أنظمة التدفئة الحرارية الأرضية لمنزل ريفي: ميزات افعلها بنفسك

نحن نعلم أن الطاقة الحرارية الأرضية هي حرارة الأرض، وغالبًا ما يرتبط مفهوم "الحرارة الأرضية" بالبراكين وينابيع المياه الحارة. في روسيا، يتم استخدام الطاقة الحرارية الأرضية في المقام الأول على نطاق صناعي، على سبيل المثال، هناك محطات طاقة في الشرق الأقصى تعمل باستخدام حرارة كوكبنا.

كثير من الناس على يقين من أن صنع التدفئة الحرارية الأرضية في المنزل بأيديهم هو شيء من الخيال العلمي. أليس كذلك؟ لكن هذا غير صحيح على الاطلاق! مع تطور التقنيات الحديثة، أصبح الاستخدام المنزلي لـ "الطاقة الخضراء" ممكنًا تمامًا.

سنتحدث عن مبادئ تشغيل التدفئة البديلة ومزاياها وعيوبها ومقارنتها بأنظمة التدفئة التقليدية. سوف تتعلم أيضًا كيفية وضع المبادل الحراري وكيفية تركيب التدفئة الحرارية الأرضية بيديك.

بعض الحقائق التاريخية

عندما اندلعت أزمة النفط في السبعينيات من القرن الماضي، نشأت حاجة ملحة في الغرب إلى النفط مصادر طاقه بديله. في هذا الوقت بدأ إنشاء أول أنظمة التدفئة الحرارية الأرضية.

وهي اليوم منتشرة على نطاق واسع في الولايات المتحدة وكندا ودول أوروبا الغربية.

على سبيل المثال، في السويد يستخدمون بنشاط المياه من بحر البلطيق، الذي تبلغ درجة حرارته +4 درجة مئوية. وفي ألمانيا، يتم دعم إدخال أنظمة التدفئة بالطاقة الحرارية الأرضية على مستوى الولاية.

يوجد في روسيا محطات Pauzhetskaya وVerkhne-Mutnovskaya وOkeanskaya وغيرها من محطات الطاقة الحرارية الأرضية. ولكن هناك القليل جدًا من الأدلة على استخدام طاقة الأرض في قطاعنا الخاص.

المزايا والعيوب الحقيقية

إذا كانت التدفئة الحرارية الأرضية في القطاع الخاص قد تلقت توزيعا ضئيلا نسبيا في روسيا، فهل يعني هذا أن الفكرة لا تستحق تكلفة تنفيذها؟ ربما لا يستحق متابعة هذه القضية؟ وتبين أن هذا لم يكن الحال.

يعد استخدام نظام التدفئة الحرارية الأرضية لمنزلك حلاً مربحًا.وهناك عدة أسباب لذلك. وتشمل هذه التثبيت السريع للمعدات التي يمكن أن تعمل لفترة طويلة دون أي انقطاع.

إذا كنت تستخدم مضاد تجمد عالي الجودة في نظام التدفئة، بدلاً من الماء، فلن يتجمد وسيكون تآكله في حده الأدنى.

نذكر المزايا الأخرى لهذا النوع من التدفئة.

• يتم استبعاد إجراء احتراق الوقود. نقوم بإنشاء نظام مقاوم للحريق تمامًا، والذي لا يمكن أن يسبب أي ضرر للمسكن أثناء تشغيله. بالإضافة إلى ذلك، تم التخلص من عدد من المشكلات الأخرى المتعلقة بوجود الوقود: الآن ليست هناك حاجة للبحث عن مكان لتخزينه أو التعامل مع تحضيره أو توصيله.
• فائدة اقتصادية كبيرة. أثناء تشغيل النظام، لن تكون هناك حاجة إلى استثمارات إضافية. يتم توفير التدفئة السنوية من قوى الطبيعة التي لا نشتريها. وبطبيعة الحال، عند تشغيل المضخة الحرارية، يتم استهلاك الطاقة الكهربائية، ولكن كمية الطاقة المنتجة تتجاوز بشكل كبير كمية الطاقة المستهلكة.
• العامل البيئي. تعتبر التدفئة الحرارية الأرضية لمنزل ريفي خاص حلاً صديقًا للبيئة. يؤدي غياب عملية الاحتراق إلى القضاء على إطلاق منتجات الاحتراق في الغلاف الجوي. إذا أدرك الكثير من الناس ذلك، وانتشر نظام الإمداد الحراري هذا على نطاق واسع، فإن التأثير السلبي للناس على الطبيعة سينخفض ​​عدة مرات.
• الاكتناز للنظام. ليس عليك تنظيم غرفة مرجل منفصلة في منزلك. كل ما هو مطلوب هو مضخة حرارية، والتي يمكن وضعها، على سبيل المثال، في الطابق السفلي.سيتم وضع محيط النظام الأكثر ضخامة تحت الأرض أو تحت الماء، ولن تراه على سطح موقعك.
• متعددة الوظائف. يمكن للنظام أن يعمل للتدفئة في موسم البرد والتبريد أثناء حرارة الصيف. وهذا هو، في الواقع، لن يحل محل سخانك فحسب، بل أيضا مكيف الهواء الخاص بك.
• الراحة الصوتية. تعمل المضخة الحرارية بصمت تقريبًا.

يعد اختيار نظام التدفئة بالطاقة الحرارية الأرضية أمرًا فعالاً من حيث التكلفة، على الرغم من أنه سيتعين عليك إنفاق الأموال على شراء المعدات وتركيبها.

بالمناسبة، كعيب للنظام، يذكرون على وجه التحديد التكاليف التي سيتعين تكبدها لتثبيت النظام وإعداده للتشغيل. سوف تحتاج إلى شراء المضخة نفسها وبعض المواد، والقيام بأعمال تركيب المشعب الخارجي والدائرة الداخلية.

ومع ذلك، فإن هذه التكاليف تؤتي ثمارها في السنوات القليلة الأولى فقط من التشغيل. الاستخدام اللاحق للمجمع الموضوع في الأرض أو المغمور بالمياه يسمح بتوفير كبير.

بالإضافة إلى ذلك، فإن عملية التثبيت نفسها ليست معقدة للغاية بحيث تتطلب دعوة متخصصين خارجيين للقيام بها. إذا لم تقم بالحفر، فيمكنك القيام بكل شيء آخر بنفسك.

تجدر الإشارة إلى أن بعض الحرفيين، في محاولة لتوفير المال، تعلموا جمع الطاقة الحرارية الأرضية مضخة حرارية DIY.

حول مصادر التدفئة الحرارية الأرضية

يمكن استخدام مصادر الطاقة الحرارية الأرضية التالية للتدفئة الحرارية الأرضية:

• درجة حرارة عالية؛
• درجة حرارة منخفضة.

وتشمل تلك ذات درجات الحرارة المرتفعة، على سبيل المثال، الينابيع الحرارية. ويمكن استخدامها، ولكن نطاقها محدود بالموقع الفعلي لهذه المصادر.

وبينما يتم استخدام هذا النوع من الطاقة بنشاط في أيسلندا، تقع المياه الحرارية في روسيا بعيدًا عن المناطق المأهولة بالسكان. وتتركز إلى الحد الأقصى في كامتشاتكا، حيث يتم استخدام المياه الجوفية كمبرد ويتم توفيرها لأنظمة المياه الساخنة.

لكن لدينا جميع المتطلبات الأساسية لاستخدام مصادر درجات الحرارة المنخفضة. الكتل الهوائية أو الأرض أو الماء المحيطة مناسبة لهذا الغرض.

يتم استخدام المضخة الحرارية لاستخراج الطاقة المطلوبة. وبمساعدتها، يتم تنفيذ الإجراء لتحويل درجة الحرارة المحيطة إلى طاقة حرارية ليس فقط للتدفئة، ولكن أيضًا لتوفير الماء الساخن لمنزل خاص.

مبدأ التشغيل لمثل هذه التدفئة

إذا كنت على دراية بكيفية عمله مكيف هواء أو ثلاجةفإن تشابه هذه العمليات مع مبدأ تشغيل التدفئة الحرارية الأرضية واضح. أساس النظام هو مضخة حرارية متصلة بدائرتين - خارجية وداخلية.

لتنظيم نظام التدفئة التقليدي في أي منزل، من الضروري تركيب أنابيب لنقل المبرد والمشعات، عند تسخينها، ستتدفق الحرارة إلى المبنى. في حالتنا، هناك حاجة أيضا إلى الأنابيب والمشعات. أنها تشكل الكفاف الداخلي للنظام. يمكن إضافتها إلى الرسم البياني أرضية دافئة.

يبدو المحيط الخارجي أكبر بكثير من المحيط الداخلي، على الرغم من أنه لا يمكن تقييم أبعاده إلا أثناء التخطيط والتركيب. أثناء التشغيل، يكون غير مرئي لأنه تحت الأرض أو تحت الماء. يدور الماء العادي أو مضاد التجمد المعتمد على جلايكول الإيثيلين داخل هذه الدائرة، وهو الأفضل كثيرًا.

المبرد في الدائرة الخارجية يتم تسخينه إلى حالة البيئة التي يتم غمره فيها، ويتم إرساله في شكل "ساخن" إلى المضخة الحرارية. من خلاله، يتم نقل الحرارة المركزة إلى الدائرة الداخلية، ونتيجة لذلك يتم تسخين المياه في الأنابيب والمشعات والأرضيات الساخنة.

وبالتالي، فإن العنصر الأساسي الذي ينشط النظام بأكمله هو المضخة الحرارية. إذا كان منزلك يحتوي على غسالة عادية، فاعلم أن هذه المضخة ستشغل نفس المساحة تقريبًا.

لتشغيلها، تحتاج إلى كهرباء، ولكنها تستهلك 1 كيلو واط فقط، وتنتج 4-5 كيلو واط من الحرارة. وهذه ليست معجزة، لأن مصدر الطاقة "الإضافية" معروف - هذه هي البيئة.

نوعان من مواقع المبادلات الحرارية

هناك خياران لتدفئة منزل خاص باستخدام طاقة منخفضة الحرارة من العناصر البيئية. أساس النظام في الحالات الثلاث هو مضخة الطاقة الحرارية الأرضية.

تظل الدائرة الداخلية دون تغيير لأي طريقة تسخين، والفرق الرئيسي هو موقع الدائرة الخارجية.

التدفئة الحرارية الأرضية تأتي مع مبادل حراري يقع:

• عموديا — تقع في الآبار التي تخترق أو لا تخترق طبقة المياه الجوفية؛
• أفقيا - يتم وضع المبادلات الحرارية للأنظمة في حفرة أو خزان مفتوح على شكل ملف.

يتميز كل نوع من أنواع التدفئة المذكورة هنا بخصائصه وعيوبه ومزاياه.

إذا كنت تنوي إنشاء نظام التدفئة هذا بيديك، فسوف تكون مهتمًا بمعرفة المزيد عن كل نوع.

الخيار 1. الوضع الرأسي للمجمع الخارجي

يعتمد هذا النوع من التدفئة على ظاهرة طبيعية مثيرة للاهتمام: على عمق 50-100 متر أو أكثر من سطح الأرض، تتمتع الأرض بنفس درجة الحرارة الثابتة البالغة 10-12 درجة مئوية على مدار السنة.

لكي تكون قادرًا على استخدام طاقة الأرض هذه، فمن الضروري حفر الآبار العمودية. تشبه التكنولوجيا تقريبًا إعداد مصدر لاستهلاك المياه.

ومن أجل الحفاظ على المناظر الطبيعية قدر الإمكان، يمكن حفر عدة أنابيب من نفس نقطة البداية، ولكن بزوايا مختلفة.

سيتم تركيب الدائرة الخارجية للنظام مباشرة في هذه الآبار. سيسمح لك ذلك بإزالة حرارتها من الأرض بشكل فعال. وبطبيعة الحال، من الصعب أن يسمى هذه الطريقة بسيطة ومنخفضة الميزانية.

إنه ذو صلة في الحالة التي تكون فيها المنطقة المجاورة للمنزل قد تم تطويرها بالفعل، ومن غير العملي إزعاج المناظر الطبيعية. ويمكن أن يصل عمق حفر البئر من 50 إلى 200 متر.

تعتمد المعلمات المحددة للبئر على الوضع الجيولوجي في الموقع ومعلمات الهيكل المستقبلي. عمر الخدمة لهذا التصميم حوالي 100 عام.

لتثبيت نسخة عمودية من النظام مع مبادل حراري يستخرج طاقة المياه الجوفية، سوف تحتاج إلى حفر بئرين حاملة للمياه.

من واحد منهم، يسمى المدين، يتم سحب المياه باستخدام مضخة، والتي، بعد نقل الحرارة، يتم تصريفها إلى منفذ الاستقبال الثاني.

الخيار 2. الترتيب الأفقي لجامع التربة

لوضع الدائرة الخارجية للتدفئة الأفقية، عليك أن تعرف إلى أي عمق تتجمد الأرض في منطقتك.

يتم وضع الأنابيب تحت درجة التجمد في خنادق معدة مسبقًا، تغطي مساحة كبيرة إلى حد ما: لتدفئة منزل تبلغ مساحته 200-250 مترًا مربعًا. م، تحتاج إلى استخدام ما يقرب من 600 متر مربع. م مبادل حراري. أي ستمائة متر مربع.

ومن الواضح أنه في ظل هذه الظروف سيكون حجم أعمال الحفر كبيرا. بالإضافة إلى ذلك، يجب أن تأخذ في الاعتبار موقع الأشجار والنباتات الأخرى على الموقع في خطتك حتى لا تجمدها. على سبيل المثال، لا ينبغي وضع أنابيب التجميع على بعد أكثر من متر ونصف من الأشجار.

يتم استخدام طريقة التثبيت هذه، كقاعدة عامة، في الحالات التي يتم فيها تطوير الموقع للتو للبناء. من الأفضل إجراء جميع الحسابات والخطط لبناء كوخ وتنظيم التدفئة وتخطيط قطعة الأرض في وقت واحد.

غمر مبادل حراري أفقي في الخزان

تتطلب هذه الطريقة موقعًا خاصًا للأسرة - على مسافة حوالي 100 متر من خزان ذو عمق كافٍ. بالإضافة إلى ذلك، لا ينبغي أن يتجمد الخزان المحدد إلى الأسفل، حيث سيتم وضع المحيط الخارجي للنظام. ولهذا لا يجوز أن تقل مساحة الخزان عن 200 متر مربع. م.

الميزة الواضحة لهذه الطريقة هي عدم وجود أعمال حفر إلزامية كثيفة العمالة، على الرغم من أنه لا يزال يتعين عليك العبث بموقع المجمع تحت الماء. وسيكون هناك حاجة أيضًا إلى إذن خاص لتنفيذ مثل هذا العمل.

ومع ذلك، فإن تركيب الطاقة الحرارية الأرضية باستخدام الطاقة المائية لا يزال هو الأكثر اقتصادا.

افعل ذلك بنفسك: ماذا وكيف

إذا كنت ستقوم بتثبيت التدفئة الحرارية الأرضية بنفسك، فمن الأفضل شراء الدائرة الخارجية الجاهزة. بالطبع، نحن نفكر فقط في طرق وضع المبادل الحراري الخارجي أفقيًا: تحت سطح التربة أو تحت الماء.

يكون تركيب أداة تجميع الآبار العمودية بنفسك أكثر صعوبة إذا لم تكن لديك المعدات ومهارات الحفر.

المضخة الحرارية ليست قطعة كبيرة جدًا من المعدات. لن تشغل مساحة كبيرة في منزلك. بعد كل شيء، في الحجم، يمكن مقارنتها، على سبيل المثال، بغلاية الوقود الصلب التقليدية. إن توصيل الدائرة الداخلية لمنزلك بها ليس بالمهمة الصعبة.

في الواقع، يتم كل شيء تمامًا كما هو الحال عند التنظيم و أسلاك التدفئة باستخدام مصادر الحرارة التقليدية. الصعوبة الرئيسية هي تصميم الدائرة الخارجية.

الخيار الأفضل هو استخدام الخزان إذا وجد على مسافة لا تزيد عن 100 متر ومن الضروري أن تتجاوز مساحته 200 متر مربع. م، والعمق 3 م (متوسط ​​معلمة التجميد). إذا لم يكن هذا المسطح المائي ملكًا لك، فقد يصبح الحصول على إذن لاستخدامه مشكلة.

إذا كان الخزان عبارة عن بركة موجودة في عقارك فالأمر أسهل. يمكن ضخ المياه من البركة مؤقتًا. بعد ذلك، يمكن إجراء العمل على قاعها بسهولة: ستحتاج إلى وضع الأنابيب بشكل حلزوني وتثبيتها في هذا الوضع.

لن تكون هناك حاجة لأعمال الحفر إلا لحفر خندق، والذي سيكون ضروريًا لتوصيل الدائرة الخارجية بالمضخة الحرارية.

بعد الانتهاء من جميع الأعمال، يمكن ملء البركة بالماء مرة أخرى. في المائة عام القادمة، يجب أن يعمل المبادل الحراري الخارجي بشكل صحيح وألا يسبب مشاكل لمالكه.

إذا كان لديك قطعة أرض تحت تصرفك، حيث يتعين عليك فقط بناء مسكن وزراعة حديقة، فمن المنطقي التخطيط لمبادل حراري أفقي من النوع الأرضي.

للقيام بذلك، يجب عليك إجراء حساب أولي لمنطقة المجمع المستقبلي، بناء على المعلمات المذكورة أعلاه: 250-300 متر مربع. م جامع لكل 100 متر مربع م من المنطقة الساخنة من المنزل.

يجب حفر الخنادق التي سيتم وضع أنابيب الدائرة فيها تحت مستوى تجمد التربة.

والأفضل من ذلك، ما عليك سوى إزالة التربة إلى عمق تجميدها، ووضع الأنابيب، ثم إعادة التربة إلى مكانها. العمل كثيف العمالة ومعقد، ولكن برغبة وتصميم كبيرين، يمكنك إكماله.

التكاليف وآفاق الاسترداد

تعتمد تكاليف المعدات وتركيبها أثناء بناء التدفئة الحرارية الأرضية على قوة الوحدة والشركة المصنعة.

يختار الجميع الشركة المصنعة بناءً على اعتباراتهم الخاصة ومعلوماتهم حول سمعة وموثوقية علامة تجارية معينة. لكن القوة تعتمد على مساحة الغرفة المراد خدمتها.

إذا أخذنا الطاقة في الاعتبار، فإن تكلفة المضخات الحرارية تختلف في النطاقات التالية:

• عند 4-5 كيلو واط – 3000-7000 وحدة تقليدية؛
• عند 5-10 كيلو واط – 4000-8000 وحدة تقليدية؛
• عند 10-15 كيلو واط – 5000-10000 وحدة تقليدية.

إذا أضفنا إلى هذا المبلغ التكاليف اللازمة لتنفيذ أعمال التثبيت (20-40٪)، فسنحصل على مبلغ يبدو للكثيرين غير واقعي على الإطلاق.

ولكن سيتم استرداد كل هذه التكاليف في إطار زمني معقول للغاية. في المستقبل، لن تضطر إلا إلى دفع نفقات بسيطة مقابل الكهرباء اللازمة لتشغيل المضخة. وهذا كل شيء!

كما تبين الممارسة، فإن التدفئة الحرارية الأرضية مفيدة بشكل خاص للمنازل التي تبلغ مساحتها الإجمالية المدفأة 150 مترًا مربعًا. م.في غضون خمس إلى ثماني سنوات، يتم استرداد جميع تكاليف تركيب أنظمة التدفئة في هذه المنازل بالكامل.

إذا لم تكن التدفئة الحرارية الأرضية مطلوبة بشكل خاص بين أصحاب المنازل الخاصة، فقد تم تقدير فعالية الأنظمة الشمسية بالفعل من قبل سكان المناطق الجنوبية. تكنولوجيا هياكل التدفئة الشمسية إنه بسيط للغاية، وقد تم تأكيد كفاءته وعمليته من خلال سنوات عديدة من الخبرة في الاستخدام من قبل الدول الغربية ومواطنينا.

لمزيد من المعلومات حول مصادر الطاقة البديلة، راجع هذا المقال.

استنتاجات وفيديو مفيد حول هذا الموضوع

إذا كان من الأسهل عليك إدراك المعلومات المرئية، فسيسمح لك هذا الفيديو برؤية كيفية عمل نظام الطاقة الحرارية الأرضية بأم عينيك، بالإضافة إلى معرفة المزيد حول من يستفيد من هذا النوع من التدفئة ولماذا.

ندعوك لمشاهدة مقطع فيديو قصير يتحدث فيه مالك جهاز تجميع باطن الأرض الأفقي عن انطباعاته عن تشغيله.بالإضافة إلى ذلك، من خلال مشاهدة هذا الفيديو، ستتعرف على التكاليف المستمرة المرتبطة بتشغيل نظام التدفئة الحرارية الأرضية.

يختار كل مالك لمنزل خاص بنفسه ما إذا كان سيشتري خدمات منظمات توريد الموارد أو يعتمد على نفسه فقط. في القيام بذلك، يسترشد بقائمة كاملة من الاعتبارات.

الهدف الذي وضعناه لأنفسنا ليس دفعك إلى نتيجة جاهزة، بل مشاركة المعلومات حول خيارات حل المشكلة التي تواجهك.

هل لديك أي شيء تضيفه أو لديك أسئلة حول التدفئة الحرارية الأرضية لمنزل خاص؟ يمكنك ترك تعليقات على المنشور. يقع نموذج الاتصال في الكتلة السفلية.