuis: doe-het-zelf-arrangementen

Operatie principe

Een fenomeen als geothermische verwarming, waarvan het principe lijkt op een conventionele koelkast, alleen omgekeerd, wordt steeds populairder. De aarde houdt constant warmte vast, het is mogelijk om objecten op het oppervlak te verwarmen. Het komt erop neer dat heet magma de aarde van binnenuit verwarmt en dankzij de grond niet van bovenaf bevriest.

En het werkingsprincipe is hier als volgt: er wordt een warmtepomp bovenop geplaatst, een warmtewisselaar wordt neergelaten in een speciale aarden schacht. Grondwater gaat door de pomp en wordt verwarmd. De warmte die in dit geval wordt verkregen, wordt dus gebruikt voor industriële of huishoudelijke doeleinden. Zo werkt bodemverwarming.

Schematisch diagram van de warmtepomp

Merk op dat het belangrijkste voordeel van een dergelijk systeem is dat we met een elektriciteitskost van 1 kW bruikbare thermische energie verkrijgen in het bereik van 4 tot 6 kW. Ter vergelijking: een conventionele airconditioner is niet in staat om 1 kW elektriciteit om te zetten in 1 kW thermische energie (de wet van behoud van energie, aangezien verliezen tijdens de omzetting van het ene type energie naar het andere helaas nog niet zijn opgeheven ). Opwarmen uit aardwarmte is snel genoeg terugverdiend met de juiste aanpak bij de implementatie van aardwarmte.

Geschatte kosten en terugverdientijd van het systeem

Bij het kiezen van thermische verwarming, waarvan het werkingsprincipe al bekend is, moeten de eigenaren zich ervan bewust zijn dat bepaalde investeringen nodig zijn. Het merk apparatuur wordt gekozen op basis van de eisen van de gebruiker, de prijs van de units is afhankelijk van veel factoren, bijvoorbeeld het vermogen.

Apparaten voor 4-5 kW worden geschat op $ 3000-7000, voor 5-10 kW kosten ze $ 4000-8000, voor 10-15 kW al $ 5000-10000. Bovendien bestaat 40-50% van het bedrag uit de kosten van installatiewerk en de lancering van het systeem. Het resultaat is een zeer indrukwekkend bedrag aan kosten. Maar ze zullen zich allemaal terugbetalen in ongeveer 3-5 jaar, en dan blijven alleen de elektriciteitsrekeningen over die de warmtepomp zal verbruiken.

Het principe van het verkrijgen van geothermische energie

De werking van geothermische verwarmingsstations wordt vaak vergeleken met het werkingsprincipe van airconditioningsystemen of een conventionele koelkast. Elk van de schema's bestaat uit twee warmtewisselaarcircuits. Het is algemeen aanvaard dat in het circuit dat zich in de grond bevindt, de drager wordt verwarmd (meestal speelt niet-bevriezende freon deze rol), die vervolgens wordt overgebracht naar het "thuiscircuit" in de verdamper van de warmtewisselaar.

De vloeistof die is afgekoeld na circulatie in het huis, moet opnieuw worden verwarmd tot ongeveer + 7 ° C om de cyclus te herhalen. Tegelijkertijd werkt het systeem in de zomer volgens het tegenovergestelde principe: het koelt de lucht in huis, dus het zou juister zijn om het geen verwarming te noemen, maar airconditioning.

Een warmtepomp gebruiken

De duurzaamheid van het systeem hangt af van de kenmerken en omstandigheden waarin de warmtepomp werkt. In geothermische installaties kan deze ongeveer 1800 uur per jaar draaien. Dit is een gemiddelde waarde voor breedtegraden zonder thermische ondergrondse bronnen.

Hoe een warmtepomp werkt

Het werkingsprincipe van het thermische verwarmingssysteem is identiek en heeft niets te maken met het land van herkomst of het merk. Geothermische pompen kunnen verschillen in ontwerp, grootte en uiterlijk, maar de warmteproductiecoëfficiënt zal altijd hetzelfde zijn voor pompen van verschillende bedrijven en verschillende landen. Dit komt precies door de eigenaardigheid van het verwerken van natuurlijke energie in thermische energie.

De gevolgen van dergelijke misrekeningen leiden uiteindelijk tot desastreuze gevolgen - de grond zakt ongelijkmatig in, op sommige plaatsen gaat deze erg diep, waardoor de beschermende kunststof leidingen worden beschadigd. Als het huis zich in de buurt bevindt, kan vervorming van de fundering of muren optreden als gevolg van geologische veranderingen.

Periodiek is het noodzakelijk om maatregelen te nemen om de grond te "regenereren", waarvoor extra thermische energie aan de warmtewisselaar wordt geleverd. Dit kan zonne-energie of sondeverwarming zijn wanneer de warmtepomp wordt gebruikt in de ruimtekoelingsmodus.

Concluderend kan worden opgemerkt dat de aardwarmte-installatie nog niet voor iedereen beschikbaar is.In sommige gevallen kan de terugverdientijd meer dan 10 jaar duren, maar uiteindelijk zijn het deze methoden om een ​​huis te verwarmen die binnenkort niet alleen alternatief, maar de enige mogelijke zullen worden.

VIDEO: Geothermische warmtepompen

Geothermische verwarming: we analyseren het werkingsprincipe

Het werkingsprincipe van dit type verwarming is vrij eenvoudig en ligt in de eigenschap van de aarde om zelfs bij vrij lage temperaturen niet te bevriezen. Zo zal de aarde bij een luchttemperatuur van ongeveer min vijftien graden bevriezen tot slechts vijf tot zeven graden. En laten we nu de vraag beantwoorden, is het mogelijk om met behulp van een dergelijke hulpbron met succes het voordeel van dit eigendom van het land te halen en het huis te verwarmen? Het antwoord ligt voor de hand: natuurlijk, ja! Dus waarom niet doen? Het punt is dat het allemaal niet zo eenvoudig is. Om dergelijke verwarming te installeren, is het noodzakelijk om de bijbehorende kleine problemen op te lossen, die hieronder worden vermeld.

Geothermische verwarmingsinstallatie

• Om de maximale warmte uit de aarde te halen, moet je juist deze warmte-energie verzamelen en concentreren op het verwarmen van het huis, en dit is de moeite waard.
• Het is noodzakelijk om de temperatuur van de geleider te handhaven. De verwarmde stijgleiding moet warmte geleiden in de vloeistoffen die door de cv-installatie gaan.
• Als deze geleider is afgekoeld, moet de temperatuur onmiddellijk worden hersteld door verwarming. Om dit probleem op te lossen, werden speciale geothermische warmtepompen uitgevonden, die helpen om de taak het hoofd te bieden.Dit apparaat helpt de hoeveelheid warmte te onttrekken die nodig is voor de normale verwarming van het huis, die voor verschillende behoeften kan worden gebruikt. Overigens kunnen dergelijke pompen vrij grote hoeveelheden werk aan. De ontwerpmogelijkheden zijn direct afhankelijk van de locatie in het huis.

Als eerder een fenomeen als het verwarmen van een huis met behulp van de thermische energie van de aarde uitsluitend buiten ons land te vinden was, zijn dergelijke apparaten tegenwoordig geen wonder en geen zeldzaamheid.

Het werkingsschema van thermische constructies

Houd er tegelijkertijd rekening mee dat ze niet alleen in de zuidelijke, warme delen worden geïnstalleerd, zoals je misschien denkt. In de noordelijke regio's komt dit nog vaker voor.

Laten we eens nader bekijken wat voor soort werkschema de structuren hebben. Lang geleden hadden mensen de vraag waarom, wanneer bepaalde vloeistoffen van een oppervlak verdampen, het oppervlak afkoelt en waarom energie wordt weggenomen. Zodra het antwoord op deze vraag werd gegeven, ontstond de gedachte waarom dit mechanisme niet in omgekeerde volgorde zou werken, dat wil zeggen, waarom geen warme lucht krijgen in plaats van ijs. Een voorbeeld is de werking van moderne airconditioningsystemen: veel daarvan kunnen de lucht niet alleen koelen, maar ook verwarmen. Het enige nadeel van dergelijke apparaten is hun beperkte werking bij lage temperaturen. Bij een bepaalde temperatuur kunnen ze gewoon niet werken. In tegenstelling tot hen is de geothermische verwarming van een landhuis volledig verstoken van een dergelijk nadeel, hoewel het werkingsprincipe voor hen en voor het bovengenoemde apparaat ongeveer hetzelfde is.

Aardwarmte van een landhuis

Warmtewisselaar installatie

De huidige installatietypes zijn:

• verticaal, wanneer u meerdere putten moet boren;
• horizontaal, waar sleuven worden gegraven onder de vriesdiepte;
• onder water, wanneer het leggen wordt uitgevoerd langs de bodem van het dichtstbijzijnde reservoir.

Dit is interessant: laten we het samen uitzoeken - wat is een efficiënter eenpijps- of tweepijpsverwarmingssysteem?

Systeeminstallatie

Geothermische verwarming van een landhuis in het stadium van inrichting vereist een solide financiële investering. De hoge uiteindelijke kosten van het systeem zijn grotendeels te wijten aan de grote hoeveelheid grondwerk die gepaard gaat met de installatie van het verwarmingscircuit.

Na verloop van tijd lonen de financiële kosten, omdat de thermische energie die tijdens het stookseizoen wordt gebruikt, met minimale elektriciteitskosten uit de diepten van de aarde wordt gehaald.

• het hoofdgedeelte moet zich ondergronds of op de bodem van het reservoir bevinden;
• in het huis zelf wordt alleen vrij compacte apparatuur geïnstalleerd en wordt een radiator of vloerverwarmingscircuit gelegd. Met de apparatuur in het huis kunt u het verwarmingsniveau van de koelvloeistof aanpassen.

Bij het ontwerpen van verwarming vanwege de hitte van de aarde, is het noodzakelijk om de installatieoptie voor het werkcircuit en het type collector te bepalen.

Er zijn twee soorten verzamelaars::

1. Verticaal - duikt enkele tientallen meters in de grond. Hiervoor is het op korte afstand van de woning nodig om een ​​aantal putten te boren. Een circuit wordt ondergedompeld in de putten (de meest betrouwbare optie zijn buizen gemaakt van vernet polyethyleen).

2. Nadelen: Grote financiële kosten voor het boren van meerdere putten in de grond met een diepte van 50 meter of meer.

   Voordelen: Ondergrondse plaatsing van leidingen op een diepte waar de bodemtemperatuur stabiel is, zorgt voor een hoog rendement van het systeem. Bovendien neemt de verticale collector een klein stuk land in beslag.

3. Horizontaal. Het gebruik van een dergelijke collector is toegestaan ​​in regio's met een warm en gematigd klimaat, aangezien de diepte van het bevriezen van de grond niet groter mag zijn dan 1,5 meter.

4. Nadelen: De noodzaak om een ​​groot deel van de site te gebruiken (het grootste nadeel). Dit stuk land kan na het leggen van de contour niet worden gebruikt voor een tuin of moestuin, omdat het systeem werkt met het vrijkomen van koude tijdens het transport van het koelmiddel, waardoor de wortels van de planten bevriezen.

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   Voordelen: Goedkoper landwerk dat u zelfs zelf kunt doen.

Geothermische energie kan worden opgewekt door een horizontaal aardwarmtecircuit op de bodem van een niet-bevriezend reservoir te leggen. Dit is in de praktijk echter moeilijk uitvoerbaar: het reservoir kan zich buiten het privé-gebied bevinden, en dan zal de installatie van de warmtewisselaar moeten worden gecoördineerd. De afstand van het verwarmde object tot het reservoir mag niet meer dan 100 meter zijn.

Vereisten voor geothermische verwarming thuis met uw eigen handen

Op het eerste gezicht lijken de installatiekosten misschien te hoog, maar bij langdurig gebruik van de installatie kan iedereen ervoor zorgen dat deze verwarming zich snel terugbetaalt en geen investeringen vereist.

Geoheating vereist:

• Eenmalige investering van een groot bedrag;
• Aanzienlijke krachten voor de opstelling;
• Correcte en competente voorbereiding.

Daarnaast kan men de regelmatige prijsstijgingen voor hulpbronnen als gas en elektriciteit opmerken, die bijna elke maand plaatsvindt, maar het geothermische systeem is niet afhankelijk van deze prijzen.

Een deel van het systeem heeft een ondergrondse ligging, waardoor de aarde als warmtebron wordt gebruikt. Verwarming van dit type vereist een put, een sonde en een warmtewisselaar. Op het grondgebied van het huis is alleen een apparaat geïnstalleerd, waardoor warmte wordt gegenereerd en in de regel niet te veel ruimte nodig is. Door dit apparaat wordt de temperatuur geregeld en wordt warmte-energie toegevoerd. Bij de installatie van het systeem is een kleine vertakking van leidingen en een radiator vereist, en als het gebouw klein is, wordt de generator in de kelder geïnstalleerd.

Wij leggen aardwarmte zelf aan

De kosten van het project en het werk om een ​​geothermische structuur te installeren zijn behoorlijk hoog, de aankoop van alle benodigde apparatuur, de betrokkenheid van een team van specialisten en de noodzaak van langdurige graafwerkzaamheden kunnen niet goedkoop zijn.

Vanwege de winstgevendheid van het installeren van dit type verwarming in huis, is de terugverdientijd echter vrij snel. Extra besparingen kunnen worden gerealiseerd door het plaatsen van andere bronnen van alternatieve energieproductie, zoals zonnepanelen die een aardwarmtenet van stroom kunnen voorzien. Zelfs met aanzienlijke prijsstijgingen voor fossiele hulpbronnen en gas, hebben ze geen invloed op de verwarmingskosten.

Het grootste deel van het netwerk van draden is diep onder de grond verborgen, een reservoir met koelmiddel, dat in een put wordt geplaatst, levert brandstof aan het huis.Bovendien moet u in de kelder of andere bijkeuken een warmtegenerator plaatsen. De meeste van deze apparaten zijn vrij compact. Om het pand te verwarmen, moeten verschillende radiatoren worden geïnstalleerd.

Op de geïnstalleerde generator is het mogelijk om de temperatuur in huis en het energieverbruik te regelen. De installatie gaat gepaard met de installatie van apparatuur voor het verwarmen van kamers, vertakking van de pijpleiding. In de meeste panden wordt de warmtegenerator naar een aparte ruimte gebracht, zodat het lawaai van het werk de bewoners niet hindert bij hun eigen zaken.

Hoe geothermische verwarming thuis met uw eigen handen te maken

Schema van installatie van een geothermische pomp.

Dit is een van de duurste en meest tijdrovende vormen van verwarming. U moet grootschalig grondwerk uitvoeren, de kosten van materieel zullen het grootste deel van de kosten uitmaken. Voordat u dergelijke verwarming met uw eigen handen gaat maken, moet u uitzoeken welke systemen worden gebruikt en wat de kenmerken van hun apparaat zijn.

Benodigde materialen voor installatie van aardwarmte:

• polyethyleen buizen;
• Warmtepomp;
• verwarming radiatoren.

Classificatie per type:

• de horizontale warmtewisselaar wordt het meest gebruikt, terwijl de leidingen in de grond worden gelegd tot een diepte die het vriesniveau van de grond in uw omgeving overschrijdt. Dit type verwarming heeft een belangrijk nadeel: het circuit neemt een groot gebied in beslag. Als de oppervlakte van uw huis 250 m² is, dan moet u om het te verwarmen leidingen leggen op een oppervlakte van ongeveer 600 m², en dit kan niet in elk gebied worden gedaan. Het is vooral onhandig om dergelijke verwarming thuis te doen in het geval dat het territorium al is veredeld, de collector mag zich bijvoorbeeld niet dichter dan 1,5 m van de boom bevinden;
• de verticale warmtewisselaar heeft veel kleinere afmetingen, maar de kosten zijn hoger. Om het te installeren, heb je wat ruimte nodig, maar je moet wel boorapparatuur gebruiken.

De put kan van 50 tot 200 m zijn, maar hij zal tot 100 jaar dienst doen. Deze methode is handig wanneer het grondgebied van een landhuis al is uitgerust, het bestaande landschap hoeft niet te worden gewijzigd. Het volledig met uw eigen handen installeren van dit type geothermische verwarming zal niet werken, omdat u speciale apparatuur nodig hebt om een ​​put te boren - een waterwisselaar is de meest economische manier, het gebruikt de thermische energie van water. Het gebruik ervan is mogelijk als de afstand tot het reservoir niet meer is dan 100 m. Een spiraalvormige contour is gemaakt van buizen en gelegd op een diepte die de vrieszone overschrijdt, het oppervlak van het reservoir moet meer dan 200 m² zijn . Bij het toepassen van deze methode is het niet nodig om grootschalig grondwerk uit te voeren en kan dus alles met de hand worden gedaan.

Als we het hebben over de complexiteit van de implementatie van dit project, dan is het vrij groot, en als je besluit alles zelf te doen, dan is de derde methode het meest toegankelijk. Als u dure apparatuur aanschaft, moet de installatie met hoge kwaliteit worden uitgevoerd, anders werkt het systeem niet normaal.

Bronnen van aardwarmte

Voor aardwarmte kunnen de volgende bronnen van terrestrische thermische energie worden gebruikt:

• hoge temperatuur;
• lage temperatuur.

Thermische bronnen behoren bijvoorbeeld tot bronnen met een hoge temperatuur. U kunt ze gebruiken, maar hun reikwijdte wordt beperkt door de werkelijke locatie van dergelijke bronnen.Als in IJsland dit soort energie actief wordt gebruikt, dan zijn thermale wateren in Rusland verre van nederzettingen. Ze zijn het meest geconcentreerd in Kamtsjatka, waar grondwater wordt gebruikt als warmtedrager en wordt geleverd aan warmwatersystemen.

Een vulkaan is niet nodig om de thermische energie van de aarde effectief te gebruiken. Het is voldoende om die hulpbronnen te gebruiken die zich op slechts 200 meter van het aardoppervlak bevinden

Maar voor het gebruik van bronnen met een lage temperatuur hebben we alle noodzakelijke voorwaarden. Hiervoor zijn de omringende luchtmassa's, aarde of water geschikt. Om de benodigde energie te onttrekken wordt gebruik gemaakt van een warmtepomp. Met zijn hulp wordt de procedure voor het omzetten van de omgevingstemperatuur in thermische energie niet alleen uitgevoerd voor verwarming, maar ook voor warmwatervoorziening van een particulier huishouden.

voordelen

De werking van dergelijke verwarmingssystemen wordt uitgevoerd op een kwalitatief nieuwe en ongebruikelijke brandstof - de energie van de ingewanden van de aarde wordt gebruikt voor airconditioning en voor het verwarmen van een privéwoning. Deze energie zorgt voor optimale en comfortabele leefomstandigheden en vervuilt het milieu niet met schadelijke stoffen en afval. De verwarming van het huis gebeurt met gratis energie, voor 1 kW elektriciteit levert het systeem 4-5 kW warmte terug

Een even belangrijk voordeel is dat het niet nodig is om extra afzuigkappen en schoorstenen aan te schaffen, die nodig kunnen zijn om de goede werking van andere soorten verwarmingssystemen te garanderen. Tijdens de werking van verwarming komen er geen schadelijke dampen en geuren uit de grond, een dergelijk systeem maakt geen onnodig geluid en bovendien neemt het niet veel ruimte in beslag.Geothermische eenheden zijn, in tegenstelling tot systemen voor vaste brandstof en vloeibare brandstof, praktisch onzichtbaar voor mensen, ze vernietigen de integriteit van de gevel en het interieur van het huis niet

U hoeft geen tijd te verspillen aan het nadenken over zaken als opslag, levering en aankoop van brandstof, aangezien de energie van de planeet onuitputtelijk is

Geothermische eenheden zijn, in tegenstelling tot systemen voor vaste brandstof en vloeibare brandstof, praktisch onzichtbaar voor mensen, ze vernietigen de integriteit van de gevel en het interieur van het huis niet. Het is niet nodig om tijd te verspillen aan het nadenken over zaken als opslag, levering en aankoop van brandstof, aangezien de energie van de planeet onuitputtelijk is.

Als je je huis moet verwarmen met de warmte van de aarde, denk dan ook aan de financiële kant ervan. We merken meteen dat het installeren van een dergelijk systeem hoge kosten met zich meebrengt in vergelijking met diesel- en gasapparatuur.

Daarentegen kan worden opgemerkt dat het elektriciteitsverbruik veel lager is, waardoor op de lange termijn de economische haalbaarheid van de aanschaf van aardwarmte-installaties met het blote oog zichtbaar is. Volgens de ontwikkelaars zal van elke verbruikte kilowatt elektrische energie tot vijf kilowatt thermische energie worden teruggegeven.