Отопление частного дома геотермальными системами

Для обеспечения частного дома теплом традиционно используются агрегаты, работающие на электричестве, твердом, газовом или жидком топливе. В последние десятилетия в качестве альтернативного источника тепловой энергии используют солнечные коллекторы и тепло земных недр. Обогрев дома с помощью тепла земли называется геотермальным отоплением дома.

Из какой среды брать тепло?

Есть воздух, но в морозы его температура -20, -30, и он очень сухой, очень мало можно снять тепла. А дому, наоборот, тепла в такие периоды надо максимум. Есть вода. Если это водоём, можно снимать тепло прямо оттуда при помощи закрытого контура. Если это скважина / колодец, то это открытая, переливная схема. Скважин нужно числом 2 штуки и более: из одной воду отбираем, в другую сливаем. Здесь свои проблемы: коррозия и загрязнение теплообменников, падение дебета скважин, заиление. Ну и, наконец, земля. Наиболее стабильный для климата Московской области источник тепла — это геоконтур. Брать тепло прямо из Земли при помощи закрытой системы.

Геотермальная система — это ровный, уверенный съем тепла весь отопительный период, Высокий СОР (коэффициент преобразования). Высокая надежность. Такие системы работают по многу лет без сбоев.

Принцип действия

Теплонасос представляет собой комплект оборудования, задачей которого является сбор тепловой энергии и ее доставка к потребителю. Источником теплоэнергии может быть любая среда либо тело с температурой выше 1 градуса. Чтобы глубже разобраться с принципом работы этих устройств, следует познакомиться с их функциональными особенностями:

  • Агрегат не производит теплоэнергию самостоятельно.
  • Для работы теплонасоса необходима электроэнергия.
  • В основе принципа работы аппарата лежит цикл Карно, используемый во всех холодильных установках.
Принцип действия

За последнее время технология изготовления тепловых насосов значительно улучшилась. Современные агрегаты способны забирать тепловую энергию из воздуха с температурой до -30 градусов, а также воды и почвы – до 2 градусов. В цикле Карно рабочим телом является фреон. Это газообразное вещество начинает кипеть при минусовой температуре. Хладагент последовательно испаряется и конденсируется в двух теплообменных камерах, поглощая при этом энергию из окружающей среды. Затем он транспортирует ее к потребителю.

Читайте также:  Какой обогреватель лучше выбрать для квартиры или дома

Схема теплового насоса аналогична принципу действия кондиционера, работающего на обогрев:

  • Пока фреон находится в жидком состоянии, хладагент циркулирует по трубам теплообменника. Забирая теплоэнергию из окружающей среды, фреон закипает и начинает испаряться.
  • Затем газ попадает в компрессор, который повышает давление до нужного значения. В результате точка кипения хладагента повышается, и вещество конденсируется при более высокой температуре.
  • Проходя через внутреннюю теплообменную камеру, фреон отдает накопленную энергию теплоносителю и снова переходит в жидкое состояние.
  • После этого газ поступает в ресивер и дроссель. Когда давление вещества снижается, рабочий цикл повторяется.
Принцип действия

Чтобы понять принцип действия агрегата и узнать, как устроен тепловой насос, должна быть изучена схема.

 О достоинствах  геотермальных систем получения тепловой энергии

Несмотря на то, что стоимость геотермального отопления дома достаточно высока, такие системы получили широкое распространение во многих европейских и североамериканских странах. Впервые на них стали обращать внимание на волне кризиса 80-х годов, первоначально монтаж такой энергонезависимой системы был доступен только весьма обеспеченным людям.

Постепенно, с развитием технологий, общая стоимость необходимого оборудования стала снижаться, что дало возможность применять технология в более широких масштабах. Так, на сегодняшний день в скандинавских странах на долю геотермального отопления приходится не менее 70% от общего объема вырабатываемой тепловой энергии.

Говоря о преимуществах, которые отличают геотермальное отопление частного дома, производители в первую очередь отмечают следующие факты (кстати, в отличие от других систем отопления, с мнением производителей геотермальной техники практически полностью согласны и экологи):

Преимущества геотермальных систем отопления

  • Источником энергии для функционирования системы отопления является земля, воздух, вода. Данные источники относятся к разряду возобновляемых, поэтому отопления не требует вложений на покупку стандартных видов топлива.
  • Отопление загородного дома (геотермальное) не предполагает сжигания химических веществ. Именно поэтому полностью устранена возможность загрязнения окружающей среды, что особо пришлось по душе экологам, борющимся с последствиями парникового эффекта.
  • Система абсолютно безопасна в эксплуатации, возможность возникновения аварийных ситуаций практически сведена к нулю.
  • Еще одной статьей экономии является возможность отказаться от строительства хранилищ для приобретенного топлива, необходимости его доставки.
Читайте также:  Зачем нужен термостатический клапан для твердотопливных котлов

В общем, эксплуатационные расходы на геотермальные системы стремятся к нулю.

Наиболее оптимальным такое отопление считается для коттеджей средней площади (не более 150 квадратных метров). Для таких условий средний срок окупаемости всех вложений составляет всего 3-4 года, а рабочий ресурс (при правильном выборе оборудования и способа получения энергии) может достигать 100 лет.

Принцип работы

Тепло земли для отопления дома используется в странах, где есть большое количество горячих источников. Там теплоноситель закачивается в трубы и подается для обогрева в жилые и административные здания. Для отдельного строения такой вариант не подходит, так как никто не станет делать миллионные вложения, которые никогда не окупятся.

Принцип работы

Два контура отопления — внешний и внутренний

Геотермальная система отопления частного дома работает по-другому. В основе лежит закон выделения энергии при совмещении носителей, имеющих разную температуру. При этом происходит выделение тепла, которое идет на обогрев помещений. Геотепло имеет схожий принцип работы с технологией холодильника и кондиционера, где энергия распределяется на образование жара и холода. Разница состоит в том, что низкая температура уже имеется.

Принцип работы

Термальное отопление представляет собой систему, состоящую из таких частей:

  • Внешний контур. Представляет собой замкнутый трубопровод, в котором циркулирует жидкость. В процессе тока она приобретает температуру окружающей среды, тем самым становясь носителем энергии.
  • Внутренний контур. Это стандартная обвязка, состоящая из труб и радиаторов. В него поступает нагретая жидкость. Для работы в режиме охлаждения устанавливаются конвекторы.
  • Тепловой насос. Компактный прибор, сжимающий жидкость, придавая ей заданную температуру, обеспечивающий циркуляцию теплоносителя по внутреннему и внешнему контуру.
Принцип работы

Энергетическая установка обладает отличной производительностью. При потреблении 1 кВт от сети, она выдает до 5 кВт тепла, нагревая воду до 45 градусов.

Читайте также:  Буржуйка длительного горения своими руками

Принципы функционирования геотермального отопления

Отопление за счет энергии земли успешно применяется в различных климатических зонах: системы способны работать и в южных, и в северных регионах.

Принципы функционирования геотермального отопления
Принципы функционирования геотермального отопления

Геотермальная установка в процессе своего функционирования использует такое физическое свойство некоторых жидкостей, как способность испаряться, что приводит к охлаждению поверхности. Именно это явление лежит в основе работы холодильного оборудования.

Принципы функционирования геотермального отопления
Принципы функционирования геотермального отопления

Принцип работы геотермального отопления представляет собой запущенный в обратную сторону процесс охлаждения. Именно так работают кондиционеры, способные не только охлаждать, но и подогревать воздух в помещении.

Принципы функционирования геотермального отопления
Принципы функционирования геотермального отопления

Принцип работы теплового насоса

Принципы функционирования геотермального отопления
Принципы функционирования геотермального отопления

Однако, установки для кондиционирования воздуха имеют ограниченную работоспособность — они не могут функционировать при температуре ниже -5°C. А геотермальная система способна обеспечить обогрев дома независимо от температуры воздуха на поверхности. Это связано с тем, что в той среде, откуда она забирает тепловую энергию, естественным образом поддерживаются стабильные температурные условия.

Принципы функционирования геотермального отопления