Все, что вам нужно знать о домашнем геотермальном отоплении и охлаждении
Вы слышали о домашнем геотермальном отоплении и охлаждении? Это система HVAC, которая может сэкономить домовладельцам серьезные деньги на счетах за коммунальные услуги.
К сожалению, многие люди никогда не слышали о домашней геотермальной энергии или не понимают ее. Многие думают, что это как-то связано с улавливанием тепла вулканов или гейзеров.
Это было бы довольно сложно осуществить для большинства домовладельцев, и это серьезно ограничило бы количество людей, которые могли бы воспользоваться преимуществами геотермальной энергии.
К счастью, вам не обязательно жить рядом с действующим вулканом, чтобы установить эффективную и экономичную домашнюю геотермальную систему.
Домашнее геотермальное отопление и охлаждение на самом деле довольно просто. Вот как это работает.
Как работает домашняя геотермальная энергия?
Температура земли на 10 футов ниже уровня поверхности постоянна и составляет 55 градусов по Фаренгейту круглый год.
Когда воздух за пределами вашего дома ниже точки замерзания, всего в 10 футах от заснеженной земли все еще 55 градусов. Или когда лето приносит 96-градусную жару, земля под вашим домом держится на уровне 55 градусов.
Вы наверняка сталкивались с этим явлением дома, даже не подозревая об этом. Когда вы заходите в свой подвал в жаркий день, там приятно и прохладно, потому что температура земли по другую сторону вашего фундамента, как вы уже догадались, составляет 55 градусов.
Зимой даже неотапливаемый подвал остается относительно теплым из-за постоянной 55-градусной изоляции от окружающей земли.
Геотермальные системы, такие как система Dandelion Energy, используют эту природную константу. Они используют постоянную температуру, окружающую любой дом, чтобы нагревать или охлаждать его по мере необходимости.
Хотя это называется геотермальной энергией, геотермальные и другие домашние геотермальные системы не производят электричество. Они используют постоянную температуру земли для обогрева или охлаждения вашего дома.
Различия между геотермальными системами
Хотя многие геотермальные системы похожи, между ними есть различия. Некоторые использовали систему с замкнутым или разомкнутым контуром, контуры пруда или контуры заземления с гибкой катушкой.
У различных конфигураций петель для геотермального отопления дома есть свои плюсы и минусы. Инженеры Dandelion используют замкнутые системы. Они считают их наиболее эффективным и безопасным вариантом для домовладельцев.
При установке системы «Одуванчик» трубы замкнутого цикла с водным раствором закапываются в землю под вашим домом. «Замкнутый контур» означает, что трубы ведут только к вашему дому. Они не подключены к более крупной инфраструктуре и не будут взаимодействовать с какой-либо жидкостью за пределами вашей системы.
Когда эта вода циркулирует по трубам Одуванчика, водный раствор внутри труб меняет температуру. Зимой этот 55-градусный раствор теплее наружного воздуха.
Система Dandelion протягивает этот теплый раствор по трубам и использует тепловой насос для нагревания воздуха в вашем доме. Это позволяет регулировать температуру воздуха в вашем доме до любой желаемой температуры.
Тот же принцип работает наоборот летом, когда система Dandelion использует температуру земли для охлаждения воздуха в вашем доме.
Неважно, хрустящие 65 градусов или поджаренные 88 градусов снаружи. Ваша геотермальная система позволяет легко чувствовать себя комфортно дома.
Действительно ли геотермальная энергия того стоит?
Установка системы Dandelion может ежемесячно экономить домовладельцам до 50% на счетах за отопление и охлаждение. Это разумное вложение, которое ведет к долгосрочной экономии и обеспечивает комфорт в вашем доме круглый год.
В США на отопление и охлаждение жилых и коммерческих зданий приходится около 11 процентов общих выбросов углекислого газа в стране.
Домашние геотермальные системы создают нулевые выбросы углерода. В течение года использование одной системы Dandelion Energy сокращает выбросы углекислого газа в объеме, достаточном для удаления двух автомобилей с дороги.
Эти чудеса инженерной мысли также более безопасны для вашего дома, чем традиционные системы отопления и охлаждения. С геотермальной системой Dandelion нет риска взрыва или утечки угарного газа, которые могут подвергнуть опасности вашу семью.
Стоимость геотермального отопления и охлаждения
В то время как цены на электроэнергию, нефть или природный газ колеблются, стоимость эксплуатации геотермальной системы останется практически неизменной. Затраты на электроэнергию геотермальной системы невелики и редко меняются от месяца к месяцу.
Несмотря на их многочисленные преимущества, установка обычной геотермальной системы для типичного дома раньше стоила до 50,000 XNUMX долларов и более.
Однако инженеры Dandelion, дочерней компании проекта Google X, решили снизить эти затраты. Благодаря своей изобретательности геотермальные системы теперь доступны большему количеству домовладельцев.
Вместо использования больших буровых установок, подобных тем, что используются для бурения артезианских скважин, Лютик начал экспериментировать с меньшими и более эффективными буровыми установками, которые делают одну или две глубокие скважины шириной всего в несколько дюймов.
Затем компания устанавливает в эти отверстия U-образные трубы. Эта инновация занимает меньше места и меньше беспокоит клиентов Dandelion.
Используя новое оборудование, установка труб контура заземления может быть завершена за несколько дней вместо недель, что экономит время и деньги клиентов.
Полная домашняя геотермальная система Dandelion обычно стоит от 18,000 25,000 до 150 XNUMX долларов. У Dandelion есть план финансирования без вложений, позволяющий домовладельцам устанавливать геотермальную систему без первоначальных затрат и с платежами от XNUMX долларов в месяц.
Возможности современных систем отопления для частных домов
Казоков Дж.Р.
Ассистент, Бухарский инженерно-технологический институт, г. Бухара, Узбекистан
Абстрактные. Можно предположить, что оптимальные варианты системы отопления частного дома должны удовлетворять потребности населения, отвечать требованиям монтажа и не приводить к неудобствам и дополнительным затратам. Система водяного отопления представляет собой совокупность конструктивных элементов, предназначенных для приема, передачи и передачи необходимого количества тепла отапливаемым помещениям. Все мы знаем, что система отопления состоит из источника тепловой энергии, трубопроводов и локальных отопительных приборов. Учитывая это, источником тепловой энергии может быть центральная система отопления от печи или котла, локальная котельная для отдельно взятого здания или небольшой группы зданий. Отдельные дома редко подключаются к системе центрального отопления.
Ключевые слова: тепловая вода, твердая, жидкая, газообразная, КПД, водонагреватель, система отопления
Одним из наиболее разумных способов является использование в качестве источника тепла собственных теплогенераторов (котлов). Индивидуальные котлы делятся на несколько типов по типу топлива (твердое, жидкое, газообразное). В том числе по количеству отопительных циклов (однотактный, двухтактный – на отопление и горячее водоснабжение); тип печи и бункера, глубина охлаждения отходящих газов, конструкция и другие типы. Наиболее распространены полностью автоматизированные двухступенчатые газовые котлы. Как правило, они сделаны так, чтобы их можно было закрепить на стене. Трубопровод служит для передачи тепла от источника к нагревательным приборам через нагретую по нему охлаждающую воду. Может иметь различную конфигурацию, может быть изготовлен из металлических (стальных, медных), полимерных и металлополимерных труб с соединительной арматурой, а также трубопроводной арматуры (запорная арматура, обратные клапаны, фильтры и т.п.). включает з. Местные отопительные приборы используются для передачи тепла от холодной воды к воздуху в помещении. Отопительные приборы делятся на:
• радиаторы (биметаллические, алюминиевые, стальные);
• конвекторы (секционные, блочные, панельные, литые и штампованные, трубчато-пластинчатые);
• Сварные регистры из стальных труб.
В качестве теплоносителя в системах отопления частных домов широко используется вода. Иногда систему отопления заполняют незамерзающими жидкостями (растворами гликолей в воде), что помогает уменьшить ущерб в аварийных ситуациях. Максимальная температура воды определяется материалом труб и типом нагревателей. Например, -90°С для систем радиаторного отопления и полимерных труб, -40°С для систем горячего пола, а температура холодной воды в отопительный сезон для обеспечения того, чтобы нормативная температура поверхности пола не превышала 26°С. быть изменен. Так, в климатических условиях Узбекистана температура наружного воздуха должна быть -20°С, температура холодной воды на входе в систему отопления должна быть подогрета до 90°С, затем при 0°С наружной температуры – только до 50°С. Эту функцию обычно выполняет автоматический котел с воздушным подключением или насосный смесительный узел. Большинство домохозяйств зависит от центральной печи для обеспечения тепла. Печь работает, продувая нагретый воздух через воздуховоды, которые доставляют теплый воздух в комнаты по всему дому через воздушные регистры или решетки. Этот тип системы отопления называется канальной или принудительной системой распределения теплого воздуха. Он может работать на электричестве, природном газе или мазуте. Внутри газовой или жидкотопливной печи топливо смешивается с воздухом и сжигается. Пламя нагревает металлический теплообменник, в котором тепло передается воздуху (рис. 1).
«Конденсационные» печи предназначены для рекуперации большей части уходящего тепла путем охлаждения выхлопных газов до температуры ниже 140°F, когда водяной пар в выхлопе конденсируется в воду. Это основная характеристика высокоэффективной печи (или котла). Обычно они вентилируются через боковую стенку с пластиковой трубой. Органы управления системой отопления регулируют, когда различные компоненты системы отопления включаются и выключаются. С вашей точки зрения, самым важным элементом управления является термостат, который включает и выключает систему или, по крайней мере, систему распределения, чтобы вам было комфортно. Типичная система с принудительной подачей воздуха будет иметь один термостат. Но в системе отопления есть и другие внутренние элементы управления, такие как выключатели «верхнего предела», которые являются частью невидимого, но критического набора средств управления безопасностью.
Рисунок 2. Лучшие газовые печи и котлы на сегодняшний день имеют КПД более 90%.
Эффективность печи или котла, работающего на ископаемом топливе, является мерой количества полезного тепла, производимого на единицу подводимой энергии (топлива). Эффективность сгорания – простейшая мера; это просто эффективность системы во время ее работы. Эффективность сгорания подобна количеству миль на галлон, которое ваш автомобиль проезжает со скоростью 55 миль в час по шоссе. Бойлеры – это водонагреватели специального назначения. В то время как печи переносят тепло в теплом воздухе, котельные системы распределяют тепло в горячей воде, которая отдает тепло, проходя через радиаторы или другие устройства в комнатах по всему дому. Затем более холодная вода возвращается в котел для повторного нагрева. Системы горячего водоснабжения часто называют гидравлическими системами. Бытовые котлы обычно используют в качестве топлива природный газ или мазут. В паровых котлах, которые сегодня гораздо реже встречаются в домах, вода кипятится, и пар переносит тепло по дому, конденсируясь в воду в радиаторах по мере остывания. Обычно используются нефть и природный газ. Вместо вентилятора и системы воздуховодов в котле используется насос для циркуляции горячей воды по трубам к радиаторам. В некоторых системах горячего водоснабжения вода циркулирует по пластиковым трубам в полу. Такая система называется лучистым подогревом пола (см. «Современное отопление»). Важные элементы управления котлом включают термостаты, аквастаты и клапаны, которые регулируют циркуляцию и температуру воды. Существует два относительно распространенных типа тепловых насосов. Воздушные тепловые насосы используют наружный воздух в качестве источника тепла зимой и радиатора летом. Тепловые насосы с наземным источником (также называемые геотермальными, GeoExchange или GX) получают тепло из-под земли, где температура более постоянна круглый год. Воздушные тепловые насосы гораздо более распространены, чем геотермальные, потому что они дешевле и проще в установке. Однако геотермальные тепловые насосы гораздо более эффективны, и их часто выбирают потребители, которые планируют оставаться в одном и том же доме в течение длительного времени или имеют сильное желание жить более устойчиво. Как определить, подходит ли тепловой насос для вашего климата, обсуждается далее в разделе «Варианты топлива». В то время как воздушный тепловой насос устанавливается так же, как центральный кондиционер, тепловые насосы с использованием грунта требуют, чтобы «контур» был зарыт в землю, как правило, в длинных неглубоких (глубиной 3–6 футов) траншеях или в одной или более вертикальные скважины.
Рисунок 3. Активный косвенный водонагреватель
Конкретный используемый метод будет зависеть от опыта установщика, размера вашего участка, недр и ландшафта. В качестве альтернативы некоторые системы всасывают грунтовые воды и пропускают их через теплообменник вместо использования хладагента. Затем грунтовые воды возвращаются в водоносный горизонт. В некоторых районах популярно газовое оборудование прямого нагрева. Сюда входят настенные, отдельно стоящие и напольные печи, все они характеризуются отсутствием воздуховодов и относительно небольшой тепловой мощностью. Поскольку в них нет воздуховодов, они наиболее полезны для обогрева одной комнаты. Если требуется обогрев нескольких помещений, необходимо либо оставить открытыми двери между помещениями, либо необходим другой способ обогрева. В лучших моделях используются системы «герметичного воздуха для горения» с трубами, проложенными через стену как для подачи воздуха для горения, так и для отвода продуктов сгорания. Эти блоки могут обеспечить приемлемую производительность, особенно для кают и других зданий, где допустима большая разница температур между спальнями и главными помещениями. Модели могут работать на природном газе или пропане, а некоторые – на керосине.
Рисунок 4. Иллюстрация системы отопления
Воздух проталкивается через теплообменник вентилятором топки «обработчика воздуха», а затем нагнетается по воздуховоду после теплообменника. В топке продукты сгорания выводятся из здания через дымоход. Старые «атмосферные» печи выбрасывали воздух прямо в атмосферу и тратили впустую около 30% энергии топлива только на то, чтобы выхлоп оставался достаточно горячим, чтобы безопасно подниматься по дымоходу. Современные печи с минимальной эффективностью значительно сокращают эти потери за счет использования «нагнетательного» вентилятора для протягивания выхлопных газов через теплообменник и создания тяги в дымоходе.
