1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Геотермальное отопление принцип работы плюсы и минусы тонкости построения

Системы геотермального отопления загородного дома: особенности обустройства своими руками

Мы знаем, что геотермия – это тепло Земли, а понятие «геотермальный» зачастую ассоциируется у нас с вулканами и гейзерами. В России геотермальная энергетика используется преимущественно в промышленных масштабах, например, существуют дальневосточные электростанции, работающие на основе тепла нашей планеты.

Многие уверены, что сделать геотермальное отопление дома своими руками – это что-то из области фантастики. Не так ли? Но это совершенно не так! С развитием современных технологий бытовое использование “зеленой энергии” стало вполне реально.

Мы расскажем о принципах работы альтернативного отопления, его преимуществах и недостатках, сравним с традиционными системами обогрева. Также вы узнаете о способах расположения теплообменника и о том, как смонтировать геотермальное отопление своими руками.

Несколько исторических фактов

Когда в 70-е годы прошедшего столетия разразился нефтяной кризис, на Западе возникла жгучая потребность в альтернативных источниках энергии. Именно в тут пору и стали создаваться первые геотермальные отопительные системы.

Сегодня они получили широкое распространение в Соединенных Штатах, в Канаде и в западноевропейских государствах.

Например, в Швеции активно используют воду Балтийского моря, температура которой составляет +4°С. В Германии внедрение геотермальных отопительных систем даже спонсируется на государственном уровне.

В России действуют Паужетская, Верхне-Мутновская, Океанская и другие геотермальные электростанции. Но фактов использования энергии Земли в нашем частном секторе очень мало.

Реальные преимущества и недостатки

Если в России геотермальное отопление частного сектора получило сравнительно малое распространение, значит ли это, что идея не стоит затрат на её воплощение? Может быть, и заниматься этим вопросом не стоит? Оказалось, что это не так.

Использование системы геотермального отопления жилища – решение выгодное. И тому есть несколько причин. В их числе и быстрая установка оборудования, которое способно длительное время работать без каких-либо перебоев.

Если использовать в отопительной системе не воду, а качественный антифриз, она не будет промерзать и её износ будет минимальным.

Перечислим и прочие преимущества этого вида отопления.

  • Исключена процедура сжигания топлива. Мы создаём абсолютно пожаробезопасную систему, которая, в процессе своей эксплуатации, не сможет нанести жилью никакого ущерба. Кроме того, исключается ряд других моментов, связанных с присутствием топлива: теперь не нужно искать место для его хранения, заниматься его заготовкой или доставкой.
  • Существенная экономическая выгода. В процессе эксплуатации системы не потребуется никаких дополнительных вложений. Ежегодный обогрев обеспечивают силы природы, которые мы не покупаем. Конечно, при функционировании теплового насоса затрачивается электрическая энергия, но при этом объём производимой энергии существенно превышает размеры потребления.
  • Экологический фактор. Геотермальное отопление частного загородного дома – это экологически безопасное решение. Отсутствие процесса горения исключает поступление в атмосферу продуктов сгорания. Если это осознают многие, и такая система теплоснабжения получит должное повсеместное распространение, негативное влияние людей на природу многократно уменьшится.
  • Компактность системы. Вам не придется организовывать в своём доме обособленное помещение котельной. Всё, что будет необходимо – это тепловой насос, который можно разместить, например, в подвале. Наиболее объёмный контур системы будет располагаться под землей или под водой, на поверхности вашего участка вы его не увидите.
  • Многофункциональность. Система может работать как на отопление в холодное время года, так и на охлаждение в период летней жары. То есть, по сути, она заменит вам не только обогреватель, но и кондиционер.
  • Акустический комфорт. Тепловой насос работает практически бесшумно.

Выбор геотермальной системы отопления экономически выгоден, несмотря на то, что придется потратиться на покупку и установку оборудования.

Кстати, в качестве недостатка системы упоминают именно затраты, на которые придется пойти, чтобы установить систему и подготовить её к работе. Нужно будет купить сам насос и некоторые материалы, выполнить работы по монтажу наружного коллектора и внутреннего контура.

Впрочем, эти расходы окупаются всего за несколько первых лет эксплуатации. Последующее использование уложенного в грунт или погруженного в воду коллектора позволяет сэкономить значительные средства.

К тому же, сам процесс монтажа не настолько сложен, чтобы приглашать для его выполнения сторонних специалистов. Если не заниматься бурением, то всё остальное можно сделать самостоятельно.

Минусы геотермального отопления

Земные недра – известный с древнейших времен источник тепла. На глубине 6 метров от поверхности грунта начинается область стабильной температуры, которая круглогодично равняется средней годовой температуре атмосферы региона (примерно +15 ⁰С в умеренной климатической зоне). Поговорим про минусы геотермального отопления.

Сегодня тепло Земных недр активно используется для организации геотермального отопления.
Разумеется, несмотря на неиссякаемость тепловой энергии грунта, организация геотермального отопления сопряжена со множественными сложностями, как технического, так и экономического характера. С точки зрения финансовой выгоды, установка геотермальной системы уступает традиционному твердотопливному, газовому и электрическому обогреву.

Главные недостатки геотермального отопления

1. Необходимость электрической энергии. Простейшая геотермальная система требует для получения 4 (кВт) тепловой энергии не менее 1 (кВт) электричества.

Забор тепла от грунта не происходит сам по себе. Для теплообмена обязательно и непременно используется насос. Случись что с электросетью, отопительный контур сразу перестанет обеспечивать объект теплом, так как тепловой насос остановится без электропитания.

2. Низкий уровень теплоотдачи. Традиционная горизонтальная система геотермального отопления, которая уходит под землю на глубину 15-30 метров, обеспечивает лишь 40 (Вт) тепловой энергии с каждого погонного метра подземной магистрали.

Для получения 4 (кВт) тепловой энергии нужно задействовать не менее 100 (м) трубопроводного контура. Если же планируется отапливать объект общей площадью 250 (м2) (высота потолка 2,5-3 метра), нужно задействовать систему отопления мощностью не менее 27,5 (кВт). Для работы такого оборудования понадобится минимум 688 метров погонных подземного трубопровода.

Это далеко не все недостатки геотермального теплового насоса.

3. Ограниченная сфера применения. Геотермальное отопление возможно установить далеко не на каждом объекте. К примеру, отапливать отдельную квартиру в многоэтажке или какой-нибудь магазин в центральных районах города точно не получится. Разрабатывать грунт на территории густонаселенных жилмассивов вряд ли кто-то разрешит.

Другое дело, если геотермальное отопление организовывается на территории жилищного объекта из частного сектора или для какого-нибудь предприятия на окраине города.

4. Высокая стоимость установки геотермального отопления. Само оборудование для организации геотермального отопления стоит минимум в 10 раз дороже аналогичной по мощности газовой техники.

Но покупка оборудования является далеко не полной статьей расходов. В сумму установки геотермального отопления нужно дополнительно включить расходы на создание и обустройство подземных коммуникаций. Не нужно забывать и про пусконаладочные работы, а также обслуживание.

Геотермальное отопление обходится очень дорого.

5. Длительная окупаемость. Срок окупаемости среднестатистической геотермальной системы во многом превышает 10-15 лет. Большой срок окупаемости обусловлен высокой стоимостью оборудования и монтажа коммуникаций.

Для сравнения, традиционный бытовой газовый котел мощностью до 12 (кВт) окупается в среднем за 5 лет.

Вывод

Конечно, минусы данного типа отопления хорошенько компенсируются преимуществами геотермальных систем. Стоит отметить, что геотермальное отопление не наносит вреда экологии. Если вы приверженец “зеленой энергетики” и не сильно ограничены в бюджете, то грех не использовать геотермальную энергию.

Еще одним важным преимуществом геотермальных коммуникаций является неприхотливость к обслуживанию. Так же как и к хорошему холодильнику, к геотермальному насосу можно не подходить для сервиса на протяжении первых 30 лет точно.

Геотермальная система обогрева: что это и как работает

  • 8 минут
  • 601

Чтобы смонтировать для частного коттеджа геотермальную систему отопления, необходимо правильно провести расчеты и придерживаться технологии. Коэффициент полезного действия зависит от грамотного учета условий и площади жилья.

Что такое геотермальное отопление

Разновидность отопления, называемая геотермальной, представляет собой систему, использующую тепло недр. История ее внедрения в практику началась в первой половине XX века. В этот период была острая необходимость в альтернативных источниках тепла. В настоящее время геотермальное отопление не является редкостью в США, Канаде, европейских странах.

Устройство и виды расположения системы

Конструкция геотермальной системы отопления включает насос и два контура: внешний и внутренний. Отдача тепла может происходить через радиаторы или смонтированный теплый пол, который является частью внутреннего контура. Внешняя часть геотермальной системы отопления расположена в земле или в воде. Ее масштабы более значительны по сравнению с внутренним трубопроводом. Но этот факт имеет значение лишь во время монтажа. При эксплуатации внешний контур скрыт от глаз.

Внутри труб циркулирует теплоноситель, роль которого выполняет обычная вода или антифриз. Специалисты рекомендуют использовать этиленгликолевый антифриз. «Сердцем» геотермального отопления является тепловой насос. Он работает от электричества, но его потребности невелики. При затратах в 1 кВт насос выдает 4-5 кВт тепловой энергии. Это тепло идет на обогрев дома.

Теплообменник геотермальной системы отопления, работающий от низкотемпературного источника, может иметь разное расположение. Два компонента (насос и внутренний контур) остаются без изменения в любом случае. Отличия заключаются в локализации внешнего трубопровода. Она может быть:

При вертикальном расположении теплообменник находится в вытянутой сверху вниз шахте, пересекающей или не пересекающей водоносный горизонт. Для сохранения ландшафтных условий в районе бурения из одного места делают несколько скважин, идущих под наклоном. В них монтируют внешний контур. Точная глубина скважин зависит от геологических условий, но в среднем составляет 50-100 метров. Вертикальное расположение считается более эффективным по сравнению с горизонтальным.

Читать еще:  Отходы штамповки для забора

Горизонтальное расположение предполагает наличие змеевика трубопровода в котловане или открытом водоеме. Чтобы смонтировать такую систему, требуется знать глубину промерзания грунта в регионе. Котлован расположен ниже этой отметки. Его размеры должны позволять уложить трубы значительной длины.

Закладкой горизонтального теплообменника целесообразно заниматься в том случае, если участок под дом только разрабатывается, и место позволяет вести масштабные земляные работы.

Внешний контур при горизонтальном геотермальном отоплении частного дома площадью 250 кв. метров занимает шесть соток

Какие источники используются

Для геотермального отопления используют высокотемпературные и низкотемпературные источники энергии земли. К первой разновидности относятся, например, гейзеры. Эффективность в этом случае высокая, но применение ограничено географическим расположением геотермических источников.

Низкотемпературные источники имеют более широкое применение, особенно в тех регионах, где отсутствуют горячие подземные воды. Температура внутренних слоев грунта на глубине 50-100 метров составляет от +10 до +15 градусов в зависимости от климата. Этот уровень стабилен вне зависимости от времени года. Именно поэтому земля может быть источником тепла. Водный ресурс востребован в районах, расположенных у моря. Так, в Швеции в отоплении многих частных домов используют воды Балтийского моря, температура в котором поддерживается на уровне +4 градуса.

Принцип работы геотермального обогрева

В основу геотермальной системы заложен принцип преобразования тепла в холод или, наоборот, холода в тепловую энергию. Именно так работает кондиционер или холодильная установка. Теплоноситель, находящийся во внешних трубах системы, приобретает температуру окружающей среды. В таком слегка «подогретом» состоянии он достигает насоса, в котором происходит окончательный разогрев или охлаждение.

Снижение давления в дросселе вызывает соответствующее понижение температуры воды или антифриза. Повышение давления в компрессоре влечет за собой сжатие теплоносителя и увеличение его температуры. Таким образом, тепло земли через трубы отопления поступает в дом.

Плюсы и минусы отопительной системы

Отопление дома посредством тепла, сконцентрированного глубоко в грунте земли, считается эффективным, малозатратным, безопасным. Если детально разложить все плюсы, то получится весомый список:

Простая установка оборудования. Доступный монтаж подкрепляется длительным сроком эксплуатации.

Абсолютная пожаробезопасность. При работе оборудования исключено сжигание топлива, поэтому нет причин для пожара.

Бюджетность после запуска. Финансовые расходы при длительной эксплуатации теплового насоса минимальны.

Экологичность. Система не выделяет токсичных веществ, поэтому нагрузка на природу исключена.

Функциональность. Геотермальное отопление способно не только продуцировать тепло, но и создавать эффект охлаждения в жару.

К недостаткам отопительной системы относят высокие первоначальные затраты на установку оборудования и его запуск в работу. Этот минус можно было бы отнести к условным, так как в будущем вложения окупаются экономией текущих расходов. Но этот период составляет в среднем 5-15 лет.

Выбирая геотермальное отопление, следует также учитывать его зависимость от электропитания. В случае проблем с электричеством, насос прекращает выполнять свои функции.

К отрицательным моментам относят также ограниченность применения геотермального отопления. В районах плотной застройки получить разрешение на необходимые земляные работы проблематично. Кроме того, из-за низкого уровня теплоотдачи для создания тепла в большом домовладении потребуется значительное количество подземного трубопровода.

Геотермальное отопление дома своими руками

Смонтировать и запустить в эксплуатацию геотермальное отопление вполне реально самостоятельно. Однако в процессе работы могут возникать сложности. В первую очередь это касается установки внешнего контура в земле. Поэтому при отсутствии необходимых навыков наладку системы рекомендуется доверить профессионалам, которые сделают грамотный расчет и смонтируют всю геотермальную систему отопления.

Предварительные расчёты

Чтобы геотермальное отопление приносило запланированный эффект, необходимо произвести расчеты. Они помогут выбрать мощность насосного оборудования. Примерные цифры для построек с разным уровнем теплоизоляции отличаются. Так, для обогрева одного квадратного метра понадобится:

без теплоизоляции – 120 Вт;

с обычной теплоизоляцией – 80 Вт;

с энергосберегающим утеплителем – 40 Вт.

Для расчетов понадобятся также цифры, определяющие потери тепла в доме. Например, если для жилого здания площадью 180 кв. метров с качественной теплоизоляцией теплопотери составляют 9 кВт/сутки, то оборудование должно обеспечивать мощность 216 кВт-ч (9 кВт х 24 часа). С учетом того, что потери тепла могут в разное время отличаться, делают надбавку в 10-20%. Таким образом, окончательная мощность насоса геотермальной отопительной системы должна быть 10,8 кВт.

При расчетах важно учитывать некоторые моменты. К ним относится температура грунта на уровне скважины. В средней полосе России она держится в пределах +8…+10 градусов (на глубине 15-20 метров). При горизонтальном расположении внешнего контура системы отопления берут в расчет мощность 50 кВт на метр. Точные цифры зависят от геологических условий (влажности, присутствия подземных вод). Разные грунты дают разные показатели:

Сухой грунт – 25 Вт/м;

Влажный субстрат – 45-55 Вт/м;

Твердые породы – 85 Вт/м;

Присутствие грунтовых вод – 110 Вт/м.

Как происходит монтаж системы отопления

Водяные системы являются редкостью, больше всего востребовано геотермальное отопление посредством грунта. Поэтому первый этап работ связан с бурением скважин или рытьем котлована. Углубления делают на глубину от 20 до 100 метров, применяя специальную технику. Дно котлована засыпают песком. Далее в готовые углубления или траншеи закладывают пластиковые трубы, которые способны выдерживать давление около 6 бар. Эти трубы будут выполнять роль зондов.

При монтаже используют обвязки труб из трех или четырех линий, при этом краевые участки связывают в виде буквы «U». Внешний контур можно приобрести уж в готовом виде или собрать самостоятельно.

При монтаже внешнего контура необходимо принимать во внимание, что скважина не должна располагаться ближе 2-3 метров к дому.

Когда самая сложная часть работы по устройству геотермальной системы отопления закончена, приступают к подключению насоса. Разводка при таком способе аналогична разводке традиционной отопительной системы.

Окупаемость геотермального отопления дома

Все финансовые траты при монтаже оборудования и всей геотермальной системы отопления зависят от типа используемого хладагента, уровня КПД, мощности агрегата и его производителя. Выбор бренда – это индивидуальное решение владельца жилья. Мощность теплонасоса в свою очередь определяется не желанием, а общей квадратурой помещений. От этого зависит цена устанавливаемого оборудования. В среднем она на несколько порядков выше, чем у отопительных котлов. К этой сумме прибавляют расходы на сам монтаж.

В результате получается достаточно высокая цифра, которая многих пользователей пугает. Однако она окупается минимум через 5-7 лет и максимум через 15. Практика применения геотермального отопления показывает, что такой способ обогрева имеет смысл для коттеджей площадью около 150 кв. метров. Они получают достаточно тепла и окупаются гораздо раньше.

Эффективность и экономическая рентабельность геотермической конструкции значительно выше, если внешний контур проходит не через сухой грунт, а через термальный источник. Но в этом случае необходимо разделение отопительного контура и водоснабжения, если для него также используется горячая вода источника.

Эксплуатация и содержание оборудования

Геотермальное отопление, смонтированное своими руками или с помощью специалистов, рекомендуется в качестве вспомогательного к основной системе обогрева. При исключении других источников подогрева воздуха данная установка может не справиться с поставленной задачей, так как не нагревает внутренние трубы до горячего состояния. Монтаж целесообразен, если в помещениях будет поддерживаться температура выше 15 градусов тепла.

Техническое обслуживание оборудования довольно простое и не составляет труда для пользователей. Так как работа теплового насоса автоматизирована, он не нуждается в ежесуточном контроле. Чтобы компрессор проработал установленный по инструкции период, который составляет от 15 до 25 лет, необходима правильная установка и эксплуатация.

Основные правила заключаются в осмотре агрегата перед началом отопительного сезона и после его завершения. Периодически во время эксплуатации насос и кабели проверяют на предмет целостности. Специалисты рекомендуют периодически (один раз в полгода или в квартал) брать пробу теплоносителя на определение кислотности, плотности, химического состава. Раз в полгода досмотру подлежат также водяные фильтры, теплообменники. При необходимости производят их чистку.

Мировой опыт показывает, что использование тепловой энергии, заключенной в недрах земли, для поддержания тепла в доме является перспективным и эффективным способом. Но перед тем как выбрать геотермическую систему, необходимо взвесить все плюсы и минусы, экономическую выгоду и возможности практического применения в конкретных условиях.

Геотермальное отопление: принцип работы, достоинства и недостатки технологии, разновидности конструкций и отзывы владельцев

С ростом цен на энергоносители затраты на отопление частного дома с каждым годом выглядят все более пугающими.

А ведь матушка-природа может обогреть наши жилища практически бесплатно. Все что для этого понадобится – установить в коттедже геотермальное отопление своими руками.

Не беспокойтесь, наличие огнедышащего вулкана или фонтанирующего гейзера в непосредственной близости от дома не является обязательным. В качестве источника тепла, как мы увидим далее, сгодится и покрытый толстым слоем льда пруд.

Принцип работы геотермального отопления дома

Термин «тепло Земли» у большинства обывателей стойко ассоциируется со всякого рода горячими источниками. Но ведь и слой грунта, имеющий скромную температуру в 7 – 10 градусов, также содержит немалое количество тепловой энергии. Надо только ее как-то оттуда выкачать.

Схема работы геотермального отопления

Именно выкачкой тепла и занимается специальное устройство, которое так и называется – тепловой насос. В системе геотермального отопления ему отводится главенствующая роль. Следует отметить, что геотермальный тепловой насос – далеко не новое изобретение. Его собратья, имеющие аналогичное устройство, давно уже трудятся в наших холодильниках и кондиционерах.

Читать еще:  Как выбрать масляный радиатор

Как это работает?

Монтаж системы геотермального отопления начинают с устройства наружного контура – длинного трубопровода, погруженного в грунт или водоем вне пределов дома. Этот контур заполняется рабочей жидкостью – водой или антифризом, которая за счет постоянной циркуляции осуществляет сбор имеющегося в окружающей среде тепла и доставку его к тепловому насосу.

В тепловом насосе также циркулирует рабочее вещество, называемое хладагентом, только здесь оно пребывает то в жидком, то в газообразном состоянии. Чаще всего применяется фреон, но может использоваться и другой газ.

Замкнутый маршрут, по которому движется хладагент, состоит из трех элементов:

  • камера испарителя;
  • компрессор;
  • камера высокого давления.

Как известно, температура любого газа увеличивается по мере его сжимания и падает при расширении.

Именно на этом физическом законе основана работа теплового насоса. Испаритель и камера высокого давления включены в состав теплообменников: первый омывается жидкостью, циркулирующей в наружном контуре; вторая – водой из системы отопления или ГВС.

Вот что происходит в ходе работы теплового насоса:

  1. Поступающий в испаритель хладагент, увеличиваясь в объеме, остывает, вследствие чего происходит теплообмен между ним и более теплой жидкостью из наружного контура.
  2. Слегка подогретый газ (с температурой в пределах 10 градусов) нагнетается компрессором в камеру высокого давления.
  3. Температура сжатого фреона, пребывающего в камере высокого давления, значительно увеличивается (по заявкам производителей – до 70 градусов), что обуславливает теплообмен между ним и водой, циркулирующей в системе отопления или ГВС. Последняя доставляет полученное тепло к радиаторам или водоразборным кранам.
  4. Через специальный клапан хладагент из камеры высокого давления поступает в испаритель, где снова расширяется и остывает. Весь процесс повторяется по новой.

Вопрос исследования новых способов получения энергии волнует весь мир на протяжении долгих лет. Альтернативная энергия своими руками доступна уже сейчас. Ветрогенератор, биогаз, самодельная гидроэлектростанция – рассмотрим каждый из этих источников подробнее.

О том, как правильно рассчитать количество секций для радиаторов отопления, читайте тут.

А здесь https://microklimat.pro/sistemy-otopleniya/montazh-sistem-otopleniya/vodyanoe-v-chastnom-dome.html вы найдете схему монтажа отопления частного дома своими руками по шагам, а также узнаете об альтернативных способах водяного отопления.

Достоинства и недостатки технологии

Устройство геотермального отопления сулит немало выгод. Вот в чем выигрывает владелец такой системы:

  1. Дармовое тепло: тепловая энергия, питающая геотермальную отопительную систему, абсолютно бесплатно предоставляется раскаленным ядром планеты. Для извлечения этого тепла в количестве 3 – 5 кВт приходится затрачивать всего 1 кВт электроэнергии.
  2. Пожарная безопасность: поскольку в отопительном агрегате данной системы не происходит сгорания какого-либо топлива, возможность случайного возгорания полностью исключается.
  3. Экологичность: геотермальная энергия считается возобновляемой и ее применение способствует сохранению энергетических природных ресурсов, которые таковыми не являются. Кроме того, рассматриваемый вид отопления не приводит к образованию вредных для природы выбросов.
  4. Простота эксплуатации и ухода: весь процесс управления системой геотермального отопления сводится к настройке требуемой температуры. В уборке копоти и золы нет необходимости по причине отсутствия таковых. Также отпадает необходимость хранить большие запасы дров или угля, как в случае с твердотопливным котлом.
  5. Возможность применения теплового насоса для кондиционирования в летний период: практически во всех современных тепловых насосах можно осуществить реверсивное подключение контуров, при котором тепло «потечет» в обратном направлении – изнутри наружу.

Признать геотермальную систему отопления идеальным вариантом мешают лишь два недостатка:

  1. Высокая стоимость оборудования и монтажных работ для геотермального отопления дома: в среднем стоимость импортного теплового насоса с теплотворной мощностью на уровне 11 кВт составляет 300 тыс. руб. С увеличением мощности до 17 кВт цена подскакивает уже до 350 тыс. руб. Но это только часть затрат. Немало средств придется потратить на сооружение наружного контура, который имеет весьма внушительные размеры.
  2. Энергозависимость: сеть электроснабжения в загородной инфраструктуре – самое слабое место. Сбои и аварии происходят довольно часто, особенно в ветреную погоду. Если газовый или твердотопливный котлы в случае отключения света будут и дальше бодро чадить, то тепловой насос работать в таких условиях не сможет, при этом его владельцы останутся наедине с лютым морозом.

Геотермальная система отопления и охлаждения

Геотермальная система обогрева и охлаждения — очень дешева, безотходна и гораздо более эффективна, ибо использует тепло солнечных лучшей, содержащееся в земле.

На самом деле концепция геотермальной системы отопления и охлаждения – не так сложна, как кажется на первый взгляд. Высокопрочная термальная пластиковая замкнутая система труб размещается в земле. Трубы заполняются смесью воды и антифриза. Смесь циркулирует по трубам, впитывая тепло глубоко из земли и передавая его на геотермальное устройство в вашем доме. Устройство затем усиливает нагрев, используя принципы компрессии, чтобы достичь температуры, необходимой для отопления помещения.

Таким образом можно и охлаждать дома летом. Геотермальное устройство в вашем доме будет впитывать тепло изнутри вашего дома, а затем передавать его в землю по трубам. Ваш холодильник работает по той же схеме, только вместо того, чтобы отдавать тепло воздуху, геотермальных охладитель отдает его земле.

Геотермальная система отопления и охлаждения – не только проста, но и очень эффективна. Единственная энергия, которая требуется для работы системы, – электроэнергия для работы геотермального прибора в вашем доме. Эффективность геотермальной системы — 300-400%, она позволяет вам получить тепла, за которое вы заплатили бы 3-4 доллара, и при этом использовать электроэнергии всего на 1 доллар. Можно легко заметить, что по сравнению с большинством газовых систем отопления, имеющих эффективность 98%, и теплонасосов, имеющих эффективность 250%, геотермальная система поможет вам сохранить довольно много денег.

Кроме того, несомненным достоинством геотермальной системы отопления и охлаждения является то, что она использует практически неисчерпаемый источник энергии – солнца, тепло которого сохраняется в земле тысячи лет, в отличие от запасов топлива, которые со временем истощаются. С ростом загрязнения окружающей среды и цен на энергоносители, геотермальная система отопления и охлаждения может стать замечательной альтернативой для человека.

Геотермальное отопление принцип работы плюсы и минусы тонкости построения

Поиск альтернативного отопления частного дома — нормальная мировая практика. Он обусловлен тем, что традиционные источники энергии либо недоступны, либо неэкономичны. Одним из видов альтернативного типа отопления является геотермальное. При этой системе отопления, если говорит кратко, тепло из окружающей среды передается в дом. Но это в двух словах. О том, как на практике функционирует геотермальное отопление и какое оборудование нужно, поговорим подробнее.

Геотермальное отопление — принцип и преимущества

Идея геотермального отопления основывается на поиске источника низкопотенциальной энергии. Им может стать земля, вода и воздух. То есть то, что окружает нас повсюду. С помощью специального оборудования, а именно теплового насоса, низкопотенциальное тепло преобразуется в высокопотенциальное и передается из грунта или водоема в систему отопления и горячего водоснабжения дома. Тепло забирают из того источника, чья температура превышает нулевую отметку:

  • Грунтовые воды
  • Земля ниже уровня промерзания грунта, где температура достигает +7 °C даже в самые лютые морозы
  • Вода из реки, пруда, озера на глубине 3 метров и ниже
  • Воздух в подходящих климатических условиях

Вопреки мнению, что геотермальное отопление доступно вулканической и гейзерной местности, оказывается, что использовать его можно и в европейской части России, да и вообще на всей территории.

Геотермальное отопление актуально в том случае, если конкретный район не газифицирован или есть трудность в получении разрешения на установку газового котла; если твердо- и жидкотопливные котлы нельзя установить из-за ограниченного доступа к сырью и малой территории дома; если отопление от электрокотла затратно и владелец дома ежемесячно платит очень много.

Преимущества геотермального отопления

  • Повсеместное использование независимо от климатических особенностей и ландшафта
  • Неограниченная и стабильная подача тепла
  • Экологическая безопасность
  • Минимальные затраты на оплату отопления — источник тепла по сути бесплатный, оплачивают только энергопотребление теплового насоса
  • Универсальность — геотермальные насосы используют для отопления, горячего водоснабжения и кондиционирования
  • Интеграция с любой другой системой отопления, а также энергосберегающими солнечными системами
  • Большой срок эксплуатации, ограниченный только сроком эксплуатации оборудования

Недостатки геотермального отопления

  • Серьезные затраты на покупку и установку оборудования — стоимость теплового насоса, разработка проекта отопления и монтаж коллектора достигает в сумме 1 000 000 рублей
  • Отсутствие в России полноценной практики применения такого отопления и опытных специалистов
  • Отсутствие господдержки — к примеру, в странах Европы (Финляндия, Швеция, Германия и др.) государство компенсирует расходы на установку геотермального оборудования
  • Долгая окупаемость проекта — от 3 до 8 лет

Уплотнители и гели от производителя, которые помогут при использовании геотермального отопления покупайте на сайте.

Принцип действия, монтаж, плюсы и минусы геотермального отопления для дома

Перед любым владельцем частного дома всегда встаёт проблема обеспечения дома теплом. На сегодняшний день есть много различных вариантов обеспечения отопления в частном доме. Один из способов ─ это геотермальное отопление. Многие люди, когда слышат это название, думают, что такие системы строят только в местах горячих водных источников и гейзеров. Но это далеко не так. Современные геотермальные тепловые установки успешно работают даже в средней полосе России, где невысокая среднегодовая температура. В этой статье мы поговорим о принципе работы геотермальных установок для отопления дома, их преимуществах и недостатках, а также особенностях использования.

Читать еще:  В чем секрет преимущества насосов Джилекс

Принцип работы геотермального отопления дома

Принцип работы установки геотермального отопления похож на холодильную установку или систему кондиционирования. В таких установках тепловая энергия отбирается из грунта посредством специального теплового насоса. Принцип работы заключается в следующем. В доме или подсобном помещении устанавливается сам тепловой насос, а в землю опускается теплообменник, через который циркулирует теплоноситель. Подобные системы геотермального отопления могут использоваться не только в частном доме, но и в производственных помещениях.

Температура грунта, где находится теплообменник, обычно составляет 5─7 градусов. Благодаря свойству газов изменять свою температуру при сжатии и расширении такая низкая температура грунта превращается в нагретый теплоноситель, которого вполне хватает для отопления дома. После отдачи тепла в системе отопления, теплоноситель возвращается к первоначальному давлению и остывает ниже температуры грунта. Затем он снова отправляется в теплообменник, где нагревается от грунта. Вышеописанный процесс называют циклом Карно. На этом явлении и основан принцип работы геотермального отопления дома.

Способы реализации геотермального отопления

Существует несколько вариантов реализации геотермального отопления дома. Основные отличия этих вариантов заключаются в расположении внешнего теплообменного контура. При этом внутренний контур во всех случаях используется одинаковый. Два основных способа реализации:

  • С вертикальным теплообменником;
  • С горизонтальным теплообменником.

Вертикальный теплообменник

На глубине примерно 100 метров от поверхности Земли грунт имеет температуру около 10 градусов круглый год. Для использования этой тепловой энергии, проводится бурение скважин. Чтобы меньше навредить окружающему ландшафту, специалисты часто бурят скважины под разными углами из одной точки. В этих скважинах монтируется внешний контур геотермальной системы. Так обеспечивается эффективный отбор тепла из грунта. Этот способ довольно аккуратный и не сильно портит территорию рядом с домом. Но без специального оборудования его выполнить не получится, поскольку требуется бурение глубоких вертикальных скважин.

Система геотермального отопления с вертикальным теплообменником

Такой способ реализации геотермального отопления будет востребован, когда дом построен, и территория вокруг него обустроена. Глубина скважин в разных случаях может быть от 70 до 200 метров. Конечная глубина зависит от параметров геотермальной установки и геологической ситуации в конкретном регионе. Специалисты называют срок эксплуатации таких установок в районе 100 лет, но в реальности замена отдельных узлов потребуется через 20─30 лет.

Если создаётся вертикальный теплообменник, который будет извлекать тепловую энергию в подземных вод, то делается две скважины. Первая скважина называется дебетовой. В ней с помощью насоса осуществляется забор воды. Это вода отдаёт тепло во внутреннем контуре, а затем сливается во вторую скважину, которая называется приёмной. Среди недостатков подобных систем с двумя скважинами стоит назвать недостаточную эффективность. Здесь большое количество электроэнергии уходит на обеспечение работы циркуляционного насоса. Однако такие геотермальные системы вполне подходят для работы тёплых полов в доме.

Горизонтальный теплообменник

Как можно понять из названия, теплообменник в таких геотермальных установках для отопления дома укладывается горизонтально. Перед тем как это делать, нужно точно знать глубину промерзания земли в вашем регионе. Трубки теплообменника укладываются в траншеи, которые находятся ниже уровня промерзания земли. В этом случае требуется большое пространство для укладки теплообменника.

Так, для отопления дома площадью 250 квадратных метров потребуется уложить теплообменник на площади 600 «квадратов». А это целый дачный участок площадью 6 соток. Занимаемая площадь является главным минусом этого варианта. Если перед домом у вас довольно много места в виде лужайки с травой, то такой вариант подойдёт. А если там растут деревья, стоят теплицы и тому подобное, то этот вариант геотермального отопления для вас не подходит.

Система геотермального отопления с горизонтальным теплообменником

Горизонтальный теплообменник в близлежащем водоёме

Это довольно редкий случай. Требуется, чтобы дом находился не более чем в 100 метрах от водоёма. Это может быть естественный или искусственный водоём, но он не должен промерзать до дна в зимнее время. Именно на дне будет уложен горизонтальный контур теплообменника. Площадь водоёма должна быть как минимум 200 «квадратов». Считается, что этот способ организации внешнего теплообменника наименее затратный. Но такое расположение домов встречается нечасто. А если ли это водоём общественный, то укладка в него теплообменника может обернуться проблемами с законом.

Система геотермального отопления с горизонтальным теплообменником в водоёме

Явным плюсом такого варианта геотермального отопления является отсутствие земляных работ. Но не стоит думать, что подводное расположение теплообменника организовать очень просто. Вполне возможно, что потребуется разрешение контролирующих органов на проведение подобных работ. Однако этот вариант всё равно остаётся самым экономным из вышеперечисленных.

Особенности

Стоит сказать о нескольких особенностях геотермальных систем отопления дома.

Отличие, например, от газового или электрического котла заключается в том, что здесь не требуется нагрев теплоносителя до высоких температур. Работа в низкотемпературном режиме обеспечивает меньшие энергетические затраты. Как известно, в системе отопления для компенсации низкой температуры теплоносителя используется увеличение поверхности радиатора. Чтобы этого не делать, рекомендуется использовать тёплые полы. Подобный вид отопления дома будет в этом случае более рациональным, поскольку тепло будет поступать сразу в зону обитания, а не в пространство под потолок помещения.

Кроме того, в актив тёплых полов стоит записать минимум потерь тепла. Величина тепловых потерь в основном зависит от дельты температур. В случае с низким температурным режимом геотермального отопления эти потери минимальны. Вторым существенным преимуществом тёплого пола является то, что происходит непосредственный нагрев самих конструкций дома (в этом случае пола). В случае с радиаторами нагретый воздух лишь немного охватывает остекление окон и часть близлежащей стены.

Преимущества и недостатки

  • Практически неисчерпаемый и стабильный источник энергии;
  • Производители подобных систем называют такое отопление бесплатным для владельца. Но это не так, поскольку нельзя забывать о затратах на электричество. Тем не менее, это обходится дешевле традиционных систем отопления;
  • Геотермальное отопление можно использовать практически в любом регионе, за исключением северных;
  • Геотермальные отопительные установки не имеют вредных выбросов;
  • Занимают немного места в доме (размером примерно с холодильник);
  • Возможна настройка работы установок как на нагрев, так и на охлаждение;
  • Если есть необходимость, то геотермальную установку можно интегрировать в систему отопления дома с газовым или электрическим котлом.
  • Длительный срок окупаемости;
  • Большая сумма первоначальных вложений при покупке и монтаже системы геотермального отопления.

Расходы

Расходы на приобретение оборудования и его установку зависят в основном от мощности и фирмы-производителя. Что касается компании-производителя, то многие здесь руководствуются своими соображениями, а также рекомендациями знакомых. А вот мощность геотермальных установок выбирается в зависимости от площади отапливаемого помещения. В зависимости от мощности геотермальных установок для отопления дома можно обозначить следующий интервал цен:

  • 4─5 кВт – от 3 до 7 тысяч $;
  • 5─10 кВт – от 4 до 8 $;
  • 10─15 кВт – от 5 до 10 $.

К указанным суммам следует добавить затраты на монтаж оборудования, которые составляют примерно 30 процентов от стоимости самой геотермальной установки. В результате получится совершенно неподъемная сумма для большинства населения в нашей стране. К тому же, срок окупаемости будет довольно большой. Утешаться придётся лишь тем, что теперь в расходах на отопление у вас небольшая сумма за электричество.

Геотермальное отопление дома своими руками

Если вы собираетесь осуществить монтаж геотермального отопления дома своими руками, то лучше приобрести все узлы установки в готовом виде. В том числе, и внешний теплообменный контур. В случае монтажа геотермального отопления дома своими руками следует рассматривать исключительно вариант с горизонтальным теплообменником. Его можно укладывать как в грунт, так и в воду. А вот вариант с вертикальным теплообменником самостоятельно сделать вряд ли получится. Ведь в этом случае потребуется буровое оборудование и необходимые навыки в этом направлении.

Сам тепловой насос является довольно компактным оборудованием и не займёт много места в доме. По размерам он практически соответствует традиционным твердотопливным котлам. Самостоятельно можно без проблем подключить внутренний контур к выводам теплового насоса. В принципе, вся система организуется по дому так же, как и в случае с использованием традиционных источников энергии. Основной трудностью при создании геотермального отопления своими руками будет монтаж внешнего контура теплообменника.

Трубы теплообменника укладывается по спирали, и закрепляются в таком положении. От водоёма потребуется прорыть траншею, которая будет использоваться для соединения теплового насоса в доме и внешнего контура. После того как все земляные работы будут закончены, водоём заполняется водой, а контур ─ антифризом.

Если вы устраиваете систему геотермального отопления дома на участке, где нет жилья и сада, то делайте горизонтальный теплообменник, установленный в грунт. На средний дом площадью 100 квадратных метров потребуется 250─300 «квадратов» под теплообменник. Если же у вас участок с домом и садом, то монтаж внешнего теплообменника становится довольно проблематичным. В этом случае можно рыть траншеи, не задевая деревья, и укладывать в них внешний контур. После окончания работ можно будет вернуть грунт на место. Как вы понимаете, этот процесс очень трудоёмкий и займёт много времени.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector