Во споредба геотермални колектори, сонди и подземни води
Во новите и старите згради, геотермалните системи за греење се бараат како замена за конвенционалното согорување на нафта и гас. Во последниве години, колекторите на површината, геотермалните сонди и системите на бунари се воспоставија како практични решенија за производство на геотермална енергија. Топлината извлечена од земјата потоа се пумпа до потребната температура на грејното коло со помош на саламура или пумпа за вода со вода. Ефикасните топлински пумпи потоа користат три четвртини од геотермална енергија и една четвртина електрична енергија за да произведат еден киловат час топлина.
Што значи терминот „геотермална енергија“ денес?
Терминот „геотермална енергија“ ја опишува енергијата складирана во форма на топлина под површината на цврстата земја. Употребата на геотермална енергија станува сè поважна. Примарната енергија се добива со употреба на практично неисцрпен и со тоа квази-регенеративен извор на енергија.
Употребата на геотермална енергија има позитивни влијанија врз животната средина (на пр. Зачувување на фосилни извори на енергија, намалување на емисиите на СО2) и затоа е еколошки пожелно секаде каде што може да се исклучи оштетување на подземните води. Во зависност од длабочината на употребата на геотермална енергија, се прави разлика помеѓу два вида геотермална енергија:
- Геотермална енергија блиска површина (до 400 метри длабочина/за производство на топлина и студ)
- Длабока геотермална енергија (од длабочина од 400 метри/за греење или за производство на електрична енергија)
„Геотермална енергија блиска површина“ најчесто се поистоветува со поимот геотермална енергија, додека геотермалната енергија се користи кога се зборува за технички посложени истражувања под длабочина од 400 метри.
Геотермална употреба на геотермална енергија на прв поглед (графика: energie-experten.org)
Побарајте до 5 понуди за топлинска пумпа од HVAC компании во вашата област!
Методи за добивање на геотермална енергија
На геотермалната температура на слоевите близу до површината, значително влијае под влијание на сонцето, а со тоа и сезоните во првите неколку метри. Само од длабочина од околу 15 метри, температурата е стабилна на околу 10 ° С. (Графикон: energie-experten.org)
Во таканаречената "блиска површина" геотермална енергија, воспоставени се три методи за добивање топлина од земјата со помош на топлинска пумпа:
Поретко се користат специјални случувања за заштеда на површина, како што се собирачи на ровови, спирални цевки, специјални душеци од полипропилен и системи за директно испарување за абсорбери на земја.
Додека температурата на првите метри почва е секогаш под влијание на соодветната надворешна температура, во највисоките слоеви на почвата од длабочина од околу 10 m има температура од околу 10 ° C во текот на целата година. Од оваа длабочина, температурата на геотермалната енергија се зголемува постепено. Од длабочина од околу 100 m, има релативно константно зголемување на температурата од околу 3 ° C на 100 m (т.н. геотермална длабочина или геотермален градиент).
Ако не е можно да се користи геотермална енергија поради регулативите за заштита на водата, геолошки или ограничувања поврзани со копно, воздушна пумпа за топлина како моно или бивалентен систем за греење се препорачува како алтернатива на геотермалната енергија.
Експертско знаење: Важен пакет правила во техничкиот развој на геотермалната енергија е Серија упатства VDI 4640, особено тоа страна 2, кој се занимава со специјално втемелени системи за топлинска пумпа. Опсегот на VDI 4640 Дел 2 се протега на Дизајн и инсталација разни системи за топлинска пумпа: системи што користат Подземни води низ бунари, Системи што користат подлога Геотермални колектори и геотермални сонди како и системи со Директно проширување. Упатството исто така вклучува системи за извор на топлина, како што се геотермални корпи, енергетски купови, бетонски компоненти во контакт со земјата и тунелите. Сондите за складирање и компактните геотермални колектори исто така спаѓаат во опсегот на VDI 4640 Дел 2.
Употреба на геотермални колектори
Рамните колектори се хоризонтално поставени ПЕ црева во кои циркулира мешавина од вода-гликол. Капацитетот на ладна екстракција што произлегува од геологијата и побарувачката на топлина на имотот („количина на геотермална топлина“) ја одредува големината на површинскиот колектор и може да варира од 1,5 до 2,5 пати повеќе од употребливата површина што треба да се загрее, во зависност од изолацијата. Димензионирањето треба да се изврши под сите околности според VDI 4640 [1].
Колектор на површина ја користи земјата на длабочина од приближно 1,20 до 1,50 м како соларно складирање („геотермална енергија“). Ова значи дека оваа област мора да биде достапна за сонцето и медиумите за пренос на топлина, особено дождот и подземните води. Употребата на имотот е ограничена во смисла на садење и развој на долг рок. Затоа се препорачува употреба на поголеми својства.
Поставување на колектор на површина за екстракција на геотермална енергија блиска површина (Фото: energie-experten.org)
Инсталирањето на колектор на површини на слободни парцели и обновување на системот за греење е исто така тешко, бидејќи постојните градини се уништени, а транспортот на земјата што треба да се ископа до и од зградата одзема многу време, ако нема доволно простор. Затоа, инсталацијата во нова зграда со доволна површина е предодредена примена на колектор на површина, бидејќи поставувањето може да се интегрира и економично во напредокот на изградбата на куќата.
Едноставната инсталација и ефтините трошоци за инсталација се ограничени од областа и употребата на имотот и може да се споредат со инсталацијата на геотермални сонди. Друга карактеристика на површинскиот колектор е сезонската варијабилност на капацитетот за ладење. Бидејќи температурниот профил на почвата во близина на површината е независен само од сезоната од 15м наваму, температурата на саламурата што тече низ површинскиот колектор се намалува континуирано од почетокот до крајот на грејната сезона и бара во летните месеци да се наполни резервоарот за соларно складирање и да се обнови почвата околу колекторот. Доколку се дизајнирани премногу мали, летните месеци не се доволни за да го достигнат истото ниво на температура како претходната година. Резултатот е долгорочен пад на стапките на екстракција, кои постепено се појавуваат и често стануваат очигледни само по неколку сезони на греење, особено во новите згради поради недостаток на референтни вредности.
Дистрибутивната оска е важен елемент во работењето на геотермалното греење. Тука протокот и враќањето на геотермалните колектори и/или геотермалните сонди се собираат заедно. (Фото: energie-experten.org)
Побарајте бесплатни понуди за споредба за геотермални системи за греење
Употреба на геотермални сонди
Ако областа за хоризонтален геотермален колектор не е достапна или е исклучена поради неговата употреба, постои можност за вертикално или наклонето уредување. Овој вид колектор е познат како геотермална сонда. Геотермалните сонди достигнуваат длабочина од 10 до 100 м.Екстракцијата на геотермална енергија со сонда е помалку подложна на сезонски флуктуации на температурата. Нивната употреба се заснова на истиот принцип како и колекционерите на површини. Само вертикалниот вовед во земјата ги разликува.
Со цел да се извлече геотермална енергија од подлабоките слоеви на почвата, геотермалните сонди обично се дупчат. (Фото: energie-experten.org)
Предуслови за планирање и инсталирање на геотермални сонди се точното познавање на својствата на почвата, редоследот на слоевите, отпорноста на почвата, како и постоењето на подземни води и воден слој и утврдување на нејзината насока на проток. Бидејќи слоевите што носат подземна вода обично се среќаваат при дупчење, мора да се добие дозвола според законот за вода за работа на системот за геотермална сонда. Геотермалните сонди се особено погодни за постојните згради и за новите згради во метрополите со ограничен отворен простор.
Со цел да се извршат подлабоки геотермални дупнатини, шипките за дупчење се навртуваат заедно и се прилагодуваат за време на процесот на дупчење. (Фото: energie-experten.org)
Користење на геотермална енергија преку систем на бунари
Подземните води со целогодишна температура од 8 до 12 ° C, како геотермален извор, ги нудат најдобрите услови за работа на топлинска пумпа. Во овој случај, подземните води се земаат од бунарот за испорака преку потопна пумпа, се минуваат низ испарувачот на топлинската пумпа или средното коло на разменувачот на топлина, се ладат во процесот и потоа се враќаат преку бунарот за вбризгување. Дури и на длабочина од 20 m или повеќе, во голема мера е ослободена од суспендирани честички и затоа е генерално погодна за нејзино приближување до разменувачот на топлина на топлинската пумпа.
Употребата на геотермална енергија преку подземните води се карактеризира со фактот дека овој медиум може да се пумпа континуирано на околу 10 ° C, додека температурата на саламура во колото на геотермалните сонди или површинскиот колектор е само 0 ° C до 4 ° C во зимските месеци износи. Топлинската пумпа тогаш треба само да го "испумпува" ова "високо" ниво на температура до протокот на вода за греење, што значи пониски трошоци за електрична енергија за оваа работа.
Употребата бара инсталирање на минимум два бунари: бунар за испорака и бунар за апсорпција за да ја нахрани водата назад до водоносникот. Бидејќи со овој систем не може да се работи целосно во отсуство на воздух, бунарот на заливот често се затнува поради високата содржина на железо и манган во подземните води. Растојанието помеѓу бунарот за испорака и бунарот за вшмукување треба да биде најмалку 10 m за да се избегнат термички кратки споеви. Насоката на проток, продуктивноста и квалитетот на водата мора да се утврдат однапред со испитувања на пумпање со цел да се обезбеди долгорочно извлекување на геотермалната енергија.
Потребна е одредена количина на подземни води за да се генерира геотермална енергија. Во принцип, количината на потребната вода се одредува од следната основна термодинамичка формула:
E = m * cv * ΔT
Каде што Е се залага за потребниот капацитет за ладно извлекување, m за протокот на ладна вода во kg/s, cv за специфичниот капацитет на топлина во kJ/(kg x K) и ΔT за температурната разлика помеѓу протокот и враќањето на бунарската вода.
Од оваа формула произлегува дека перформансите на системот за вода на бунари зависи во одлучувачка мерка од разменувачот на топлина, кој мора да биде дизајниран за волуменот и протокот на калории што може да се испумпува долгорочно во апликацијата. Ако геотермалниот разменувач на топлина не ги исполнува термодинамичките барања, вкупната ефикасност на системот паѓа и во најлош случај може да доведе до замрзнување на површините на разменувачот. Одредувањето на системската технологија треба да биде во рацете на искусна канцеларија за планирање.
Поради локално сезонски флуктуации на квалитетот на подземните води, неопходна е анализа на вода пред планирање на системот. Ако ова не е направено, постои ризик од затнување на влезниот бунар и корозија од железо и манган. Ако количината и квалитетот на водата се недоволни, не се препорачува употреба на вода од бунар. Секое тест дупчење што може да е направено, сè уште може да се користи како геотермална сонда.
Експертско знаење: Презентацијата на можните употреби на геотермална енергија може да се прошири и да вклучува системи за директно испарување, сонди на СО2, „супер“ површини на апсорбер, корпи за сонди, енергетски огради, сливови на инфилтрација, употреба на езерце и канализација, енергетски купови, активирање на бетонско јадро, итн. Имплементацијата на овие геотермални технологии, бара најразновидни услови на проектот според внимателно разгледување.
Овде ќе најдете геотермални специјалисти во вашата област