عندما يأتي الشتاء البارد نحتاج إلى تدفئة منزلنا لنشعر بمزيد من الراحة. وذلك عندما تنشأ الشكوك حول ظاهرة الاحتباس الحراري والتلوث وغيرها من المشاكل المتعلقة باستخدام الطاقة التقليدية للتدفئة. ومع ذلك، يمكننا الاعتماد على الطاقة المتجددة لتدفئة المنازل. يتعلق الأمر بالتسخين الجيوحراري.
تستفيد الطاقة الحرارية الأرضية الحرارة الداخلية للأرض لتسخين المياه وزيادة درجة الحرارة في المباني. ويمكن استخدام هذه الحرارة المتراكمة في طبقات الأرض كمصدر طاقة مستدام لمختلف التطبيقات المنزلية والصناعية. في هذه المقالة سوف نقوم بشرح كل ما يخص التدفئة الحرارية الأرضية: تشغيله وتطبيقاته ومزاياه والمزيد. إذا كنت تريد أن تعرف كيف يمكنك الاستفادة من هذه التكنولوجيا الرائعة في منزلك، تابع القراءة!
ما هي الطاقة الحرارية الجوفية؟
أول شيء هو إجراء مراجعة موجزة لماهية الطاقة الحرارية الأرضية. وهي الطاقة المخزنة على شكل حرارة تحت سطح الأرض. تشمل هذه الطاقة الحرارة المخزنة في التربة والمياه الجوفية والصخورفي أي درجة حرارة، بغض النظر عن العمق أو المنشأ.
وبفضل هذه الحرارة المتراكمة في باطن الأرض، يمكننا الاستفادة من الطاقة الحرارية الأرضية للأغراض المنزلية والصناعية. اعتمادًا على درجة الحرارة الموجودة فيه، يمكن استخدامه لأغراض مختلفة:
- تزود حرارة للتدفئة أو الماء الساخن المنزلي أو تكييف الهواء.
- توليد كهرباء في المنشآت ذات المحتوى الحراري العالي (خزان درجة الحرارة المرتفعة).
في سياق التدفئة الحرارية الأرضية، نستخدم موارد المحتوى الحراري المنخفضحيث لا تكون درجة الحرارة مرتفعة بما يكفي لتوليد الكهرباء، ولكنها مثالية لتدفئة المنازل والمباني بكفاءة واستدامة.
كيف يتم استخدام الطاقة الحرارية الجوفية؟
وقد أظهرت الدراسات أنه في أعماق ما بين 15 و 20 أمتارتظل درجة حرارة باطن الأرض مستقرة طوال العام، بغض النظر عن التغيرات في درجة الحرارة الخارجية. تميل درجة الحرارة هذه إلى أن تكون حوالي 15-16 درجة مئوية في المتوسط. وإذا نزلنا أكثر، ترتفع درجة الحرارة تقريبًا 3 درجات كل 100 متر، بسبب التدرج الحراري الأرضي.
وللاستفادة من هذه الطاقة يتم استخدام أنابيب تحت الأرض يتم من خلالها أ سائل نقل الحرارة (ماء ممزوج بمادة مانعة للتجمد) ينقل الحرارة من باطن الأرض إلى السطح. وبهذه الطريقة، يمكننا التقاط الحرارة الطبيعية للأرض والاستفادة منها لتوليد الراحة الحرارية.
هناك ثلاث تقنيات رئيسية جمع الحرارة الحرارية الأرضية:
- الأنظمة الأفقية: يتم تركيب الأنابيب في الخنادق بعمق أقل من 2 متر. إنها مثالية للأراضي الكبيرة ولكنها تحتاج إلى مساحة كافية.
- الأنظمة العمودية: يتم تركيب الأنابيب في الآبار العميقة التي يتراوح عمقها بين 25 و 100 متر. هذا الحل مناسب للمناطق التي لا تتوفر فيها الكثير من الأراضي السطحية.
- أنظمة الاستخدام المباشر: يستخدمون المياه الجوفية الطبيعية الساخنة لتدفئة المنازل أو العمليات واسعة النطاق.
عملية التدفئة الجوفية
لرفع درجة حرارة المنزل في الشتاء أ مضخة الحرارة الجوفية. تقوم هذه المضخة باستخراج الحرارة المخزنة في باطن الأرض من خلال سائل نقل الحرارة وتنقلها إلى نظام التدفئة المنزلي.
يشبه تشغيل المضخة الحرارية الأرضية أنظمة المضخات الحرارية الأخرى، ولكن مع ميزة رئيسية واحدة: درجة حرارة الأرض مستقرة. ليس من الضروري أن تتعامل المضخة مع التغيرات الشديدة في درجات الحرارة التي تؤثر على أنواع المضخات الأخرى (مثل المضخات الحرارية الهوائية)، مما يحسن كفاءتها.
تتضمن عملية التشغيل الأساسية الخطوات التالية:
- التقاط الحرارة: يدور السائل عبر الأنابيب الموجودة تحت الأرض ويمتص الحرارة من الأرض.
- التبادل والضغط: يتم نقل الحرارة المجمعة إلى مبادل حيث يقوم الضاغط بتركيزها مما يزيد من درجة حرارتها.
- توزيع: يتم توزيع الهواء الساخن أو الماء في جميع أنحاء المنزل من خلال المشعات أو التدفئة الأرضية أو أنظمة التهوية.
- في الصيف، يمكن للنظام أن يعمل في الاتجاه المعاكس، حيث يمتص الحرارة الداخلية ويطلقها في الطابق السفلي لتبريد المساحات.
La مضخة حرارة الماء والماء إنه مثالي لأنظمة التدفئة الحرارية الأرضية. يتم استهلاك الطاقة فقط في تشغيل الدورة الدموية والضاغط، مما يقلل بشكل كبير من استهلاك الطاقة الكهربائية.
تطبيقات التدفئة الحرارية الأرضية
الطاقة الحرارية الأرضية لها تطبيقات مختلفة في المجالات المنزلية والصناعية. وعلى الرغم من أن استخدامه لا يزال محدودًا في المنازل، إلا أنه أصبح شائعًا بشكل متزايد في المباني المستدامة وكجزء من استراتيجيات توفير الطاقة. بعض هذه التطبيقات هي:
- التدفئة الجوفية: يستخدم الطاقة من تحت الأرض لتدفئة المباني بكفاءة.
- المياه الساخنة المنزلية: الاستفادة من الحرارة لتوليد الماء الساخن.
- حمامات ساخنة: تُستخدم المضخات الحرارية الأرضية أيضًا لتدفئة حمامات السباحة الخارجية والداخلية.
- التربة المنعشة: يسمح بعكس الدورة في المناخات الحارة، مما يؤدي إلى تبريد الأرض وتبريد المباني الداخلية.
الاستخدام المشترك ل التدفئة الحرارية الأرضية مع الطاقة الحرارية الشمسية يوفر توفيرًا أكبر للطاقة، نظرًا لأن كلتا التقنيتين تكملان بعضهما البعض لتقليل الاعتماد على مصادر الطاقة التقليدية.
مزايا التدفئة الحرارية الأرضية
استخدام التدفئة الحرارية الأرضية له عدة ميزة أهمية اقتصادية وبيئية على حد سواء:
- كفاءة عالية في استخدام الطاقة: المضخات الحرارية الأرضية أكثر كفاءة بنسبة تتراوح بين 300% و500% من أنظمة التدفئة التقليدية.
- تخفيض ثاني أكسيد الكربون: هذا النوع من الطاقة نظيف ويقلل بشكل كبير من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون.
- التوفر المستمر: على عكس الطاقة الشمسية أو طاقة الرياح، فإن الطاقة الحرارية الأرضية متاحة على مدار السنة ولا تعتمد على الظروف الجوية.
- تكلفة صيانة منخفضة: أنظمة الطاقة الحرارية الأرضية موثوقة وتتطلب القليل من الصيانة خلال عمرها الإنتاجي الطويل (حتى 50 عامًا).
اعتبارات قبل تركيب نظام الطاقة الحرارية الأرضية
قبل تركيب نظام التدفئة الحرارية الأرضية، من الضروري إجراء دراسة الجدوى الاقتصادية. لا توفر جميع المناطق نفس موارد الطاقة الحرارية الأرضية، لذلك يجب تقييم ما إذا كانت التضاريس توفر الخصائص المثالية للتركيب. خاصة إذا كان أ التقاط عموديحيث أن تكلفة حفر الآبار يمكن أن تزيد من التكلفة الأولية.
على الرغم من أن تكلفة التركيب أعلى من تكلفة الأنظمة الأخرى، إلا أنه يمكن استهلاك الاستثمار فيها 5 7 لديها AÑOS بفضل كفاءتها العالية وتوفيرها في استهلاك الطاقة.
مع نظام الطاقة الحرارية الأرضية، يمكنك الاستمتاع بمنزل دافئ في الشتاء، وأرضية باردة في الصيف، ومياه ساخنة منزلية على مدار السنة، مما يقلل من انبعاثات الكربون وفواتير الطاقة.
هذا النظام ممتع للغاية وموضح جيدًا ، تهانينا.