ऊष्मा मानव जीवन को बनाए रखने के लिए आवश्यक ऊर्जा के सबसे अधिक मांग वाले प्रकारों में से एक है। साथ ही, इसके उत्पादन के लिए संसाधन लागत काफी प्रभावशाली है - चाहे वह पेट्रोलियम उत्पादों के साथ बिजली हो या कोयले और लकड़ी जैसे पारंपरिक ईंधन। जाहिर है, इस पृष्ठभूमि के खिलाफ, हीटिंग की एक वैकल्पिक विधि पेश करने की आवश्यकता है। इस प्रकार के सबसे आशाजनक और सक्रिय रूप से विकसित तकनीकी समाधानों में से एक भू-तापीय ताप पंप है, जिसकी अवधारणा धीरे-धीरे घरेलू परिचालन स्थितियों के करीब आ रही है।
प्रौद्योगिकी सिंहावलोकन
गर्मी के वैकल्पिक स्रोत के किसी भी विचार में एक या किसी अन्य प्राकृतिक सामग्री या घटना की सेवा शामिल है। इस मामले में, उपमृदा केंद्रीय ऊर्जा आपूर्तिकर्ता है। जमीन पर निश्चितपर्याप्त तापमान बनाए रखने के लिए पर्याप्त गहरा ताकि इसकी गर्मी जमा हो सके और सतह पर आगे उपयोग की जा सके। हाइड्रोलॉजिकल संसाधनों को भी गर्मी के स्रोत के रूप में माना जा सकता है, जिससे भंडारण बुनियादी ढांचे के तकनीकी डिजाइन में समायोजन किया जा सकता है।
इस तकनीक की प्रभावशीलता का प्रतिनिधित्व करने के लिए, यह ध्यान दिया जा सकता है कि भू-तापीय ताप पंप के रखरखाव में 1 किलोवाट ऊर्जा का निवेश करते समय, आप 2-6 किलोवाट के रूप में वापसी प्राप्त कर सकते हैं। इतनी उच्च दक्षता क्या बताती है? प्राकृतिक ऊर्जा स्रोतों के प्रसंस्करण के अन्य साधनों की तुलना में, भूतापीय तंत्र मध्यवर्ती रूपांतरण चरणों के लिए प्रदान नहीं करते हैं। उदाहरण के लिए, सौर ऊर्जा भंडारण के लिए बिजली में परिवर्तित होने के लिए प्रकाश और गर्मी की आवश्यकता होती है, जिसका उपयोग घर चलाने के लिए किया जाता है। इस मामले में, गर्मी परिवर्तित नहीं होती है, लेकिन सीधे या न्यूनतम संक्रमणकालीन चरणों के साथ लक्षित उपभोक्ताओं को स्थानांतरित कर दी जाती है।
ऑपरेशन सिद्धांत
शुरू करने के लिए, भू-तापीय तापन की प्रक्रिया में शामिल विशिष्ट बिंदुओं की पहचान करना उचित है। प्रक्रिया जमीन में शुरू होती है - एक स्तर पर जो हिमांक के नीचे स्थित होता है। गहराई के आधार पर तापमान भिन्न हो सकता है। न्यूनतम थर्मल प्रभाव के लिए, यह 0 डिग्री सेल्सियस से अधिक है, लेकिन व्यवहार में 35-40 डिग्री सेल्सियस को आर्थिक रूप से उचित संकेतक माना जाता है। अंतिम उपयोगकर्ता हीटिंग सर्किट है।
एक विशेष पाइपलाइन जमीन से घर के हीटिंग सिस्टम में ऊर्जा स्थानांतरित करने के लिए जिम्मेदार है,एक भू-तापीय ताप पंप द्वारा सेवित। संचालन का सिद्धांत इस तथ्य पर आधारित है कि सर्द सर्किट के साथ बाष्पीकरणकर्ता हीट एक्सचेंजर के साथ इस आपूर्ति लाइन के माध्यम से गर्मी को स्थानांतरित किया जाता है। एयर कंडीशनर की तरह, फ़्रीऑन सक्रिय वाष्पनशील पदार्थ की भूमिका निभाता है। पंप शुरू होने से पहले, यह एक तरल अवस्था में होता है, और स्टार्ट-अप के बाद यह गैसीय रूप में चला जाता है। इसके अलावा, अद्यतन किए गए रेफ्रिजरेंट को कंप्रेसर में स्थानांतरित कर दिया जाता है, जिसके संचार अंतिम हीटिंग सर्किट से जुड़े होते हैं। इस बिंदु पर अतिरिक्त फ्रीऑन आउटलेट चैनल के माध्यम से छुट्टी दे दी जाती है।
भूतापीय उपकरण
सिस्टम का मुख्य कार्यात्मक तत्व एक थर्मल मैकेनिकल पंप है। इकाई की संरचना को तीन परिपथों द्वारा दर्शाया जाता है:
- बाहरी। पारंपरिक शीतलक को एंटीफ्ीज़ या नमकीन के रूप में प्रसारित करता है।
- आंतरिक। सीलबंद कक्षों में रेफ्रिजरेंट होता है जहां हीटिंग-वाष्पीकरण प्रक्रियाएं होती हैं।
- बाहरी लूप जो सीधे लक्षित सिस्टम पर जाता है।
इसके अलावा, हीटिंग के लिए भू-तापीय ताप पंप के कार्य निकायों की सूची में एक कंप्रेसर, एक बाष्पीकरणकर्ता, एक निर्वहन चैनल और गर्मी वाहक शामिल हैं। यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि एप्लिकेशन के आधार पर डिज़ाइन, लेआउट और अतिरिक्त कार्यक्षमता भिन्न हो सकती है। मिट्टी के लिए, पानी और हवा के लिए, साथ ही साथ संयुक्त प्रणालियां हैं जो विभिन्न परिस्थितियों में काम कर सकती हैं।
गर्मी के स्रोत और भंडारण सुविधाएं
जियोथर्मल सिस्टम के कई फायदे हैं,घरेलू उपयोग के लिए किफायती ऊर्जा आपूर्ति, व्यावहारिकता और तकनीकी पहुंच से जुड़ा है। लेकिन, वैकल्पिक ऊर्जा को स्टोर करने वाली अन्य प्रणालियों की तरह, यह स्रोत पर निर्भर है। इसलिए, गर्मी की आपूर्ति की स्थिरता सुनिश्चित करने के लिए, बैकअप ऊर्जा आपूर्ति चैनल से जुड़ने की संभावना पर पहले से विचार करना आवश्यक है। ग्राउंड और हाइड्रोलॉजिकल स्रोतों पर नीचे चर्चा की जाएगी, लेकिन अभी के लिए, आपको सैद्धांतिक रूप से कार्यशील बुनियादी ढांचे से परिचित होना चाहिए कि भू-तापीय ताप पंप संसाधन आपूर्ति प्रणाली के रूप में कार्य करता है। थोक सामग्री, पाइप, जांच और संरचनाएं, जिनकी संरचना ऊर्जा जमा कर सकती है, गर्मी रिसीवर के रूप में कार्य करती है। विशेष रूप से, ये पंप, कूलेंट और तृतीय-पक्ष हीटिंग सिस्टम से जुड़े हीटिंग मैट हो सकते हैं।
ऊष्मीय ऊर्जा का जमीनी स्रोत
भूतापीय ऊर्जा को संग्रहित करने वाली उच्च क्षमता वाली प्रणालियों को लगभग 200 m22 के क्षेत्रों में रखा गया है। हिमांक के नीचे चिन्हित क्षेत्र से 40-50 सेंटीमीटर मोटी मिट्टी की परत हटा दी जाती है। सामान्य तौर पर, 150-200 सेमी की मोटाई प्राप्त की जाती है। ये और अन्य डेटा परियोजना में एक विशेष हीटिंग सर्किट के लिए ऊर्जा मात्रा की गणना के साथ इंगित किए जाते हैं। बहुत कुछ इस क्षेत्र पर भी निर्भर करेगा, क्योंकि एक क्षेत्र में आप 1 मीटर2 से 30 W निकाल सकते हैं, और दूसरे में - 1 m2 से 70-80.
संचित तत्वों को समायोजित करने के लिए साइट पर कुएं, खाइयां या ठोस प्लेटफार्म बनाए जाते हैं। कार्यान्वयन में सबसे सुलभ माना जाता हैएक ऊर्ध्वाधर डाउनहोल स्थापना जिसमें सर्पिल संचय पाइप या मैट रखे जाते हैं। इंटेक इन्फ्रास्ट्रक्चर के क्षैतिज विन्यास में, हीटिंग के लिए एक ग्राउंड सोर्स हीट पंप बड़ी मात्रा में ऊर्जा का उत्पादन कर सकता है, लेकिन इसके नुकसान हैं। वे भूकंप के मौसम की जटिलता से संबंधित हैं (बड़े क्षेत्रों को विकसित करने के लिए विशेष उपकरण की आवश्यकता होती है), किसी भी भूनिर्माण और कम तापमान के हीटिंग सीजन के अंत तक बहिष्करण।
तापीय ऊर्जा का जल स्रोत
इस मामले में सेवा की मुख्य वस्तुएं झीलें, जलाशय और तालाब हैं। जमा करने वाले तत्वों के लिए, उनका कार्य एंटीफ्ीज़ भरने वाले बहुलक पाइप द्वारा किया जाता है। औसतन निकाली गई ऊर्जा की मात्रा को 30 डब्ल्यू प्रति 1 मीटर पाइप के रूप में दर्शाया जा सकता है। एक बड़े निजी घर के जटिल रखरखाव के लिए 12 kW की आवश्यकता होती है - तदनुसार, 400 मीटर लंबे पाइपिंग सिस्टम को व्यवस्थित करना आवश्यक है।
जलविद्युत संसाधनों से गर्मी भंडारण के लिए एक और तरीका है। यदि आस-पास कोई झीलें और जलाशय नहीं हैं, तो अपनी साइट पर आप 2-3 कुओं को लगभग 20 मीटर की गहराई वाले कुओं से लैस कर सकते हैं। इस स्तर पर पानी का तापमान लगभग 10 ° C होगा, लेकिन यह पर्याप्त है सहायक हीटिंग फ़ंक्शन के लिए। लब्बोलुआब यह है कि एक भू-तापीय ताप पंप लगातार गर्म या गर्म पानी को प्रसारित करने का कार्य करता है। सर्किट के एक तरफ, कुओं में संसाधन को बिना किसी मामूली लागत के लगातार गर्म किया जाता है, और घर पानी के नए प्राप्त हिस्से से ऊर्जा जमा करता है।
जियोथर्मल सिस्टम इंस्टालेशन
उपकरण खरीदने का निर्णय लेने से पहले, किसी को यह मूल्यांकन करना चाहिए कि क्या इस तकनीक का उपयोग मूल रूप से किसी विशेष क्षेत्र में उचित है। ऐसा करने के लिए, मिट्टी जमने की गहराई के निर्धारण के साथ कई भूवैज्ञानिक अन्वेषण अध्ययन किए जाते हैं।
इंस्टॉलेशन में, पाइप या अन्य जमा करने वाले तत्व, एक पंप और इंस्टॉलेशन फिटिंग शामिल होते हैं। आंतरिक हीटिंग इंफ्रास्ट्रक्चर रेडिएटर्स, फैन कूलर या गर्म पानी के फर्श आदि द्वारा बनाया जा सकता है। यह आपूर्ति किए गए संसाधन के उपभोग की प्रणाली होगी।
तो, कुओं में घर के लिए भू-तापीय ताप पंप स्थापित किए जा रहे हैं - जैसा कि पहले ही उल्लेख किया गया है, न केवल जमीन, बल्कि पानी भी। कुओं, खाइयों और खेतों को मिट्टी की एक तरल परत से लैस करना संभव है, लेकिन इस विकल्प का उपयोग अक्सर औद्योगिक गर्मी की आपूर्ति के लिए किया जाता है। बनाई गई जगह में, बैटरी पूरे साइट पर रखी जाती है - सीधी रेखा या सर्पिल कॉन्फ़िगरेशन में। सर्किट सतह पर स्थित एक पंप से जुड़े होते हैं, जो बदले में, घरेलू हीटिंग सर्किट से जुड़ा होता है।
जियोथर्मल पंप निर्माता
HVAC उपकरण के सबसे बड़े डेवलपर्स के प्रयासों से इस खंड को सक्रिय रूप से विकसित किया जा रहा है। विशेष रूप से, बॉयलर निर्माता वीसमैन लगभग +65 डिग्री सेल्सियस के ऑपरेटिंग तापमान पर पानी और जमीन के ताप भंडारण के लिए विश्वसनीय इकाइयां प्रस्तुत करता है। औद्योगिक और सार्वजनिक भवनों के लिए 300-350 मीटर 2 NIBE F1145 ग्राउंड सोर्स हीट पंप के क्षेत्र में उपलब्ध है। उसके लिएसुविधाओं में 380 वी पर तीन-चरण नेटवर्क से कनेक्ट करने की क्षमता और 220 वी पर एकल-चरण नेटवर्क शामिल हैं। जापानी कंपनी मित्सुबिशी अनुप्रयोगों के संदर्भ में भू-तापीय पंपों के सार्वभौमिक मॉडल पेश करती है। इस कंपनी के डेवलपर्स 2007 से एक सरल नियंत्रण प्रणाली के साथ मल्टी-ज़ोन हीटिंग सेपरेशन की अवधारणा विकसित कर रहे हैं।
ऐसे होनहार वर्ग और घरेलू कंपनियों को नज़रअंदाज़ न करें। उदाहरण के लिए, एक रूसी निर्मित ब्रोस्क मार्क II 100 भू-तापीय ताप पंप विशेष रूप से एक निजी उपभोक्ता के लिए डिज़ाइन किया गया है - एक छोटे से देश के घर का मालिक। लेकिन, मामूली प्रदर्शन के बावजूद, इस उपकरण को विश्वसनीय, ऊर्जा कुशल और बहुक्रियाशील के रूप में जाना जाता है।
प्रौद्योगिकी पर सकारात्मक प्रतिक्रिया
हीटिंग की यह विधि रखरखाव, रखरखाव की सुविधा और निश्चित रूप से संचालन के दौरान न्यूनतम वित्तीय लागत के साथ कई लोगों को आकर्षित करती है। उपकरण को व्यावहारिक रूप से उपभोज्य ईंधन सामग्री की आवश्यकता नहीं होती है। एक ही पंप और नियंत्रण उपकरण के कार्य को सुनिश्चित करने के लिए विद्युत संसाधनों की आवश्यकता होती है, लेकिन वे लौटाई गई ऊर्जा की मात्रा की पृष्ठभूमि के खिलाफ महत्वहीन हैं। भूतापीय ताप पंपों की पर्यावरण मित्रता पर भी जोर दिया जाता है। समीक्षा और प्लसस के बीच पहले स्थानों में से एक ने इस तथ्य को रखा कि कामकाजी बुनियादी ढांचा घर में जगह नहीं लेता है। केवल संचार लाया जाता है, और बाकी कार्यात्मक इकाइयां और नोड सड़क पर बने रहते हैं।
नकारात्मक समीक्षा
एक पूर्ण बॉयलर रूम जियोथर्मल थर्मल प्रदर्शन के साथसिस्टम तुलनीय नहीं हैं। और बिंदु विशिष्ट शक्ति संकेतकों में भी नहीं है, बल्कि गर्मी की ऐंठन वाली आपूर्ति में है। कई लोग लंबे समय तक कम ऊर्जा वितरण दरों के बारे में शिकायत करते हैं, यही वजह है कि बैकअप आपूर्ति प्रणालियों को व्यवस्थित करने की सिफारिश की जाती है। लेकिन यहां एक और कमी है। यद्यपि उपकरण के रखरखाव पर थोड़ा पैसा खर्च किया जाता है, प्रारंभिक निवेश एक शक्तिशाली औद्योगिक बॉयलर की खरीद के बराबर है। यहां तक कि रूसी मूल का भू-तापीय ताप पंप BROSK मार्क II 100 250-300 हजार रूबल के लिए बाजार में उपलब्ध है। कॉन्फ़िगरेशन के आधार पर। स्थापना लागत में भी 50-70 हजार रूबल खर्च होंगे।
निष्कर्ष
एक निजी घर में गर्मी की आपूर्ति के आयोजन के लिए काफी विकल्प हैं। उनमें से प्रत्येक ऑपरेशन के दौरान अपने तरीके से महंगा है - महंगे बिजली के पैनल से लेकर किफायती गैस बॉयलर तक। लेकिन, आधुनिक डिजाइन में पारंपरिक उपकरण एक ऐसी प्रणाली है जो डिजाइन में अनुकूलित और प्रबंधन में आसान है। होम हीटिंग के लिए भू-तापीय ताप पंप क्या आकर्षित कर सकता है? बेशक आर्थिक पहलू सामने आएगा, लेकिन और क्या? यदि परिसर को व्यवस्थित करने के लिए साइट पर पर्याप्त जगह है तो आप ऐसे प्रतिष्ठानों की ओर रुख कर सकते हैं। इस मामले में, आप निरंतर निगरानी और रखरखाव के बिना कम से कम निष्क्रिय सहायक अंतरिक्ष हीटिंग पर भरोसा कर सकते हैं। और एक और बात - यह पूर्ण स्वायत्तता है, जिससे भूतापीय उपकरणों को गर्मी के बैकअप स्रोत के रूप में उपयोग करने की अनुमति मिलती है।
