지열 난방 : 작동 원리, 찬반 양론, 건설 미묘함

가정 난방을위한 다양한 옵션이 있습니다. 사람들의 관심은 자연스럽게 최소한의 에너지를 소비하는 방법을 찾는 데 집중됩니다. 치열한 분쟁은 지하 자원의 사용과 같은 진보적 인 열을 얻는 방법으로 인해 발생합니다.

지열 난방의 원리는 열 펌프의 사용을 포함합니다. 그들은 고전적인 카르노 (Carnot) 사이클에 따라 작동하며, 차가운 냉각제를 아래쪽으로 가져 와서 난방 시스템 내부에서 50도까지 가열 된 액체의 흐름을받습니다. 이 장비는 350 ~ 450 %의 효율로 작동합니다 (기본 물리 법칙에 위배되지 않음, 이유는 나중에 설명합니다).표준 히트 펌프는 100,000 시간 이상의 지구의 열기로 인해 집이나 다른 건물을 가열합니다 (이것은 예방 오버홀 사이의 평균 간격입니다).

50도까지 가열하는 것은 우연한 일이 아닙니다. 특수 계산 결과 및 실제 구현 된 시스템 연구 결과에 따르면이 지표가 가장 효과적이라고 간주되었습니다. 따라서 깊이에서 에너지의 흐름을 이용하는지면 가열은 주로 라디에이터가 아니라 따뜻한 바닥 또는 공기 회로에 의해 보충됩니다. 평균적으로 펌프를 가동하는 에너지 1000W 당 열 에너지의 약 3500W 이상을 상승시킬 수 있습니다. 메인 네트워크 및 다른 가열 방법에서 냉각수 비용이 만연하게 된 배경에 비해 이것은 매우 유쾌한 지표입니다.

지열은 3 개의 회로에 의해 형성됩니다.

• 접지 컬렉터;
• 열 펌프;
• 사실, 집에 난방 시설이 있습니다.

그 이유는 간단합니다. 충분히 가열 된 토양 층에서 발견되는 물은 장비를 빠르게 침식합니다. 그리고 그러한 액체조차도 임의적으로 일어난 곳이 아닙니다. 특정 냉각수의 선택은 엔지니어의 설계 결정에 의해 결정됩니다. 펌프는 장치의 나머지 부분에 따라 선택됩니다. 우물의 깊이 (장비의 높이)는 자연 상태에 의해 결정되기 때문에 지열 시스템의 유형 간의 결정적인 차이는지면의 저수지 장치와 관련됩니다.

수평 구조는 토양 동결 라인 아래에 수집기의 위치를 ​​의미합니다. 특정 위치에 따라 이것은 150-200cm의 심화를 의미하며, 이러한 수집 장치에는 구리 (PVC 외부 층 포함) 및 금속 플라스틱으로 제조 된 다양한 파이프가 장착 될 수 있습니다. 7 ~ 9 kW의 열을 얻으려면 최소한 300 제곱미터를 배치해야합니다. m 수집기. 이 기술은 나무에 150cm 이상 접근 할 수 없으며 설치가 완료되면 영토를 개선해야합니다.

수직으로 노출 된 저수지는 여러 우물의 천공을 의미하며 반드시 각기 다른 방향으로 향하게되며 각각의 각도에서 유도됩니다. 우물 내부에는 지열 탐침 (1 곳에서부터 열 복귀)이 있습니다. m은 약 50 와트에 이른다. 같은 양의 열 (7-9 kW)에 대해 150-200 m의 우물을 공급해야한다는 것을 계산하기 쉽습니다. 이 경우의 이점은 경제뿐 아니라 영토의 조경 구조가 변하지 않는다는 사실에도 있습니다. 케이슨 장치를 설치하고 집광 장치를 설치하기위한 작은 공간을 할당하는 것만이 필요합니다.

호수 또는 연못에 외부 열교환기를 가져 와서 200 ~ 300cm의 깊이로 옮길 수 있다면 물에서 가열 된 윤곽이 실용적입니다. 그러나 전제 조건은 가열 된 건물에서 반경 0.1km 이내의 저수지 위치와 최소 200m2의 수면 면적이 될 것입니다. m. 대기로부터 외부 회로에 의해 열이 발생하는 경우에도 공기 열 교환기가 있습니다. 이러한 결정은 남부 지역에서 완벽하게 나타나며 굴착 작업이 필요하지 않습니다. 시스템의 약점은 약 15 도의 서리가 발생하면 효율이 낮고 온도가 20도까지 떨어지면 정차합니다.

시골집의 지열 난방은 무엇보다 비싸고 오염 된 공기 미네랄 연료를 소비하지 않습니다. 이미 스웨덴에 지어진 10 개의 새 주택 중 7 개가 이러한 방식으로 가열되고 있습니다. 더운 날에는 히터의 지열 장비가 수동 컨디셔닝의 수단이됩니다. 대중적인 믿음과는 달리, 그러한 난방 시스템은 화산이나 간헐천을 필요로하지 않습니다. 가장 평평한 평평한 지형에서는 더 악조건입니다.

유일한 조건은 열 컨투어에 의해 결빙 라인 아래 지점에 도달하는 것입니다.토양의 온도는 항상 3 ~ 15도입니다. 초고 효율은 자연의 법칙과 모순되는 것처럼 보입니다. 히트 펌프는 사람에게 보이는 "얼음"물의 작용으로 증발하는 프레온으로 포화 상태입니다. 스팀이 세 번째 회로를 가열합니다. 그런 계획은 냉장고가 안으로 뒤집어 진 것입니다. 따라서 펌프 효율은 전기 에너지와 열 자원의 정량적 인 비율만을 나타냅니다. 그 자체로 드라이브는 필연적 인 에너지 손실을 가져야하는 "당연한 것"입니다.

지열 난방의 객관적인 이점을 고려할 수 있습니다.

• 우수한 효율;
• 견고한 서비스 기간 (열 펌프는 2 ~ 3 년간 가동되었으며 지질 조사는 최대 100 년).
• 거의 모든 조건 하에서 작업의 안정성;
• 에너지 운반자와의 결속 부족;
• 완전한 자치권.

지열 난방이 정말로 일반적인 해결책이되는 것을 막는 하나의 심각한 문제가 있습니다. 이것은 소유자의 리뷰에서 볼 수 있듯이 생성되는 디자인의 높은 가격입니다. 200 평방 미터의 집을 따뜻하게합니다. m (매우 드문 경우는 않음), 1 백만 루블의 턴키 시스템을 구축해야하며이 중 1/3은 히트 펌프입니다. 자동 설치는 매우 편안하며, 모든 것이 올바르게 설정되면 사람들의 개입없이 수년간 일할 수 있습니다. 모든 것은 자금의 가용성에만 달려 있습니다. 또 다른 단점은 펌핑 유닛의 전원 공급 장치에 대한 의존성입니다.

상당수의 사람들이 자신의 손으로 지열을 생성하려고합니다. 그러나 이러한 시스템이 작동하려면 신중한 계산이 필요하며 파이프 배선의 레이아웃도 필요합니다. 우물을 2-3 미터 이상 가까이 집으로 가져 오는 것은 불가능합니다. 최대 허용 굴착 깊이는 200 미터에 이르지만, 좋은 50 킬로미터에 도달하는 우물은 좋은 효율을 보입니다.

모든 계산에서 고려되는 주요 매개 변수는 다음과 같습니다.

• 온도 (생성 된 조건에 따라 15-20m 깊이는 8-100도까지 따뜻해집니다);
• 회수 가능 전력의 가치 (1m 당 평균 0.05kW);
• 기후, 습도 및 지하수와의 접촉이 열 전달에 미치는 영향.

매우 흥미로운 것은 완전히 건조한 암석은 1m에 25W를 넘지 않습니다.지하수가 있으면이 수치는 100-110 와트로 상승합니다. 우리는 열 펌프의 표준 작동 시간이 연간 1800 시간임을 잊지 말아야합니다.이 지시계를 초과하면 시스템이 더 효율적으로 작동하지 않지만 마모가 급격히 증가합니다. 훨씬 더 나쁜 것은, 하층토의 열 자원의 과도한 개발은 냉각에 이르게하고, 심지어는 작업 깊이에서 암석의 동결을 가져옵니다. 그 다음에 토양이 가라 앉을 수 있으며 때로는 작업 파이프와 지상 구조물이 손상 될 수 있습니다.

엄격히 개발 된 알고리즘에 따라 지하 공급원을 희생시켜 열 공급을 생성해야합니다. 물과 공기 시스템이 제한적이기 때문에, 실제적인 옵션의 대부분은 시추 우물을 포함합니다.그리고 이것은 당신 자신의 손으로 모든 것을하지 않은 또 다른 이유입니다. 특별한 장비 만이 필요한 가열 조건이 만들어지는 20-100 m의 깊이까지 침투 할 수 있습니다. 약 6 bar의 압력을 위해 설계된 플라스틱 파이프의 사용은 프로브로 허용됩니다.

시스템의 성능을 향상 시키려면 3 줄 또는 4 줄의 줄을 사용하십시오.끝 부분은 U 자 형태로 연결됩니다. 윤곽을 따라 가열하는 것은 매우 중요합니다. 덕분에 심한 서리 중 파이프 균열이 제거됩니다. 이 가열은 전류가 가해지는 채널의 중심까지 뻗어있는 와이어를 통해 수행됩니다. 에너지 파일을 적용 할 수없는 경우 수평 수신기를 사용해야합니다. 그들에게 땅은 15x15m의 크기로 준비되고, 토양은 0.5m의 깊이까지 제거된다.

이 전체 영역은 유사한 프로브를 배치하는 데 필요합니다. 열을 교환하는 전기 매트 또는 파이프가 자주 사용됩니다. 난방 시스템의 효율을 높이려면 파이프 레이아웃을 나선형 또는 "뱀"형태로 적용하십시오. 대량 생산, 또는 자체 조립이 더 나은 기성품 단지를 정확히 말하기 란 불가능합니다.첫 번째 경우에는 호환성 문제가 자동으로 해결되지만 두 번째 경우에는 유연성이 향상되어 현대화 가능성이 높아집니다 (디자인에 더 많은주의를 기울여야 함).

아마추어 빌더는 일반적인 열 축적 장치에서 벗어나 콘크리트 스크 리드로 대체 할 수 있습니다. 이러한 시스템에서의 지열 가열은 심각한 온도 변화를 제거합니다. 다양한 열전달 유체를 사용하여 실험을 수행 할 수있을뿐만 아니라 용량이 다양한 압축기를 장착 할 수 있습니다. 부하를 적절하게 계산하고 소비 회로를 따라 열을 정확하게 분배함으로써 시스템을 15-20 % 더 효율적으로 만들 수 있습니다. 이와 동시에 전력 비용이 크게 절감됩니다.

수평으로 놓인 파이프는 50-300cm의 깊이에 놓여 있으며, 고속도로의 구역은 가장 작았으며, 회전의 형태로 만들어졌습니다. 그러나 개개의 두 고속도로 사이의 거리는 최소 200 mm가되어야합니다. 모든 공사는 토양의 열 복귀에 대한 결정으로 선행되어야합니다. 1 스퀘어 당 20 와트 미만인 경우. m, 지열의 등고선에는 아무런 포인트가 없습니다. 지하수의 배출을 보장하기 위해 구덩이의 바닥은 모래 층으로 덮여 있습니다.가교 폴리에틸렌을 기반으로 한 파이프가 잘 작동합니다.

히트 펌프의 가장 효율적인 작동은 공기 온도가 섭씨 14도 사이 인 방에서 제공됩니다. 가능한 한 항상 윤곽선을 수평으로 정렬하는 것이 가장 효율적이므로 모두 윤곽선을 수평으로 정렬하는 것이 좋습니다. 순수한 형태로 지열 난방은 비합리적인 것으로 판단하고, 많은 경우에 그러한 시스템이 순전히 보조적인 역할을 수행하기 때문에 너무 오랫동안 물을 데우는 것이 일반적입니다. 최고의 성능을 얻으려면 열 자원과 우물의 추정 유속의 최대 허용 강도에 초점을 맞추어야합니다.

바닥이 건조한 암석과 뜨거운 물이 아니라면, 이것은 거의 최적의 상황입니다. 그러면 돈을 절약하고 최대한의 이익을 얻을 수 있습니다. 그러나 우리는 물 공급을 위해 뜨거운 지하 공급원을 동시에 사용하기로 계획되어 있다면 그 안에있는 물이 표준 위생 요건을 충족시켜야한다는 것을 기억해야합니다. 화학 분석이 공격적인 구성 요소의 존재를 나타내면 액체가 섞이지 않고 열 교환 만 발생하는 두 개의 독립적 인 회로를 구성하는 것이 좋습니다.압축기는 냉장고 또는 에어컨에서 벽에 고정됩니다.

집 배선이 약한 경우 직렬 연결로 인해 시동 전류를 줄이기 위해 한 쌍의 압축기를 사용하는 것이 좋습니다. 콘덴서를 설치할 때 콘덴서의 상부에서 하부로의 프레온의 이동을 처리해야하며 반대의 경우도 마찬가지입니다. 집열기가 안정적으로 작동하고 난방을하기 위해서는 그 면적 (100 평방 미터의 개인 주택)은 200-250 m2 여야합니다. 정원이나 채소밭을 분할하려는 경우에는 수평 난방 시설을 사용하지 마십시오. 심지어 기존의 시추공 펌프를 사용해도 시스템을 완료 할 수 있습니다.

지열 난방 장치 및 설치 방법은 다음 비디오를 참조하십시오.