Toprak kaynaklı ısı pompası, hava pompasına göre daha düşük ısıtma maliyeti sağlar. İyi tasarlanmış ve yapılmış bir zemin ısı eşanjörü, pompanın verimli çalışmasına etki eder. REHBER: toprak kaynaklı ısı pompası hakkında bilmeniz gereken her şey.

Toprak kaynaklı ısı pompası, evinizi ısıtmak ve kullanım sıcak suyu üretmek, ayrıca yazın evinizi soğutmak için kullanılabilen tam otomatik bir ısıtma cihazıdır. İyi seçilmiş bir toprak kaynaklı ısı pompası, kışın çok düşük sıcaklıklarda onu destekleyecek başka bir ısıtma cihazına yatırım yapmak zorunda kalmadan böyle bir uygulamada çalışacaktır.Ek bir ısıtma cihazı kurma ihtiyacı, ısıtma sisteminin maliyetini artırmakla kalmayacak, aynı zamanda kurulumu uzun ve karmaşık hale getirecektir. Bir toprak kaynaklı ısı pompası, kışın şiddetli donlarda bile belirli bir derinlikte sıcaklığı sabit ve her zaman pozitif olan yerden enerji çeker. Toprak kaynaklı ısı pompası çevre dostudur - toprakta biriken yenilenebilir enerjiyi kullanır ve atmosfere herhangi bir kirletici madde yaymaz. Yeni veya modernize edilmiş herhangi bir eve, özellikle gaz veya ısıtma şebekesine erişimin olmadığı yerlerde toprak kaynaklı bir ısı pompası kurulabilir. Toprak kaynaklı ısı pompası yatırımı pahalı olsa da cihaz, ısıl enerjiyi ucuza elde etmenizi sağlar. En iyi etki, zemin ısı pompasına bir fotovoltaik kurulumdan elektrik sağlayarak elde edilir. Toprak kaynaklı ısı pompasına yatırım maliyeti neden yüksektir? Sözde gerçekleştirmek için gerekli olduğundan 1,5 m derinliğe döşenen yatay bir toplayıcı olabilen alt kaynak.Dikey bir toplayıcının inşası, yatay olandan çok daha pahalıdır çünkü 50 m'den daha derin sondaj delikleri gerektirir.

İçindekiler

  1. Toprak kaynaklı ısı pompası kimin için
  2. Polonya ikliminde yer ısı pompası
  3. Yer ısı pompası - inşaat ruhsatına veya bildirime ihtiyacım var mı?
  4. Toprak kaynaklı ısı pompası nasıl çalışır
  5. Yer ısı pompası kompresörü
  6. Yatay ısı eşanjörlü zemin ısı pompası
  7. Ne büyüklükte bir zemin ısı eşanjörü?
  8. Yer ısı pompası yatay eşanjör alanının hesaplanması
  9. Yer ısı pompası dikey eşanjör
  10. Yer ısı pompası dikey eşanjörünün uzunluğunu hesaplama
  11. Yer ısı pompası - daha az güç, daha ucuz kurulum anlamına gelir
  12. Yer ısı pompası eşanjörü için hangi borular?
  13. Toprak kaynaklı ısı pompası kurulumunda çalışma sıvısı
  14. Yer ısı pompası fiyatı

Toprak kaynaklı ısı pompası kimin için

Isıtma tesisatı henüz tasarım aşamasındayken, her bir ısı pompasının parametrelerine uyum sağlamakta bir sorun yoktur ve gelişmemiş bir arsa üzerinde genellikle ısıyı almak için gereken eşanjörü inşa etmenin önünde hiçbir engel yoktur. yer. 1,5 m derinlikte zemindeki ısının neredeyse tamamen yağış ve güneş enerjisinden geldiğini bilmeniz gerekir, bu nedenle ısı eşanjörünün üzerindeki yüzey güneş ışığına iyi maruz kalmalı ve su geçirgen olmalıdır. Üzerine kökleri gelecekte boruya zarar verebilecek bitkiler dikmek imkansızdır. Isı pompasının çalışmasının, bitkilerin bitki örtüsünü bozan, zemin sıcaklığını birkaç derece az alttığı da dikkate alınmalıdır. Bu nedenle, uzun süredir gelişmiş bir araziye toprak kaynaklı ısı pompasının montajı genellikle çok zahmetlidir.

Toprak kaynaklı ısı pompasının faydaları:

  • havaya kıyasla daha yüksek verimliliğe sahiptir, işletme maliyetleri çok düşüktür
  • en verimli ısı kaynağıdır
  • sabit zemin sıcaklığı sayesinde en soğuk dönemde bile kararlı çalışma
  • bakım gerektirmez
  • yaz aylarında da ucuz soğutma sağlayabilir
  • dışarıda ses çıkarmaz
  • satın alımı için en yüksek sübvansiyonu alacaksınız - ısı pompaları için mevcut sübvansiyonları kontrol edin

Yer ısı pompası arızaları:

  • yüksek satın alma maliyeti
  • yer ısı eşanjörü için arsada yer olmalı
  • alttan kaynak yapılması gerektiğinden montajı hava pompasına göre daha zahmetlidir

Polonya ikliminde yer ısı pompası

Zemin sıcaklığı havanınkinden çok daha kararlıdır, bu nedenle toprak kaynaklı ısı pompasının çok çeşitli evaporatör sıcaklıklarında çalışması gerekmez ve bu nedenle bileşenleri, hava pompasına göre daha ucuz olabilir. iyi parametreler. Dünya yüzeyinin altında, donma derinliği adı verilen belirli bir derinlikte, sıcaklık her zaman 0oC'nin üzerindedir. Polonya, derinliğin 0,8 m (bölge I'de) ile 1,4 m (bölge IV'te) arasında değiştiği dört bölgeye ayrılmıştır. Yerel olarak, zeminin sıcaklığı bu değerlerden farklı olabilir (zemin, örneğin şiddetli rüzgar nedeniyle soğuyabilir). Ancak 1,5 m'den daha derinde zeminin her zaman pozitif sıcaklığa sahip olduğu söylenebilir. Ne kadar derine inerseniz, yerin sıcaklığı o kadar sabit olur - soğuk hava tarafından soğutulmaz, ancak güneş ışığı nedeniyle daha az ısınır.

Yer ısı pompası - inşaat ruhsatına veya bildirime ihtiyacım var mı?

Yürürlükteki Yapı Kanunu'nda sayılan ve yapı ruhsatı veya bildirim gerektirmeyen işler arasında ısı pompası montajı da yer almaktadır.Ancak, bir yer eşanjöründen söz edilmiyor. Bununla birlikte, yatay bir zemin ısı eşanjörünün inşasına benzer toprak işleri gerektiren münferit atık su arıtma tesisleri ve medya bağlantıları izin şartından muaf olduğundan, pratikte bir inşaat ruhsatı gerekli olmayabilir (en iyisi poviat yetkililerine sormaktır). . Daha sonra sözde zımni rıza için inşa etme niyetini bildirmek ve 30 gün beklemek yeterlidir.

Böyle bir tesisin düzenlenmesi ile ilgili toprak işleri, su alma koruma bölgesini tesis eden kararın yapılmasını yasaklayan bir hüküm içeriyorsa, Su Kanunu Kanunundan kaynaklanan kısıtlamalara tabi olabilir.

Ancak dikey eşanjör yapımı Jeoloji ve Maden Kanunu hükümlerine tabidir. Böyle bir durumda jeolojik iş planının hazırlanması ve işin planlanan başlama tarihinden en geç sekiz hafta önce yetkili jeolojik idare makamına sunulması gerekir.Staroste, projenin sunulduğu tarihten itibaren 30 gün içinde karar yoluyla itiraz etmezse birleştirilebilirler. Sondaj çalışmaları yapma niyeti, planlanan başlama tarihinden en az iki hafta önce, yetkili jeolojik idare makamına, maden denetleme makamına ve çalışma yeri için yetkili belediye başkanına, belediye başkanına veya başkana bildirilmelidir. Sondaj sadece uygun niteliklere sahip kişiler tarafından gerçekleştirilebilir. İşlerin tamamlanmasından itibaren altı ay içinde, yapılan iş ve araştırmaların genel ve özetini içeren “Yeryüzü ısısından faydalanmak amacıyla yapılan jeolojik çalışmaların belgelendirilmesi” jeoloji idaresi yetkilisine sunulmalıdır.

Ayrıca oku:

  • Isı pompası ile ısıtma maliyeti
  • Ne zaman toprak kaynaklı ısı pompasına ve ne zaman hava kaynaklı ısı pompasına yatırım yapılmalı
  • Isı pompası verimliliği - nedir, nasıl ölçülür?
  • Kömürle çalışan bir kazanı ısı pompasıyla değiştirmek - sorunlar ne olabilir?

Toprak kaynaklı ısı pompası nasıl çalışır

Yerden ısı almak için bir yer ısı eşanjörüne ihtiyaç vardır. Basitçe, genellikle tuzlu su olarak adlandırılan bir sıvının dolaştığı bir döngü oluşturan zemine yerleştirilmiş bir borudur. Döngü (pratikte birkaç tane vardır), tuzlu su sıcaklığının düştüğü ve zemin sıcaklığından daha düşük olduğu toprak kaynaklı ısı pompasının buharlaştırıcısından geçer. Yerdeki borudan akmaya devam eden tuzlu su, yavaş yavaş ısınır. Son olarak, ısı verdiği buharlaştırıcıya geri döner. Bu şekilde zemin ile pompalı evaporatör arasındaki alışverişine aracılık eder. Eşanjör yatay veya dikey olabilir. Çözüm seçimi, arsanın boyutuna göre belirlenebilir - yatay bir eşanjör yapmak için birkaç yüz metrekareye ihtiyaç vardır ve dikey problar için birkaç düzine yeterlidir. Şu anda, dikey ısı eşanjörüne sahip toprak kaynaklı ısı pompaları çoğunlukla kuruluyor.Eşanjörün çok küçük olmaması önemlidir - ısıtma mevsimi boyunca pompa yerden birkaç megavat saat ısı alır. Çok küçükse, aşırı soğur ve sonuç olarak yer pompası düzgün çalışamaz. Bir toprak kaynaklı ısı pompasının kontrol sistemi genellikle tuzlu su sıcaklığı -7oC'ye düştüğünde onu kapatır, çünkü bu değerin altında kompresör döngüsündeki işlemler aşırı derecede bozulur.

Yer ısı pompası kompresörü

Kompresör, herhangi bir ısı pompasının kalbidir. Genleşme valfi ile birlikte, soğutucu akışkanı sıkıştırmak ve genleştirmek ve kondenser ve evaporatörde ısı alışverişi oluşturmak için kullanılır. Çoğu toprak kaynaklı ısı pompası, genellikle sabit bir kapasiteye sahip olan açma-kapama döner scroll kompresörler kullanır. Ancak kompresör, düzgün, değişken kapasiteli bir invertör ile donatılabilir. Bu, toprak kaynaklı ısı pompasının gücünü modüle etmenize, yani çalışma parametrelerini (ısıtma gücü) belirli bir anda binanın ihtiyaçlarına göre daha iyi ayarlamanıza olanak tanır.İnverter kompresörle kullanıldığında, ısı pompası daha iyi bir COP'ye sahiptir ve daha az çalışır, bu nedenle çalıştırma maliyeti daha düşüktür.

Yatay ısı eşanjörlü zemin ısı pompası

Yatay borulu eşanjör durumunda, optimum derinlik donma hattının 0,2-0,5 m altındadır. Bununla birlikte, nispeten küçük bir derinlikte bir su yolu varsa, o zaman en iyi çözüm boruları içine yerleştirmektir. Toprak kaynaklı ısı pompası daha sonra daha yüksek bir COP'ye ulaşır. Yatay eşanjörün boruları, eşanjörün gerekli yüzeyine karşılık gelen boyutlarda önceden hazırlanmış bir hendeğe yerleştirilir. Bitişik bölümler arasında belirli aralıklarla, tüm kazı yüzeyi boyunca bir kangal (kıvrımlı) şeklinde gerçekleştirilirler. Boşluk 0,4 m'den az veya 1,2 m'den fazla olmamalıdır - "yenilenme" (ısıyı yenileme) yeteneğini belirleyen toprağın türüne uyarlanmıştır.Zemin yüzeyi ne kadar uzun süre donmuşsa, boşluk o kadar büyük olmalıdır.

Isı eşanjörünün ısıl gücünün borunun uzunluğundan değil, döşendiği zeminin yüzeyinden kaynaklandığını unutmayın. Daha küçük aralık, ondan daha fazla ısı alınmasına izin vermez, ancak daha uzun bir boru gerektirir. Tuzlu suyu daha uzun bir borudan pompalamak için daha güçlü bir sirkülasyon pompası gerektiğinden, bu daha yüksek yatırım ve işletme maliyetleri anlamına gelir. Öte yandan, borular arasındaki mesafenin çok büyük olması, ısının varsayılan miktarda alınmadığı anlamına gelir, bu nedenle eşanjörün gücü daha düşüktür.

Yatay toprak kaynaklı ısı pompası - çalıştırma şeması (Şek. aşağıdaki)

Yer ısı pompası yatay eşanjör alanının hesaplanması

Yer ısı eşanjörünün ısıyı aktarma gücü, toprağın türüne ve özellikle de nem içeriğine bağlıdır. Buna bağlı olarak, yatay ısı eşanjörünün yüzeyini hesaplamak için aşağıdaki zemin ısıl verim değerleri qg (polietilen borular için) kullanılır:

  • kumlu kuru - 10 W/m2
  • kumlu ıslak - 15-20 W/m2
  • kil kuru - 20-25 W/m2
  • nemli kil - 25-30 W/m2
  • ıslak (akifer) - 35-40 W/m2.

Tabi bunlar yaklaşık değerlerdir.

İnşaat başlayana kadar eşanjör alanı boyunca toprağın aynı olup olmadığına karar vermek zordur, bu nedenle hesaplama için daha düşük değeri kullanmak daha güvenlidir. Düzgün yapılmış bir sistemde, ısı pompası kompresörü yılda 1800 ila 2400 saat çalışır - zeminin daha düşük ısıl verimi, daha uzun çalışma saatleriyle sonuçlanır.

Eşanjörün alanı aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanır: A=Qchł/qg

Örnek: evin ısınma için enerji ihtiyacı 14 kw ve pompa bunu tam olarak karşılayacak (tek değerlikli sistemde çalışacak).Seçilen cihaz, B0/W35 parametreleri için 14 kW'lık bir termal (ısıtma) güce ulaşır ve COP=4,5 performans katsayısına ulaşır. Bu nedenle soğutma gücü Qchch=(4.5-1)/4.5 14=10.9 kW, yani 10.900 W'dir. Eşanjör kuru killi toprakta yapılacaktır, dolayısıyla alanı A=10 900/20=545 m2Bir akifer söz konusu olduğunda eşanjörün boyutunun neredeyse yarısı kadar olabileceğini unutmayın, ancak zemin kumluysa alanı 1000 m'nin üzerindedir2 Bu durumda, boruları sondaj deliklerine dikey olarak yerleştirmek daha iyidir.

Yer ısı pompası dikey eşanjör

Isı pompası, eşanjör boruları zemine dikey olarak - 40-150 m derinliğindeki sondaj deliklerine yerleştirildiğinde daha yüksek bir COP'ye ulaşır. Bunun nedeni, 10 m'nin altında zemin sıcaklığının tüm yıl boyunca 10°C civarında olmasıdıroC - yani kışın 1,5 m derinlikten yaklaşık on kat daha fazla.

Ancak dikey bir eşanjör yapmak, yatay bir eşanjörden açıkça daha pahalıdır. Bunlar, borunun bir ilmek oluşturan dikey parçalarıdır (boru kuyudan aşağı akar, altta döner ve yukarı çıkar). Bunlara jeotermal problar denir. Bu durumda hesaplanan alan değil, genellikle birden fazla sondadan oluşan eşanjörün toplam uzunluğudur.

Dikey kuyulara bir veya iki çift boru (U tipi veya çift U prob) yerleştirilir. Borunun sondaj deliğine sokulması, ek bir doldurma (itme) borusunun kullanımına uyarlanabilen dikey boruları bağlayan bir eleman olan kafa tarafından kolaylaştırılır. Kafa, açılan deliğe ve bununla birlikte ısı eşanjör borularına itilir. Ardından, bir doldurma borusu aracılığıyla deliğe beton-çimento karışımı verilir.

U tipi eşanjörde sıvı bir borudan başlığa akar ve buradan diğer borudan geri döner. Çift U tipi eşanjörde - aşağı ve yukarı iki borudan akar.

50 m derinliğe kadar kuyular arası mesafe 5 m'den az olmamalı, daha derinlerde 8 ila 15 m arasında olmalıdır.Yer altı suyunun akış yönüne dik bir hat üzerinde yerleştirilmelidir. .

Yer ısı pompası dikey eşanjörünün uzunluğunu hesaplama

Bu durumda zeminin özelliklerinin derinlikle nasıl değiştiğini bulmak önemlidir. Bu bilgi, jeolojik haritalar ve civarda daha önce açılmış sondajların belgelenmesi ile sağlanabilir. Bu temelde, münferit toprak katmanlarının kalınlığını değerlendirmek ve eşanjör borularının yerleştirileceği alan için termal iletkenlik katsayısı l'nin ortalama değerini hesaplamak mümkündür. Bununla birlikte, hesaplamalar tüm yer altı suyu hareketlerini hesaba katamaz ve pratikte elde edilen sonucun gerçeklikten önemli ölçüde farklı olduğu sıklıkla görülür. Dikey eşanjörün sağlıklı çalışabilmesi için yapılacak yerde toprak testi yaptırmak gerekir.Bu durumda zeminin ısı kapasitesi qg de türüne bağlıdır.

PE80 borular için:

  • kuru kumlu toprak - 10-12 W/m;
  • kumlu ıslak - 12-16 W/m;
  • orta killi kuru - 16-18 W/m;
  • orta tınlı ıslak - 19-21 W/m;
  • ağır killi kuru - 18-19 W/m;
  • ağır killi ıslak - 20-22 W/m;
  • ıslak (akifer) - 25-30 W/m.

Elbette, belirli bir toprak türünün tek tek katmanlarının kalınlığını hesaba katmalı ve her sondanın toplam performansını buna göre hesaplamalısınız.

Çift U sonda (sondaj deliğinde dört tüp) kullanılarak hem kuru hem de akifer katmanlarına sahip zeminin termal verimliliği ortalama 50 W/m civarındadır. Bu nedenle, kabaca bir kılavuz olarak, yatay bir ısı eşanjörünün (10,9 kW soğutma kapasiteli) hesaplama örneğinde dikkate alınan ısı pompası durumunda, toplam uzunluğu L=10.900/50=olan sondaj deliklerinin olduğu varsayılabilir. 218 m gereklidir, yani örneğin her biri 55 m olan dört adet.

Dikey toprak kaynaklı ısı pompası - çalıştırma şeması (Şek. aşağıdaki)

Yer ısı pompası - daha az güç, daha ucuz kurulum anlamına gelir

Toprak kaynaklı ısı pompası yatırım maliyeti, tesisatın ısıl gücü ile doğru orantılıdır. Bu nedenle, toprak kaynaklı pompanın performans katsayısının şiddetli don başlangıcıyla düşmemesine rağmen, iki değerli bir sistemde bir ısı pompasının kullanılması düşünülmeye değer. En kolay yol, onu bir elektrikli ani su ısıtıcısı ile donatmaktır (genellikle bir aksesuar olarak sunulur - ısı pompası gövdesine monte edilmek üzere). Daha sonra bivalent nokta belirlenir ve bunun için pompanın gerekli ısıl gücü belirlenir. Üçüncü iklim bölgesinde bulunan bir evi toprak kaynaklı bir ısı pompası ısıtacaksa ve -10oC dış sıcaklığın altında bir elektrikli ısıtıcı ile desteklenebileceğini varsayarsak, o zaman termal gücü, PN-EN 12831'e göre hesaplanan tasarım ısı yükünden %25 daha düşük olabilir.Bir zemin ısı eşanjörü yapmanın maliyeti de daha düşük olacaktır.

Bu örnekte 10,9 kw soğutma kapasitesi yerine 8,2 kw yeterlidir bu nedenle yatay eşanjör 545 myerine 410 m2olabilir 2 ve 218 m yerine dikey 164 m. Daha düşük fiyata ek olarak, daha az alana ihtiyaç duyulması da avantajdır.

Yer ısı pompası eşanjörü için hangi borular?

Tek döngünün (devrenin) uzunluğu sınırlıdır - bu, toprak kaynaklı ısı pompasının genellikle fabrikada donatıldığı sirkülasyon pompasının gücünden kaynaklanır (değilse, boruların uzunluğu ve uygun sirkülasyon pompası kurulumun tasarımcısı tarafından seçilir). İzin verilen boru uzunluğu, cihazın teknik verilerinden okunmalıdır. Kullanılan çalışma sıvısının (tuzlu su) çapına ve türüne bağlıdır. Birkaç kilovata kadar güce sahip ısı pompalarında, DN25 ila DN65 çapında bir borudan yapılmış, her biri 100-400 m'lik bir ila dört döngü kullanılır (diğer şeylerin yanı sıra, boruya bağlı olarak) malzeme).PE100 polietilen borular (zeminde taş yoksa) veya PE100 RC en çok yatay ısı eşanjörleri için kullanılır, PE80 borular dikey olanlar için kullanılabilir. Yer ısı eşanjörleri ayrıca PE-Xa, polibütilen (PB) ve plastik kılıflı bakır borulardan yapılmıştır.

Yer ısı eşanjörünün boruları -15oC'ye kadar olduğu varsayıldığından emin olmak için eksi sıcaklıklarda donmayan bir sıvı ile doldurulmalıdır, ısı pompasının - 7oC'de onu kapatan bir koruması olmasına rağmen (daha sonra zemini soğutmayı durdurur). Atmosfer havası daha da soğuk olabileceğinden, ısı eşanjörü borusu hiçbir yerde ona maruz bırakılmamalıdır - muhtemelen ısıl olarak izole edilmiş olarak zemine en az 0,5 m derinlikte gömülmelidir. Bina duvarından geçen boruların çevresinde, inşaat felaketine neden olabilecek temelden 2 m'ye kadar zeminin donmasını önlemek için yalıtım gereklidir.

Toprak kaynaklı ısı pompası kurulumunda çalışma sıvısı

Geçmişte, yerden ısı taşıyan tesisatlarda NaCl tuz çözeltisi kullanılıyordu, bu nedenle bugün hala işlev gören terim - tuzlu su pompaları. Tuzlu su uzun süredir kullanım dışı. En popüler olanı, ekolojik olduğu düşünülen bir propilen glikol su çözeltisidir. Genel olarak tesisatın doldurulması için tavsiye edilir - bu uygulama için hazır çalışma sıvısı olarak satın alınabilir. Seçerken, ısı pompası üreticisinin tavsiyelerine uymalısınız, çünkü sıvı çeşitli inhibitör, stabilizatör, antioksidan ve köpük önleyici katkı maddeleri içerebilir. Propilen glikol sadece yeterince düşük bir donma noktasına sahip olmakla kalmaz, aynı zamanda metalleri aşındırmaz, plastikleri çözmez ve pompaları tutmaz. Bununla birlikte, pompalama için gereken enerji miktarına dönüşen yoğunluğu ve viskozitesi sudan daha fazladır, bu nedenle küçük bir konsantrasyonda (%34) kullanılır. Elbette -15oC'de donmayan birçok sıvı vardır.Etilen glikol çözeltisi de sıklıkla kullanılır, ancak zehirli olduğu ve biyolojik olarak parçalanmadığı için çevreye zararlı kabul edilir.

Etanol de iyi özelliklere sahiptir - en büyük avantajı, pompalanmasının daha az enerji tüketmesi sayesinde düşük viskozite ve yoğunluktur. Tutuşabilirliği, yüksek uçuculuğu, yoğun kokusu ve hepsinden önemlisi sirkülasyon pompasını tıkama tehdidi oluşturan yağlama özelliklerinin olmaması nedeniyle kullanımı popüler değildir. Bu yüzden bazı üreticiler kullanımını yasaklıyor.

Yer ısı pompası fiyatı

Toprak kaynaklı ısı pompasının fiyatı neredeyse 30.000 PLN'den başlıyor. 60.000'in üzerine PLN.

Kategori:

Yeniden yapılanma