Геотермальная система отопления (Геотермальное отопление дома)

Геотермальную энергетику используют, как правило, в промышленных масштабах, к примеру, на Дальнем Востоке некоторые электростанции работают на основе тепла земных недр. У многих представление о геотермальном отоплении жилища своими руками граничит с фантастическими романами о будущем. Но это далеко не так! Благодаря развитию нынешних технологий это стало возможным.

Традиционные системы отопления

Наиболее широко распространено газовое отопление. Тем не менее, если к земельному участку, на котором должны построить дом, газовая магистраль не подведена, то применение газа почти невозможно. Да, можно пользоваться сжиженным газом в баллонах, однако это не экономично и точно не безопасно! Если все-таки принято решение применять газ при отоплении дома, то сколько понадобится обойти разнообразных инстанций, чтобы получить специальное разрешение на установку обычной газовой системы. Вдобавок, с каждым годом запасы «голубого топлива» истощаются, поэтому, дорожают. Выгодно? Нет, разумеется.

Если при отоплении применять торф, дрова, уголь, солярку… Небезопасно, затратно и хлопотно при хранении и использовании. При сгорании формируется смола, сажа, загрязняется воздух, а если посмотреть более широко — при сгорании практически любого топлива создается углекислый газ, способствующий значительному усилению парникового эффекта на нашей планете.

Ну, безусловно, возможны различные возражения — для установки полноценного геотермального отопления необходимо бурить скважины, и сама установка в пару раз дороже, нежели обычные системы отопления. Да, это чистая правда. Однако если учесть то, что такая установка за счет экономии электрической энергии оправдает затраты в течении пяти-семи лет, ее так называемую экологическую безопасность, то в таком случае ее рентабельность будет очевидной.

Преимущества и недостатки

Геотермальное отопление чаще используется в промышленных масштабах. Так, на Дальнем Востоке функционируют электростанции, что работают от тепла недр Земли.

Геоотопление отлично подойдёт для загородного или частного дома. Это хорошая альтернатива традиционным методам обогрева. К числу преимуществ такой системы можно отнести следующие нюансы:

  • неисчерпаемость энергии;
  • пожаробезопасность;
  • отсутствие топлива как такового — нет надобности доставлять и хранить его;
  • экологическая безопасность.
Преимущества и недостатки

Для отопления дома средних размеров потребуется 300−400 Вт электроэнергии. Что касается цены, то это работа одной лампочки на 300 Вт, но при этом обогревается весь дом и присутствует горячая вода.

Главный минус такого отопления — высокая цена обустройство системы. В среднем потребуется около 10 тыс. евро. Половина этой стоимости — цена оборудования, а вторая — плата за монтаж. Но если знать, как работает отопление от земли, можно самостоятельно установить систему обогрева. Это довольно трудоёмкий процесс, поэтому мало кто решается делать геотермальное отопление дома своими руками.

Геотермальные тепловые насосы. Принцип работы, виды.

Тепло, которое можно выпросить определенным способом у грунтовых вод, подземных озер и самого грунта, называют геотермальной энергией. Такой вид энергии известен давно и хорошо изучен. Применение его на практике ограничивало только отсутствие технологий для изготовления оборудования. Все изменилось, и мы можем говорить о таком методе получения тепла, как о практически применимом. Геотермальный тепловой насос – целый комплекс устройств и технологий, направленных на получения тепла. Эта тепловая энергия впоследствии может быть использована как угодно – для отопления жилого дома, технологических процессов, сельскохозяйственных потребностей. Применить такое устройство — значит получить безлимитный доступ к тепловой энергии в любое время и в любых количествах. Все зависит от параметров применяемого оборудования. Насколько близко к реальности применение метода, мы узнаем после рассмотрения важных моментов, которые помогут понять принцип работы и способы внедрения его в жизнь.

Тепловой насос и его принцип работы

Очень упрощает понимание сложных аспектов проведение прямых и простых параллелей. Принцип работы теплового насоса можно сопоставить с работой обычного холодильника. Сходите на кухню и прикоснитесь к теплообменнику холодильника. Он теплый. Теперь откройте холодильник. Внутри низкая температура. Что же получается – необходимый холод мы получаем путем нагревания змеевика? Точнее, хладоносителя, который циркулирует внутри системы. Теперь представьте, что мы вывернули холодильник наизнанку. Все. Источник тепла получен за счет холода. Предельно просто. Поскольку запасы холодной воды или воздуха в почве неиссякаемы, то напрашивается вопрос – как преобразовать постоянный источник холода в постоянный источник низкотемпературного тепла. Для этого и применяют геотермальный тепловой насос.

Читайте также:  Автономный отопитель салона: какой лучше выбрать

Виды геотермальных насосов

Тепловой насос работает в широком температурном режиме – от -30 до +40°С. По принципу транспортировки тепловой энергии их разделяют на:

  • адсорбционные;
  • парокомпрессорные;
  • абсорбционные.

По источникам тепла геотермальные тепловые насосы делятся на:

  • грунтовые воды;
  • грунт: скважина или горизонтальный коллектор;
  • водоем.

Мы рассмотрим геотермальные тепловые насосы, как более перспективные и близкие к реализации в жизни. Сам тепловой насос, не считая всей системы, занимает места, как электрическая духовка. Экономическая эффективность его работы можно рассмотреть только в сравнении с похожим устройством – кондиционером. Для получения тепла в количестве 5кВт геотермальный насос расходует всего 1кВт электроэнергии, в то время как кондиционер использует 6кВт.

Условия для установки Особенности Заключение
Горизонтальный теплообменник Теплообменник помещают в почву на глубину, гораздо превосходящую глубину промерзания. У такой системы есть один существенный недостаток. Площадь. Для того, чтобы полноценно отопить средний жилой дом, нужно расположить теплообменник на площади, в три раза большей, чем отапливаемая. Если вы не крупный помещик, то такая схема, скорее всего вам не подойдет.
Вертикальный теплообменник Компактнее, но с большими затратами теплообменник может быть расположен вертикально. Потребуются скважины 30-50 м глубиной каждая в зависимости от типа грунта. Площадь он займет гораздо меньшую, но для реализации такой системы необходимо применить буровую установку, что само по себе не является проблемой, но стоимость работ будет достаточно высока. Такая система хороша тем, что не нарушит ландшафт приусадебного участка и прослужит минимум лет сто, в зависимости от качества применяемых материалов.
Водный теплообменник Это очень экономичная конструкция и актуальна в первую очередь для тех домов, которые расположены на берегу водоема или не дальше, чем 150м от него. Трубы теплообменника погружают на трехметровую глубину. Площадь водоема должна быть не меньше 200м. Но все равно такой метод окупается очень быстро. В среднем, срок окупаемости около двух лет. Это зависит от способа расположения теплообменника и применяемых конструктивных материалов.

Плюсы и минусы геотермальных систем

Весь мир, напуганный топливным кризисом середины прошлого века, стал постепенно внедрять в жизнь этот метод отопления жилых домов.

Швеция использует тепловые насосы различных типов в 70% частных домовладений.

Несмотря на все преимущества, есть серьезные проблемы по внедрению таких систем в наших условиях:

  • дороговизна оборудования и масштабы работ;
  • необходимость моментального капиталовложения со сроком окупаемости в 2-7 лет при доступном подключении магистрального газа.

Какая будет экономическая выгода от внедрения таких систем, посмотрим через 2-3 года, а пока будем готовиться к очередному подорожанию энергоресурсов.

Вам нужно подобрать геотермальный тепловой насос для отопления загородного дома? Заполните форму ниже и мы свяжемся с Вами!

Отправить запрос на подбор оборудования

Устройство водяного внешнего контура

Водяной внешний контур, как правило, располагает либо в ближайшем водоеме, либо в специально пробуренной скважине. В случае водоема контур прокладывается по дну, на глубине 2-3 метра. Данный способ достаточно трудозатратный, поскольку прокладывать придется большую площадь (150-300 м2) для среднего дома. Кроме того, для такой процедуры в общественном водоеме, необходимо получать разрешение в соответствующих органах, что может значительно затянуть процесс.

Устройство водяного внешнего контура

В случае скважины, расположенной на участке, никаких соглашений уже не потребуется. Бурится скважина, глубина которой зависит от рассчитанного проектного значения, в зависимости от почвенных слоев, величины дома для обогрева. В скважину опускают теплообменный контур и монтируют концы к тепловому насосу.

Как это работает

Тепловой или геотермальный насос собирает тепловую энергию из окружающей среды, преобразовывает ее, с использованием хладагента, и подает в домашнюю систему отопления.

Основные узлы агрегата: компрессор, теплообменник, циркуляционный насос, автоматика, подающий контур. Насос способен забирать тепло из трех источников.

  • Воздух.
  • Вода.
  • Грунт.

Судя по веткам обсуждений, востребованы у нас два варианта – вода и грунт. Это обусловлено ограничениями по температуре – источник должен быть плюсовым. Расположение запитывающего контура бывает горизонтальным или вертикальным. В первом случае магистраль укладывают ниже уровня промерзания – от 1,5 метров глубины. Или на дно водоема, там даже по сильным морозам – до + 4⁰С. Длина контура зависит от габаритов отапливаемого помещения и мощности насоса. Во втором бурят скважины под зонды, средняя глубина – 50–70 метров. Пиастров А В, один из форумчан и владелец теплового насоса, так охарактеризовал вертикальную систему.

Пиастров А ВУчастник FORUMHOUSE

Тепло собирают геотермические зонды – закольцованный трубопровод, по которому циркулирует этиленгликоль. Они опускаются в скважины 50–70 метров глубины. Это наружный контур, а количество скважин зависит от мощности теплового насоса. Для домика в 100 метров квадратурой потребуется два зонда – две скважины.

Особенности монтажа

Соорудить геотермальное отопление своими руками непросто, но, в полной мере вероятно. Дабы установка была действенной, нужно выполнить расчет шахт.

Их параметры зависят от следующих факторов:

  • Площади помещения,
  • Типа грунта,
  • Климата.

Как показывает опыт, глубина шахты в большинстве случаев находится в пределах 25-100 метров. Расчет и подготовку шахт направляться доверить экспертам.

Предстоящая краткая инструкция по монтажу системы выглядит следующим образом:

Особенности монтажа
  • По окончании того, как шахты будут подготовлены, нужно установить в них теплопоглощающие трубки. Их суть, как уже было сказано выше, содержится в подаче подогретой воды в насос, где жидкость будет сжиматься, и нагреваться еще больше.
  • К тепловому насосу подключается теплообменник и система отопления, по которой распространяется тепло в помещение.
  • По окончании монтажа всех элементов выполняется первый пуск установки.

В целом технология строительства установки достаточно несложная и понятная.

Обратите внимание! Если вы решили выполнить монтаж геотермального отопления самостоятельно, то для этого пригодится ассистент, поскольку кое-какие детали конструкции имеют громадной вес.

Вот и все основные этапы обустройства данного отопления.

Особенности системы

Устройство

Итак, геотермальные системы отопления являются хорошей альтернативой классическим видам обогрева. Так как ту энергию, которую содержит в себе земля, возможно применять для обогрева объектов на ее поверхности без особенных затрат.

Особенности системы

Принцип работы установки предельно просто – в земного шара, как мы знаем, содержится тёплая магма. Исходя из этого уже на глубине нескольких метров земля теплая.

В следствии геотермальные отопительные системы работают следующим образом:

  • Основным элементом системы есть тепловой насос, который устанавливается на поверхности земли.
  • В шахту опускаются теплообменники, каковые подключаются к насосу. В следствии аппарат получает природное тепло и усиливает его.
  • Потом полученное тепло употребляется для бытовых либо промышленных потребностей.

Из данной схемы видно, что в работе присутствует оборудование, которое для своей работы так же требует энергозатраты. Но, при работе тепловой насос потребляет один киловатт энергии, а предоставляет – 4-6 киловатт.

Особенности системы

Для сравнения – простой кондиционер преобразует киловатт электричества в киловатт тепловой. Так, благодаря тепловому насосу не только возвращается затраченная энергия, но и быстро окупается цена оборудования.

Виды систем

Геотермическое отопление возможно реализовано несколькими методами:

Особенности системы
За счет энергии глубоких грунтовых вод Расположенные на громадной глубине воды владеют большой температурой. Тепловой же насос поднимает их на поверхность и, сжимая жидкость, еще больше увеличивает их температуру. Тёплая вода проходит через теплообменник и отдает свою тепловую энергию системе отопления.
При помощи антифриза В случае если шахта имеет глубину 75 и более метров, в систему закачивается антифриз, который так же передает тепловую энергию земли теплообменнику. Такая установка требует громадных затрат, чем вышеописанная.
При помощи водоема В случае если поблизости с домом имеется водоем, то геоотопление возможно реализовано кроме того без шахт. Для этого по периметру дна устанавливаются особые зонды, каковые трансформируют тепло воды.

Выбор типа системы зависит от условий внешней среды. К примеру, в случае если поблизости имеется водоем, то целесообразно обустроить геотермальное отопление загородного дома по последней схеме. В случае если же водоема нет, то нужно будет бурить шахты.

Обратите внимание! Геотермальное отопление есть наиболее надёжным на сегодня, поскольку для работы оно не требует углеводородов и веществ. Именно поэтому исключается возможность взрывов, возгорания, и загрязнения водоемов либо земли.

Особенности системы

Преимущества геотермального отопления:

  • для отопления используется энергия земли, а она возобновляется и практически неисчерпаема;
  • безопасность, так как нет риска возгорания;
  • нет необходимости доставлять и хранить топливо;
  • нет вредных выбросов;
  • нет необходимости в контроле системы, так как она работает в автономном режиме;
  • почти нет расходов на обслуживание;
  • очень высокий КПД оборудования.

Наиболее оптимально геотермальное отопление подходит в том случае, когда ваш дом имеет площадь до 150 м², такое отопление окупится уже через 3-4 года.

Хотя такой вид отопления и требует значительных первоначальных вложений, но он имеет большой срок службы и в скором времени все ваши инвестиции окупятся.

Варианты формирования

[adinserter block=»9″][adinserter block=»20″]Обогреть свой дом удастся по одной из следующих схем:

Варианты формирования
  • Насос и теплообменник вертикального типа. Глубина скважины в таком случае варьируется от 50 до 200 метров, так что бурение связано с существенными финансовыми вложениями. Тепловая энергия забирается от глубоких грунтовых вод, температура которых очень высока. Тепловой насос обеспечивает движение жидкости, теплообменник забирает энергию, дальше происходит обратный сброс воды. Не стоит бояться первоначальных капиталовложений, расчеты наглядно показывают, что результат оправдывает средства, продолжительность эксплуатации доходит до века.
  • Немало общего с описанной схемой имеет и методика, основанная на монтаже в шахте глубиной около сотни метров укрепленного бака с антифризом, нагреваемым грунтом. Для непрерывного движения антифриза также задействуется тепловой насос.
  • Горизонтальный теплообменник – менее затратная и более конструктивно простая схема. Основное требование заключается в том, чтобы трубы находились ниже отметки, на которую в холодное время года промерзает грунт. Эффективность нагрева в такой ситуации меньше, а потому приходится компенсировать ее общей площадью коллектора, которая должна примерно в 2 раза превосходить площадь отапливаемого помещения. Конечно, данное значение приблизительно, точный коэффициент зависит от множества факторов.
  • Наконец, последняя схема подходит в том случае, если между обогреваемым зданием и ближайшим водоемом не более сотни метров. Достоинство этой технологии – небольшие финансовые вложения, отсутствие значительных объемов земляных работ. Теплообменный контур располагается так, чтобы на глубине не наблюдалось промерзания, подо льдом должен быть, по меньшей мере, метр воды. В идеале, в водоеме не должно быть течения, способного повредить расположенные на дне зонды. Именно эти зонды и являются поглотителями тепловой энергии.

Для формирования внешнего контура отлично подходят трубы на основе полиэтилена. При расчетах следует исходить из того, что на метр коллектора должно приходиться от 40 до 50 Вт тепловой энергии. Получается, что в ситуации, когда производительность насоса равняется 10 кВт, глубина бурения составит до 200 метров.

Варианты формирования

Стоит помнить, что в некоторых ситуациях более рационально пробурить не одну глубокую скважину, а несколько более мелких. Чтобы в такой ситуации не был испорчен внешний облик участка, используется кластерный метод – от одной начальной точки расходится несколько столбов вглубь.

Состав систем

Геотермальная система отопления дома состоит из теплового насоса и теплообменника. Кроме них сюда же входит безвредная и незамерзающая жидкость (антифриз). Она циркулирует по трубопроводу контура и собирает накопившуюся в земле тепловую энергию. В испарителях теплонасосов энергия антифриза передается в хладагент. В результате он остывает приблизительно на 3 градуса.

Далее температуру хладагента повышают при помощи компрессора. Тепловую энергию из этого вещества через конденсатор передают в воду, циркулирующую в отопительной системе дома. Ее же можно использовать для нагрева бытовой воды в теплонакопителях.

Эффективность работы такой системы во-многом зависит от климата местности. Если точнее — от степени прогрева земли. При низком содержании тепла в ней, здание отапливаться не сможет. Температура грунта не должна быть ниже +5-+7 градусов. Наиболее эффективным способом считается подключение к системе «Теплый пол».