Технологияи насосҳои гармидиҳӣ барои тақсимоти энергияи геотермалӣ
Энергияи геотермалӣ ҳамчун манбаи боэътимоди нерӯи барқ, бахусус тавассути нерӯгоҳҳои барқии геотермалӣ, ба таври васеъ эътироф шудааст. Аммо, истифодаи геотермалӣ аз истеҳсоли нерӯи барқ берун меравад. Яке аз бузургтарин имкониятҳо, ки аксар вақт кам эътироф мешаванд, истифодаи энергияи геотермалӣ барои гарм кардан ва хунук кардани биноҳо тавассути технологияи насосҳои гармӣ мебошад. Бо истифода аз ҳарорати устувори зери сатҳи замин ё гармии моеъҳои геотермалӣ, насосҳои гармӣ тақсимоти самаранок, камхарҷ ва кампартови энергияи гармиро имконпазир мегардонанд. Дар ин мақола тарзи кори насосҳои гармӣ, чӣ гуна онҳо бо манбаъҳои геотермалӣ муттаҳид карда шудаанд ва нақши онҳо дар системаҳои муосири тақсимоти энергия, ба монанди шабакаҳои гармидиҳии ноҳиявӣ, баррасӣ мешавад.
Мафҳумҳои асосии насосҳои гармидиҳӣ ва аҳамияти онҳо барои геотермалӣ
Насоси гармӣ дастгоҳест, ки энергияи гармиро аз як макон ба макони дигар бо истифода аз кори механикӣ (одатан барқӣ) интиқол медиҳад. Бар хилофи гармкунакҳои анъанавӣ, ки тавассути сӯзиш ё гармкунии муқовиматӣ гармӣ "эҷод мекунанд", насосҳои гармӣ гармии аллакай мавҷудбударо интиқол медиҳанд. Аз ин рӯ, кори насоси гармӣ бо COP (Коэффитсиенти иҷроиш) чен карда мешавад, ки ин таносуби энергияи гармии истеҳсолшуда ба энергияи электрикии истифодашуда мебошад. COP-и 3 маънои онро дорад, ки барои ҳар 1 кВт/соат нерӯи барқи истифодашуда 3 кВт/соат гармии муфид тавлид мешавад.
Дар шароити геотермалӣ, насосҳои гармӣ махсусан муҳиманд, зеро хок ва обҳои зеризаминӣ дар тӯли сол дар муқоиса бо ҳавои беруна ҳарорати нисбатан устуворро нигоҳ медоранд. Ин устувории ҳарорат насосҳои гармиро сабуктар ва самараноктар мегардонад. Дар иқлими тропикӣ, онҳо метавонанд барои хунуккунӣ (интиқоли гармӣ аз дохили бино ба замин) хеле муассир бошанд, дар ҳоле ки дар иқлими сард онҳо барои гармкунӣ хеле муассиранд.
Манбаъҳои геотермалӣ: геотермалии наонқадар чуқур ва геотермалии амиқ
Истифодаи геотермалӣ барои насосҳои гармидиҳӣ одатан ба ду категорияи васеъ тақсим мешавад:
1. Геотермалии наонқадар чуқур (геотермалии наонқадар чуқур)
Бо истифода аз ҳарорати замин дар умқи аз якчанд метр то садҳо метр, ки одатан устувор мебошанд, ин системаро аксар вақт Насоси гармии заминӣ (GSHP) меноманд. Энергияи геотермалии наонқадар чуқур ба монанди нерӯгоҳи барқӣ обанбори геотермалӣ лозим нест, аз ин рӯ, онро қариб дар ҳама макон истифода бурдан мумкин аст, ба шарте ки шароити геологӣ ва мавҷудияти замин мусоид бошад.
2. Геотермалии амиқ (геотермалии амиқ)
Истифодаи моеъҳои гарм аз обанборҳои геотермалӣ. Дар баъзе ҳолатҳо, гармии геотермалӣ, ки барои истеҳсоли нерӯи барқ ба қадри кофӣ баланд нест (геотермалии ҳарорати паст/миёна), барои гармкунии ноҳиявӣ, равандҳои саноатии ҳарорати миёна ё дар якҷоягӣ бо насосҳои гармӣ барои баланд бардоштани ҳарорат то сатҳи зарурӣ беҳтарин аст.
Омезиши ин манбаъҳо имкон медиҳад, ки стратегияҳои чандири тақсимоти энергияи гармӣ - аз миқёси як бино то миқёси шаҳр - истифода шаванд.
Намудҳои системаҳои насоси гармидиҳӣ барои тақсимоти энергияи геотермалӣ
1. Системаи ҳалқаи пӯшида
Дар ин система, моеъи корӣ (об ё омехтаи об-антифриз) дар қубурҳои дар замин ҷойгиршуда гардиш мекунад ва бо обҳои зеризаминӣ омехта намешавад. Конфигуратсияҳои маъмулӣ инҳоянд:
– Ҳалқаи уфуқӣ: қубур ба таври наонқадар чуқур гӯронида шудааст, ки масоҳати калонтарро талаб мекунад.
– Сӯрохи амудӣ: қубур ба сӯрохи пармакунӣ ворид карда мешавад, ки заминро сарфа мекунад, аммо хароҷоти пармакунӣ гаронтар аст.
– Ҳалқаи ҳавз/кӯл: дар сурати мавҷуд будан, аз ҳавзаи об истифода мебарад.
Афзалиятҳои асосии ҳалқаҳои пӯшида нигоҳдории нисбатан содда ва хатари пасти ифлосшавӣ мебошанд.
2. Системаи кушодаи ҳалқавӣ
Ин система обҳои зеризаминӣ ё рӯизаминиро бо насос мекашад, гармиро тавассути мубодилаи гармӣ истихроҷ/бароварда, сипас обро ба замин (тавассути чоҳи тазриқӣ) ё ба обанбор бармегардонад. Самаранокӣ метавонад баланд бошад, аммо он талаб мекунад:
- сифати муносиби об,
- иҷозатномаи экологӣ;
– тарҳҳое, ки аз пастшавии сатҳи обҳои зеризаминӣ ё мушкилоти зангзанӣ ва фарш пешгирӣ мекунанд.
3. Насоси гармӣ дар шабакаи гармидиҳӣ/хунуккунии ноҳиявӣ
Дар миқёси шаҳр, насосҳои гармӣ метавонанд ҳамчун баландкунандаи ҳарорат дар шабакаи гармидиҳӣ амал кунанд. Як консепсияи ҷолиби муосир гармидиҳӣ ва хунуккунии ноҳиявии насли 5 (5GDHC) мебошад, ки шабакаи қубурҳои ҳарорати паст (масалан, 10-30°C) мебошад. Дар ин модел:
– гармӣ ва «сардӣ» дар ҳарорати паст тақсим мешаванд,
– насосҳои гармидиҳӣ дар ҳар як бино ҳароратро вобаста ба зарурат баланд/паст мекунанд,
– энергияро байни биноҳо мубодила кардан мумкин аст (масалан, биное, ки ба хунуккунӣ ниёз дорад, гармиро хориҷ мекунад, ки сипас онро бинои дигар барои гарм кардани об истифода мебарад).
Манбаъҳои геотермалии наонқадар чуқур барои ин шабакаҳои ҳарорати паст мувофиқанд, зеро онҳо устувории гармиро нигоҳ медоранд ва талафоти гармиро дар тӯли қубурҳо кам мекунанд.
Механизмҳои тақсимоти энергия: аз обанбор то истифодабарандаи ниҳоӣ
Тақсимоти энергияи геотермалӣ дар асоси насосҳои гармӣ якчанд ҷузъҳои асосиро дар бар мегирад:
1. Манбаи гармӣ/чоҳ/ҳалқаи заминӣ ҳамчун мубодилакунандаи гармии аввалия.
2. Мубодилаи гармӣ (дар баъзе системаҳо) барои ҷудо кардани моеъи геотермалӣ аз системаи бино.
3. Агрегати насоси гармидиҳӣ, ки энергияи гармиро (барои гармкунӣ) зиёд мекунад ё (барои хунуккунӣ) интиқол медиҳад.
4. Системаҳои тақсимот дар биноҳо: фаршҳои гармидиҳӣ (фаршҳои нурдиҳанда), вентиляторҳо, радиаторҳои ҳарорати паст ё системаҳои оби гарми хонагӣ.
5. Назорати энергия ва идоракунии он: сенсорҳои ҳарорат, назорати сарбории авҷ, ҳамгироӣ бо нигоҳдории гармӣ.
Яке аз принсипҳои муҳимтарин нигоҳ доштани системаи тақсимот дар охири системаи корбар дар ҳарорати пасттарин барои гармкунӣ ва ҳарорати баландтарин барои хунуккунӣ мебошад, ки бо ин васила COP-и насоси гармиро зиёд мекунад. Масалан, фарши гармидиҳандае, ки обро дар ҳарорати 30-40°C талаб мекунад, нисбат ба радиаторе, ки 60-70°C талаб мекунад, хеле самараноктар аст.
Афзалиятҳои асосӣ: самаранокӣ, декарбонизатсия ва чандирӣ
Технологияи насосҳои гармӣ барои тақсимоти геотермалӣ якчанд бартариҳои стратегиро пешниҳод мекунад:
– Самаранокии баланд: Бо COP 3-5 (ҳатто бештар дар шароити оптималӣ), истеъмоли энергияи аввалия метавонад нисбат ба гармкунакҳои барқии муқовиматӣ ё дегҳои бо сӯзишвории истихроҷшаванда хеле камтар бошад.
– Партовҳои кам: Агар барқи истифодашуда аз энергияи барқароршаванда гирифта шавад, ин система метавонад ба партовҳои амалиётӣ сифр бирасад.
– Ду вазифа дар як система: Гармидиҳӣ ва хунуккуниро метавон бо ҳамон дастгоҳ иҷро кард, ки барои биноҳои муосир мувофиқ аст.
– Устувории энергетикӣ: Геотермалии наонқадар чуқур аз обу ҳавои ҳаррӯза вобаста нест, аз ин рӯ, самаранокӣ нисбат ба насосҳои гармии манбаи ҳаво дар ҳарорати шадид устувортар аст.
– Миқёспазирӣ: Аз хонаҳои истиқоматӣ, биноҳои офисӣ, то минтақаҳои саноатӣ ва шаҳрҳо татбиқ карда мешавад.
Мушкилоти техникӣ ва ғайритехникӣ
Гарчанде ки истифодаи насосҳои гармидиҳии геотермалӣ умедбахш аст, аммо бо як қатор мушкилот рӯбарӯ мешавад:
– Хароҷоти сармоягузории ибтидоӣ: Парма кардани чоҳҳо ва насби қубурҳои зеризаминӣ метавонад гарон бошад, гарчанде ки хароҷоти истифодабарӣ кам аст.
– Мавҷудияти замин ва иҷозатномаҳо: Системаҳои уфуқӣ заминро талаб мекунанд, дар ҳоле ки системаҳои амудӣ иҷозатномаи пармакунӣ ва таҳқиқоти геологиро талаб мекунанд.
– Хатарҳои миқёспазирӣ ва зангзанӣ: Махсусан барои системаҳои кушодаи ҳалқавӣ ё истифодаи амиқи моеъи геотермалӣ, маъданҳои ҳалшуда метавонанд таҳшин шаванд ва самаранокиро коҳиш диҳанд.
– Тарҳрезӣ барои пешгирӣ аз «нобаробарии гармӣ»: Дар системаҳое, ки нисбат ба гарм кардан бештар хунук мешаванд (ё баръакс), хок метавонад гармӣ ё хунукиро ҷамъ кунад. Роҳҳои ҳал тарҳрезии дурусти ҳалқа, кори мутавозини мавсимӣ ё ҳамгироӣ бо бурҷҳои хунуккунӣ/системаҳои гармидиҳии офтобиро дар бар мегиранд.
– Иқтидори захираҳои инсонӣ ва стандартҳо: Барои тарроҳӣ, насб ва ба истифода додани система мутахассисон лозиманд, то самаранокии воқеии система таъмин карда шавад.
Самти рушд: ҳамгироӣ бо шабакаи интеллектуалӣ ва нигоҳдории гармӣ
Насосҳои гармии геотермалӣ дар гузариши энергия аҳамияти бештар пайдо мекунанд, зеро онҳо метавонанд ҳамчун "пул" байни нерӯи барқ ва гармӣ амал кунанд. Вақте ки нерӯи офтобӣ ё бодӣ фаровон аст, насосҳои гармӣ метавонанд энергияро ҳамчун гармӣ дар анбори гармӣ (зарфҳои оби гарм ё анбори зеризаминӣ) нигоҳ доранд ва сипас онро дар давраҳои авҷи бор истифода баранд. Ҳамгироӣ бо шабакаи интеллектуалӣ имкон медиҳад, ки ба нархҳои нерӯи барқ ва дастрасии энергияи барқароршаванда мутобиқ карда шавад.
Илова бар ин, тамоюлҳои технологӣ ба монанди яхдонҳои дорои GWP кам, компрессорҳои инвертерии самараноктар ва рақамикунонии идоракунӣ (IoT) самаранокиро боз ҳам беҳтар ва хароҷоти давраи ҳаётро коҳиш медиҳанд.
Хулоса
Технологияи насосҳои гармӣ роҳро барои истифодаи васеъи энергияи геотермалӣ барои энергияи гармии тақсимшуда - на танҳо барои нерӯи барқ, балки барои гармкунӣ, хунуккунӣ ва оби гарми хонагӣ низ мекушояд. Бо истифода аз ҳарорати устувори замин ё гармии моеъҳои геотермалӣ, насосҳои гармӣ метавонанд ба самаранокии баланд ноил шаванд ва ба декарбонизатсияи бахшҳои бино ва саноат мусоидат кунанд. Дар ҳоле ки мушкилот аз нигоҳи сармоягузории ибтидоӣ, тарҳрезии техникӣ ва танзим боқӣ мемонанд, омезиши насосҳои геотермалӣ ва гармӣ - махсусан дар шабакаҳои гармидиҳӣ/хунуккунии ноҳиявии дорои ҳарорати паст - метавонад яке аз сутунҳои системаи энергетикии ояндаи тозатар, устувортар ва самараноктар гардад.
Агар шумо хоҳед, ман метавонам ин мақоларо барои техникӣ (бо мисолҳои ҳисобҳои COP ва схемаҳои 5GDHC) ё маъмултар барои хонандагони умумӣ, инчунин илова кардани таҳқиқоти мавридӣ аз кишварҳои мушаххас мутобиқ кунам.
