Земля и Солнце — источники энергии для вашего дома

Отапливаемая теплица — отличный вариант для тех, кто хочет увеличить урожай и срок вегетации. Есть несколько эффективных способов смонтировать отопление в теплице своими руками. Для того, чтобы выбрать оптимальный, надо учесть размеры, назначение и необходимые материалы. Системы несложные, так что их вполне возможно соорудить самостоятельно.

Об источниках геотермального отопления

Для геотермального отопления можно использовать следующие источники земной тепловой энергии:

  • высокотемпературные;
  • низкотемпературные.

К высокотемпературным относятся, например, термальные источники. Использовать-то их можно, но область их применения ограничивается фактическим местом нахождения таких источников.

Если в Исландии этот вид энергии активно применяется, то в России термальные воды находятся далеко от населенных пунктов. Максимально они сконцентрированы на Камчатке, где подземную воду применяют в качестве теплоносителя и поставляют в системы ГВС.

Внешний контур выглядит гораздо масштабнее внутреннего, хотя его размеры можно оценить только в период планировки и монтажа. В процессе эксплуатации он невиден, поскольку находится под землей или под водой. Внутри этого контура циркулирует обычная вода или антифриз на основе этиленгликоля, что гораздо предпочтительнее.

Как работает геотермальное отопление?

Данный вид отопления у нас пока считается новинкой, но ведь ничего сверхнеобычного в нем нет. Это просто новый способ применения старого доброго теплового насоса, который имеется в каждом холодильнике.

Как работает геотермальное отопление?

Родным братом системы геотермального отопления можно считать кондиционер, работающий в режиме «зима». Ведь это устройство греет воздух вовсе не с помощью ТЭНов, как думают некоторые.

Кондиционер, так сказать, перекачивает тепло, добываемое им из промозглого осеннего воздуха снаружи помещения. Ту же задачу выполняет тепловой насос в геотермальной установке, только в качестве источника тепла используется грунт или вода с температурой +5 – +7 градусов.

Как работает геотермальное отопление?

Как же получается, что ледяная на ощупь среда выступает в роли источника тепла? Это становится возможным благодаря замечательной способности газов нагреваться при сжатии и остывать при расширении.

Если порции газа дать нагреться от одной среды, а затем перенести в другую и там сжать, он станет еще более горячим и будет отдавать тепловую энергию этой второй среде, даже если она имеет более высокую температуру, чем первая. Теперь снова вернем газ к первоначальному давлению, одновременно перенеся его в первую среду.

Как работает геотермальное отопление?

Геотермальное отопления – принцип работы

Его температура упадет ниже первоначальной, ведь часть внутренней энергии была отдана в виде тепла на этапе сжатия. Следовательно, газ снова начнет нагреваться от первой среды.

Как работает геотермальное отопление?

Повторяя операцию снова и снова, мы будем «перекачивать» тепло из одной среды в другую в противоположном естественному теплообмену направлении. Этот процесс называется «циклом Карно» и именно на нем основан принцип работы теплового насоса в системе геотермального отопления.

Как работает геотермальное отопление?

Недостатки использования энергии земли для отопления частного дома:

— Давайте более подробно разберем финансовые затраты на создание такой системы отопления. Средняя стоимость 1 м бурения скважины составляет порядка 3000 рублей. Итого глубина в 600 метров обойдется в 1 800 000 рублей. И это только бурение! Без установки оборудования для закачки и подъема теплоносителя.

Читайте также:  Как рассчитать количество батарей отопления

— В разных регионах России свои особенности грунтов. В некоторых местах пробурить скважину в 50 метров задача не из легких. Требуются усиленные обсадные трубы, укрепление шахты и т.д.

— Утепление ствола шахты на такую глубину практически невозможно. Следует, что вода не будет подниматься с температурой 22 градуса.

— Для того, чтобы пробурить скважину в 600 метров требуется разрешение;

— Допустим, вода разогретая до 22 градусов попадает в дом. Вопрос, как «снять» полностью с носителя всю энергию земли? Максимум, при прохождении по трубам в теплом доме опуститься до 15 градусов. Таким образом нужен мощный насос, который будет в десятки раз больше прогонять воды с 600 метровой глубины для получения хоть какого-то эффекта. Здесь закладываем не сопоставимый с экономией расход электроэнергии.

На глубине около 15 метров, температура земли составляет примерно 10 градусов по Цельсию

Следует логичный вывод, что уже далеко не бесплатным отопление дома энергией земли может позволить только человек далеко не бедный, которому экономия на отоплении особо и не нужна. Конечно, можно сказать, что такая технология будет служить сотни лет и детям и внукам, но все это фантазии.

Идеалист скажет, что дом строит на века, а реалист всегда будет рассчитывать на инвестиционную составляющую — строю для себя, но в любой момент продам. Не факт, что детки будут привязаны к этому дому и не захотят его продать.

Энергия земли для отопления дома  эффективна в следующих регионах:

На Кавказе есть действующие примеры работающих скважин с минеральной водой выходящей наружу самоизливом, с температурой 45 градусов с учетом глубинной температуры около 90 градусов.

На Камчатке использование геотермальных источников с температурой на выходе около 100 градусов — самый оптимальный вариант использования энергии земли для отопления дома.

Технологии развиваются бешеными темпами. КПД классических систем отопления растет на глазах. Несомненно и отопление дома энергией земли станет менее дорогой.

Видео: Геотермальное отопление. Энергия земли.

Утепление помещения

Фундамент для зимней теплицы

Отапливать продуваемое со всех сторон помещение не имеет смысла. Поэтому, прежде чем приступить к монтажу обогрева теплицы зимой, ее следует тщательно утеплить. Для этого понадобится:

  • утепление фундамента: если для защиты от сквозняков основание летней теплицы достаточно засыпать 15-20-сантиметровым слоем грунта, то для обустройства зимней теплицы необходимо сооружение полноценного ленточного глубокозаглубленного фундамента
  • заделка всех стыков конструкции; тщательная герметизация требуется как стеклянных конструкций, так и сооружений из поликарбоната
  • возведение теплых стен и утепление крыши с помощью теплоизоляционных материалов

Утепление помещения

Максимально сохранить тепло в сооружении из поликарбоната можно с помощью 2-слойного покрытия. Образуемая прослойка из воздуха между двумя слоями материала позволит надежно сохранить тепло в помещении.

При обустройстве печного обогрева позаботьтесь о возведении полноценного дымохода. Ведь высокая концентрация СО2 опасна не только для человека. При содержании углекислого газа в воздухе 1,5%, возможны ожоги листьев и даже полная гибель выращиваемых культур.

Читайте также:  Какой пол лучше положить под ламинат: выбор и установка

Основные составляющие систем геотермального отопления

Геотермальное отопление не пользуется привычными источниками тепла. Ни о каких дровах, об угле, газе или электричестве (в том количестве, которое использует обычный электрический котёл), речь не идёт.

Вся система состоит из трёх основных элементов. Ими выступают:

  • контур отопления внутри дома;
  • контур нагревания;
  • насосная станция.

В качестве контура отопления, который будет находиться внутри дома, могут выступить как обычные привычные радиаторы, так и система тёплого пола (на её нагрев идёт большее количество энергии). Кроме того, эту систему можно подвести для подогрева теплицы, бассейнов, дорожек внутри участка, т. п.

Контуром нагревания в этом случае выступают геотермальные источники тепла. Так, идёт нагрев при помощи энергии земли, воды, а также воздуха.

Насосная станция необходима для того, чтобы перекачивать тепло из геотермального контура нагревания в отопительный.

Пеллетные агрегаты

Зачастую биореакторами называют котлы, работающие на твёрдом древесном топливе в виде гранул. Гранулы называются пеллетами, а котлы — пеллетными. Эти котлы активно используются в европейских странах. А вот в России этот вид топлива достаточно дорог. Хотя это экологически чистый вид топлива с высоким КПД, составляющим около 90%. В таких котлах предусмотрено использование автоматики, что позволяет работать им круглосуточно без вмешательства человека. Благодаря своему устройству, а именно двойным стенкам топливной камеры, котлы не перегреваются, поэтому имеют большой срок эксплуатации.

Рекомендуем:

  1. Экономичное отопление вашего дома
  2. Нетрадиционный обогрев дома
  3. Воздушный обогрев дома
  4. Газовый котёл и можно ли наладить отопление дома без газа

Электрическое отопление теплицы

Есть несколько вариантов:

Электрическое отопление теплицы
  • Воздушные: тепловые пушки, тепловентиляторы или масляные радиаторы.
  • Водяные: котлы с ТЭНами, работающие на электродах или по принципу индукции.
Электрическое отопление теплицы
  • Инфракрасные обогреватели электрические (отличаются тем, что греют не воздух, а непосредственно объекты, снижение затрат электричества на 30%);
  • Нагревательные кабели, которые закладываются непосредственно в почву.
Электрическое отопление теплицы

О первых трех вариантах мы уже говорили ранее в статье , теперь рассмотрит последним способ обогрева теплицы – с помощью нагревательного кабеля.

Греющие кабели могут быть различных типов:

Электрическое отопление теплицы

Первый тип — резистивные кабели. Они достаточно недороги, но могут привести либо к перегреванию грунта, либо к недостаточному нагреву.

Резистивный кабель

Электрическое отопление теплицы

Второй тип — саморегулирующийся кабель. Представляет собой две карбоновые жилы, которые разделены полупроводником. Он экономит электроэнергию и дозирует нагрев почвы.

Саморегулирующийся кабель

Электрическое отопление теплицы

Монтаж кабельной системы

Чем качественнее уложен кабель, тем эффективнее будет работать система. Ее обустройство предусматривает следующие этапы:

  • Необходимо снять слой грунта примерно в полметра.
  • Насыпать немного мелкого песка. Толщина подушки должна составлять около 5 см.
  • Уложить теплоизоляцию, например, пеноплекс.
  • Проложить гидроизоляцию — полиэтилен.
  • Сверху насыпать еще 5 см. песка.
  • Уложить мелкоячеистую металлическую сетку.
  • Затем укладывается кабель в виде змейки. Важно соблюдать шаг примерно 20 см.
  • Крепить кабель можно пластиковыми хомутами.
  • После этого снова насыпается 5 см. песка.
  • Сооружение закрывается защитной сеткой из пластика или нержавейки.
  • Теперь можно укладывать 40 см. почвы.
  • Датчик, с помощью которого будет регулироваться температура, монтируется примерно в метре над поверхностью почвы.

Геотермальные насосы, использующие тепло земли для отопления дома

Принцип его работы аналогичен холодильнику:

Геотермальные насосы, использующие тепло земли для отопления дома
  • газообразный хладагент сжимается компрессором, и при этом сильно нагревается;
  • хладагент проходит через теплообменник, отдавая избыток тепла и остывая до комнатной температуры;
  • после охлаждения это вещество поступает в охлаждающий контур морозильной камеры, где оно потом расширяется. В результате изменения агрегатного состояния с жидкого до газообразного, хладагент резко остывает и охлаждает все вокруг себя;
  • затем он вновь поступает к компрессору, и цикл повторяется снова.
Геотермальные насосы, использующие тепло земли для отопления дома

Аналогично происходит и отопление дома энергией земли. Например, холодильник отбирает тепло у холодного объекта и передает его теплому предмету, таким образом, тепло переносится от морозилки с минусовой температурой в помещение. Количество перекачиваемой энергии в несколько раз больше потребляемого компрессором электричества.

Геотермальные насосы, использующие тепло земли для отопления дома

Отопление от тепла земли отличается высокой эффективностью – тепловая мощность в три раза превышает количество потребляемого электричества. Если сравнивать тепловой насос с холодильником, то в данном случае грунт, имеющий постоянную температуру, заменяет морозильную камеру.

Геотермальные насосы, использующие тепло земли для отопления дома

Коллекторы бывают двух видов:

Геотермальные насосы, использующие тепло земли для отопления дома
  • вертикальные;
  • горизонтальные.
Геотермальные насосы, использующие тепло земли для отопления дома

Последовательность работ

Теплоснабжение за счет подземных источников должно создаваться по строго проработанному алгоритму. Поскольку водяные и воздушные системы применяются ограниченно, большинство практически используемых вариантов подразумевает бурение скважин. И это еще одна причина, по которой не получится все сделать своими руками. Только специальная техника позволяет проникнуть на глубину 20-100 м, где и создаются необходимые условия для отопления. В качестве зондов допускается применение пластмассовых труб, рассчитанных на давление около 6 бар.

Последовательность работ

Чтобы повысить результативность системы, используют обвязки из 3 или 4 линий, конечные участки которых связываются в виде буквы U. Подогрев по контуру очень важен, благодаря ему исключается растрескивание труб при суровом морозе. Этот подогрев производится через протянутый в центр канала провод, по которому подается ток. Если не удается применить энергетические сваи, приходится использовать горизонтальные приемники. Для них готовится площадка с габаритами от 15х15 м, с нее убирают почву на глубину до 0,5 м.

Последовательность работ

Вся эта площадь нужна для укладки подобия зондов. Используют часто электротехнические маты либо трубы, обменивающие тепло. Чтобы повысить эффективность работы отопительной системы, применяют раскладку труб по спирали либо в виде «змейки». Нельзя точно сказать, что лучше – готовые комплексы, выпущенные серийно, либо самостоятельная сборка. В первом случае автоматически решается проблема совместимости, зато во втором возрастает гибкость, повышается потенциал модернизации (правда, внимания проектированию надо уделить больше).

Последовательность работ

Самодеятельные строители могут уйти от типового аккумулятора тепла с заменой его на стяжку из бетона. Геотермальный обогрев в подобной системе позволяет обойтись без значительных рывков температуры. Можно проводить эксперименты с различными теплоносителями, а также монтировать компрессоры с меняющейся производительностью. Рассчитав нагрузки как следует и правильно распределив тепло по потребляющим контурам, можно сделать систему эффективнее на 15-20%. Параллельно расходы на электропитание заметно сокращаются.

Последовательность работ

Горизонтально размещенные трубы закладываются на глубину 50-300 см. Чтобы площадь магистралей была наименьшей, их делают в виде витков. Но между отдельными двумя магистралями должно быть минимум 200 мм. Любым строительным работам должно предшествовать определение тепловой отдачи грунта. Если она менее 20 Вт на 1 кв. м, никакого смысла в геотермальном контуре нет. Чтобы обеспечить отвод грунтовых вод, дно котлованов покрывают слоем песка. Отлично проявляют себя трубы на основе сшитого полиэтилена.

Последовательность работ