Тепло из земли: Геотермальное отопление дома теплом земли
Содержание
Геотермальное отопление дома теплом земли
Для обеспечения частного дома теплом традиционно используются агрегаты, работающие на электричестве, твердом, газовом или жидком топливе. В последние десятилетия в качестве альтернативного источника тепловой энергии используют солнечные коллекторы и тепло земных недр. Обогрев дома с помощью тепла земли называется геотермальным отоплением дома.
Геотермальное отопление дома за счет энергии земли
Отопление от земли пользуется растущим спросом, поскольку стоимость привычных энергоносителей неуклонно повышается, а запасы ископаемого топлива при этом сокращаются. Вложение денег в земляное отопление загородного коттеджа достаточно выгодно с учетом экономических перспектив и существенной экономии средств на автономное теплоснабжение в отопительный период.
Принцип работы теплового насоса
Однако, установки для кондиционирования воздуха имеют ограниченную работоспособность — они не могут функционировать при температуре ниже -5°C. А геотермальная система способна обеспечить обогрев дома независимо от температуры воздуха на поверхности. Это связано с тем, что в той среде, откуда она забирает тепловую энергию, естественным образом поддерживаются стабильные температурные условия.
Устройство геотермальной отопительной системы
Геотермия (наука о тепловом состоянии Земли) сделала возможным практическое применение тепловой энергии, которую земная кора получает от раскаленной магмы в центре планеты.
Специально разработанный тепловой насос для отопления дома устанавливается на поверхности, а в грунте или на дне водоема монтируется теплообменник. Тепловая энергия «выкачивается» на поверхность и позволяет нагреть теплоноситель в контуре отопления дома или объекта нежилого назначения.
Как происходит процесс обогрева
Геотермальное отопление частного дома — экономически эффективный вариант. Если использовать энергию земли для отопления дома, то на каждый киловатт электроэнергии, необходимой для работы оборудования, приходится от 4 до 6 кВт полезной тепловой энергии, полученной из недр планеты.
В сравнении с функционированием кондиционера увидим, что при его эксплуатации на получение 1 кВт тепловой энергии требуется затратить более 1кВт электроэнергии. Это связано с неизбежными потерями на преобразование одной энергии в другую и т.д.
Отапливать жилой дом за счёт тепловой энергии земных недр очень выгодно, но период окупаемости оборудования и затрат на монтаж займет определенное время.
Использование тепла земли для отопления дома не требует установки традиционного котла для нагрева теплоносителя.
В данном случае система состоит из трех составляющих:
- контур нагревания — геотермальный источник тепловой энергии;
- отопительный контур внутри дома — низкотемпературный радиаторный либо напольный;
- насосная станция — тепловой насос для перекачивания в отопительный контур тепловой энергии из контура нагревания в толще грунта или под водой.
Геотермальная система отопления может применяться также для обогрева теплиц, вспомогательных построек, воды в бассейне, садовых дорожек и т.д.
Оборудование для обустройства геотермального отопления
Геотермальное оборудование для глубинной отопительной системы позволяет аккумулировать извлеченную из окружающей среды тепловую энергию и передавать ее теплоносителю в отопительном контуре.
Список оборудования для обогрева с помощью тепла земли включает:
- Испаритель. Устройство располагают на глубине, и оно служит для поглощения находящейся в геотермальных водах или грунте тепловой энергии.
- Конденсатор. Позволяет довести температуру антифриза до необходимой для функционирования системы величины.
- Тепловой насос. Обеспечивает циркуляцию антифриза в контуре нагревания, контролирует работу геотермальной установки.
- Буферный бак — емкость для сбора нагретого антифриза. Позволяет передавать тепловую энергию земных недр теплоносителю. Бак, через который проходит теплоноситель, оборудован теплообменником в виде змеевика. По нему, отдавая тепло, движется нагретый антифриз.
Схема устройства теплового насоса
Монтаж системы
Геотермальное отопление загородного дома на этапе обустройства требует солидных денежных вложений. Высокая итоговая стоимость системы во многом обусловлена большим объемом земельных работ, связанных с монтажом контура нагревания.
С течением времени финансовые затраты окупаются, поскольку используемая в отопительный сезон тепловая энергия извлекается из земных глубин с минимальными затратами электроэнергии.
Монтаж горизонтального теплообменника геотермальной системы отопления
Для обеспечения отопления дома теплом земли необходим монтаж системы:
- основная часть должна располагаться под землей или на дне водоема;
- в самом доме устанавливается только достаточно компактное оборудование и прокладывается контур радиаторного или напольного отопления. Оборудование, расположенное внутри дома, позволяет регулировать уровень нагрева теплоносителя.
Как выглядит геотермальное оборудование в доме
При проектировании отопления за счет тепла земли, необходимо определиться с вариантом монтажа рабочего контура и типом коллектора.
Различают два типа коллекторов:
- Вертикальный — погружается в грунт на несколько десятков метров. Для этого на небольшом расстоянии от дома требуется пробурить некоторое количество скважин. В скважины погружается контур (самый надежный вариант — трубы из сшитого полиэтилена).
Недостатки: Большие финансовые затраты на бурение в грунте нескольких скважин глубиной от 50 метров.
Преимущества: Подземное расположение труб на глубине, где температура грунта отличается стабильностью, обеспечивает высокую эффективность работы системы. Кроме того, вертикальный коллектор занимает небольшую площадь земельного участка.
- Горизонтальный. Использование такого коллектора допускается в регионах с теплым и умеренным климатом, так как глубина промерзания грунта не должна превышать 1,5 метров.
Недостатки: Необходимость использования большой площади участка (основной недостаток). Этот участок земли после укладки контура невозможно использовать под сад или огород, так как система работает с выделением холода при транспортировке хладагента, из-за чего корни растений будут перемерзать.
Преимущества: Более дешевые земельные работы, которые можно даже выполнить своими силами.
Горизонтальный и вертикальный тип коллектора
Геотермальную энергию можно добывать, если уложить на дне непромерзающего водоема горизонтальный геотермический контур. Однако, это сложно осуществить на практике: водоем может быть расположен за пределами частной территории и тогда установку теплообменника нужно будет согласовывать. Расстояние от отапливаемого объекта до водоема должно составлять не более 100 метров.
Важно! Температура окружающей коллектор среды не должна опускаться ниже +5°C. Контактирующую с промерзающим грунтом верхнюю часть коллектора нужно защитить термоизоляцией для избежания потерь тепловой энергии.
Преимущества и недостатки
Отопление энергией земли имеет целый ряд преимуществ:
- Эффективность. По сравнению с расходами на электричество для работы теплового насоса система позволяет получить в несколько раз больше тепловой энергии.
- Экологичность. Данный вид отопления экологически полностью безвреден, отсутствуют выбросы в атмосферу.
- Безопасность. Нет необходимости использовать какое-либо топливо, химические средства и т.д., нет угрозы взрыва или возгорания оборудования.
- Минимальная потребность в техподдержке. Правильно смонтированная система способна проработать без какого-либо вмешательства не менее 30 лет.
- Экономичность. В ходе эксплуатации отсутствуют затраты на ремонт, что позволяет окупить монтаж отопления в течение 5-8 лет.
- Отсутствие необходимости контролировать работу системы.
- Низкий уровень шума при работе оборудования.
- Неисчерпаемость источника тепловой энергии, не требуется закупать и хранить энергоноситель.
Экологичность использования тепловой энергии недр
К недостаткам можно отнести:
- изначально высокие расходы на оборудование;
- необходимость вести сложные буровые работы на участке для монтажа вертикального контура или портить ландшафт подготовкой траншей для горизонтального теплообменника.
В умеренном климате геотермальные установки доказали свою эффективность. В северных же регионах данный вид отопления подходит для домов небольшой площади (до 200 м2).
Разобравшись, как работает система и из каких частей стоит, можно определить возможность ее монтажа на собственном участке. Преимущественно отопление из земли обустраивают на этапе строительства дома — в этом случае проще вести земляные работы, так как планировка участка и создание ландшафтного дизайна еще впереди.
Видео по теме:
Новость отредактировал: Igor — 10-08-2020, 16:15
Причина: заявка
Подземное геотермальное отопление дома теплом земли
Поиски альтернативных источников энергии привели к изобретению устройств, которые способны аккумулировать тепло, в большом количестве находящееся в окружающей среде человека. Солнечные лучи, гейзерные источники, грунт — все это в той или иной степени может удовлетворить потребности в нагреве теплоносителя для системы отопления и ГВС.
Хотя геотермальное отопление за счет тепла земли является относительно новым направлением, перспективы такого решения очевидны. Благодаря установке специального оборудования появляется возможность получения дешевого, практически бесконечного типа тепловой энергии.
Как получить тепло в дом из земли
Земля даже в зимний период времени не промерзает полностью. Этой особенностью пользуются монтажные бригады, прокладывающие трубопровод ниже точки замерзания. Удивительно, но температура этих слоев редко опускается ниже, чем +5 +7°C градусов.
Можно ли воспользоваться способностью земли аккумулировать тепло, извлечь его и использовать для нагрева теплоносителя? Конечно! Но чтобы сделать альтернативное отопление частного дома с помощью тепла земли возможным, потребуется решить следующие проблемы:
- Получение тепла — понадобится аккумулировать тепловую энергию и направить ее в аккумулирующий резервуар.
- Нагрев теплоносителя. Нагретый антифриз должен передать тепловую энергию жидкости, которая циркулирует в системе отопления и ГВС.
- Остывший антифриз необходимо отвести обратно к теплообменнику для дальнейшего нагрева.
Чтобы решить эти вопросы был разработан геотермальный насос с использованием тепла земли. Геотермальный тепловой насос позволяет извлечь количество тепла, которого более чем достаточно для производства большого количества тепла и использования в зависимости от конструкции и месторасположения дома в качестве основного или дополнительного отопительного оборудования.
Как работает геотермальное отопление дома, принцип работы
Подземное глубинное отопление из земли, это больше не фантастика. Такие установки можно спокойно купить в России. Причем геотермальные установки в состоянии работать как в условиях Севера, так и в южных широтах. Но какой принцип они используют в своей работе?
Еще в прошлом столетии был отмечен факт, что при испарении определенные типы жидкостей способны охлаждать поверхность. Именно это происходит когда протирают спиртом кожу перед уколом или поливают асфальтированную площадку, нагретую под солнцем. Этот принцип был взят в качестве основы для разработки холодильного оборудования.
Дальше возникла идея почему бы не пустить процесс охлаждения в обратную сторону и не получить вместо холодного горячий воздух. Большинство современных кондиционеров в состоянии не только охлаждать воздух в помещении, но и работать на его нагрев. Но недостатком таких устройств является то, что они ограничены температурой окружающей среды. Так, после того как отметка достигает -5 градусов, они прекращают работать.
Геотермальные насосы для отопления частных домов от земли полностью лишены такого недостатка, хотя используют принцип, во многом напоминающий работу кондиционера на нагрев помещения.
Как устроено геотермальное отопление
Как уже отмечалось, геотермальная система отопления из недр земли, во многом напоминает работу кондиционера в режиме нагрева. Что происходит в этот момент?
- В нижних слоях грунта, на дне реки или озера устанавливают водяные коллекторы, по которым циркулирует антифриз. Коллекторы поглощают тепло и высвобождают холод.
- Нагретый антифриз с помощью насоса поднимается наверх.
- В буферном баке происходит теплообмен. Нагретый антифриз отдает тепловую энергию теплоносителю или нагревает воду.
- Остывший антифриз поступает обратно к коллекторам.
Существуют установки, которые в состоянии самостоятельно отапливать большие помещения, другие используются исключительно, как вспомогательное оборудование способное обеспечить от 50-75% потребности помещения в тепле.
Геотермальное оборудование для использования тепла земли
Принцип работы глубинной системы отопления дома, за счет энергии земли, основан на применении особого оборудования. Оно выполняет следующие функции: аккумулирует тепло окружающей среды, передает его теплоносителю системы отопления. Для этого используют следующие узлы:
- Испаритель — находится глубоко под землей. Функция испарителя заключается в том, чтобы поглотить тепловую энергию, находящуюся в окружающем грунте.
- Конденсатор — доводит антифриз до необходимой температуры.
- Тепловой насос — циркулирует антифриз в системе. Осуществляет контроль над работой всей установки.
- Буферный бак — собирает нагретый антифриз в одном месте, для передачи энергии теплоносителю. Состоит из внутреннего бака, в нем находится вода из системы отопления и внутренний змеевик, по которому движется нагретый антифриз.
Хотя природное низкотемпературное геотермальное отопление дома теплом земли дает достаточно тепловой энергии, наиболее практичным вариантом отопления при таком решении является подключение его к системе «теплый пол».
Монтаж и установка геотермального отопления
Основная сложность относительно монтажа геотермального оборудования связана с установкой контура теплообменника в грунте-земле. Хотя в интернете можно найти большое количество советов как выполнить эти работы самостоятельно, практика показывает, что большинство советов невозможно применить без специального профильного образования, следовательно, все работы должны выполнять профессиональные монтажники, являющиеся представителями производителя.
После обращения к специалистам, геотермальные системы отопления частных домов за счет тепла земли устанавливаются в следующие несколько этапов:
- Выезд инженера на дом. Во время первого визита берутся пробы грунта, определяются особенности местности и принимается решение о наиболее эффективном монтаже геотермальной системы. На эффективность установки может влиять также источник предполагаемого тепла. Более производительным считается монтаж теплообменников на дне водоема или у истоков термических источников.
- Заключение договора и приобретение необходимого оборудования. Расценки могут существенно отличаться в зависимости от сложности проведения монтажных работ и других нюансов. Но в среднем, если выбран качественный немецкий производитель, стоимость установки будет приблизительно равняться его цене. Приобретение под ключ установки Vaillant для дома в 350 кв. м. обойдется приблизительно в 21 тыс. $
- Монтажные работы. Отопление частного дома подземными геотермальными источниками тепла, а точнее, его эффективность во многом зависит от правильного проведения работ на этапе монтажа. После того как водяные теплообменники будут установлены в грунт, выполняется подключение к геотермальной установке и системе отопления дома.
- Пуско-наладочные работы. Инженер запускает систему и выполняет точную регулировку устройства. После настройки подписывается Акт о сдаче работ.
Согласно действующему законодательству, предприятие устанавливающее оборудование, может предоставить дополнительные гарантийные обязательства при условии оплаты этих услуг. Такие гарантии обойдутся еще в дополнительную 1000 $.
Эффективно ли геотермальное отопление на Севере
Чтобы создать минимальные условия необходимые для работы геотермальной установки, достаточно соблюдения следующих условий:
- Температура слоя грунта, в котором расположены теплообменники, не должна опускаться ниже +5,+7°C градусов.
- На протяжении всей системы, по которой протекает антифриз, созданы условия, позволяющие избежать его замерзания.
- Геотермальный обогрев загородного дома выполнен после проведения всех необходимых расчетов и проектной документации.
Если учесть все описанные требования становится ясно, что такие установки могут быть эффективными, при соблюдении вышеперечисленных условий. Все же для северных регионов более целесообразно использовать такие установки для нагрева небольших площадей до 150-200 кв. м.
Гейзерное отопление частного дома
Производительность геотермального насоса во многом зависит от температуры грунта или воды, в которых находится теплообменник. В этом отношении жители Камчатки находятся в более выгодном положении. На полуострое Камчатка находится огромное количество термальных источников — гейзеров, которые не остывают даже в зимнее время года.
Перед монтажом оборудования обязательно проводится геологическая разведка. Если теплый источник находится на территории дома, имеет смысл расположить теплообменники на дне этого водоема. Геотермальная энергия в таком случае окупится значительно быстрее.
Как с помощью геотермального насоса отопить дом
Технология обогрева дома подземным теплом наиболее востребована на Западе. Это в первую очередь связано с менталитетом жителей западных стран. Они привыкли делать долгосрочные инвестиции, которые полностью окупаются только через несколько лет. Да и немного найдется людей, которые в состоянии заплатить за установку оборудования около 20 тыс. $ единовременно. Но количество желающих стать независимыми от остальных источников отопления постоянно растет.
Альтернативные способы геотермального отопления дома становятся более популярными, особенно если учесть постоянно растущую стоимость газа.
Тепловая энергия буквально лежит под ногами. Дело только за тем, чтобы нагнуться и «поднять» ее. В этом может помочь геотермальная установка. Монтаж насоса позволяет в зависимости от местности либо полностью компенсировать потребности в тепловой энергии, или удовлетворить их частично, существенно снизив нагрузку на основной источник отопления и систему ГВС частого дома.
обогрев загородного дома за счёт тепла земли современные способы и технологии
В современном мире практически каждый владелец частного дома мечтает о том, чтобы его жилище было действительно комфортным в любой сезон: летом в здании было немного прохладно, а вот в зимнюю стужу — тепло.
Сегодня существует огромное количество видов топлива для обогрева домов – это дрова, электроэнергия, торф, газ и уголь, а также геотермальное отопление загородного дома.
Стоит отметить, что оборудование, которое может работать на газе, угле, торфе и прочем горючем материале нельзя отнести к безопасным для окружающей среды. Вред от таких видов отопления очевиден.
К тому же стоимость топлива постоянно возрастает. Сегодня многие потребители желают применять для отопления частного дома использовать тепло, полученное из земли.
Современный вид отопления
Достоинства геотермального отопления – это экономность, экологичность, чистота и безопасность
Пользователи уверены в том, что именно газовое отопление частного дома является наиболее оптимальным вариантом, однако стоит обратить внимание на некоторые, весьма отрицательные, качества. Недостатки такой системы отопления «налицо».
Установить именно такой обогрев в принципе невозможно, если к дому или коттеджу не была проведена газовая магистраль. Монтаж самой газовой установки требует практически постоянного обслуживания и строгого исполнения всех норм безопасности.
Владельцы к тому же должны иметь и специальные разрешения на такой вид обогрева помещения.
Наиболее оптимальным решением проблемы обогрева загородного дома или просто частного коттеджа считается геотермальное отопление.
Практически ежедневно число пользователей, которые убедились в эффективности данной системы и теперь применяют ее, растет очень быстро.
Обогрев такого типа имеет огромное количество преимуществ. Одним из наиболее значительных достоинств считается экономность данной системы отопления, а также ее экологичность, чистота и безопасность.
Как отопить загородный дом с помощью природы?
В последние годы некоторые потребители стали осуществлять отопление дома теплом земли. Сегодня многих интересует такой вопрос: «Что же из себя представляет геотермальная установка?».
Сама конструкция и схема работы данной системы достаточно сложная для восприятия и понимания, поэтому для большей ясности стоит привести пример.
Геотермальная система отопления в некотором роде работает по принципу холодильника, только наоборот. Роль морозильника в данной схеме играет испаритель, что находится очень глубоко под землей.
В виде медного змеевика выполнен конденсатор, который применяется для доведения воздуха или же воды до нужной температуры. Стоит отметить, что температура испарителя, которая находится под землей, является существенно ниже, чем над самой поверхностью.
Производители подобных систем отопления смело заявляют, что температура колеблется в таком диапазоне как 5-8 градусов Цельсия. Сегодня отопление от земли – это проверенная практика, которая становится все более популярной в разных уголках страны.
Именно благодаря использованию надежных и прочных компрессоров, а также других инновационных технологий рефрижераторных систем, появилась возможность создавать необычные и уникальные в своем роде способы получения «некачественного тепла», которое на поверхности земли можно преобразовать в «качественное тепло» и в дальнейшем беспрепятственно применять в геотермальном отоплении загородного дома.
Эффективность подобной системы отопления доказана специалистами, поэтому есть все основания для начала промышленного производства основного элемента такого способа обогрева помещения — тепловых насосов.
Принцип работы геотермальных систем
Принцип действия теплового насоса. Нажмите для увеличения.
Отопление за счет тепла земли — это уже давно не миф, а распространенная практика.
Геотермальные системы отопления могут работать по принципу физической передачи тепловой энергии от окружающей среды к хладагенту.
Подобный процесс наблюдается и в работе обычного холодильника.
Больше чем 75% всего объема тепла, которое может выделяться при работе системы, исполняющей отопление дома теплом земли, являет собой энергия окружающей среды.
В дальнейшем она накапливается, и далее поступает в жилые комнаты и другие помещения коттеджа или загородного дома.
Эксперты обращают внимание на то, что именно такой вид энергии имеет удивительную способность к самовосстановлению, поэтому геотермальная система отопления не наносит абсолютно никакого вреда или ущерба энергетическому или же экологическому балансу окружающей среды и нашей планете.
Система отопления имеет одно важное достоинство – она является абсолютно безопасной для использования.
Оборудование, которое не займет много пространства.
Отопление частного дома теплом земли стало активно внедряться совсем недавно. Основной причиной возникновения таких систем отопления для частных домов специалисты называют энергетические кризисы, которые нередко появлялись в 70-х годах 20-го столетия.
Поначалу отопление энергией земли считалось роскошью, поэтому только самые богатые и элитные семьи могли позволить себе абсолютно инновационную систему отопления дома.
Далее, в связи с активным развитием науки, техники и появлением совершенно новых технологий, геотермальные системы обогрева приобретали все большее распространение, а стоимость их монтажа и обслуживания – снижалась.
Тепловой насос занимает достаточно мало места в Вашем доме. Нажмите для увеличения.
Сегодня небольшая семья даже со средним достатком может позволить себе установить систему для обогрева дома без серьезного нарушения своего семейного бюджета. Современное геотермальное оборудование качественно улучшено и модернизировано.
Усовершенствование систем происходит и по сей день, так как создание новых агрегатов приводит к уменьшению расхода энергии и большей экономии.
На качественно новом уровне осуществляется функционирование подобных отопительных систем, ведь новое и необычное топливо, такое как энергия земли, используется для кондиционирования, и обогрева частного дома.
Отопление частного дома теплом земли пользуется популярностью во всех уголках планеты.
Ведь именно такая энергия может создавать уютные, комфортабельные и оптимальные условия для жизни каждого человека, не загрязняет окружающую среду вредными и негативными веществами, как это происходит во время сгорания торфа, угля или газа.
Геотермальное отопление может легко работать и обходиться без любых процессов сгорания, поэтому владельцам не стоит беспокоиться о таком вопросе, как возгорание и взрыв системы, она полностью безопасная в эксплуатации.
Преимущества геотермального отопления
Кроме всех вышеперечисленных достоинств, еще одним важным преимуществом считается отсутствие необходимости приобретать дополнительные дымоходы или вытяжки, которые возможно могут применяться для бесперебойного функционирования иных видов отопительных систем.
Геотермальная система отопления практична тем, что не выделяет вредных испарений, запахов и прочего, также стоит отметить отсутствие шума. Само оборудование является компактным, то есть экономит пространство.
Отопление из земли практично и тем, что его оборудование незаметно для людей, в отличие от жидкотопливных и твердотопливных систем обогрева. Целостность фасада и интерьера коттеджа или загородного дома не пострадает.
Сравнительная характеристика различных систем отопления. Нажмите для увеличения.
К тому же нет необходимости тратить время на такие вопросы, как приобретение, хранение и доставка топлива, ведь специалисты считают, что энергия планеты — неиссякаемая.
Еще одним весьма примечательным фактом считается удивительная возможность геотермального насоса во время зимы нагревать помещения, а летом в зной, опять же, с помощью насоса охлаждать дом.
Да, использование для отопления частного дома или загородного коттеджа тепла, полученного из земли, требует немалых затрат. Так, оно стоит в несколько раз дороже, чем газовое или дизельное оборудование.
Однако необходимо помнить, что такая система потребляет значительно меньше энергии, поэтому, если рассчитывать на долгосрочное ее применение, то такая система себя вполне окупит.
Перспектива и экономическая целесообразность применения именно такого оборудования становится сегодня все более очевидной.
Экономия площади при монтаже тепловых насосов
Сегодня есть три способа для того, чтобы сэкономить пространство при установке тепловых насосов:
- эксплуатация тепловых грунтовых вод;
- эксплуатация подземных зонтов;
- прокладка особых зонтов в горизонтальном положении, которые будут находиться ниже уровня зимнего оледенения на дне водоема.
Оцените статью:
Поделитесь с друзьями!
Компания «Тепло Земли» — Обогрев домов теплом, накопленным в недрах
Проектирование, подбор и монтаж геотермального отопления
Наши предки давно научились использовать тепло земли, сначала — живя в пещерах, где зимой значительно теплее, чем на открытом воздухе, а затем, обустраивая погреба и подвалы, где круглый год плюсовая температура. Современные технологии позволяют нам использовать эту энергию на новом уровне.
Мы производим расчет, подбор и монтаж систем геотермального отопления и горячего водоснабжения загородных домов.
Капитальные затраты сопоставимы с затратами на врезку в существующий газопровод, проходящий по границе участка. Затраты на обогрев при помощи теплового насоса сравнимы с затратами на обогрев природным газом.
Геотермальное отопление — это отопление дома теплом, накопленным в грунте за счёт энергии Солнца и энергии, поступающей из земных недр.
Все мы в школе проходили второй закон термодинамики, но большинство его забыли за ненадобностью применения в повседневной жизни. А звучит он так: «Передача тепла от менее нагретого тела к более нагретому без совершения работы — невозможна». Можно сказать другими словами: «Чтобы передать тепло от менее нагретого тела — более нагретому, нужно совершить работу». Для этого и нужен тепловой насос, чтобы эту работу совершать. В результате, на 1 киловатт затраченной электрической энергии мы можем получить до 5,2 киловатт тепловой.
Не требуется никаких согласований в газовых, противопожарных и прочих службах. Технология не разрушает существующего ландшафта (отсутствует необходимость прокладки траншей, установки столбов и проч.).
Не требуется периодического подвоза какого либо топлива (угля, сжиженного газа, дров). Ввиду отсутствия источников огня, продуктов горения — не требует обустройства дымоходов, периодической выгрузки и утилизации золы.
В стоимость входит оборудование и монтаж системы «под ключ» без разводки по дому. Т.е. результатом является установленное в техническом помещении дома оборудование, готовое к подключению к внутренним сетям дома. Монтаж сетей внутри дома оговаривается дополнительно.
что такое система с внешним земляным контуром
Вы просматриваете раздел Геотермальное, расположенный в большом разделе Виды.
Геотермальным называется способ обогрева помещений за счет энергии, полученной из недр земли.
В 70-х годах XX века разразился нефтяной кризис. Промышленники стали искать способ замены топлива альтернативным источником.
Так появилось первое геотермальное отопление.
Сегодня подобный вид получения тепла распространен в Северной Америке и Западной Европе.
Геотермальное отопление из-под недр земли: что это такое, принцип работы
Геотермальное отопление работает как холодильник, только для нагрева. На поверхности земли устанавливается тепловой насос, из которого опускают теплообменник в шахту.
Через устройство наверх поступает грунтовая вода, по пути нагреваясь. Прогретая жидкость используется для обогрева помещений.
Расход энергии на нагрев воды меньше, чем получаемая теплоотдача.
Принцип работы
Коллектор поставляет теплую воду в испаритель. Хладагент, нагреваясь, испаряется. Пар прогревается компрессором за счет электричества. Конденсатор охлаждает пар, вызывая выброс теплой энергии и возвращение хладагента в начальное жидкое состояние.
Для прогрева воды требуется электроэнергия. Каждый затраченный кВт приносит, в среднем, 5 полезных кВт энергии.
Список оборудования
Для создания геотермальной установки требуются 4 устройства:
- коллектор;
- испаритель с хладагентом;
- компрессор;
- конденсатор.
Среди перечисленных компонентов два требуют подключения электричества: компрессор и конденсатор.
Достоинства
Геотермальное отопление имеет преимущества над прочими типами обогрева:
- Полученная энергия применяется для любых целей.
- Длительность подачи топлива к конкретному участку не ограничена.
- Его использование экологически безопасно.
- Установка не требует частого обслуживания.
- Система окупается с течением времени.
- Геотермальная установка занимает немного места: не больше, чем холодильник.
- При необходимости система легко перенастраивается.
- Совместимо с другими типами отопления.
Недостатки
Хотя геотермальное отопление имеет много преимуществ, у него есть и недостатки:
- Дорогостоящая система и монтаж.
- Окупается примерно через 10 лет.
- Систему нельзя использовать в районах с температурой, опускающейся ниже 20 градусов.
- Вне зависимости от типа установки, требуются масштабные земельные работы с использованием арендованных устройств.
Внутренний и внешний виды земляных контуров
Основа системы — тепловой насос, подключенный к двум контурам: внешнему и внутреннему.
Внутренний контур состоит из труб и радиаторов, передающих энергию нагретой воды в помещение. Их может дополнять подогрев полов.
Внешний контур — система, занимающаяся подачей тепла к внутреннему. По контуру циркулирует вода, дополненная незамерзающим компонентом. В геотермальном отоплении жидкость называется теплоносителем. Так теплоноситель поступает в тепловой насос, нагреваясь за счет повышения давления. Прогретая жидкость поступает во внутренний контур, передавая тепло в помещение. Затем остывшая вода уходит на глубину, где прогревается. Таким образом, цикл повторяется.
Тепловой насос воздух-вода: схема
Тепловой насос — оборудование, применяемое для отопления. Устройство собирает тепло из воздуха, перерабатывая в энергию. С её помощью насос греет воду, которая отдает тепло в помещение. Принцип работы насоса воздух-вода заключается в обратном цикле Карно. Устройства способны функционировать пока на улице температура превышает 20—25 градусов ниже нуля.
Фото 1. Схема строения теплового насоса воздух-вода. В данном случае тепло, собранное из воздуха перерабатывается в энергию.
Система состоит из четырех компонентов. По внешнему контуру циркулирует фреон, преобразующийся в пар в испарителе. Далее газ сжимается в компрессоре и переходит в конденсатор. Пар конденсируется в воду, которая возвращается в цикл, а тепло, выделенное в процессе, нагревает воду внутреннего контура. Таким образом, происходит два цикла: циркуляция воды с хладагентом через землю; обогрев помещений через радиаторы.
Теплонасосы типа воздух-вода зависят от внешней температуры. При сильных морозах обогрев работает проблемно, поскольку фреон во внешнем контуре замерзает. Этим обусловлено использование систем в теплых странах, где температура редко падает ниже -10. В подобных районах геотермальное тепло позволяет провести не только отопление, но и горячее водоснабжение.
Если на улице температура упала до предельного уровня работы фреона, система автоматически подключает альтернативное отопление за счет электричества или газа. С повышением температуры и возобновлением работы геотермальной установки, альтернативный источник отключается.
Вам также будет интересно:
Горизонтальная установка системы, работающей за счет тепла земли
Горизонтальная укладка внешнего контура используется в районах, где земля ежегодно промерзает на определенную глубину. Трубы размещают ниже этого уровня в траншею, протянувшуюся параллельно земле.
Фото 2. Установка геотермальной отопительной системы по горизонтальному принципу. Для подобной конструкции необходим большой котлован.
Циркулируя по прогретой земле, вода нагревается, поступает в тепловой насос, затем нагревает жидкость во внутреннем контуре. Отдав тепло, жидкость возвращается на новый круг по траншее.
В земле прокапывают траншеи, прокладывают трубы. Закончив с внешним контуром, специалист монтирует насос, затем прокладывает внутренний контур.
Важно! Землю, в которой расположены трубы, лучше засеивать овощами и плодовыми кустарниками. Деревья, при наличии, следует пересадить.
Преимущество заключается в вариативности создания системы. Она подходит для осваиваемых участков земли, на которых только завершили строительство дома или загородного коттеджа.
Недостатки заключаются в большом объеме работ по прокладыванию труб; в невозможности использования в холодных районах планеты. Горизонтальное геотермальное отопление ограничивает посадку деревьев на участке.
Вертикальная установка
Вертикальное тип используется в местах, где горизонтальное невозможно. Для установки бурят несколько скважин, в которые устанавливают внешний контур. Скважины бурят из одной точки, немного отклоняя угол от вертикали, так получается больше тепла.
Вода греется при путешествии через глубины земли, поступает в испаритель, преобразуется в пар. Воздух сжимается компрессором и резко выбрасывает энергию в конденсаторе.
Выделившееся тепло нагревает внутренний контур, обогревающий помещение, а жидкость отправляется на новый круг по трубам.
В земле бурят скважины, прокладывают трубы. Создав внешний контур, строители устанавливают насос, затем прокладывают внутренний контур.
Внимание! Бурение требует аренды специальной установки, что увеличивает затраты на строительство. Необходимо пробурить от 50 до 200 метров вглубь земли, в зависимости от местности.
Преимущество заключается в возможности не нарушать ландшафт обустроенного участка.
Недостатки: для циркуляции требуется больше электроэнергии, чем для горизонтальной системы; использование парных скважин для поступления и сброса воды обратно недостаточно эффективно.
Монтаж геотермального отопления для частного загородного дома
Процесс установки выглядит следующим образом:
- подготовка, включающая замер и подбор компонентов для работы;
- установка внешнего контура системы;
- установка внутреннего контура;
- налаживание работы и пуск отопления.
Скважины — внешний контур, а циркуляционный насос и батареи — внутренний. Тепловой насос устанавливается в доме.
Внешний контур располагается в непосредственной близости к отапливаемому строению, не далее, чем в 10 метрах. Соединения, расположенные в контуре, завальцовывают.
Полезное видео
Посмотрите видео, в котором демонстрируется процесс монтажа теплообменника для геотермально системы отопления.
Окупаемость, количество производимой энергии
За один израсходованный кВт электроэнергии система производит 5 и более кВт бесплатной тепловой энергии. По расчетам специалистов, геотермальное отопление окупается примерно за 1 десяток лет. Эта величина уменьшается с увеличением площади отапливаемого помещения.
Геотермального отопления частного дома с установкой под ключ. Монтажные работы.
Сегодня вопрос устройства высокоэффективной отопительной системы для частного домовладения является одним из самых важных. Тарифы на природный газ и электроэнергию для населения и предприятий постоянно повышаются, что заставляет задуматься об использовании альтернативных источников энергии. Также большинство традиционных источников отопления, способных выделять тепло только при горении, являются небезопасными с точки зрения экологии и пожароопасности.
К категории современных альтернативных отопительных систем относится геотермальное отопление, которое сравнительно недавно появилось на белорусском рынке. Из-за планов правительства привести к 100% уровень оплаты населением затрат газ и электроэнергию, системы отопления на основе теплового насоса становятся весьма привлекательным альтернативным вариантом в сравнении с морально устаревшими классическими решениями. И хоть сегодня на геотермальное отопление цена значительно упала, основным фактором, сдерживающим рост популярности подобных систем, все еще является их высокая стоимость. За последние 2-3 года, мы констатировали снижение стоимости установки теплового насоса на 30-40%. Основными драйверами снижения стоимости в последнее время выступили буровые работы — в связи с общим кризисом в строительной отрасли стоимость бурения снизилась в 2-2,5 раза. Также нам удалось снизить уровень изначальных капиталовложений для наших клиентов за счет заключение долгосрочных договоров с поставщиками на оборудование и материалы по более приемлемым ценам, без потери их качества. Проблема стоимости постепенно решается с выходом на рынок тепловых насосов российского и китайского производства, несравнимых, конечно, по качеству с европейскими производителями, но гораздо ниже их по цене. Также многих отпугивает сложность проектирования и установки теплового насоса, особенно для решившихся на монтаж геотермальной системы самостоятельно.
Плюсы и минусы отопления тепловым насосом.
Новые технологические разработки позволили эффективно эксплуатировать энергопотенциал земли даже частным домовладениям. Сегодня каждый хозяин частного дома способен отказаться от системы отопления, функционирующей за счет сжигания топлива, в пользу более экологичных и экономичных технических решений. В настоящее время геотермальное отопление может быть оборудовано практически для любого загородного дома. Объем аккумулируемой грунтом энергии Солнца составляет почти 98%. По этой причине даже зимой в глубинах недр сохраняются большие объемы тепла, которое может быть направлено на обогрев здания. Необходимо лишь располагать специальной техникой, чтобы «доставить» тепло в нужное место.
Главными элементами системы являются теплонасос и наружный коллектор. Стоит данное оборудование недешево. Решившись монтировать дома такую систему, следует быть готовым к тому, что окупится она после 4-5 лет эксплуатации. Данное обстоятельство является основным сдерживающим фактором для многих домовладельцев. Не смотря на то что дом строиться с перспективой минимум на 20-30 лет проживания, далеко не все готовы к серьезным капитальным тратам. Хотя с точки зрения экономики нужно понимать, что по прошествии 4-5 лет тепловой насос (имеющий срок эксплуатации 15 лет) по сути «отбивает» свою стоимость три раза, и это при сегодняшних, крайне низких ценах на природный газ.
Средняя стоимость оборудования варьируется, безусловно, от площади обогреваемых строений, их утепления, географического расположения, вида коллектора и прочих факторов. Особенно важная составляющая, которую стоит отметить отдельно, это наличие, тип и качество теплоизоляционных материалов. Например, утепление 40 см кирпичной стены 100 мм каменной ваты способно уменьшить теплопотери через ограждающую конструкцию в 3 раза! Это позволить значительно снизить требуемую мощность системы геотермального отопления, и как следствие сократить первоначальные вливания. Для своих заказчиков, мы всегда стараемся найти «некий экономический баланс» между масштабом утепления дома и мощностью тепловой машины.
Преимущества геотермального отопления дома:
- Отсутствие необходимости согласований, наличия специального помещения топочной;
- Полная пожаро- и врывобезопасность;
- Полностью автоматическая работы, не требующая вмешательства человека;
- Возможность удаленного (со смартфона или компьютера) управления системой;
- Низкий уровень эксплуатационных расходов.
- Наибольшую эффективность показывают вертикальные теплообменники. Их монтаж возможен только с использованием спецтехники. Устройство системы сопряжено с серьезными тратами на бурение скважин, глубина которых может достигать 150 метров. Однако конечный результат в итоге позволит оправдать затраты, т.к. скважина может прослужить 100 лет. Для определения примерной глубины и количества скважин, проводят предварительный расчет, ориентируясь на соотношение 40-50 Вт тепловой энергии на один метр коллектора. Исходя из этого, если мощность теплонасоса составляет 10 кВт, то для него должна быть пробурена скважина, имеющая протяженность 160-200 метров. В некоторых случаях рациональнее сделать несколько скважин с меньшей глубиной, в сумме дающих нужный результат. Такое решение позволит сэкономить деньги.
- Более простым и экономичным вариантом является размещение теплообменника на дне озера или реке, где вода не будет промерзать в зимний период. Обустроить такую конструкцию сравнительно просто. Не нужно проводить дорогостоящие земляные работы. Если необходимо наладить геотермальное отопление дома под ключ, то именно такой проект реализовать проще всего. Однако здесь есть определенные условия. Водоем должен располагаться минимум в 100 метрах от строения, существует риск повреждения теплообменника третьими лицами, требуется согласование государственных контролирующих органов.
- Конструкция с горизонтальным теплообменником также является сравнительно простой. В этом случае трубы ведутся под землей. При этом глубина должна быть такой, чтобы почва не промерзала. Основной недостаток этого варианта состоит в необходимости обустройства довольно большой территории под коллектор. К примеру, для дома площадью 200 кв.м. необходимо организовать коллектор на 500 кв.м. Помимо этого, трубы должны находится в некотором удалении от крон деревьев (не менее 1,5 м), а это часто создает дополнительные трудности. На территории, где располагается коллектор данного типа, нельзя сооружать другие строения, асфальтировать, либо укладывать плитку, сажать крупномерные деревья.
Энергия, полученная из недр земли, является совершенно бесплатной и не облагается никакими налогами и пошлинами. Право на ее использование закреплено в Земельном кодексе РБ. Однако деньги приходится тратить на электричество, которое необходимо для работы компрессора теплонасоса. Соотношение затраченной электрической и полученной тепловой энергии составляет примерно 1 к 5, то есть Вы заплатите за 1 кВт, а остальные 4 кВт получите бонусом. Как бы не повышались тарифы на энергоносители в будущем, все равно 80% энергии будет оставаться бесплатной.
ООО «Нова Грос» — Официальный дистрибьютор тепловых насосов Stiebel Eltron
Связаться с нами
Связаться с нами
Описание и механизм работы.
Геотермальная система для частных домов функционирует практически на тех же принципах, что и классическое оборудование для кондиционирования воздуха. Главная составляющая системы – тепловой насосный агрегат к которому подключены 2 контура. Один из них является внутренним (располагается в отапливаемом здании), второй – внешним (собирает тепло окружающей среды). Контур внутри здания является по сути привычной разводкой по дому теплых полов, радиаторов и другие элементов. Внешний контур аккумулирует рассеянное тепло, его располагают на некоторой глубине в почве, либо воде. В контуре циркулирует жидкость – антифриз (водный раствор этилен или пропиленгликоля с массовой концентрацией до 33%). Предпочтительнее выглядит использование пропиленгликоля, так как является более экологически безопасным.
Температура антифриза, находящегося внутри внешнего контура, достигает уровня температуры среды, после чего он подается в тепловой насос. Там происходит его охлаждение до отрицательных температур, а высвободившееся тепло передается внутреннему контуру. Далее антифриз попадает снова во внешний контур, и цикл повторяется. Перенос и трансформирование низкопотенциального тепла осуществляется согласно цикла Карно (использование двух теплообменников, компрессора, фреонового контура), который можно встретить практически во всех холодильниках, кондиционерах и др. Фактически тепловой насос тратит энергию не на выработку тепла, а на его ассимиляцию, перенос и трансформацию в дом из окружающей среды.
Оборудование можно смонтировать таким образом, что оно будет функционировать в отопительный период в режиме обогрева помещений, а в летний – в режиме кондиционирования. Тепло, которое аккумулирует насос в режиме охлаждения, передается на внешний контур. Если же оборудование функционирует в режиме обогрева, тепло уходит на внутренний контур.
Способы устройства контуров
Часто некоторые организации не имея опыта и знаний в области геотермального отопления вынашивают планы наладить альтернативное отопление своими силами. Но реализовать на практике такой проект затруднительно. Нужно обладать не только знаниями, но и дорогостоящей техникой, инструментами. С этой целью недалеко от здания сооружается конструкция, которая будет располагаться на большой глубине (в некоторых случаях более 100 м) и состоять из труб, замкнутых в единую систему. Также необходимо продумать габариты коллектора, определиться с конструкцией теплообменника. При этом нужно учесть массу факторов. Прежде всего, нужно определиться с глубиной залегания и установить уровень теплопроводности почвы.
В настоящий момент альтернативное отопление с помощью теплового насоса может быть реализовано по одной из трех схем. Выбор схемы влияет на то, каким образом будет устроен наружный контур, собирающий тепловую энергию, а так же на стоимость геотермальной системы отопления.
Каждый из приведенных видов контуров имеет свои достоинства и недостатки. Но как показывает статистика нашей организации примерно 90% заказчиков, несмотря на более высокую стоимость, выбирают именно вертикальный теплообменник. Он позволяет сэкономить пространство, обеспечить стабильную работу на протяжении всего года, сохраняет существующее благоустройство, не ограничивает в использовании землю, отведенную под горизонтальный коллектор.
Если вас заинтересовала эта статья, вы хотите получить больше информации — связывайтесь с нашими специалистами (044) 765 29 58, либо приходите в наш офис в Минске.
Возможна организация посещения действующих объектов!
Отопление дома геотермальным тепловым насосом
Немецкая компания Vaillant уже много лет занимается производством продукции для отопления, вентиляции, охлаждения и горячего водоснабжения, предлагая клиентам экологичные, энергоэффективные и надежные товары. Среди них — газовые котлы и колонки, электрокотлы, электрические водонагреватели, дымоходы, датчики температуры. Продукция бренда совместила в себе высокую функциональность, интересный дизайн и простоту управления, транслируя к тому же заботу об окружающей среде.
IDM — европейский производитель тепловых насосов, фрэш-систем и аксессуаров к ним. Его продукция имеет высокие показатели энергоэффективности, развитый функционал и ряд дополнительных возможностей. «Альтер Эйр» является официальным дистрибьютором IDM, поэтому предлагает выгодные условия покупки тепловых насосов бренда, проектирование отопительных систем на базе этих тепловых насосов, а также услуги монтажа.
Viessmann — немецкая компания-производитель систем отопления: твердотопливных котлов, котлов на биогазе, водонагревателей, тепловых насосов. Начала свою деятельность еще в 1917 г. и сейчас продолжает внедрять инновационные технологии в производство отопительных и холодильных систем. Оборудование Viessmann — это высокая энергоэффективность, безупречное качество и надежность. Это тот бренд, который мы всегда рекомендуем клиентам.
Японский бренд Daikin — признанный лидер рынка климатической техники. Компания не только производит исключительно качественные системы вентиляции, кондиционирования и отопления, но и занимается разработкой инновационных решений, которые регулярно внедряет в свое производство. Альтер Эйр является официальным представителем Daikin в Украине, предлагая широкий ассортимент климатических систем, профессиональный монтаж и качественный сервис.
Компания LG — один из крупнейших в мире производителей электротехники. В том числе климатического оборудования — кондиционеров (настенных, канальных, кассетных) и очистителей воздуха. Эта продукция отличается не только высоким качеством, признанным во всем мире, но и творческим подходом к дизайну и созданию высокотехнологичных решений. Вы можете ознакомиться с ней в нашем интернет-магазине.
Японский концерн Mitsubishi Electric — один из лидеров по производству энергоэффективных систем кондиционирования и вентиляции. Продукция бренда представлена в более чем 120 странах мира и давно заслужила доверие покупателей благодаря превосходному качеству и до мелочей продуманному функционалу. Ознакомьтесь с широким выбором кондиционеров разных видов и приточно-вытяжных вентиляционных установок Mitsubishi Electric в нашем интернет-магазине.
геология — На какой глубине подземелье начинает прогреваться?
В ваш вопрос встроено неверное предположение. Температура грунтовых вод у поверхности обычно не ниже, а скорее отражает среднегодовую температуру. Летом здесь будет холоднее, чем на поверхности, но теплее зимой. Дополнительный эффект будет иметь место, если количество осадков неравномерно распределено в течение года, так как просачивающиеся дожди будут первоначально согреваться за счет теплой температуры почвы летом.Например, в центральной части Альберты температура воды в неглубоких колодцах составляет около 10 ° C, в то время как наша средняя годовая температура составляет около 4-5 ° C
.
Начните здесь: https://www.builditsolar.com/Projects/Cooling/EarthTemperatures.htm
График на этой странице показывает, как температура почвы меняется с глубиной в зависимости от сезонных колебаний и уровня влажности. Парк мячей: 30 футов исключаются из сезонного колебания, но 12 футов исключают около 2/3 годового колебания.
Если ваш климат достаточно холодный зимой, возможно, стоит хранить прохладу в виде рассола.По сути, построить хорошо изолированное здание с утепленным фундаментом, в котором есть бассейн, наполненный рассолом с соленой водой или соляным раствором хлорида кальция. Имейте несколько тысяч футов пластиковой трубы 1/2 дюйма (труба капельного орошения стоит дешево) как снаружи, так и в бассейне, и циркулируйте по трубе антифриз, когда температура зимой ниже температуры рассола. Летом вторичный контур циркулирует между бассейн и теплообменники для дома.
Если вы находитесь в пустынном климате, возможно, вы сможете сделать что-то подобное в меньшем масштабе.При спокойном ясном небе ночью часто можно получить иней на стороне изолятора, обращенной к темному небу. Модифицируя эту идею, создайте большую нижнюю изолированную поверхность, покрытую хорошим ИК-излучателем (одним из таких является белый диоксид титана), и пропустите по ней мелководье. Если вы можете регулярно получать на 30 ° C холоднее, чем дневная температура воздуха, тогда вам нужно хранить прохладу всего на несколько дней, а не на годы.
Вы можете охладить указанную выше систему, предварительно охладив воду испарительным охладителем
Редактировать: Один источник утверждает, что 1 градус F на 30 футов, начиная примерно с 100 футов.Температуры выше этого
однако сильно варьируются в зависимости от движения воды.
№ 3140: Температура под землей
№ 3140: ПОДЗЕМНАЯ ТЕМПЕРАТУРА
Джона Х. Линхарда
Сегодня температура под ногами. Университет Хьюстона представляет серию статей о машинах
которые заставляют нашу цивилизацию бежать, и людей, чья изобретательность создала их.
Сегодня жарко — а может, холодно. В любом случае давайте подумаем о
температура ниже в земле. Почва — довольно плохой проводник тепла. Итак, предположим, мы живем
север, где средняя зимняя температура составляет двадцать градусов, а средняя летняя — семьдесят. Занимает
пора летнему теплу проникать. Зимой требуется время, чтобы почва остыла.
Результат? Почва на пару футов ниже по-прежнему ощущает тепло прошлым летом зимой.Не так жарко
как это было на поверхности прошлым летом, но здесь теплее, чем почва над ней. Температура меняется
вниз, как затухающая волна — холода прошлой зимы, затем жары прошлого лета. Но чем глубже мы копаем, тем
меньше истории выживает. Наконец, на глубине нескольких футов в земле температура постоянна круглый год.
Он держит эту среднюю температуру.
Если бы мы могли посетить ферму начала 20-го века в этом северном климате, мы бы обнаружили, что люди что-то используют
называется подвал корня .Подвалы были выкопанными в земле кладовыми. Они пробыли весь год в
температура между летом и зимой — может быть, 45 градусов. Это были прекрасные места для хранения овощей, фруктов,
мясо, джем … до того, как у нас было охлаждение.
Подвалы были обычным явлением в сельской Америке, когда я был маленьким мальчиком, в 1930-е годы. Я обычно видел
они вкопались в сторону крутого возвышения в земле, где у них был хороший дренаж. И люди, которые живут за счет
электросеть ими пользуется и сегодня.
Средняя глубокая температура в действительно холодном климате ниже нуля, и это создает то, что мы называем вечной мерзлотой.
Поверхность все еще тает летом, но ниже этого активно тающего / промерзающего слоя почва постоянно замерзает.
Активный слой обычно имеет глубину от одного до трех футов; но он может достигать гораздо большего, в зависимости от почвы и
состояние поверхности. Слой вечной мерзлоты под ним может иметь очень непостоянную толщину — от нескольких футов.
почти до полумили.
Конечно, ядро Земли очень горячее. Таким образом, ниже вечной мерзлоты температура очень медленно повышается к этому уровню.
горячее ядро. Обычно он поднимается примерно на один градус на каждые 70 футов глубже, чем мы идем.
Активный слой над вечной мерзлотой принимает разные формы. Распространенная арктическая форма называется тундрой. Тундра
это своего рода органическая смесь, состоящая из низкорослых мхов, лишайников, ягод и т. д. Он замерзает и тает без
позволяя расти любым крупным растениям.
Обширные районы вечной мерзлоты сложены давно промерзшей тундрой. И глобальное потепление только начало их таять.
По мере таяния замороженное органическое вещество выделяет огромное количество углекислого газа и метана — парниковых газов.
это только добавляет тепла, которое их высвобождает. (Как будто нам уже не о чем беспокоиться.)
Итак, в следующий раз, когда мы пойдем по поверхности Земли, нам нужно подумать о том, сколько всего происходит, вне поля зрения, в, казалось бы,
твердая земля под нами.В разных частях света все по-разному. Но всегда актуально для нашей жизни здесь, наверху
на поверхности.
Я Джон Линхард из Хьюстонского университета, меня интересовало, как работают изобретательные умы.
(Музыкальная тема)
Для анализа колебаний температуры почвы под нами см. J. H. Lienhard IV и J. H. Lienhard V,
Учебник по теплопередаче , 5-е изд.(N. Y. Dover Pubs. 2011): стр. 233/4. График выше взят из
этот источник.
Щелкните здесь, чтобы прочитать его бесплатно в Интернете.
См. Также статьи в Википедии о
Вечная мерзлота,
Тундра,
Тепловые свойства почвы,
и геотермальный градиент.
Эта серия впервые вышла в эфир 6 сентября 2017 г.
Двигатели нашей изобретательности
Авторские права © 1988-2017, Джон Х. Линхард.
Голая земля теплее — добавочный номер МСУ
Примечание редактора: эта статья взята из архива оповещений группы консультантов по урожаю MSU . Проверьте этикетку любого упомянутого пестицида, чтобы убедиться, что вы используете его.
Весенние заморозки беспокоят садоводов. Радиационные заморозки возникают, когда ясные безветренные условия в ночное время позволяют земле остыть радиацией, идущей к небу. Прохладная почва охлаждает воздух над ней, понижая температуру воздуха.Почвы обладают большой теплоемкостью, поэтому в солнечные дни они могут улавливать и хранить значительное количество тепла. Это тепло может поддерживать более высокую температуру воздуха в холодные ночи. Покровные культуры изолируют поверхность почвы от солнца, уменьшая накопление тепла. Более высокие нескошенные покровные культуры также поднимают эффективный уровень земли, увеличивая высоту слоя холодного воздуха, поэтому более высокие цветочные почки могут быть повреждены там, где есть высокая трава или сорняки.
Фермеры могут использовать культивацию для повышения температуры почвы во время радиационных заморозков.Покровные культуры выполняют множество ценных функций при посадках фруктов, таких как уменьшение или предотвращение эрозии почвы и уменьшение уплотнения почвы из-за движения транспортных средств по влажным почвам. Покровные культуры также затеняют почву, что приводит к более прохладной почве во время радиационных заморозков. Очистка поверхности почвы от растительности позволяет ей поглощать больше тепла в течение дня.
Обработка почвы должна производиться как можно раньше, чтобы дать возделываемым почвам осесть. Состояние почвы важно для определения количества тепла, которое она способна сохранять в течение дня и выделять ночью.Влажные или влажные почвы обладают большей теплоемкостью, чем сухие. Набивные почвы способны поглощать больше тепла, чем недавно обработанные почвы. Это означает, что чистые, влажные и уплотненные поверхности почвы будут поглощать больше лучистой энергии в течение дня и защищать от мороза, выделяя это тепло ночью. Как правило, нескошенные покровные культуры холоднее скошенных, которые холоднее рыхлых возделываемых почв. Насыпные голые почвы теплее рыхлых, а влажные — самые теплые из всех.
Влажные уплотненные почвы могут быть на пять градусов теплее, чем нескошенные покровные культуры во время радиационных заморозков.Маловероятно, что такое сильное повышение температуры является обычным явлением, но я видел заметные различия в завязывании плодов между выращиваемыми садами и соседними садами, где с покровными культурами ничего не делалось. Выращивание подходит не для всех, особенно если посадка фруктов проводится на неровной земле, где существует проблема эрозии почвы. Выращивание больше подходит для более плоских насаждений, где дренаж или холодный воздух из посадки не является важным фактором в саду.
Вы нашли эту статью полезной?
Расскажите, пожалуйста, почему
Представлять на рассмотрение
почему чем выше воздух холоднее?
Любопытные дети — это серия для детей всех возрастов.Если у вас есть вопрос, на который вам нужен эксперт, отправьте его по адресу [email protected].
Почему чем выше воздух холоднее? Разве по мере приближения к Солнцу не должно быть жарче? — Флинн, 6 лет, Сидней.
Спасибо, Флинн, отличный вопрос. Вероятно, многие люди задавались этим вопросом.
Как известно, поднимается горячий воздух. Так почему же на вершине горы так холодно?
Что ж, это поможет, если вы представите землю здесь, на Земле, как большой обогреватель.Он согревает нас, и если вы отойдете от обогревателя, вам станет холодно.
Так что же «нагревает» ТЭН? Свет и тепло солнца. Ученые называют этот свет и тепло «излучением».
Путешествие света и тепла от Солнца
Свет и тепло Солнца путешествуют в космосе к Земле и проходят через нашу атмосферу. («Атмосфера» — это то, что мы называем вращающимся воздухом, окружающим нашу планету.)
Но атмосфера не очень хорошо удерживает тепло от Солнца.Тепло просто проходит сквозь него. (Для взрослых, читающих: это потому, что воздух на больших высотах становится разреженным, поскольку частицы газа расширяются и теряют энергию.)
В конце концов, солнечное тепло попадает на землю, и земля поглощает его. Особенно это происходит в лесах и океанах, которые очень хорошо поглощают тепло. Другие места, такие как снежные поля, с большей вероятностью отражают излучение — это означает, что оно отражается обратно к Солнцу, а не поглощается землей.
Океан и леса особенно хорошо впитывают и удерживают тепло от Солнца.Pixabay / Stocksnap, CC BY
Вверх, вверх, вверх
Чем выше вы поднимаетесь, тем дальше вы удаляетесь от «обогревателя», который согревает всех нас — земли, впитавшей тепло Солнца. На вершинах гор бывает так, что без специальной защиты люди могут умереть за считанные минуты. Это потому, что воздух там очень плохо «удерживает» излучение, исходящее от Солнца, и тепло проходит прямо через него на своем пути к земле.
А в космосе гораздо больше солнечного излучения, и астронавты носят специальные костюмы, чтобы защитить себя от него. Но в космосе также нет воздуха, а это значит, что на самом деле нет ничего такого, что могло бы «удержать» тепло Солнца и сделать температуру вокруг вас теплой.
Так что, если бы вам не повезло попасть в космос без скафандра, вы бы замерзли насмерть раньше, чем вас поразило бы солнечное излучение.
Подробнее:
Любопытные дети: как глобальное потепление нагревает Землю?
GEO ExPro — Углубляясь в жару
InnovaRig обладает высокой степенью автоматизации (система транспортировки труб, автоматическое оборудование для обхода) и применяет новые технологии, такие как обсадные трубы во время бурения, наклонно-направленное бурение, отбор керна с помощью каната и эрлифтное бурение.Однако соединение труб по-прежнему требует практических навыков и опыта. Благодаря бесшумной работе и высоким стандартам безопасности и охраны окружающей среды, эта установка использовалась для бурения глубинных геотермальных источников энергии в самом центре Ганновера, без каких-либо жалоб со стороны жителей, живущих рядом с буровой. Фото: Мортен Смелрор
Буровая установка на скважине Кирхвайдах глубиной 3900 метров на юге Германии способна достигать высоты 5000 метров. Фото: Мортен Смелрор
Геотермальная энергия извлекается из недр земли через воду, находящуюся либо в жидкой, либо в паровой фазе.Используя геотермальные тепловые насосы, геотермальную энергию можно получать из низкотемпературных источников и использовать для обогрева рабочих мест, больниц, школ и наших домов. Сегодня более 80 стран мира используют геотермальную энергию для отопления. Поскольку грунтовое тепло для обогрева домов обычно извлекается из неглубоких скважин глубиной от 100 до 200 м, ключевые факторы, контролирующие эффект и экономичность установок для извлечения геотермальной энергии на небольших глубинах, в основном связаны с покрывающими слоями, гидрогеологической деятельностью под землей. , а также способность горных пород действовать как резервуары и носители воды.Поэтому нам нужна информация о пространственном распределении, пористости и проницаемости геотермальных резервуаров для оценки геотермального потенциала определенной области.
За некоторыми исключениями, геотермальная энергия для отопления использовалась в Европе очень редко. В районе Парижа известняковый резервуар площадью 15 000 км² обеспечивает температуру от 56 до 85 ° C и за последние 20 лет использовался для обогрева 150 000 домов. Для геотермальной теплоэлектростанции будет достаточно воды с температурой ниже 100 ° C, а 60-70% энергии, используемой в Европе, используется для низкотемпературных применений.Недавние исследования, проведенные GeoForschungsZentrum Potsdam (GFZ), показали, что большие территории бассейнов Северной Германии, предгорий Альп и Рейнского грабена подходят для извлечения тепла из земли. Геотермальная теплоэлектростанция, установленная в Нойштадт-Глеве в Мекленбурге, с 1995 года использует воду с температурой 98 ° C с глубины 2300 м. GFZ подсчитала, что, учитывая геологические и геотехнические требования, это было бы возможным для 17000 установки для выработки тепла только из бассейна Северной Германии.Однако одним ограничением является то, что геотермальная энергия должна использоваться вблизи того места, где она производится, поскольку транспортировка такой энергии на большие расстояния экономически нецелесообразна.
Drilling Deeper
В областях с высокими температурными градиентами, таких как активная вулканическая зона в Исландии, геотермальный пар и горячая вода могут использоваться для выработки электроэнергии. Но даже в районах с низкими температурами вода с высокими температурами может быть найдена на глубине. Вода, закачиваемая с глубины при температуре 100–150 ° C, может передавать тепло через теплообменник в отопительный контур, содержащий жидкость с низкой температурой кипения.Создаваемое таким образом давление газа заставляет турбину вырабатывать электричество. Похоже, что переход на глубокую жару становится все более технологически осуществимым и экономически привлекательным.
В Кирхвайдахе, на юге Германии, летом 2011 года была пробурена скважина глубиной 3900 метров. Объектом исследования был карстово-карбонатный верхнеюрский коллектор с хорошей проницаемостью и температурой воды, достигающей 130 ° C. Это используется для производства электроэнергии в дополнение к мощности теплоэлектростанции. Планируется производить до 13 000 МВтч в год.Бурение проводилось с помощью InnovaRig компании GFZ, которая оказалась очень эффективной. Бурение началось в ноябре 2010 года, и через месяц буровая коронка достигла 2,5 км. Скважина наклонена, так что на 3800 м отклонение по горизонтали составляет почти 600 м. Общая концессионная территория для геотермального бурения составляет 76 км², с запланированными двумя глубокими скважинами. После завершения строительства двух скважин в Кирхвайдахе в близлежащем районе начнется бурение новых геотермальных источников энергии.
Использование геотермального отопления и энергии не приводит к образованию оксидов азота, диоксида серы или диоксида углерода.Одного мегаватта электроэнергии хватит примерно на 1000 домохозяйств. Это предотвратит попадание в атмосферу около 3000 тонн углекислого газа ежегодно. Есть зеленый свет для дальнейшего развития использования тепла под нашими ногами.
Тепло земли и воздуха: могут ли тепловые насосы заменить наши газовые котлы? | Энергетика
Один из основных источников загрязнения окружающей среды — это такая часть повседневной жизни, которую легко упустить из виду: ископаемое топливо, используемое в наших домах для отопления, горячего водоснабжения и приготовления пищи, составляет более одной пятой выбросов углерода в Великобритании.
Вот почему правительство планирует запретить использование газовых котлов в новостройках с 2025 года. Эта политика может распространиться на все новые газовые котлы в домах с середины 2030-х годов. По истечении этого срока вновь установленные системы отопления должны быть низкоуглеродистыми или могут быть переведены на использование экологически чистого топлива, такого как водород.
В то время как государственные испытания водорода продолжаются, электрические тепловые насосы стали отличным вариантом для индивидуальных домохозяйств.
Проще говоря, тепловой насос действует как реверсивный холодильник, отбирая энергию или тепло из наружного воздуха, земли или близлежащей воды и концентрируя тепло перед его передачей внутрь.
Ожидается, что этой осенью правительство изложит свои планы по помощи в декарбонизации домов в долгожданном стратегическом документе, включая замену действующей программы стимулирования возобновляемого тепла (RHI), которая закрывается в марте следующего года.
RHI выплачивает 6000 фунтов стерлингов ежеквартально в течение семилетнего периода, чтобы покрыть расходы на тепловые насосы. Сообщается, что министры рассматривают возможность замены его схемой утилизации котлов стоимостью 400 млн фунтов стерлингов, которая предполагает предоставление грантов в размере 7000 фунтов стерлингов.
Тепловые насосы уже популярны, но их стоимость во много раз превышает цену газового котла, начиная с 6000 фунтов стерлингов за насос источника воздуха; для насоса с грунтовым источником цена может вырасти от 10 000 фунтов стерлингов.И многие дома нуждаются в обширных изоляционных работах, прежде чем их можно будет установить.
«Это требует изменения мышления», — говорит Ричард Лоуз, эксперт по отоплению из проекта «Помощь в регулировании». По его словам, вместо того, чтобы полагаться на мощный выброс ископаемого топлива для быстрого обогрева холодного дома, для тепловых насосов более важно, чтобы они работали непрерывно — хотя и на очень низком уровне, — чтобы аккуратно поднять отопление до равномерной температуры. «В ваш холодильник не поступает постоянно холодный воздух», — говорит он. «Но он сохраняет вашу пищу прохладной, приспосабливаясь к очень незначительному повышению температуры и только тогда, когда это необходимо.”
По данным Ассоциации тепловых насосов, в прошлом году в домах и на предприятиях Великобритании было установлено не менее 36 000 тепловых насосов, и ожидается, что в этом году количество установок увеличится почти вдвое — от 60 000 до 70 000. Они должны будут вырасти в десять раз в течение следующих семи лет, чтобы достичь цели, поставленной Борисом Джонсоном в ноябре прошлого года — устанавливать 600 000 тепловых насосов в год к 2028 году.
Борис Джонсон хочет, чтобы к 2028 году ежегодно устанавливали 600 000 тепловых насосов. Фотография: Tayfun Salcı / Zuma Press Wire / Rex Shutterstock
Отказ от газового отопления ставит новые задачи и возможности перед поставщиками энергии в Великобритании.В настоящее время на рынке тепловых насосов доминируют несколько производителей, включая Mitsubishi, Daikin, Samsung, LG, Vaillant и Calorex, и около 1000 установщиков. Ovo Energy и Octopus Energy проводят испытания у потребителей, прежде чем это может стать новым прорывом для инновационных тарифов на отопление дома в будущем.
Но для того, чтобы тепловые насосы стали мейнстримом, правительству необходимо будет решить три основных камня преткновения: высокие первоначальные затраты; как правило, низкий уровень теплоизоляции дома; и негативная молва, вызванная ошибочными установками.
«Тепловые насосы редко бывают неисправными», — говорит Лоус. «Поэтому, когда вы слышите ужасные истории, это обычно связано с плохим советом или плохой установкой».
По словам Лоуэса, все схемы отопления дома лучше всего работают в домах с хорошей изоляцией, но особенно это касается тепловых насосов, которые обеспечивают стабильный мягкий источник тепла для поддержания равномерной температуры, а не выброс ископаемого топлива. что сквозняки требуют прогрева.
Тепловой насос производства Vaillant. Фотография: Octopus Energy / PA
«Это миф, что тепловые насосы не могут работать в старых или террасных домах — им просто может потребоваться немного больше работы.Тепловой насос все равно может работать, даже если вам не удастся выполнить внутреннюю изоляцию стен — вам, возможно, придется приобрести более крупный », — говорит он.
После краха государственной схемы предоставления грантов на строительство зеленых домов стоимость капитального ремонта изоляции домов вынудила бы многие дома отказаться от низкоуглеродной системы отопления.
Возможно, самая большая проблема, с которой столкнулась революция в домашнем отоплении, — это армия обученных монтажников, необходимых для ее выполнения, — говорит Марк Макманус, управляющий директор производителя тепловых насосов Stiebel Eltron UK.
«Если в отрасли и есть какие-то проблемы, то это, вероятно, недостаток навыков», — говорит он. «В Великобритании есть небольшое количество хорошо обученных монтажников. Но как только этот пробел в навыках исчезнет, вероятно, улучшится обслуживание и повысится конкуренция, что может привести к дальнейшему снижению затрат ».
Чтобы восполнить этот пробел, Ассоциация тепловых насосов разработала новую программу, которая теоретически может обучать до 40 000 установщиков в год.
Шаги по капитальному ремонту маршрута обучения, чтобы стать установщиком, были одобрены бизнес-секретарем Кваси Квартенг как «критически важные» в подстегивании низкоуглеродных амбиций правительства и создании большего количества рабочих мест в рамках зеленой экономики.
«Есть переход, и это то, на чем мы сосредоточены, и мы хотим попытаться помочь людям осуществить этот переход», — сказал он.
Холодное воздействие: как тело теряет тепло | Детская больница CS Mott
Обзор темы
Тело теряет тепло из-за:
- Испарение воды с вашей кожи, если она влажная (потоотделение). Если ваша одежда мокрая, вы также потеряете тепло тела из-за испарения и дыхания (дыхания), когда температура тела выше 99 ° F (37 ° C).Во время интенсивных упражнений тело теряет 85% тепла из-за потоотделения.
- Излучение (похоже на тепло, исходящее из дровяной печи). Этот нормальный процесс отвода тепла от тела обычно происходит при температуре воздуха ниже 20 ° C (68 ° F). Тело теряет 65% тепла из-за излучения.
- Проводимость (например, потеря тепла от сна на холодной земле). Тепло теряется при температуре воздуха ниже 20 ° C (68 ° F). Тело теряет около 2% тепла за счет проводимости воздуха.Однако вода вызывает большие потери тепла телом, чем воздух, поэтому тепло может быть потеряно телом очень быстро, когда оно помещено в холодную воду.
- Конвекция (похоже на сидение перед вентилятором или когда ветер дует на вас). Тело теряет от 10% до 15% тепла из-за конвекции.
Потери тепла за счет испарения и дыхания увеличиваются в сухую ветреную погоду.
Мокрая одежда значительно увеличивает теплопотери за счет теплопроводности и испарения.
Потеря тепла в холодную влажную погоду увеличивает риск переохлаждения и переохлаждения. Потеря тепла может происходить при высоких температурах из-за теплопроводности. Плавание или сидение в прохладной или холодной воде может вызвать очень быструю потерю тепла телом и повысить риск переохлаждения.