Тепло Земли, известное как геотермия, часто связывается с вулканами и гейзерами. В России геотермальная энергетика применяется в основном для промышленных нужд, например, существуют электростанции на Дальнем Востоке, использующие тепло нашей планеты.
Многие считают установку геотермального отопления в доме собственными силами чем-то невероятным. Однако это заблуждение! Современные технологии сделали применение возобновляемых источников энергии в быту вполне реальной задачей.
Ознакомимся с принципом действия альтернативного отопления, его достоинствами и недостатками. Сравним его с традиционными системами обогрева. Рассмотрим способы размещения теплообменника и монтаж геотермального отопления своими силами.
Несколько исторических фактов
В семидесятых годах прошлого века, во время нефтяного кризиса, на Западе остро ощущалась нужда в… альтернативных источниках энергииВ это время начали создавать первые геотермальные отопительные системы.
Сегодня получил широкое распространение в Соединенных Штатах, в Канаде и в западноевропейских государствах.
В Швеции широко применяют воду Балтийского моря, имеющую температуру +4°С. В Германии реализация геотермальных отопительных систем получает государственную поддержку.
В России функционируют Паужетская, Верхне-Мутновская, Океанская и некоторые другие геотермальные электростанции. В частном секторе применение энергии земли встречается редко.
Реальные преимущества и недостатки
Несмотря на небольшую популярность геотермального отопления частных домов в России, реализация этой идеи может быть оправдана.
Геотермальное отопление дома – это выгодный вариант с несколькими причинами: быстрое монтаж оборудования и длительная бесперебойная работа.
Применение качественного антифриза вместо воды в отопительной системе предотвратит её замерзание и минимизирует износ.
Назовем ещё плюсы этого метода обогрева.
- Исключена процедура сжигания топлива. Система полностью пожаробезопасна и при работе не причинит вреда постройкам. Отсутствует необходимость в хранении, подготовке или транспортировке топлива.
- Существенная экономическая выгода. При работе системы не нужны дополнительные расходы. Ежегодное отопление дарят природные силы, которые мы не приобретаем. Конечно, для работы теплового насоса нужно электричество, но получаемая энергия значительно больше затраченной.
- Экологический фактор. Геотермальное отопление загородного дома – экологически чистый вариант. Отсутствие горения исключает выбросы в атмосферу продуктов сгорания. Если многие поймут это и такая система теплоснабжения станет популярной, негативное воздействие человека на природу сократится многократно.
- Компактность системы. В вашем доме не потребуется отдельное помещение для котельной. Достаточно установить тепловой насос, например, в подвале. Главная часть системы уйдёт под землю или воду, поэтому её не будет видно на участке.
- Многофункциональность. Система обеспечит тепло зимой и прохладу летом. В результате вы сможете отказаться от обогревателя и кондиционера.
- Акустический комфорт. Тепловой насос функционирует почти незаметно для слуха.
Выбор геотермальной системы отопления приносит финансовую выгоду, хотя установка оборудования потребует первоначальных расходов.
При установке и настройке системы затраты могут стать недостатком. Для этого потребуется приобрести насос, некоторые материалы, а также провести монтаж наружного коллектора и внутреннего контура.
Эти затраты возмещаются уже в первые годы работы. Дальнейшее применение смонтированного в землю или помещенного под воду коллектора экономит существенные суммы.
Монтаж сам по себе не слишком труден, чтобы доверить его специалистам. Без бурения все остальное возможно выполнить своими руками.
Некоторые мастера, желая сэкономить, обучились сборке геотермального оборудования. тепловой насос собственноручно.
Об источниках геотермального отопления
В качестве источников для геотермального отопления применяют различные виды земного тепла.
- высокотемпературные;
- низкотемпературные.
К высокотемпературным относят, например, термальные источники. Использовать их можно, но применение ограничено местонахождением.
В Исландии энергию из источников тепла широко используют, а в России термальные воды отдалены от поселений. Самая высокая концентрация этих вод наблюдается на Камчатке, где подземную воду применяют для отопления и подачи горячей воды в системы городского водоснабжения.
У нас есть всё для использования низкотемпературных источников энергии. Воздух, почва и вода — подходящие объекты для этого.
Тепловой насос применяют для получения необходимой энергии. С его помощью преобразовывают температуру окружающего воздуха в тепловую энергию для обогрева и горячей воды частных домов.
Принцип работы такого отопления
Если вы знакомы с тем, как работает кондиционер или холодильникЕсли рассматривать подобные процессы, то сходство с принципом работы геотермального отопления ясно прослеживается. В основе системы лежит тепловой насос, работающий на двух контурах: внешнем и внутреннем.
Для организации традиционной системы отопления требуется установка труб для перемещения теплоносителя и радиаторов, которые нагревают помещение. Наша система также нуждается в трубах и радиаторах, составляющих внутренний контур. В схему можно добавить теплые полы.
Внешний контур кажется более обширным внутреннему, но точные его размеры устанавливаются только при проектировании и установке. Во время работы его не видно, так как он располагается под землей или в воде. Внутри контура циркулирует обычная вода или антифриз на основе этиленгликоля, что надежнее.
Теплоноситель Во внешнем контуре температура повышается до уровня окружающей среды и направляется в тепловой насос уже в нагретом виде. Через него сконцентрированное тепло передается внутреннему контуру, из-за чего вода в трубах, радиаторах и теплых полах нагревается.
В системе важную роль играет тепловой насос. По размеру он сравним с обычной стиральной машинкой, если та имеется в вашем доме.
Для его работы необходима электроэнергия, но при расходе всего 1 киловатта устройство вырабатывает 4-5 киловатт тепла. Такой результат не является неожиданным, так как источником дополнительной энергии служит окружающая среда.
Два вида расположения теплообменника
В частном доме можно нагреть помещение двумя способами, используя энергию природы.
Для любых видов отопления внутренний контур остается неизменным, ключевое отличие состоит в размещении внешнего контура.
Геотермальное отопление может иметь теплообменник, который располагается:
- вертикально Располагаются в скважинах, проникающих или не проникающих в водоносный горизонт.
- горизонтально Теплообменники систем располагают в котловане или открытом водоеме, образуя змеевидную конструкцию.
Каждый вид отопления имеет свои особенности, недостатки и преимущества.
Если собираетесь построить систему отопления своими силами, изучите каждый её вид более подробно.
Позиционирование наружного радиатора вертикально.
Этот вид отопления использует интересное природное явление: на глубине 50-100 метров и более от поверхности Земля круглый год сохраняет стабильную температуру 10-12 градусов Цельсия.
Для использования этой энергии Земли нужно бурить вертикальные скважиныТехнологический процесс почти идентичен подготовительным работам для водозабора.
Для наилучшей сохранности ландшафта возможен бурение нескольких труб из одной начальной точки, однако под различными наклонами.
Внешний контур системы установят в самих скважинах для эффективного извлечения тепла из земли. Такой способ не является простым и не стоит дешево.
Этот вариант подходит, когда участок рядом с домом уже благоустроен, и изменение его дизайна неудобно. Длина скважины может составлять от 50 до 200 метров.
Характеристики скважин определяются геологическими особенностями участка и параметрами возводимого строения. Продолжительность работы подобных конструкций приблизительно равна 100 годам.
Чтобы организовать вертикальную систему с теплообменником, использующим энергию подземных вод, необходимо пробурить две скважины для добычи воды.
Из одной, называемой дебетовой, с помощью насоса откачивают воду, которая после передачи тепла направляется во вторую, приемную выработку.
По горизонтали проложен грунт коллектор.
Для установки внешнего контура системы отопления в горизонтальном исполнении требуется информация о глубине промерзания грунта в данном регионе.
Трубы монтируют ниже глубины промерзания в вырытые траншеи, занимая при этом обширную площадь: для отопления дома площадью 200-250 квадратных метров требуется примерно 600 квадратных метров теплообменника.
от плодоносящих деревьев трубопроводы коллектора лучше расположить подальше (+).
При данных обстоятельствах объем земляных работ окажется существенным. Необходимо предусмотреть в плане размещение деревьев и остальной растительности участка, чтобы избежать повреждения корней. Например, трубы коллектора не должны находиться ближе полутора метров к деревьям.
Этот монтаж применяют обычно при начальной застройке территории. Для строительства коттеджа, обустройства его отопления и планировки участка лучше провести все расчеты и составление планов одновременно.
Погружение горизонтального теплообменника в водоём
Для реализации данного способа необходимы определенные условия расположения дома: расстояние до водоема должно составлять примерно 100 метров, а глубина его достаточна. Водоем не должен полностью промерзать зимой, так как именно в глубине его расположится внешний контур системы. Для этого площадь водоема должна быть не менее 200 квадратных метров.
Этот метод отличается отсутствием необходимых сложных землеройных работ, хотя подводная установка коллектора всё же потребует усилий. Для выполнения этих работ необходимо получить специальное разрешение.
Тем не менее, геотермальная установка, работающая на энергии воды, остаётся самой выгодной.
Своими руками: что и как
Если монтировать геотермальное отопление самостоятельно, то внешний контур целесообразнее приобрести готовым. Рассматриваются только способы горизонтальной установки теплообменника: под землей или в водоёме.
Самостоятельная установка скважинного вертикального коллектора затруднительна без оборудования и опыта бурения.
Тепловой насос компактен и занимает мало места в доме. Его габариты сравнимы с размером стандартного твердотопливного котла. Подключение внутреннего контура к нему представляет собой несложную задачу.
Вообще-то делается всё точно так же, как и при организации и разводке отопления С применением привычных источников тепла. Главной сложностью является создание наружного контура.
Идеальным вариантом будет применение водоёма, если таковой окажется в радиусе ста метров. Требуется, чтобы площадь его составляла более двухсот квадратных метров, а глубина – три метра (средняя величина промерзания). Если этот водоём не принадлежит вам, то возникнуть может сложность с получением разрешения на его использование.
Если водоём – пруд на вашей территории, дела становятся проще. Из пруда можно временно откачать воду. Потом удобно выполнить работу на его дне: уложить трубы по спирали, закрепляя их.
Для подключения внешнего контура к тепловому насосу понадобится вырыть траншею.
Окончив работы по строительству, в пруд можно залить воду.
В течение ста лет наружный теплообменник будет функционировать без сбоев и не причинит неудобств хозяину.
Если вы получили участок под строительство дома и сад, стоит подумать о горизонтальном теплообменнике грунтового типа.
Для расчета необходимо определить площадь коллектора, учитывая параметры: 250-300 квадратных метров коллектора на каждые 100 квадратных метров отапливаемой площади дома.
Трубы контура следует располагать в траншеях, углублённых ниже глубины промерзания грунта.
Лучше всего снять слой земли до глубины его промерзания, установить трубы и затем вернуть землю на прежнее место. Работа трудная, требующая усилий, но с большим желанием и целеустремленностью выполнение её возможно.
Затраты и перспективы окупаемости
Цена оборудования и монтажа для геотермальной системы отопления определяется мощностью установки и производителем.
Выбор производителя совершается на основе личных предпочтений и информации о его престиже и надёжности. Мощность же определяется площадью помещения, требующего обслуживания.
Стоимость тепловых насосов по мощности варьируется следующим образом:
- на 4-5 кВт – 3000-7000 условных единиц;
- на 5-10 кВт – 4000-8000 условных единиц;
- на 10-15 кВт – 5000-10000 условных единиц.
При учёте расходов на монтаж (20-40%) общая сумма окажется для многих неприемлемой.
Все эти траты окупятся в разумные сроки. Позже потребуется оплачивать только небольшие счета за электроэнергию, необходимую насосу. И все!
Геотермальное отопление особенно эффективно для домов площадью 150 квадратных метров. Через пять-восемь лет расходы на установку системы компенсируются.
Хотя геотермальное отопление не пользуется большой популярностью у владельцев частных домов, жильцы южных областей уже оценили эффективность геосистем. сооружения солнечного отопления Простота данной конструкции доказана многолетней эксплуатацией как в западных странах, так и у нас. Экономичность и практичность также подтверждены практикой.
Более подробные сведения о вариантах получения энергии можно найти в . этой статье.
Выводы и полезное видео по теме
Для тех, кто лучше понимает визуальную информацию, предлагается видеоролик, демонстрирующий работу геотермальной системы и преимущества её использования.
Смотрите короткий видеоролик, в котором владелец горизонтального подпочвенного коллектора поделится своими впечатлениями от его использования. В этом ролике также расскажут о текущих расходах на эксплуатацию системы геотермального отопления.
Каждый хозяин частного дома сам решает, пользоваться услугами ресурсоснабжающих компаний или полагаться на собственные силы.
Наша цель – не направить вас к решению, а предложить информацию о возможностях для разрешения поставленной задачи.
Хотите уточнить что-то или у вас появились вопросы о геотермальном отоплении частных домов? Напишите комментарий к посту.