Ušteda energije: grejanje i hlađenje kuće geotermalnom energijom

Geotermalni sistemi grejanja, kako im i samo ime kaže, koriste toplotu iz zemlje.

Toplotna pumpa

Toplotna pumpa je sistem koji se sastoji od kompresora, gasa (freona), isparivača i kondenzatora. Ime je proisteklo iz činjenice da prepumpava toplotu sa jednog mesta na drugo.  Princip je sledeći: kompresor sabija gas u kondenzator, zbog čega mu raste temperatura i prelazi u tečno stanje. Na ovom mestu se vrši oslobađanje toplote, dakle gas se hladi, predajući  toplotu okolini oko kondenzatora.

Gas zatim prolazi kroz usku cev, koja se naziva kapilara dalje ka isparivaču koji je znatno širi od kapilare. Na izlasku iz kapilare i ulasku u isparivač, gas se širi (isparava)  i prelazi u gasovito stanje, pri tom uzimajući toplotu okoline oko isparivača. Ovaj sistem dakle ne proizvodi toplotu on je samo prebacuje (prepumpava) sa jednog mesta na drugo na račun mehanikog rada kompresora koji pokreće Freon kroz sistem. Na ovom principu rade frižideri, zamrzivači i klima uređaji.  Jedina razlika se ogleda u činjenici da se ovde toplotna pumpa koristi za grejanje.  Kod frižidera je isparivač unutra a kondenzator se nalazi spolja sa zadnje strane. Primetili ste sigurno crnu perforiranu prloču sa cevima koja se nalazi sa zadnje strane frižidera i prilično je topla kada kompresor  frižidera radi, to je kondenzator.

Princip cirkulisanja geotermalne energije, foto: Wikipedia

Princip kod grejanja objekta je sličan, u ovom slučaju se toplota iz zemlje prepumpava u prostor koji se greje. U tu svrhu upotrebljava se  sistem toplotna pumpa voda-voda (fluid-fluid). Voda (ili neki drugi fluid) kao medijum se u zatvorenoj petlji kreće kroz cevi u zemlji  i preuzima toplotu, zatim se pomoću toplotne pumpe toplota prepumpava u drugu zatvorenu petlju, tj. vodu za grejanje prostorija (radijatori, podno grejanje, fancoileri). Postoji nekoliko varijanti izvedbe petlje koja se nalazi u zemlji, a naravno sve zavisi od uslova na terenu (da li je kamenito, koliko se lako kopa ili buši u dubinu).

U slučaju da je okućnica dovoljno velika najčeće se upotrebljava horizontalna petlja. Neophodno je da petlja pokriva površinu koja je najmanje dva puta veća od površine objekta koji se greje. Ako dvorište, tj. okućnica nisu dovoljno veliki, onda se koristi vertiklana petlja.

U vertikalnu bušotinu se postavlja cev ili dve ukrštene cevi u obliku slova U. Zavisno od potrebe, odnosno veličine objekta koji se greje na ovaj način, buši se potreban broj bušotina.

Ukoliko u okolini objekta postoji veća vodena površina, jezero, reka itd. onda se i ona može iskoristi za grejanje objekta.

Primenjivo je gde je klima blaža, gde temperatura vode ne pada ispod minimalne temperature, kada je isplativost ovakvog sistema dovedena u pitanje.

Najneobičniji način je primenom dva vertikalna bunara, gde se iz jednog  izvlači voda koja ide ka toplotnoj pumpi a u drugi se vraća voda.

Potrebno je napomenuti da se ovakav način retko koristi jer se tako može narušti struktura podzeminih voda. Takođe se ne može sa sigurnošću utvrditi koliko će bunar iz koga se voda izvlači biti izdašan i do kada. Problem može da predstavlja i zasićenje bunara u koji se voda vraća.

Primenom ovog načina grejanja objekta moguće je postići odnos uloženo dobijeno od 1:4, pa čak i 1:5. To praktično znači da se za 1KWh uložene električne energije za rad kompresora, može dobiti toplotna energija kao da smo uključili električni grejač snage 4-5KW na sat vremena.

Naravno ovaj odnos zavisi najviše od temperature izvora toplote i temperature radnog medijuma koja se želi postići na predajnoj strani. Najbolji odnos se postiže kod niskotemperaturnih sistema grejanja, kao što je podno grejanje koje radi na temperaturama do 30-tak stepeni ili grejanje sa FANCOIL uređajima. Bitno je napomenuti da je ovaj sistem moguće u letnjem periodu koristiti za hlađenje prostorija, a najprikladniji je u izvedbi baš sa fancoilerima, zbog pojave kondenzata.

Izvor: EkoNeimar