ความร้อนเป็นหนึ่งในพลังงานที่เป็นที่ต้องการตัวมากที่สุดในการดำรงชีวิตของมนุษย์ ในขณะเดียวกัน ต้นทุนทรัพยากรสำหรับการผลิตค่อนข้างน่าประทับใจ ไม่ว่าจะเป็นไฟฟ้ากับผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียมหรือเชื้อเพลิงแบบดั้งเดิม เช่น ถ่านหินและไม้ เห็นได้ชัดว่าเมื่อเทียบกับพื้นหลังนี้ จำเป็นต้องเสนอวิธีการให้ความร้อนแบบอื่น หนึ่งในโซลูชั่นทางเทคนิคที่มีแนวโน้มดีที่สุดและกำลังพัฒนาอย่างแข็งขันในประเภทนี้คือปั๊มความร้อนใต้พิภพ ซึ่งเป็นแนวคิดที่ค่อยๆ เข้าใกล้สภาพการทำงานในประเทศ
ภาพรวมเทคโนโลยี
ความคิดใด ๆ เกี่ยวกับแหล่งความร้อนอื่น ๆ ที่เกี่ยวข้องกับการบริการของวัสดุหรือปรากฏการณ์ธรรมชาติอย่างใดอย่างหนึ่ง ในกรณีนี้ ดินใต้ผิวดินคือแหล่งพลังงานจากส่วนกลาง กราวด์บนบางลึกพอที่จะรักษาอุณหภูมิให้เพียงพอเพื่อให้ความร้อนสะสมและนำไปใช้บนพื้นผิวต่อไปได้ ทรัพยากรทางอุทกวิทยายังถือเป็นแหล่งความร้อน ทำให้ปรับเปลี่ยนการออกแบบทางเทคนิคของโครงสร้างพื้นฐานการจัดเก็บ
เพื่อแสดงถึงประสิทธิภาพของเทคโนโลยีนี้ สังเกตได้ว่าเมื่อลงทุนพลังงาน 1 กิโลวัตต์ในการบำรุงรักษาปั๊มความร้อนใต้พิภพ คุณจะได้รับผลตอบแทนในรูปของ 2-6 กิโลวัตต์ อะไรอธิบายประสิทธิภาพสูงเช่นนี้? เมื่อเทียบกับวิธีการอื่นในการประมวลผลแหล่งพลังงานธรรมชาติ กลไกความร้อนใต้พิภพไม่มีขั้นตอนการแปลงระดับกลาง ตัวอย่างเช่น การจัดเก็บพลังงานแสงอาทิตย์ต้องใช้แสงและความร้อนเพื่อแปลงเป็นไฟฟ้า ซึ่งใช้ในการขับเคลื่อนบ้าน ในกรณีนี้ ความร้อนจะไม่ถูกแปลง แต่โดยตรงหรือด้วยขั้นตอนการเปลี่ยนผ่านขั้นต่ำจะถูกส่งไปยังผู้บริโภคเป้าหมาย
หลักการทำงาน
เริ่มต้นด้วยการระบุจุดเฉพาะที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการให้ความร้อนใต้พิภพ กระบวนการเริ่มต้นในพื้นดิน - ที่ระดับที่อยู่ต่ำกว่าจุดเยือกแข็ง อุณหภูมิอาจแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับความลึก สำหรับผลกระทบทางความร้อนขั้นต่ำก็เพียงพอแล้วที่จะเกิน 0 ° C แต่ในทางปฏิบัติ 35-40 ° C ถือเป็นตัวบ่งชี้ที่สมเหตุสมผลทางเศรษฐกิจ ผู้ใช้คือวงจรทำความร้อน
ท่อส่งพิเศษมีหน้าที่ถ่ายโอนพลังงานจากพื้นดินไปยังระบบทำความร้อนในบ้านให้บริการโดยปั๊มความร้อนใต้พิภพ หลักการทำงานขึ้นอยู่กับความจริงที่ว่าความร้อนถูกถ่ายเทผ่านสายจ่ายนี้ด้วยเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบระเหยตามวงจรสารทำความเย็น ในเครื่องปรับอากาศ ฟรีออนทำหน้าที่เป็นสารระเหยแบบแอคทีฟ ก่อนเริ่มปั๊ม ปั๊มอยู่ในสถานะของเหลว และหลังจากสตาร์ทอัพ ปั๊มจะผ่านเข้าสู่รูปก๊าซ นอกจากนี้ สารทำความเย็นที่อัปเดตแล้วจะถูกส่งไปยังคอมเพรสเซอร์ ซึ่งการสื่อสารนั้นเชื่อมต่อกับวงจรทำความร้อนขั้นสุดท้าย ฟรีออนส่วนเกิน ณ จุดนี้จะถูกปล่อยผ่านช่องทางทางออก
อุปกรณ์ความร้อนใต้พิภพ
องค์ประกอบการทำงานหลักของระบบคือปั๊มความร้อนแบบกลไก โครงสร้างของหน่วยแสดงด้วยสามวงจร:
- ภายนอก. หมุนเวียนสารหล่อเย็นทั่วไปในรูปของสารป้องกันการแข็งตัวหรือน้ำเกลือ
- ภายใน. ประกอบด้วยสารทำความเย็นในห้องที่ปิดสนิทซึ่งมีกระบวนการระเหยความร้อนเกิดขึ้น
- วงนอกที่ตรงไปยังระบบเสิร์ฟเป้าหมาย
นอกจากนี้ รายชื่อตัวทำงานของปั๊มความร้อนใต้พิภพเพื่อให้ความร้อนรวมถึงคอมเพรสเซอร์ เครื่องระเหย ช่องปล่อยและตัวพาความร้อน สิ่งสำคัญที่ควรทราบคือการออกแบบ เลย์เอาต์ และฟังก์ชันเพิ่มเติมอาจแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับแอปพลิเคชัน มีการติดตั้งสำหรับดิน น้ำ และอากาศ ตลอดจนระบบรวมที่สามารถทำงานได้ในสภาวะต่างๆ
แหล่งความร้อนและสิ่งอำนวยความสะดวกในการจัดเก็บ
ระบบความร้อนใต้พิภพมีประโยชน์มากมายเกี่ยวข้องกับการจ่ายพลังงานที่ประหยัด การใช้งานจริง และการเข้าถึงเทคโนโลยีสำหรับใช้ในบ้าน แต่เช่นเดียวกับระบบอื่นๆ ที่เก็บพลังงานทดแทน มันขึ้นอยู่กับแหล่งที่มา ดังนั้นเพื่อให้มั่นใจในความเสถียรของการจ่ายความร้อนจึงจำเป็นต้องคิดล่วงหน้าถึงความเป็นไปได้ในการเชื่อมต่อกับช่องจ่ายพลังงานสำรอง แหล่งพื้นดินและอุทกวิทยาจะกล่าวถึงด้านล่าง แต่สำหรับตอนนี้ คุณควรทำความคุ้นเคยกับหลักการพื้นฐานในการทำงานที่ปั๊มความร้อนใต้พิภพทำหน้าที่เป็นระบบจ่ายทรัพยากร วัสดุจำนวนมาก ท่อ โพรบและโครงสร้าง โครงสร้างที่สามารถสะสมพลังงานทำหน้าที่เป็นตัวรับความร้อน โดยเฉพาะอย่างยิ่ง สิ่งเหล่านี้อาจเป็นแผ่นรองความร้อนที่เกี่ยวข้องกับปั๊ม ระบบหล่อเย็น และระบบทำความร้อนของบริษัทอื่น
แหล่งพลังงานความร้อนใต้ดิน
ระบบความจุสูงที่เก็บพลังงานความร้อนใต้พิภพถูกวางไว้ในพื้นที่ประมาณ 200 ตร.ม.2 ชั้นดินที่มีความหนา 40-50 ซม. จะถูกลบออกจากโซนที่ทำเครื่องหมายไว้ด้านล่างจุดเยือกแข็ง โดยทั่วไปจะได้ความหนา 150-200 ซม. ข้อมูลเหล่านี้และข้อมูลอื่น ๆ ระบุไว้ในโครงการด้วยการคำนวณปริมาตรพลังงานสำหรับวงจรทำความร้อนเฉพาะ ส่วนมากจะขึ้นอยู่กับภูมิภาคเช่นกัน เนื่องจากในพื้นที่หนึ่งคุณสามารถดึง 30 W จาก 1 m2 และในพื้นที่อื่น - 70-80 จาก 1 m2.
บ่อ ร่องลึกหรือแท่นแข็งถูกสร้างขึ้นบนไซต์เพื่อรองรับองค์ประกอบที่สะสม เข้าถึงได้มากที่สุดในการดำเนินการถือเป็นการติดตั้ง downhole แนวตั้งที่วางท่อหรือเสื่อสะสมเกลียว ในการกำหนดค่าแนวนอนของโครงสร้างพื้นฐานด้านไอดี ปั๊มความร้อนจากแหล่งกราวด์เพื่อให้ความร้อนสามารถผลิตพลังงานได้จำนวนมาก แต่มีข้อเสีย พวกเขาเกี่ยวข้องกับความซับซ้อนของกำแพงดิน (ต้องใช้อุปกรณ์พิเศษในการพัฒนาพื้นที่ขนาดใหญ่) การยกเว้นการจัดสวนและอุณหภูมิที่ต่ำกว่าเมื่อสิ้นสุดฤดูร้อน
แหล่งน้ำพลังงานความร้อน
บริการหลักในกรณีนี้คือทะเลสาบ อ่างเก็บน้ำ และบ่อน้ำ สำหรับองค์ประกอบที่สะสมนั้นทำหน้าที่โดยท่อโพลีเมอร์ที่มีการเติมสารป้องกันการแข็งตัว ปริมาตรของพลังงานที่สกัดได้โดยเฉลี่ยสามารถแสดงเป็น 30 W ต่อท่อ 1 ม. สำหรับการบำรุงรักษาที่ซับซ้อนของบ้านส่วนตัวขนาดใหญ่ จำเป็นต้องใช้ 12 kW ดังนั้น จึงจำเป็นต้องจัดระบบท่อยาว 400 ม.
มีวิธีเก็บความร้อนจากแหล่งอุทกวิทยาอีกวิธีหนึ่ง หากไม่มีทะเลสาบและอ่างเก็บน้ำในบริเวณใกล้เคียงคุณสามารถติดตั้งบ่อน้ำ 2-3 หลุมที่มีความลึกประมาณ 20 ม. ในพื้นที่ของคุณเองน้ำที่ระดับนี้จะมีอุณหภูมิประมาณ 10 ° C แต่ก็เพียงพอแล้ว สำหรับฟังก์ชั่นการทำความร้อนเสริม สิ่งสำคัญที่สุดคือปั๊มความร้อนใต้พิภพทำหน้าที่หมุนเวียนน้ำอุ่นหรือน้ำร้อนอย่างต่อเนื่อง ที่ด้านหนึ่งของวงจร ทรัพยากรจะถูกทำให้ร้อนอย่างต่อเนื่องในบ่อน้ำโดยไม่มีค่าใช้จ่ายแม้แต่น้อย และบ้านก็สะสมพลังงานจากส่วนน้ำที่ได้รับใหม่
ติดตั้งระบบความร้อนใต้พิภพ
ก่อนตัดสินใจซื้ออุปกรณ์ เราควรประเมินว่าการใช้เทคโนโลยีนี้โดยพื้นฐานแล้วโดยพื้นฐานในภูมิภาคใดภูมิภาคหนึ่งหรือไม่ ในการทำเช่นนี้ มีการศึกษาสำรวจทางธรณีวิทยาจำนวนหนึ่งโดยมีการกำหนดความลึกของการแช่แข็งของดิน
ในการติดตั้ง ท่อหรือองค์ประกอบสะสมอื่นๆ เกี่ยวข้องกับปั๊มและอุปกรณ์ติดตั้ง โครงสร้างการทำความร้อนภายในสามารถเกิดขึ้นได้จากหม้อน้ำ พัดลมระบายความร้อน หรือพื้นน้ำอุ่น เป็นต้น นี่จะเป็นระบบสำหรับการใช้ทรัพยากรที่ให้มา
ดังนั้น บ่อสร้างความร้อนใต้พิภพกำลังถูกติดตั้งสำหรับบ้านในบ่อน้ำ ตามที่ได้กล่าวไปแล้ว ไม่ใช่แค่บนบกแต่รวมถึงน้ำด้วย เป็นไปได้ที่จะจัดให้มีบ่อน้ำ ร่องลึก และทุ่งนาด้วยชั้นดินที่มีการชำระบัญชี แต่ตัวเลือกนี้มักใช้สำหรับการจ่ายความร้อนในอุตสาหกรรม ในช่องที่สร้างขึ้นนั้น แบตเตอรี่จะถูกวางทั่วทั้งไซต์ - ในรูปแบบเส้นตรงหรือแบบเกลียว วงจรเชื่อมต่อกับปั๊มที่อยู่บนพื้นผิว ซึ่งจะเชื่อมต่อกับวงจรทำความร้อนในบ้าน
ผู้ผลิตปั๊มความร้อนใต้พิภพ
ส่วนนี้กำลังได้รับการพัฒนาอย่างแข็งขันโดยความพยายามของผู้พัฒนาอุปกรณ์ HVAC รายใหญ่ที่สุด โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ผู้ผลิตหม้อไอน้ำ Viessmann นำเสนอหน่วยที่เชื่อถือได้สำหรับการจัดเก็บน้ำและความร้อนจากพื้นดินที่อุณหภูมิการทำงานประมาณ +65 °C สำหรับอาคารอุตสาหกรรมและสาธารณะที่มีพื้นที่ 300-350 ม.2 ปั๊มความร้อนแหล่งพื้นดิน NIBE F1145 มีจำหน่ายแล้ว ถึงเขาคุณสมบัติต่างๆ ได้แก่ ความสามารถในการเชื่อมต่อกับเครือข่ายสามเฟสที่ 380 V และเครือข่ายเฟสเดียวที่ 220 V บริษัท Mitsubishi ของญี่ปุ่นนำเสนอเครื่องสูบน้ำความร้อนใต้พิภพรุ่นสากลในแง่ของการใช้งาน นักพัฒนาของบริษัทนี้ได้พัฒนาแนวคิดของการแยกความร้อนแบบหลายโซนด้วยระบบควบคุมแบบง่ายมาตั้งแต่ปี 2550
อย่ามองข้ามกลุ่มที่มีแนวโน้มและบริษัทในประเทศ ตัวอย่างเช่น ปั๊มความร้อนใต้พิภพ BROSK Mark II 100 ที่ผลิตในรัสเซียได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับผู้บริโภคส่วนตัว - เจ้าของบ้านในชนบทขนาดเล็ก แต่ถึงแม้ประสิทธิภาพจะพอประมาณ แต่อุปกรณ์นี้ก็ยังมีลักษณะที่เชื่อถือได้ ประหยัดพลังงาน และมัลติฟังก์ชั่น
ผลตอบรับเชิงบวกเกี่ยวกับเทคโนโลยี
วิธีการให้ความร้อนนี้ดึงดูดผู้คนจำนวนมากด้วยความสะดวกในการบำรุงรักษา บำรุงรักษา และแน่นอน ต้นทุนทางการเงินที่น้อยที่สุดระหว่างการดำเนินการ อุปกรณ์นี้ไม่จำเป็นต้องใช้วัสดุสิ้นเปลืองเชื้อเพลิง จำเป็นต้องใช้ทรัพยากรไฟฟ้าเพื่อให้แน่ใจว่าปั๊มและอุปกรณ์ควบคุมทำงานเหมือนกัน แต่ไม่มีนัยสำคัญเมื่อเทียบกับปริมาณพลังงานที่ส่งคืน นอกจากนี้ยังเน้นย้ำถึงความเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมของปั๊มความร้อนใต้พิภพ บทวิจารณ์และสถานที่แรกในบรรดาข้อดีคือความจริงที่ว่าโครงสร้างพื้นฐานในการทำงานไม่ได้ใช้พื้นที่ในบ้าน นำเข้ามาเฉพาะการสื่อสารเท่านั้น ส่วนยูนิตและโหนดการทำงานที่เหลือยังคงอยู่บนถนน
รีวิวเชิงลบ
ด้วยประสิทธิภาพความร้อนใต้พิภพในห้องหม้อไอน้ำที่เต็มเปี่ยมระบบเทียบกันไม่ได้ และประเด็นไม่ได้อยู่ในตัวบ่งชี้พลังงานเฉพาะ แต่อยู่ในความร้อนเป็นระยะ หลายคนบ่นว่าอัตราการส่งพลังงานต่ำเป็นระยะเวลานาน จึงเป็นสาเหตุที่แนะนำให้จัดระเบียบระบบจ่ายพลังงานสำรอง แต่มีข้อบกพร่องอื่นที่นี่ แม้ว่าจะใช้เงินเพียงเล็กน้อยในการบำรุงรักษาอุปกรณ์ แต่การลงทุนเริ่มต้นนั้นเทียบได้กับการซื้อหม้อไอน้ำอุตสาหกรรมที่ทรงพลัง แม้แต่ปั๊มความร้อนใต้พิภพที่มีต้นกำเนิดจากรัสเซีย BROSK Mark II 100 ก็มีจำหน่ายในตลาดสำหรับ 250-300,000 รูเบิล ขึ้นอยู่กับการกำหนดค่า ค่าใช้จ่ายในการติดตั้งจะมีค่าใช้จ่าย 50-70,000 รูเบิล
สรุป
บ้านส่วนตัวมีตัวเลือกความร้อนมากมาย แต่ละตัวมีราคาแพงในแบบของตัวเองระหว่างการใช้งาน - จากแผงไฟฟ้าราคาแพงไปจนถึงหม้อต้มก๊าซแบบประหยัด แต่อุปกรณ์ดั้งเดิมในการออกแบบที่ทันสมัย เป็นระบบที่ได้รับการปรับให้เหมาะสมในการออกแบบและจัดการได้ง่าย สิ่งที่สามารถดึงดูดปั๊มความร้อนใต้พิภพสำหรับการทำความร้อนที่บ้าน? แน่นอนว่าปัจจัยทางเศรษฐกิจจะต้องมาก่อน แต่จะมีอะไรอีกบ้าง? คุณสามารถเปลี่ยนไปใช้การติดตั้งดังกล่าวได้หากมีพื้นที่เพียงพอบนไซต์เพื่อจัดระเบียบที่ซับซ้อน ในกรณีนี้ คุณสามารถวางใจได้ว่าอย่างน้อยต้องมีการให้ความร้อนในพื้นที่เสริมแบบพาสซีฟโดยไม่ต้องมีการตรวจสอบและบำรุงรักษาอย่างต่อเนื่อง และอีกอย่างหนึ่ง - นี่คือความเป็นอิสระโดยสมบูรณ์ ทำให้สามารถใช้อุปกรณ์ความร้อนใต้พิภพเป็นแหล่งความร้อนสำรอง
