toplotna pumpa zemlja moze da valja

8/7/2019 Toplotna pumpa zemlja moze da valja

1/6

Toplotna pumpa zemlja/voda: Energija iz tla

Re geotermalno ima poreklo od dve grke rei geo (zemlja) i therme (toplota) i znaitoplota zemlje, pa se prema tome toplotna energija Zemlje naziva jo i geotermalna energija.Toplota u unutranjosti Zemlje rezultat je formiranja planeta iz praine i plinova pre vie odetiri milijarde godina, a radioaktivno raspadanje elemenata u stenama kontinualnoregenerie tu toplotu, pa je prema tome geotermalna energija obnovljivi izvor energije. Ovaenergija se uglavnom generie iz Zemljinog jezgra odnosno Zemljinog sredita budui datemperatura u sreditu zemlje dostie i temperaturu preko 6000 C to je dovoljno ak i zaotapanje kamenja.

Najvei geotermalni sistem koji slui za grejanje nalazi se na Islandu, odnosno unjegovom glavnom gradu Reykjavik-u u kojem gotovo sve zgrade koriste geotermalnu

energiju, te se ak 89% islandskih domainstva greje na taj nain.

-Sistemi za grejanje i hlaenje

Toplotne pumpe pruaju mogunost efikasnog dobijanja niskotemperaturne toplote.Komponente grejnog sistema su sama zgrada, odnosno objekat zagrevanja, sistem zadistribuciju toplote, toplotna pumpa i izvor toplote za toplotnu pumpu (razmenjiva toplote uzemlji).

Slika 5.1 sistem geotermalnog grejanja


2/6

Slika 5.2 sistem geotermalnog hlaenja

Razmenjiva toplote je u osnovi sistem polietilenske cevi koje se nazivaju geotermalnesonde. Geotermalne sonde je potrebno instalirati u energetsku buotinu u blizini ili ispodsamog odjekta zagrevanja. Kroz njih krui radni fluid-glikol (meavina vode i antifriza).

Na ovaj nain zemlja-tlo se koristi kao izvor energije za rad toplotne pumpe uzimskom reimu rada (slika 5.1), a tokom leta zemlja e biti toplotni ponor za prijem toplotekondezacije pri radu toplotne pumpe u reimu hlaenja (slika 5.2). Najbolja iskorienostsistema je u kombinaciji sa niskotemperaturnim sistemima grejanja, kao to su podno i zidno

grejanje.

-Vrste sistema za razmenjivanje toplote

Zatvoreni sistem

Osnova ovog sistema je da radni fluid konstantno cirkulie kroz polietilenske cevipovezane u U-petlju. Radni fluid nikada ne dolazi u kontakt sa podzemnim vodama ilistenama.

Slika 5.3 zatvoreni sistem


3/6

Otvoren sistem

Za razliku od predhodnog, voda uzeta iz bunara je direktno spojena sa toplotnompumpom nakon ega se vraa u zemlju preko drugog bunara. Ovakav sistem moe bitiinstaliran samo na lokacijama na kojima postoje dovoljne koliine podzemnih voda.

Slika 5.4 otvoreni system

Vertikalne instalacija sondi

Ovakvi sistemi zahtevaju adekvatnu opremu za buenje kojom e se pre svega izbuitienergetska buotina a zatim i izvriti instalacija geotermalne sonde u nju. Ovaj tip je idealanza sisteme koje je potrebno instalirati na prostorno ogranienim lokacijama. Moe biti iotvorenog i zatvorenog tipa ali se u praksi ee koristi zatvoreni tip.

U zavisnosti od kvadrature objekta zagrevanja i raspoloivog prostora za buenje

energetskih buotina odreuje se raspored i broj potrebnih buotina kao i sama duina sondikoja je potrebna za efikasno zagrevanje objekta.

Slika 5.5 vertikalno postavljene sonde


4/6

Horizontalna instalacija sondi

Horizontalne petlje se postavljaju u rovove ili serije rovova ija najmanja dubina trebada bude 6 m. Ovakav sistem zahteva raspolaganje dovoljnom povrinom terena, znatnoveom nego to je sluaj kod vertikalnih sondi.

Slika 5.6 horizontalno postavljene sonde

-Zemljana sondaPomou zemljane sonde oduzima se energija iz zemlje iz veih dubina. Kod ovog

sistema primarna je toplota Zemljine kore a ne direktno sunevo zraenje kao kod zemljanihkolektora. Na ovaj nain dobija se priblino konstantna temperatura izvora kroz celu godinu.Dubina buenja zavisi od sastava tla i duine cevi, a najee se kree u rasponu od 140 - 165mm. Cevi su tzv. dvostruke polietilenske U-cevi posebno napravljene za ovu namenu, duina32 ili 40 mm. Toplota koju zemlja predaje na sondu zavisna je od sastava zemlje. Prosenigodinji toplotni uinak kree se od 35 - 100 W/m. Kao okvirna proraunska veliina moe seuzeti 50 W/m. Na osnovu ovog podatka moe se izraunati ukupna duina buenja tj. brojbuotina

Okvirni proraun:

Zadano: 15 kW potrebna snaga za grejanje objekta

Ukupno potrebna dubina buenja:

L = P x (1 - e) / q


5/6

Gdje je:

P - snaga za grejanje u kW

e - udeo el. snage za pogon kompresora toplotne pumpe (cca 25 %), e = 0,25

q - specifino odavanje toplote zemlje, q 0,050 kW/m

L = 15 x (1 - 0,25) / 0,050 = 225 m

Slede 3 buotine od 75 m

Razmak izmeu buotina ne bi smeo biti manji od 6 m. U cevi se stavlja meavinaetilenglikola i vode kao osiguranje od preniskih temperatura u sondi. Meuprostor buotine icevi ispunjava se suspenzijom pesak+cement+voda prema tano odreenoj recepturi.Punjenje suspenzijom potrebno je kako bi se ostvario kvalitetni prenos toplote od zemlje nasondu. Buotine (sonde) se meusobno povezuju u zajedniku ahtu koja se nalazi u

neposrednoj blizini toplotne stanice. Prenos toplote od zemlje do toplotne pumpe obavlja secirkulacijom medija kroz sonde pomou cirkulacijske pumpe koja se nalazi u toplotnojstanici. Povrina iznad zemljanih sondi moe se asfaltirati i bez posebnih je ogranienja.

-Zemljani kolektor

Ako u izgradnji kue odnosno ureenja okunice i ako imamo raspoloivu povrinuzemlje tada ukopavanje polietilenskih cevi ne bi trebao biti neki vei problem. Cevi se polauu zemlju na dubini 1,2 - 1,5 m, ispod granice smrzavanja ali ne preduboko jer se spoveanjem dubine smanjuje uticaj toplotnog toka Sunca i padavina.

Postoje vie naina polaganja cevi a jedan od najeih je da se cevi u jednomiskopanom "bazenu" poloe po slinom principu kako se i polau cevi za podno grijanje.Jedno od najeih pitanja je koliko toplote moemo na ovaj nain dobiti iz zemlje ? Tozavisi od sistema tla. Proseni godinji toplotni uinak iznosi 20 - 40 W/m2 (iskop na dubinu1,2 - 1,5 m). to je zemlja bogatija vlagom to je specifino odavanje toplote vee. Bolje jepostaviti cevi u glinastu zemlju nego u ljunanu. Prosena proraunska vrednost uzima se 25W/m2.

Okvirni proraun:

Zadano: 15 kW potrebna snaga za grejanje objekta

Potrebna raspoloiva povrina zemlje:

A = P x (1 - e) / q


6/6

Gdje je:

P - snaga za grejanje u kW

e - udeo el. snage za pogon kompresora toplotne pumpe (cca 25 %), e = 0,25

q - specifino odavanje tolpte zemlje, q 0,025 kW/m2

A = 15 x (1 - 0,25) / 0,025 = 450 m2

Razmak polaganja cevi zavisi od duine cevi i kree se u rasponu od 40 - 70 cm.Poloene cevi se pre zatrpavanja proveravaju. U cevi se stavlja meavina etilenglikola i vodekao zatita od smrzavanja. Naime, tokom rada sistema mogu se oekivati temperature medijau cevima i ispod 0C. Nakon to se napune mediji i stave pod pritisak, cevi se zatrpavajuzemljom. U sluaju prisutnosti otrog kamenja u zemlji, poeljno je pre zatrpavanja ceviprekriti tanjim slojem peska 10 - 15 cm. Polazni i povratni krajevi cevi spajaju se nazajedniki razdelnik i sabirnik, koji se nalazi ukopan u ahtu, kojeg je najbolje postaviti u

iskopani "bazen". Od ahte do toplotne stanice gde se nalazi toplotna pumpa radi se iskopkanala takoe na dubini 1,2 - 1,5 m i u njega se polau dve napojne polietilenske cijevi.

Prenos toplote od zemlje dotoplotne pumpe obavlja se cirkulacijom medija kroz cevipomou cirkulacijske pumpe koja se nalazi u toplotnoj stanici. Povrina ispod koje supoloene cevi ne smeju se asfalirati. Poeljno je da u potpunosti bude izloen utjecaju Sunca ipadavina. Mogue je polaganje "kocki" ali u manjem obimu, za staze i sl. Unutar kolektorskepovrine ne smeju se polagati cevi za snadbevanje pitkom vodom zbog mogueg smrzavanja.Nije preporuljivo saditi drvee sa dubokim korenjem. Sistem sa zemljanimkolektorom jedan je od najee korienih sistema. Garantuje stabilno oduzimanje toplote iz

zemlje i ne trai prevelika ulaganja. Kao mogui nedostaci su ogranienja u raspoloivojpovrini zemlje i smanjen uinak kod pasivnog hlaenja.

toplotna pumpa zemlja moze da valja

Documents