Toplinska pumpa zemlja osigurava niže troškove grijanja od zračne pumpe. Dobro projektiran i izrađen zemljani izmjenjivač topline utječe na učinkovit rad crpke. VODIČ: sve što trebate znati o toplinskoj pumpi zemlja izvor.

Toplinska pumpa zemlja je potpuno automatski uređaj za grijanje koji se može koristiti za grijanje vašeg doma i proizvodnju potrošne tople vode, kao i za hlađenje vašeg doma ljeti. Dobro odabrana toplinska pumpa zemlja radit će u takvoj primjeni bez potrebe za ulaganjem u drugi uređaj za grijanje koji bi je podržavao zimi na vrlo niskim temperaturama.Potreba za ugradnjom dodatnog uređaja za grijanje ne samo da bi poskupjela sustav grijanja, već bi instalaciju dodatno produžila i zakomplicirala. Dizalica topline zemlja crpi energiju iz zemlje, čija je temperatura na određenoj dubini, čak i zimi za jakih mrazeva, stalna i uvijek pozitivna. Toplinska pumpa zemlja je ekološki prihvatljiva - koristi obnovljivu energiju akumuliranu u tlu i ne ispušta nikakve zagađivače u atmosferu. Toplinska pumpa zemlja može se ugraditi u bilo koju kuću, novu ili moderniziranu, posebice tamo gdje nema pristupa plinskoj ili toplinskoj mreži. Iako je investicija u toplinsku pumpu zemlja skupa, uređaj omogućuje jeftino dobivanje toplinske energije. Najbolji učinak postiže se napajanjem toplinske pumpe zemlja električnom energijom iz fotonaponske instalacije. Zašto je trošak ulaganja u toplinsku pumpu sa izvorom topline visok? Budući da je potrebno izvršiti tzv donji izvor, koji može biti vodoravni kolektor položen na dubini od 1,5 m.Izgradnja vertikalnog kolektora puno je skuplja od horizontalnog, jer zahtijeva bušotine dubine i preko 50 m.

Sadržaj

  1. Za koga je toplinska pumpa zemlja-izvor
  2. Toplotna pumpa za tlo u poljskoj klimi
  3. Crpka topline zemlja-zemlja - trebam li građevinsku dozvolu ili obavijest?
  4. Kako radi toplinska pumpa zemlja izvor
  5. Kompresor toplinske pumpe za zemlju
  6. Crpka topline zemlja zemlja s horizontalnim izmjenjivačem topline
  7. Koja veličina zemljanog izmjenjivača topline?
  8. Izračun površine horizontalnog izmjenjivača zemljane toplinske pumpe
  9. Okomiti izmjenjivač toplinske pumpe za zemlju
  10. Izračun duljine vertikalnog izmjenjivača zemljane toplinske pumpe
  11. Crpka topline zemlja - manja snaga znači jeftiniju instalaciju
  12. Koje cijevi za izmjenjivač toplinske pumpe u zemlji?
  13. Radna tekućina u instalaciji toplinske pumpe zemlja izvora
  14. Cijena toplinske pumpe za zemlju

Za koga je toplinska pumpa zemlja-izvor

Kada je instalacija grijanja još u fazi projektiranja, nije problem prilagoditi je parametrima pojedine dizalice topline, a na neizgrađenoj parceli uglavnom nema prepreka za izgradnju izmjenjivača koji će primati toplinu iz tlo. Morate znati da toplina u zemlji na dubini od 1,5 m dolazi gotovo isključivo od padalina i sunčeve energije, stoga površina iznad izmjenjivača topline treba biti dobro izložena sunčevoj svjetlosti i mora biti vodopropusna. Nemoguće je saditi biljke iznad njega, čije bi korijenje moglo oštetiti cijev u budućnosti. Također treba uzeti u obzir da rad dizalice topline smanjuje temperaturu tla za nekoliko stupnjeva, što remeti vegetaciju biljaka. Iz tog razloga, instalacija toplinske pumpe zemlja-izvor na dugo izgrađenoj parceli često je previše problematična.

Prednosti toplinske pumpe zemlja izvor:

  • ima veću učinkovitost u usporedbi sa zrakoplovom, njegovi operativni troškovi su vrlo niski
  • je najučinkovitiji izvor topline
  • stabilan rad čak iu najhladnijem razdoblju, zahvaljujući konstantnoj temperaturi tla
  • ne zahtijeva održavanje
  • također može osigurati jeftino hlađenje ljeti
  • ne stvara buku vani
  • za njegovu kupnju dobit ćete najveću subvenciju - pogledajte trenutne subvencije za dizalice topline

Kvarovi toplinske pumpe za zemlju:

  • visoki trošak kupnje
  • morate imati mjesta na parceli za njegov zemljani izmjenjivač topline
  • njegova montaža je problematičnija od zračne pumpe, zbog potrebe da se napravi donji izvor

Toplotna pumpa za tlo u poljskoj klimi

Temperatura tla mnogo je stabilnija od temperature zraka, tako da toplinska pumpa iz tla ne mora raditi u širokom rasponu temperatura isparivača i njezine komponente stoga mogu biti jeftinije od zračne pumpe s dobri parametri. Na određenoj dubini ispod površine zemlje, koja se naziva dubina smrzavanja, temperatura je uvijek iznad 0oC. Poljska je podijeljena u četiri zone, gdje se dubina kreće od 0,8 m (u zoni I) do 1,4 m (u zoni IV). Lokalno se temperatura tla može razlikovati od ovih vrijednosti (tlo može biti ohlađeno, na primjer, jakim vjetrom). No, može se reći da na dubini većoj od 1,5 m tlo uvijek ima pozitivnu temperaturu. Što dublje idete, temperatura tla je stabilnija - ne hladi ga hladan zrak, ali se i manje zagrijava zbog insolacije.

Crpka topline zemlja-zemlja - trebam li građevinsku dozvolu ili obavijest?

Među radovima navedenim u važećem Zakonu o gradnji, za koje nije potrebna građevinska dozvola ili prijava, je ugradnja dizalice topline.Međutim, nema spomena o zemljanom izmjenjivaču. Međutim, budući da su pojedinačni uređaji za pročišćavanje otpadnih voda i medijski priključci koji zahtijevaju slične zemljane radove kao za izgradnju vodoravnog zemljanog izmjenjivača topline izuzeti od zahtjeva za dozvolom, u praksi možda nije potrebna građevinska dozvola (najbolje je pitati pokrajinske vlasti) . Tada je dovoljno prijaviti namjeru gradnje i čekati 30 dana na tzv. prešutnu suglasnost.

Zemljani radovi vezani uz uređenje takve instalacije mogu podlijegati ograničenjima koja proizlaze iz Zakona o vodama, ako odluka kojom se utvrđuje zaštitna zona vodozahvata sadrži odredbu o zabrani njihovog izvođenja.

Međutim, izgradnja vertikalnog izmjenjivača podliježe odredbama Zakona o geologiji i rudarstvu. U tom slučaju potrebno je izraditi plan geoloških radova koji je potrebno dostaviti nadležnoj upravi za geološke poslove najkasnije osam tjedana prije predviđenog datuma početka radova.Mogu im se pridružiti ako u roku od 30 dana od dana podnošenja projekta starješina rješenjem ne stavi prigovor. Namjeru izvođenja radova bušenja potrebno je prijaviti nadležnoj geološkoj upravi, rudarskom nadzornom tijelu i općinskom načelniku, gradonačelniku ili predsjedniku nadležnom za mjesto rada - najmanje dva tjedna prije predviđenog datuma početka. Bušenje smiju izvoditi samo odgovarajuće kvalificirane osobe. U roku od šest mjeseci od završetka radova nadležnoj upravi za geološke poslove potrebno je dostaviti "Dokumentaciju izvedenih geoloških radova u svrhu iskorištavanja topline zemlje" koja sadrži pregled i sažetak izvedenih radova i istraživanja.

Pročitajte također:

  • Cijena grijanja s toplinskom pumpom
  • Kada investirati u toplinsku pumpu zemlja, a kada u toplinsku pumpu zrak
  • Učinkovitost dizalice topline - što je to, kako se mjeri?
  • Zamjena kotla na ugljen toplinskom pumpom - koji mogu biti problemi?

Kako radi toplinska pumpa zemlja izvor

Potreban je zemljani izmjenjivač topline za primanje topline iz zemlje. To je jednostavno cijev postavljena u zemlju koja stvara petlju u kojoj cirkulira tekućina koja se obično naziva slana otopina. Petlja (u praksi ih ima nekoliko) prolazi kroz isparivač toplinske pumpe zemlja, u kojoj se temperatura slane vode smanjuje i postaje niža od temperature tla. Nastavljajući teći kroz cijev u tlu, slana otopina se postupno zagrijava. Na kraju se vraća u isparivač, gdje odaje toplinu. Na taj način posreduje u njegovoj razmjeni između zemlje i isparivača pumpe. Izmjenjivač može biti vodoravni i okomiti. Izbor rješenja može biti određen veličinom parcele - za horizontalni izmjenjivač potrebno je nekoliko stotina četvornih metara, a za vertikalne sonde nekoliko desetaka. Trenutačno se najčešće ugrađuju toplinske pumpe zemlja s vertikalnim izmjenjivačem topline.Važno je da izmjenjivač ne bude premali - tijekom cijele sezone grijanja pumpa dobiva nekoliko megavat sati topline iz zemlje. Ako je premalen, prehladit će se i posljedično zemljina pumpa neće ispravno raditi. Upravljački sustav toplinske crpke iz zemlje obično je isključuje kada temperatura slane vode padne na -7oC, jer ispod te vrijednosti procesi u ciklusu kompresora su prekomjerno poremećeni.

Kompresor toplinske pumpe za zemlju

Kompresor je srce svake dizalice topline. Zajedno s ekspanzijskim ventilom, koristi se za kompresiju i ekspanziju rashladnog sredstva i stvaranje izmjene topline u kondenzatoru i isparivaču. Većina toplinskih pumpi s izvorom topline koristi on-off rotacijske spiralne kompresore koji obično imaju fiksni kapacitet. Ali kompresor može biti opremljen inverterom s glatkim, promjenjivim kapacitetom. Na taj način možete modulirati snagu toplinske pumpe zemlja, odnosno bolje prilagoditi njezine radne parametre (ogrjevnu snagu) potrebama zgrade u određenom trenutku.Kada se koristi s inverterskim kompresorom, dizalica topline ima bolji COP i radi rjeđe, pa košta manje za rad.

Crpka topline zemlja zemlja s horizontalnim izmjenjivačem topline

U slučaju horizontalnog cijevnog izmjenjivača, optimalna dubina je 0,2-0,5 m ispod granice smrzavanja. Međutim, ako postoji vodotok na relativno maloj dubini, onda je najbolje rješenje postaviti cijevi u njega. Toplinska pumpa zemlja tada postiže viši COP. Cijevi horizontalnog izmjenjivača postavljaju se u prethodno pripremljeni rov dimenzija koje odgovaraju potrebnoj površini izmjenjivača. Izvode se u obliku kotura (meandra) po cijeloj površini iskopa, s određenim razmacima između susjednih dionica. Razmak ne smije biti manji od 0,4 m niti veći od 1,2 m - prilagođeno tipu tla od kojeg ovisi njegova sposobnost "regeneracije" (nadoknade topline).Što je površina tla dulje smrznuta, razmak bi trebao biti veći.

Imajte na umu da toplinska snaga izmjenjivača topline ne ovisi o duljini cijevi, već o površini tla na koju je položena. Manji razmak ne dopušta više oduzimanja topline, već zahtijeva dužu cijev. To znači veće investicijske i operativne troškove, jer je potrebna snažnija cirkulacijska pumpa za pumpanje slane vode kroz dužu cijev. S druge strane, preveliki razmak između cijevi znači da se toplina ne prima u predviđenoj količini, pa je snaga izmjenjivača manja.

Horizontalna toplinska pumpa zemlja - dijagram rada (Slika dolje)

Izračun površine horizontalnog izmjenjivača zemljane toplinske pumpe

Snaga kojom zemljani izmjenjivač topline prenosi toplinu ovisi o vrsti tla, a posebno o njegovoj vlažnosti. Ovisno o tome, za izračunavanje površine horizontalnog izmjenjivača topline koriste se sljedeće vrijednosti toplinske učinkovitosti tla qg (za polietilenske cijevi):

  • pješčano suho - 10 W/m2
  • pješčano mokro - 15-20 W/m2
  • suha glina - 20-25 W/m2
  • vlažna glina - 25-30 W/m2
  • mokro (vodonosni sloj) - 35-40 W/m2.

Naravno, ovo su približne vrijednosti.

Teško je procijeniti je li tlo isto u cijelom području izmjenjivača topline do početka izgradnje, stoga je sigurnije koristiti nižu vrijednost za izračun. U pravilno napravljenom sustavu kompresor toplinske pumpe radi od 1800 do 2400 sati godišnje - manja toplinska učinkovitost tla rezultira dužim radnim vremenom.

Površina izmjenjivača izračunava se pomoću sljedeće formule: A=Qchł/qg

Primjer: potreba kuće za energijom za grijanje je 14 kW i crpka to treba u potpunosti zadovoljiti (treba raditi u monovalentnom sustavu).Odabrani uređaj ostvaruje toplinsku (ogrjevnu) snagu od 14 kW za parametre B0/W35, ostvarujući koeficijent učinkovitosti COP=4,5. Snaga hlađenja je dakle Qchch=(4,5-1)/4,5 14=10,9 kW, tj. 10.900 W. Izmjenjivač treba napraviti u suhoj glinenoj zemlji, tako da njegova površina treba biti A=10 900/20=545 m2Imajte na umu da u slučaju vodonosnika, izmjenjivač može biti skoro upola manji, ali ako je tlo pjeskovito, njegova površina preko 1000 m2 U ovoj situaciji, bolje je postaviti cijevi okomito - u bušotine.

Okomiti izmjenjivač toplinske pumpe za zemlju

Dizalica topline postiže veći COP kada su cijevi izmjenjivača postavljene okomito u zemlju - u bušotinama dubokim 40-150 m. To je zato što je ispod 10 m temperatura tla oko 10°C tijekom cijele godineoC - tj. zimi za skoro deset više nego na dubini od 1,5 m.

Međutim, izrada vertikalnog izmjenjivača očito je skuplja od horizontalnog. To su okomiti segmenti cijevi koji čine petlju (cijev se spušta niz bunar, okreće se na dnu i vodi prema gore). Zovu se geotermalne sonde. U ovom slučaju, ne izračunava se površina, već ukupna dužina izmjenjivača, koji se obično sastoji od više od jedne sonde.

U vertikalne bušotine postavljaju se jedan ili dva para cijevi (U-tip ili dvostruke U sonde). Uvođenje cijevi u bušotinu olakšava glava - element za spajanje vertikalnih cijevi, koji se može prilagoditi za korištenje dodatne cijevi za punjenje (potiskivanje). Glava se ugura u izbušenu rupu, a s njom i cijevi izmjenjivača. Zatim se betonsko-cementna smjesa uvodi u otvor kroz cijev za punjenje.

U izmjenjivaču tipa U, tekućina teče kroz jednu cijev dolje do glave i vraća se iz nje kroz drugu. U dvostrukom U tipu izmjenjivača - teče kroz dvije cijevi prema dolje i dvije prema gore.

Razmak između bunara do 50 m dubine ne smije biti manji od 5 m, a kod dubljih od 8 do 15 m. Trebaju se nalaziti u liniji okomito na smjer toka podzemne vode .

Izračun duljine vertikalnog izmjenjivača zemljane toplinske pumpe

U ovom slučaju, važno je saznati kako se svojstva tla mijenjaju s dubinom. Ove podatke mogu pružiti geološke karte i dokumentacija bušotina prethodno izbušenih u blizini. Na temelju toga moguće je procijeniti debljinu pojedinih slojeva tla i izračunati prosječnu vrijednost koeficijenta toplinske vodljivosti l za područje gdje će se postaviti cijevi izmjenjivača. Međutim, proračuni nisu u mogućnosti uzeti u obzir sva kretanja podzemnih voda iu praksi se često događa da dobiveni rezultat značajno odstupa od stvarnosti. Kako bi se osiguralo da će vertikalni izmjenjivač topline ispravno raditi, potrebno je izvršiti ispitivanje tla na mjestu gdje će se izraditi.U ovom slučaju toplinski kapacitet tla qg također ovisi o njegovoj vrsti.

Za PE80 cijevi je:

  • suho pjeskovito tlo - 10-12 W/m;
  • pješčano mokro - 12-16 W/m;
  • srednja glina suho - 16-18 W/m;
  • srednje mokro ilovasto - 19-21 W/m;
  • teška glina suha - 18-19 W/m;
  • teško glinasto mokro - 20-22 W/m;
  • mokro (vodonosni sloj) - 25-30 W/m.

Naravno, morate uzeti u obzir debljinu pojedinačnih slojeva određene vrste tla i na temelju toga izračunati ukupnu učinkovitost svake sonde.

Terminska učinkovitost tla i sa suhim i sa slojevima vodonosnika, korištenjem dvostrukih U sondi (četiri cijevi u bušotini), u prosjeku je oko 50 W/m. Kao grubi vodič, stoga se može pretpostaviti da u slučaju dizalice topline koja se razmatra u primjeru izračuna vodoravnog izmjenjivača topline (s rashladnim kapacitetom od 10,9 kW), bušotine ukupne duljine L=10,900/50=Potrebno je 218 m, odnosno, na primjer, četiri po 55 m.

Okomita toplinska pumpa s izvorom topline - radni dijagram (Slika dolje)

Crpka topline zemlja - manja snaga znači jeftiniju instalaciju

Troškovi ulaganja u toplinsku pumpu zemlja izvor izravno su proporcionalni toplinskoj snazi instalacije. Stoga, unatoč činjenici da se koeficijent učinka pumpe za tlo ne smanjuje s početkom jakog mraza, vrijedi razmotriti korištenje toplinske pumpe u bivalentnom sustavu. Najlakše ga je opremiti električnim protočnim grijačem vode (obično se nudi kao dodatna oprema – za montažu u kućište dizalice topline). Zatim se postavi bivalentna točka i za nju odredi potrebna toplinska snaga crpke. Ako toplinska pumpa iz zemlje treba grijati kuću koja se nalazi u trećoj klimatskoj zoni i pretpostavljamo da može biti podržana električnim grijačem ispod vanjske temperature -10oC, tada njegova toplinska snaga može biti 25% niža od proračunskog toplinskog opterećenja izračunatog u skladu s PN-EN 12831.Cijena izrade zemljanog izmjenjivača topline također će biti niža.

U ovom primjeru, umjesto 10,9 kW rashladnog kapaciteta, dovoljno je 8,2 kW, stoga horizontalni izmjenjivač topline može biti 410 m2umjesto 545 m2, a vertikala 164 m umjesto 218 m. Osim niže cijene, pogodnost je stoga i manje potrebnog prostora.

Koje cijevi za izmjenjivač toplinske pumpe u zemlji?

Duljina jedne petlje (kruga) je ograničena - proizlazi iz snage cirkulacijske pumpe, kojom je toplinska pumpa zemlja obično tvornički opremljena (ako nije, duljina cijevi i odgovarajuću cirkulacijsku pumpu odabire projektant instalacije). Dopuštenu duljinu cijevi treba pročitati iz tehničkih podataka uređaja. Ovisi o promjeru i vrsti radne tekućine (salamure) koja se koristi. Kod dizalica topline snage do nekoliko kilovata koristi se od jedne do četiri petlje od po 100-400 m od cijevi promjera DN25 do DN65 (ovisno između ostalog o cijevi materijal).Za horizontalne izmjenjivače topline najčešće se koriste polietilenske cijevi PE100 (ako u zemlji nema kamenja) ili PE100 RC, a za vertikalne cijevi PE80. Prizemni izmjenjivači topline također su izrađeni od PE-Xa, polibutilena (PB) i bakrenih cijevi s plastičnim omotačem.

Cevi zemljanog izmjenjivača topline moraju biti napunjene tekućinom koja se ne smrzava na minus temperaturama, kako bi bili sigurni da se pretpostavlja da do -15oC, iako toplinska pumpa ima zaštitu koja ju gasi na - 7oC (tada prestaje hladiti tlo). Budući da atmosferski zrak može biti i hladniji, cijev izmjenjivača topline ne smije mu biti nigdje izložena - mora biti ukopana u zemlju na dubini od najmanje 0,5 m, po mogućnosti toplinski izolirana. U blizini cijevi koje prolaze kroz zid zgrade potrebna je izolacija kako bi se spriječilo smrzavanje tla do 2 m od temelja, što bi moglo izazvati katastrofu u izgradnji.

Radna tekućina u instalaciji toplinske pumpe zemlja izvora

U prošlosti se otopina soli NaCl koristila u instalacijama koje su prenosile toplinu iz zemlje, pa otuda i danas postoji izraz - slane pumpe. Salamura odavno nije u upotrebi. Najpopularnija je vodena otopina propilen glikola koja se smatra ekološkom. Općenito, preporučuje se za punjenje instalacije - može se kupiti kao gotova radna tekućina za ovu primjenu. Pri odabiru se treba pridržavati preporuka proizvođača toplinske pumpe jer tekućina može sadržavati razne dodatke inhibitora, stabilizatora, antioksidansa i sredstava protiv pjenjenja. Propilen glikol ne samo da ima dovoljno nisku točku smrzavanja, već također ne nagriza metale, ne otapa plastiku i ne začepljuje pumpe. Međutim, njegova gustoća i viskoznost, što se prevodi u količinu energije potrebne za pumpanje, veća je od one vode, pa se koristi u maloj koncentraciji (34%). Postoje, naravno, mnoge tekućine koje se ne smrzavaju na -15oC.Otopina etilenglikola također se često koristi, ali se smatra štetnom za okoliš jer je otrovna i nije biorazgradiva.

Etanol također ima dobra svojstva - njegova najveća prednost je niska viskoznost i gustoća, zahvaljujući čemu njegovo pumpanje troši manje energije. Njegova uporaba nije popularna zbog njegove zapaljivosti, visoke hlapljivosti, intenzivnog mirisa i, iznad svega, nedostatka svojstava podmazivanja, što prijeti začepljenjem cirkulacijske pumpe. Zato neki proizvođači zabranjuju njegovu upotrebu.

Cijena toplinske pumpe za zemlju

Cijena toplinske pumpe sa zemljom kreće se od gotovo 30.000 PLN. na preko 60.000 PLN.

Kategorija:

Rekonstrukcija