Геотермальная отопительная система как основной источник тепла в доме

Постоянное рвение человека обеспечить комфортные условия проживания стали причиной важному загрязнению внешней среды. Исходя из этого в последнее время человечество стало большое количество уделять внимания экологичности и экономичности разных систем, примером тому есть геотермальное отопление. В данной статье мы рассмотрим, что оно собой воображает и как реализовать геотермальное отопление дома 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.

При упоминании геотермальных источников энергии мы всегда представляем себе долину гейзеров или вулканы, но нужные нам источники гораздо ближе. И они помогут нам согреться зимой и охладиться летом.

Например, в Швеции активно используют воду Балтийского моря, температура которой составляет + 4 градуса. 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.

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.

Что это такое?

Геотермальная система обогрева загородного дома в действии напоминает кондиционер (холодильник): подобно рефрижератору, охлаждающему воздух, тепловой насос геосистемы нагревает теплоноситель.

Дом обогревается теплом Земли: расположенный в помещении насос использует энергию грунта или грунтовых вод, превращая ее в тепло.

Оно, в свою очередь, нагревает теплоноситель системы обогрева.

Главная «мышца» геотермальной системы – компрессор, «сжимающий» и переносящий тепло.

Для работы ему необходима электрическая сеть.

Компрессор в тепловом насосе «трудится» вместе с испарителем, дроссельным клапаном и конденсатором.

Читайте также:  Печь на отработке с водяным контуром своими руками

Как работает геотермальное отопление

Геотермальная система отопления является экономичной альтернативной существующим.

Благодаря тому, что земля сохраняет некоторое тепло постоянно, можно нагреть и объекты на её поверхности. Суть этого принципа в том, что изнутри землю прогревает раскалённая магма, а снаружи грунт не позволяет ей промёрзнуть.

Эту тепловую энергию использует геотермальная система, которая основывается на специальном тепловом насосе. Принцип работы геотермального отопления следующий: на поверхности земли устанавливается тепловой насос, а в земляную шахту опускается теплообменник.

Грунтовая вода проходит сквозь насос и при этом нагревается. Это тепло потом и используется в бытовых или промышленных целях.

Основное преимущество такой системы в том, что при работе теплового насоса осуществляется затрата электроэнергии в размере одного киловатта при пользе от четырёх до шести киловатт.

Как работает геотермальное отопление

В то время как обычный кондиционер просто преобразовывает один киловатт электрической энергии в киловатт тепловой. Такие образом, тепловой насос не только оправдывает надежды на геотермальную систему, но и сравнительно скоро окупает стоимость установки геотермального теплового насоса для отопления.

Особенности отопительной системы

Выстроить подобное отопление дома своими руками — не так-то просто, но вполне возможно. Для начала следует пробурить шахту. Расчёт параметров таких шахт строго индивидуальный.

Он зависит от климата местности, типа грунтовой поверхности, особенностей строения земной коры выбранного региона, площади дома, в котором система устанавливается. Обычно глубина геотермальной шахты может составлять от двадцати пяти до ста метров.

Если вы хотите установить геотермальное инновационное отопление своими силами, то вам не обойтись без помощника, ведь трубы эти бывают очень нелёгкими.

Типы [ править | править код]

а) замкнутого типа

  • горизонтальные

Коллектор размещается кольцами или извилисто в горизонтальных траншеях ниже глубины промерзания грунта (обычно от 1,2 м и более)[1]. Такой способ является наиболее экономически эффективным для жилых объектов при условии отсутствия дефицита земельной площади под контур.

  • вертикальные

Коллектор размещается вертикально в скважины глубиной до 200 м[2]. Этот способ применяется в случаях, когда площадь земельного участка не позволяет разместить контур горизонтально или существует угроза повреждения ландшафта.

  • водные

Коллектор размещается извилисто либо кольцами в водоёме (озере, пруду, реке) ниже глубины промерзания. Это наиболее дешёвый вариант, но есть требования по минимальной глубине и объёму воды в водоёме для конкретного региона.

  • спиральные

Спиральный коллектор изготовлен из трубы диаметром 25 мм. Расстояние между спиралями составляет 2 метра. Укладывается в траншею 1.5 метра глубиной.

Спиральный коллектор является комбинацией между вертикальными скважинами и горизонтальным коллектором. Применяется там, где в силу геологических причин бурение очень дорогое (например, залегание гранитной плиты). Расчет делается исходя из 100 Ватт холодильной мощности тепловой насоса с 1 метра спирали на базе трубы 25 мм при шаге намотки до 200 мм. Дороже чем вариант горизонтального коллектора, так как требует предварительного изготовления спиралей более тонкой трубы (обычно 25 мм) высотой от 2 до 3 метров. Также возникает необходимость сборных колодцев, так как из-за уменьшения диаметра увеличивается общая длина трубы в системе. [3]

  • С непосредственным теплообменом (DX — сокр. от англ. direct exchange — «прямой обмен»)
Читайте также:  Печь на отработанном масле своими руками

В отличие от предыдущих типов, хладагент компрессором теплового насоса подаётся по медным трубкам, расположенным:

  • Вертикально в скважинах длиной 30 м и диаметром 80 мм
  • Под углом в скважинах длиной 15 м и диаметром 80 мм
  • Горизонтально в грунте ниже глубины промерзания

Циркуляция хладагента компрессором теплового насоса и теплообмен фреона напрямую через стенку медной трубы с более высокими показателями теплопроводности обеспечивает высокую эффективность и надёжность геотермальной отопительной системы. Также использование такой технологии позволяет уменьшить общую длину бурения скважин, уменьшая таким образом стоимость установки DX Direct Exchange Heatpump

б) открытого типа Подобная система использует в качестве теплообменной жидкости воду, циркулирующую непосредственно через систему геотермального теплового насоса в рамках открытого цикла, то есть вода после прохождения по системе возвращается в землю. Этот вариант возможно реализовать на практике лишь при наличии достаточного количества относительно чистой воды и при условии, что такой способ использования грунтовых вод не запрещён законодательством.

Достоинства геотермальной системы

Лучшие стороны геотермального отопления дома:

  • Безлимитное использование тепловой энергии. Отопительная система работает благодаря энергии земли, воды, которые являются природным и нескончаемыми источниками тепла.
  • Безопасность системы. Возможность возгорания в принципе отсутствует.
  • Экономиться место под топливо, которое не нужно приобретать.
  • Экологически чистая система отопления и для человека и для окружающей среды. Геотермальное отопление отличается от других систем отопления отсутствием во время эксплуатации выброса газов и вредных веществ.
  • Полная автоматическая работа оборудования.
  • Экономия в затратах на проведение профилактических работ оборудования.
  • Широкий модельный ряд, при этом каждое оборудование имеет высочайшую производительность.

Принцип работы геотермального отопления дома идеально подходит для его комбинации с рабой системы «теплы пол». Данный тандем позволит распространяться температуре равномерно, избежать перегрева той или иной зоны.

Геотермальное отопление частного дома окупиться его владельцу за несколько лет (в среднем 5 лет). Окупаемость геотермальной системы в загородном доме окупиться пару годами позже. Финансовые затраты на создание геотермальной отопительной системы может и высокие, но при учете современных стабильно растущих цен на другие теплоносители, при сроке службы геотермального оборудования в 100 лет, данный способ отопления дома является разумным капиталовложением.

Какими бывают системы отопления?

Геотермальные системы обогрева загородного жилища, а точнее, их теплообменники бывают трех видов:

  • Горизонтальные.

Трубы такого контура выстилаются на глубине, превышающей слой промерзания земли.

Этот теплообменник идеально подойдет для больших площадей без деревьев – «голых» приусадебных участков.

Труба горизонтального контура должна располагаться на расстоянии свыше полутора метров от кроны дерева.

В густозаселенных коттеджных городках такой вариант теплообменника вряд ли приемлем: чтобы отопить дом в 250 квадратов, нужно выделить целых 600 квадратов для контура системы обогрева.

  • Вертикальные.
Читайте также:  Инструкции и схемы обвязки твердотопливного котла отопления

Такие теплообменники – настоящая роскошь.

Чтобы установить вертикальную систему геотермального отопления дома потребуется специальная бурильная техника.

При установке этого теплообменника контур опускают на глубину от 50 до 200 метров.

Чтобы повысить тепловую мощность, делают несколько скважин, а их трубопроводы соединяют специальными коллекторными узлами.

Главное преимущество вертикального теплообменника – возможность монтажа без повреждений приусадебного участка.

  • Водоемные.

Установка такой обогревательной системы требует меньших затрат – землекопные работы отпадают за ненадобностью.

Однако, на территории участка (не дальше ста метров от дома) должен быть водоем площадью от 200 квадратов и глубиной от 2 метров.

Контурные трубы прокладывают по дну на глубину, превышающую глубину промерзания – те самые 2-3 метра.

Организация работы теплового насоса

В качестве основы для агрегата можно использовать обычную сплит-систему. Например, установка мощностью порядка 1 кВт сможет вырабатывать 5-6 кВт тепла в зависимости от условий эксплуатации и качества обвязки. Наружный кондиционирующий блок необходимо поместить в защитный деревянный каркас, обеспеченный качественной теплоизоляцией. К нему будут направлены контуры доставки антифриза из грунтовых аккумуляторов. В более сложной конструкции применяются каскадные геотермальные тепловые насосы для отопления дома, в которых задействуется несколько компрессоров на каждый контур.

В принципе, количество линий теплоснабжения из грунта (или воды с воздухом) ничем не ограничивается, как и число приемных насосов-распределителей. Но важно учитывать растущие нагрузки на оборудование. Мощные производительные системы на 3-4 контура могут требовать использования трехфазной сети энергообеспечения на 380 В только лишь для поддержки автоматического управления и защитных систем с предохранителями.

Дешевое отопление теплицы

Выбирают наиболее дешевый способ отопления с учетом нескольких факторов:

Дешевое отопление теплицы
  • Наличие готовности, чтобы проводить сложные инженерные расчеты и масштабное строительство;
  • Проведенный на приусадебном участке газопровод. При его наличие рационально использование газового отопления;
  • Расходы на установку системы обогрева и её обслуживание. При планировании собственноручного обустройства системы отопления целесообразней отдать предпочтение электрическому отоплению.
Дешевое отопление теплицы

СПРАВКА: Оптимальный вариант — обустройство геотермальной системы отопления.

Дешевое отопление теплицы

Организация эффективной, дешевой и простой в эксплуатации системы обогрева не отличается сложностью. Необходимо только ознакомиться с принципом действия наиболее распространенных способов, с учетом собственных возможностей, и определиться с выбором обогревательных приборов для тепличного сооружения.

Дешевое отопление теплицы

Дешевое отопление теплицы

Затраты

При изготовлении теплового насоса мощностью 9 кВт по теплу придется потратить:

  • на изделия и материалы для конденсатора: 163 доллара;
  • для испарителя: 206 долларов;
  • на б/у компрессор и фреон: около 50 долларов.

При наличии автоматики общая стоимость самодельного теплового насоса составит примерно 500 долларов.

Знаете ли вы, что отопить дом совершенно бесплатно можно, используя тепло земли? Геотермальное отопление: принцип работы, достоинства и недостатки технологии.

Принцип действия теплового насоса для отопления дома разберем в этой статье.