Геотермальная система отопления (Геотермальное отопление дома)

Обеспечение теплоснабжения является первостепенной задачей при обустройстве частного жилья.

История промышленной эксплуатации

Начало использования геотермальных ресурсов для производства электроэнергии связано с 1904 годом и небольшим городком Лардерелло. В 1911 году там была построена первая геотермальная электростанция, которая была запущена в промышленную эксплуатацию в 1913 году. До 1965 года это была единственная установка такого типа в мире. Принцип ее работы очень прост: холодная вода подается в горячие гранитные породы вблизи поверхности. При температуре 200ºC образуется горячий пар, который течет под высоким давлением и перемещает генератор. Завод в Лардерелло работает и сегодня, снабжая энергоресурсами более миллиона домашних хозяйств.

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.

Читайте также:  Как можно утеплить стены изнутри или снаружи дома

Конструктивные особенности

Для того чтобы решиться на самостоятельное создание геотермального отопления дома следует ознакомиться с типами и конструктивными особенностями внешних теплообменников (контуров), которые могут быть реализованы в трех исполнениях:

  1. Горизонтальном. Труба внешнего контура укладывается в котлован (глубина которого больше точки промерзания в данной местности), или на дно водоема. Такой теплообменник требует достаточно большой площади. Для получения возможности использовать больший теплосъем на минимальной площади, трубу укладывают по спирали, «змейкой».
  2. Вертикальном. Данный способ теплосъема не требует много места: достаточно пробурить глубокую скважину и опустить в нее трубу внешнего контура. Проблема в том, что данный метод укладки теплообменника требует специального (дорогостоящего) оборудования. Глубина скважины может достигать 200м, хотя чаще всего эффективный теплосъем и длина контура достигается уже на отметке 50м. Внутрь скважины устанавливается пластиковая «гильза» в которую опускается от 2 до 4 петель трубы внешнего теплообменника.
  3. Комбинированном. Для контура используется полимерная труба, которая изгибается в форме колец и располагается с уклоном в 30-45° к вертикали. Длина контура увеличивается, а площадь под него используется значительно меньшая, чем при горизонтальном исполнении.
Конструктивные особенности

Совет: для максимальной эффективности водоразмещенного геотермального отопления, специалисты рекомендуют монтаж теплообменника, на расстоянии от дома не более 100м. Площадь водоема для внешнего контура должна составлять не менее 200 м2.

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.

Виды геотермальных систем

Применение геотермальных отопительных систем широко распространено как для теплоснабжения частного жилья, так и для теплоснабжения административных, промышленных, торговых и прочих объектов недвижимости.

Выбор той или иной разновидности системы зависит от существующих природных условий, а также требований и предпочтений со стороны владельца.

Читайте также:  Как выбрать и подключить ТЭНы для радиаторов отопления

Геотермальные отопительные системы различаются в зависимости от способа получения естественного природного тепла:

  • Системы с горизонтальным контуром. Внешний теплообменный контур представляет собой горизонтальный тепловой коллектор, залегающий ниже уровня промерзания грунта. Устройство такой системы не подразумевает бурения глубоких скважин и оптимально подходит для участков большой площади.
  • Системы с вертикальным контуром. Основой внешнего теплообменного контура является гидротермальный или геотермальный (в зависимости от выбранной среды) зонд, устанавливаемый вертикально на большую (до двухсот метров) глубину. Данная схема предпочтительна для небольших участков, однако стоимость оборудования и работ по установке будет значительно дороже по сравнению с системами, использующими горизонтальные контуры.
  • Системы с закрытым контуром в водоеме. Устройство подобных систем аналогично системам с горизонтальным грунтовым контуром, однако в данном случае тепловой коллектор располагается на дне водоема. Необходимыми условиями монтажа являются площадь водоема (не менее 200 м2), его глубина (не менее 3 м) и расстояние от водоема до здания (не более 100 м).

Важно: обустройство закрытого контура в водоеме не требует трудоемких и дорогостоящих земляных работ, однако необходимо получение разрешения соответствующих инстанций.

  • Системы с открытым контуром. В качестве теплоносителя внешнего контура используются горячие грунтовые воды, циркулирующие в контуре по принципу открытого цикла. Применение подобных систем допускается при условии отсутствия запрета на использование грунтовых вод, а также сопутствующих ограничений, действующих на территории региона.

Как создать теплонасос самостоятельно

Независимо от выбора типа системы (из трех вариантов, описанных выше), для создания установки понадобится тепловой насос, который состоит из компрессорной станции, испарителя, дроссельной заслонки и конденсатора. Можно купить готовую систему, но ее стоимость окажется довольно высокой. Если имеющийся бюджет не позволяет приобрести установку, ее можно смонтировать самостоятельно.

Перед разработкой и монтажом собственного автономного отопления нужно убедиться в том, что вся электропроводка в доме находится в надлежащем состоянии.

Есть два основных способа создания установки своими руками: на основе холодильника или кондиционера. Рассмотрим их подробнее.

Основные виды систем геотермального отопления для дома

Если с основными принципами работы геотермального отопления загородного дома разобрались, стоит рассмотреть не менее важный вопрос и выяснить, какие бывают виды систем. Они отличаются исключительно по типу теплообменника, использование каждого из которых зависит от многих факторов. В зависимости от особенностей участка и характеристик той или иной местности могут использовать три типа теплообменников:

Типовая схема геотермального отопления с горизонтальным теплообменником

Горизонтальный теплообменник. Устройство системы отопления на основе горизонтального теплообменника предполагает наличие большого земельного участка, не задействованного под огород и сад. К примеру, чтобы отопить дом, площадью 200 кв.м., надо задействовать земельный участок площадью не менее 600 кв.м. В этом случае трубы укладываются в специально подготовленные траншеи, выкопанные несколько ниже уровня промерзания грунта. Эта глубина различна и зависит от особенностей конкретного региона.

Основные виды систем геотермального отопления для дома
  • Вертикальный теплообменник. Использование данного типа теплообменников позволяет сэкономить место, его можно оборудовать, не повредив ландшафт местности. Для того чтобы углубить специальные геотермические зонды необходимо использование специального бурильного оборудования, что требует большого вложения средств. Глубина скважины, в которую помещается зонд, может достигать 100-150 метров, а ее диаметр составляет всего 100-150 мм.
  • Теплообменник, размещаемый в воде. Устройство теплообменника данного типа является самым экономным вариантом, однако воспользоваться такой системой могут только владельцы домов, расположенных рядом с водоемом, расстояние до которого не превышает 100 метров. В этом случае можно с наименьшими затратами организовать геотермальное отопление частного дома, используя тепловую энергию воды. Трубы теплообменника, при этом, укладываются на дно водоема, глубина которого составляет минимум 2,5-3 метра, притом, что его площадь должна быть не менее 200 кв.м.
Читайте также:  Котел на пеллетах – экономное оборудование для отопления

Прежде чем приступить к монтажным работам не достаточно знать принцип работы геотермального отопления, важно сопоставить свои финансовые возможности и взвесить все за и против, учитывая особенности местности и характеристики земельного участка. Если возле вашего дома находится водоем, удовлетворяющий всем перечисленным требованиям, то вам несказанно повезло, ведь в этом случае организовать отопление дома можно самостоятельно, и для этого вам даже не потребуется разрешения контролирующих органов. Что касается остальных типов конструкции, то, в случае с использованием горизонтального теплообменника, вам необходимо иметь много свободной земли, а если вы решили смонтировать вертикальный теплообменник, надо иметь достаточный запас средств, необходимых на выполнение дорогостоящих бурильных работ.

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.

Какими бывают системы отопления?

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.

Такие теплообменники – настоящая роскошь.

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

Какими бывают системы отопления?

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.

Какими бывают системы отопления?

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

Преимущества геотермальных установок

По сравнению с традиционными системами отопления с котельным оборудованием, это наиболее чистый в экологическом отношении способ обогрева. К этому же стоит добавить высокий уровень безопасности на фоне экономичного газового оборудования и невысокие требования к техническому обслуживанию. В плане тепловой отдачи геотермальное отопление частного дома может быть оправдано, если задействуется достаточно площадей с охватом водных или земельных источников снабжения. Строительство скважин, колодцев с гидрологическими коммуникациями и применением воздушных тепловых аккумуляторов позволит полностью обеспечивать загородный коттедж теплом без дополнительных обогревателей.