Геотермальное отопление дома: принцип работы и устройство

Как сделать геотермальное отопление дома – принцип работы, варианты устройства своими руками

При возведении частного загородного дома его хозяину нужно будет решать вопрос с отоплением жилья. На сегодня существует немало вариантов обустройства автономного теплоснабжения в отдельном домовладении, расположенном за пределами городской черты. Одним из новейших способов решения проблемы специалисты называют геотермальное отопление дома.

Немало владельцев загородной недвижимости считают, что такую систему подачи тепловой энергии можно реализовать исключительно в той местности, где имеются гейзеры, горячие подземные водные объекты и т.д. В действительности термальное отопление дома будет успешно функционировать и в других регионах, с теплыми водоемами, имеющими невысокую температуру.

Особенности геотермальной отопительной системы

Геотермальное отопление загородного дома относится к альтернативному, практически идеальному способу подачи тепла в жилое здание. Для функционирования системы задействуют геотермальную энергию, которую можно добывать из различных природных источников.

Принцип работы геотермального отопления имеет немало общего с эксплуатацией холодильных систем. При этом основное отличие заключается в том, что в холодильнике рефрижератор продуцирует охлажденный воздух, а геотермальные установки вырабатывают тепловую энергию.

При термальном отоплении воздух в летнюю жару охлаждается, а морозной зимой – греется. При этом финансовые расходы на обустройство такого варианта теплоснабжения гораздо ниже, если сравнивать с затратами на иные тепловые системы. Геотермальное отопление дома способствует созданию в нем комфортных условий для проживания.

Принцип работы геотермального отопления дома

Работает термальное оборудование в автономном режиме, контролируя температуру в помещениях. Принцип функционирования аналогичен для всех установок вне зависимости от компании-изготовителя комплектующих изделий.

Основная рабочая нагрузка оказывается на специальное насосное оборудование, которое может отличаться своим внешним видом, но производительность тепла у разных моделей имеет стандартные значения.

Геотермальная система отопления успешно работает с разными видами земной энергии, она состоит из двух контуров:

Первый из них представляет собой отопительную конструкцию, состоящую из трубопроводов и радиаторов. Что касается внешнего контура, то это теплообменник, устанавливаемый в водном массиве или под толщей почвы. Внутри него циркулирует специальная жидкость, в которую добавлен антифриз, в некоторых случаях его наполняют только водой.

Теплоноситель нагревается до температуры окружающей среды, после чего в горячем состоянии подается в насос. Накопленное таким образом геотермальное тепло далее поступает на внутренний контур, прогревая теплоноситель в трубах и радиаторах, смонтированных по всему дому.

Способы монтажа термальной системы отопления своими руками

Когда обустраивают термальное отопление, используют разные типы теплообменников:

  1. Вертикальная установка. Она отличается компактностью и более высокой ценой монтажа по сравнению с иными вариантами. Чтобы обустроить отопление из скважины не потребуется большая площадь, но придется использовать особые бурильные установки. В зависимости от применяемой технологии глубина скважины может достигать отметки в 200 метров при минимальном показателе, равном 50 метрам. Срок эксплуатации такого отопления дома от скважины достигает 100 лет. Этот вид геотермального теплоснабжения выгодно монтировать на ранее обустроенном участке, поскольку ландшафт окружающего пространства не будет нарушен.
  2. Горизонтальное устройство – его используют часто. Когда устанавливают такой теплообменник, трубы нужно укладывать на значительную глубину, которая должна превышать отметку промерзания почвы. Основной недостаток применения подобной разводки состоит в том, что для монтажа коллектора необходима большая площадь. На ранее благоустроенном участке подобную систему проложить непросто.
  3. Водоразмещенная установка – такой тип теплообменника среди способов геотермального отопления является самым экономным относительно затрат, поскольку функционирует за счет энергии водных ресурсов. Данная система актуальна для владельцев недвижимости, у которых в сотне метров от участка имеется природный водоем.

Плюсы и минусы геотермального отопления

Данный вид отопления приобрел актуальность в Америке в 80-е годы, когда в стране разразился экономический кризис. Сначала монтаж подобных установок стоил огромных денег и его могли оплатить только состоятельные владельцы недвижимости, но позже геотермальное отопление своими руками стало доступно для многих слоев населения.

Обустройство геотермального теплоснабжения в частном домовладении имеет ряд преимуществ:

  1. Тепловую энергию для дальнейшего использования можно получать почти в любом месте, ее подача ничем не ограничивается и является наиболее устойчивой.
  2. Выработка геотермального тепла не приводит к образованию различных вредных выбросов после сгорания углекислого газа.
  3. Отопление на основе работы подобной установки не нуждается в постоянном обслуживании.
  4. Для владельца загородной недвижимости такое теплоснабжение помещений считается бесплатным.
  5. Насосное оборудование занимает гораздо меньше места для установки, чем при обустройстве других отопительных систем.
  6. При помощи геотермальной энергии можно не только нагревать помещение, но и в случае необходимости охлаждать его, поскольку принцип работы установки имеет много общего с функционированием кондиционеров.
  7. Допускается обустройство такого отопления одновременно с другими системами выработки тепла, например, с дизельной, газовой или функционирующей за счет солнечной энергии.

Несмотря на значительные преимущества использования геотермального варианта теплоснабжения, эти установки имеют и отрицательные моменты, среди которых: длительный период окупаемости и высокая стоимость монтажа отопительной системы.

Но перечисленные недостатки нивелируются нынешними тенденциями поднятия цен на многие виды топлива. Безусловно, срок окупаемости получается длительным, но 100 лет эксплуатации геотермального котла доказывает экономичность такого решения.


Геотермальное отопление частного дома — устройство и принцип работы

Один из самых новых способов обеспечить собственный коттедж бесплатной тепловой энергией — геотермальное отопление дома, которое пока еще отличается необходимостью первоначального вложения значительных финансовых средств. Но зато на эксплуатацию такой системы не будут нужны значительные расходы, которые характерны для традиционных способов отопления.

Геотермальное отопление частного дома

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.

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 действия геотермального отопления

Основной принцип работы геотермального отопления во многом похож на принцип действия обычного холодильника или кондиционера. Обратите внимания на нагревание наружных стенок холодильного оборудования, которое происходит вследствие отдачи хладагентом тепла, изъятого из морозильной камеры установки.

Практически те же процессы происходят и в геотермальной системе отопления:

Принцип работы геотермального насоса

  • Первый контур, по которому циркулирует или специальные антифризные жидкости, или простая вода помещается в грунт, на глубину превышающую уровень промерзания почвы (кроме того эффективен и способ расположения такого теплообменника в толще воды, также ниже уровня замерзания).
  • При прохождении рабочей жидкости через внешний контур она отбирает часть тепловой энергии у воды или грунта (температура там всегда выше нуля). После этого она попадает в тепловой насос, который обеспечивает аккумуляцию энергии и передачу ее во внешний контур, представляющий собой стандартную систему водяного отопления.

Принцип работы геотермального насоса (теплового насоса) обеспечивает получение до 4-5 кВт тепловой энергии при потреблении всего 1 кВт электричества. Основной объем работ по устройству системы отопления по данной технологии приходится на устройство первого контура, отвечающего за отбор тепла из окружающей среды. По своей конструкции они могут существенно отличаться.

Устройство горизонтального теплообменника

Чертеж горизонтального кожухотрубного теплообменника

Данная система может быть реализована еще на этапе строительства дома, при уже выполненном благоустройстве усадьбы ее монтаж проблематичен. Для устройства теплообменника необходимо прокопать ряд траншей на глубину, превышающую уровень промерзания грунта. В подготовленные канавы монтируется трубопровод (его диаметр, длина, расстояние между отдельными нитками линии определяется расчетом, выполненном при разработке проекта).

Смонтировать такое геотермальное отопление дома своими руками вполне возможно, но необходимо быть готовым к большому объему выполнения земляных работ. Для коттеджа площадью 200-250 квадратных метра трубы придется проложить на участке не менее 6 соток (600 м 2 ). Именно такая необходимость и считается основным недостатком данной технологии, но стоит отметить тот факт, что работает такая система достаточно эффективно.

Устройство вертикальных теплообменников

Чертеж вертикального теплообменника

Для устройства такой системы необходимо бурить скважины, глубина которых может достигать нескольких сотен метров (все зависит от геологических условий, необходимой мощности установки и других параметров отопления). Преимущество данной технологии заключается в том, что она позволяет отказаться от земляных работ на большой площади участка, это дает возможность сохранить ландшафт, благоустройство подворья.

При применении вертикальных теплообменников геотермальное отопление дома (отзывы о таких системах исключительно положительные) может прослужить более 100 лет. К недостаткам следует отнести высокую стоимость бурения на большие глубины.

Читайте также:  Система водяного отопления: принцип работы и основные узлы

Устройство теплообменников в искусственных и естественных водоемах

Данная технология отличается простотой монтажа, полного отказа от выполнения земляных работ.

Теплообменный трубопровод укладывается по дну водоема, его площадь должна составлять не менее 250-300 м 2 , а глубина более 222,5-3 метров (зависит от уровня промерзания воды).

Работает данная система достаточно эффективно, единственным затруднением может стать необходимость получения разрешения в различных инстанциях (при укладке коллектора в водоемы общего пользования).

Самостоятельно принимать решение о типе системы геотермального отопления не стоит, такой выбор сможет сделать только профессионал, знающий все тонкости работы таких систем. Поэтому доверьте устройство геотермальных систем специализированным организациям, тогда отопление прослужит долго и эффективно.

Подземное геотермальное отопление дома теплом земли

Поиски альтернативных источников энергии привели к изобретению устройств, которые способны аккумулировать тепло, в большом количестве находящееся в окружающей среде человека. Солнечные лучи, гейзерные источники, грунт — все это в той или иной степени может удовлетворить потребности в нагреве теплоносителя для системы отопления и ГВС.

Хотя геотермальное отопление за счет тепла земли является относительно новым направлением, перспективы такого решения очевидны. Благодаря установке специального оборудования появляется возможность получения дешевого, практически бесконечного типа тепловой энергии.

Как получить тепло в дом из земли

Земля даже в зимний период времени не промерзает полностью. Этой особенностью пользуются монтажные бригады, прокладывающие трубопровод ниже точки замерзания. Удивительно, но температура этих слоев редко опускается ниже, чем +5 +7°C градусов.

Можно ли воспользоваться способностью земли аккумулировать тепло, извлечь его и использовать для нагрева теплоносителя? Конечно! Но чтобы сделать альтернативное отопление частного дома с помощью тепла земли возможным, потребуется решить следующие проблемы:

    Получение тепла — понадобится аккумулировать тепловую энергию и направить ее в аккумулирующий резервуар.

Нагрев теплоносителя. Нагретый антифриз должен передать тепловую энергию жидкости, которая циркулирует в системе отопления и ГВС.

  • Остывший антифриз необходимо отвести обратно к теплообменнику для дальнейшего нагрева.
  • Чтобы решить эти вопросы был разработан геотермальный насос с использованием тепла земли. Геотермальный тепловой насос позволяет извлечь количество тепла, которого более чем достаточно для производства большого количества тепла и использования в зависимости от конструкции и месторасположения дома в качестве основного или дополнительного отопительного оборудования.

    Как работает геотермальное отопление дома, принцип работы

    Подземное глубинное отопление из земли, это больше не фантастика. Такие установки можно спокойно купить в России. Причем геотермальные установки в состоянии работать как в условиях Севера, так и в южных широтах. Но какой принцип они используют в своей работе?

    Еще в прошлом столетии был отмечен факт, что при испарении определенные типы жидкостей способны охлаждать поверхность. Именно это происходит когда протирают спиртом кожу перед уколом или поливают асфальтированную площадку, нагретую под солнцем. Этот принцип был взят в качестве основы для разработки холодильного оборудования.

    Дальше возникла идея почему бы не пустить процесс охлаждения в обратную сторону и не получить вместо холодного горячий воздух. Большинство современных кондиционеров в состоянии не только охлаждать воздух в помещении, но и работать на его нагрев. Но недостатком таких устройств является то, что они ограничены температурой окружающей среды. Так, после того как отметка достигает -5 градусов, они прекращают работать.

    Геотермальные насосы для отопления частных домов от земли полностью лишены такого недостатка, хотя используют принцип, во многом напоминающий работу кондиционера на нагрев помещения.

    Как устроено геотермальное отопление

    Как уже отмечалось, геотермальная система отопления из недр земли, во многом напоминает работу кондиционера в режиме нагрева. Что происходит в этот момент?

      В нижних слоях грунта, на дне реки или озера устанавливают водяные коллекторы, по которым циркулирует антифриз. Коллекторы поглощают тепло и высвобождают холод.

    Нагретый антифриз с помощью насоса поднимается наверх.

    В буферном баке происходит теплообмен. Нагретый антифриз отдает тепловую энергию теплоносителю или нагревает воду.

  • Остывший антифриз поступает обратно к коллекторам.
  • Геотермальное оборудование для использования тепла земли

    Принцип работы глубинной системы отопления дома, за счет энергии земли, основан на применении особого оборудования. Оно выполняет следующие функции: аккумулирует тепло окружающей среды, передает его теплоносителю системы отопления. Для этого используют следующие узлы:

      Испаритель — находится глубоко под землей. Функция испарителя заключается в том, чтобы поглотить тепловую энергию, находящуюся в окружающем грунте.

    Конденсатор — доводит антифриз до необходимой температуры.

    Тепловой насос — циркулирует антифриз в системе. Осуществляет контроль над работой всей установки.

  • Буферный бак — собирает нагретый антифриз в одном месте, для передачи энергии теплоносителю. Состоит из внутреннего бака, в нем находится вода из системы отопления и внутренний змеевик, по которому движется нагретый антифриз.
  • Монтаж и установка геотермального отопления

    Основная сложность относительно монтажа геотермального оборудования связана с установкой контура теплообменника в грунте-земле. Хотя в интернете можно найти большое количество советов как выполнить эти работы самостоятельно, практика показывает, что большинство советов невозможно применить без специального профильного образования, следовательно, все работы должны выполнять профессиональные монтажники, являющиеся представителями производителя.

    После обращения к специалистам, геотермальные системы отопления частных домов за счет тепла земли устанавливаются в следующие несколько этапов:

      Выезд инженера на дом . Во время первого визита берутся пробы грунта, определяются особенности местности и принимается решение о наиболее эффективном монтаже геотермальной системы. На эффективность установки может влиять также источник предполагаемого тепла. Более производительным считается монтаж теплообменников на дне водоема или у истоков термических источников.

    Заключение договора и приобретение необходимого оборудования . Расценки могут существенно отличаться в зависимости от сложности проведения монтажных работ и других нюансов. Но в среднем, если выбран качественный немецкий производитель, стоимость установки будет приблизительно равняться его цене. Приобретение под ключ установки Vaillant для дома в 350 кв. м. обойдется приблизительно в 21 тыс. $

    Монтажные работы . Отопление частного дома подземными геотермальными источниками тепла, а точнее, его эффективность во многом зависит от правильного проведения работ на этапе монтажа. После того как водяные теплообменники будут установлены в грунт, выполняется подключение к геотермальной установке и системе отопления дома.

  • Пуско-наладочные работы . Инженер запускает систему и выполняет точную регулировку устройства. После настройки подписывается Акт о сдаче работ.
  • Эффективно ли геотермальное отопление на Севере

    Чтобы создать минимальные условия необходимые для работы геотермальной установки, достаточно соблюдения следующих условий:

      Температура слоя грунта, в котором расположены теплообменники, не должна опускаться ниже +5,+7°C градусов.

    На протяжении всей системы, по которой протекает антифриз, созданы условия, позволяющие избежать его замерзания.

  • Геотермальный обогрев загородного дома выполнен после проведения всех необходимых расчетов и проектной документации.
  • Если учесть все описанные требования становится ясно, что такие установки могут быть эффективными, при соблюдении вышеперечисленных условий. Все же для северных регионов более целесообразно использовать такие установки для нагрева небольших площадей до 150-200 кв. м.

    Гейзерное отопление частного дома

    Производительность геотермального насоса во многом зависит от температуры грунта или воды, в которых находится теплообменник. В этом отношении жители Камчатки находятся в более выгодном положении. На полуострое Камчатка находится огромное количество термальных источников — гейзеров, которые не остывают даже в зимнее время года.

    Перед монтажом оборудования обязательно проводится геологическая разведка. Если теплый источник находится на территории дома, имеет смысл расположить теплообменники на дне этого водоема. Геотермальная энергия в таком случае окупится значительно быстрее.

    Как с помощью геотермального насоса отопить дом

    Технология обогрева дома подземным теплом наиболее востребована на Западе. Это в первую очередь связано с менталитетом жителей западных стран. Они привыкли делать долгосрочные инвестиции, которые полностью окупаются только через несколько лет. Да и немного найдется людей, которые в состоянии заплатить за установку оборудования около 20 тыс. $ единовременно. Но количество желающих стать независимыми от остальных источников отопления постоянно растет.

    Альтернативные способы геотермального отопления дома становятся более популярными, особенно если учесть постоянно растущую стоимость газа.

    Тепловая энергия буквально лежит под ногами. Дело только за тем, чтобы нагнуться и «поднять» ее. В этом может помочь геотермальная установка. Монтаж насоса позволяет в зависимости от местности либо полностью компенсировать потребности в тепловой энергии, или удовлетворить их частично, существенно снизив нагрузку на основной источник отопления и систему ГВС частого дома.

    Геотермальный обогрев дома подземным теплом

    Проблемой обустройства качественной системы обогрева частного дома с каждым разом требует нестандартных решений. Всем известные типы обогрева, выделяющие тепло во время сгорания топлива уже давно признаны экономически невыгодными. Новинкой, которая активно начинает становиться, популярной является геотермальное отопление дома своими руками. При учете роста цен на электроэнергию и газ, большинство все больше присматривается к данному варианту, хотя он достаточно сложен в проектировании и монтаже.

    Геотермальную энергетику используют, как правило, в промышленных масштабах, к примеру, на Дальнем Востоке некоторые электростанции работают на основе тепла земных недр. У многих представление о геотермальном отоплении жилища своими руками граничит с фантастическими романами о будущем. Но это далеко не так! Благодаря развитию нынешних технологий это стало возможным.

    Принцип работы геотермальной системы

    Земля даже в зимнее время не промерзает насквозь. Данная особенность используется монтажными бригадами, которые прокладывают трубопровод ниже точки замерзания. На удивление температура в данных слоях земли редко падает ниже +5 +7оС. Есть ли возможность накопления землей тепла, после чего извлечь его и применять для нагрева теплоносителя? Естественно!

    Но прежде чем воплотить альтернативное отопление частного дома при помощи тепла земли, необходимо разобраться со следующими проблемами:

    1. Получение тепла – необходимо будет собирать теплоэнергию для последующего ее направления в специальный накопитель.
    2. Нагрев теплоносителя. Нагретый антифриз должен передавать теплоэнергию жидкости циркулирующей в отопительной системе и ГВС.
    3. Остывший антифриз должен отводиться к обратно к теплообменнику для последующего нагрева.
    Читайте также:  Расширительный бак для отопления: как выбрать и установить

    Для разрешения данных проблем разработали геотермальный насос, который использует тепло земли. Данное устройство дает возможность извлечь необходимый объем тепловой энергии, которого хватить для того чтобы произвести большое количество тепла и использовать в качестве основного либо дополнительного оборудования для отопления.

    Геотермальное отопление дома использует принцип работы схожий с кондиционера в режиме обогрева. Основным элементом является тепловой насос, габариты которого приблизительно схожи с габаритами стиральной машины, в данный элемент включено два контура.

    Первый контур (внутренний) выглядит, как уже привычная для нас отопительная система частного дома в конструкцию, которой входят обычные трубы и батареи отопления. Второй (внешний) – теплообменник, который находится под землей либо водой. По данному контуру может циркулировать как обычная вода, так и специальная жидкость с добавлением антифриза.

    Внешний контур, в котором циркулирует теплоноситель (вода), который принимает температуру среды, после чего поступает в тепловой насос, который можно настроить, как на обогрев, так и на кондиционирование. Тепло, которое аккумулируется в насосе во время обогрева, передается внутреннему контуру, а при охлаждении – внешнему.

    В нижние слои грунта, на дне реки либо озера монтируют водяные коллекторы, по которым циркулирует антифриз. Коллекторы высвобождают холод и поглощают тепло. При помощи насоса антифриз поднимается вверх. В буферном баке производится теплообмен. Нагретый антифриз передает теплоэнергию теплоносителю либо греет воду. Остывший антифриз идет обратно к коллекторам.

    Есть установки способные самостоятельно обогревать большие помещения, остальные применяются как вспомогательное оборудование, которое может обеспечить от 50% до 75% потребности в тепле для помещения.

    Преимущества и недостатки подземного отопления

    Открытие новых технологий дает возможность использование энергетического потенциала земли практически всем домовладельцам, открыв возможности применения геотермальной системы обогрева жилища в частном секторе. Грунт может аккумулировать в себе 98% энергии солнца, которая рассеивается по поверхности.

    Благодаря данному явлению даже в зимнее время в толще земли сохраняется довольно много тепла, которое способно обогревать дома, необходимо только направить его в нужное русло при помощи специального оборудования.

    Положительные стороны данного вида отопления:

    1. Нет процесса сжигания топлива. Данная система отличается абсолютной пожаробезопасностью, благодаря чему дом защищен от возникновения пожаров, которые могут возникнуть из-за системы отопления с методом сжигания топлива. Отпадает необходимость поиска места хранения топлива, его заготовки либо доставки.
    2. Звуковой комфорт. Тепловой насос работает практически бесшумно.
    3. Значительная выгода в экономическом плане. Во время эксплуатации системы нет необходимости каких-либо дополнительных денежных дотаций. Ежегодный обогрев осуществляется благодаря природным процессам, которые нет необходимости покупать. Естественно для работы теплового насоса необходимо электричество, но в тоже время объем производимой энергии гораздо выше нежели затраты на потребление электричества.
    4. Экологический фактор. Геотермальный обогрев загородного частного жилища является самым экологически безопасным решением. Из-за того что исключен процесс горения исключен выброс в атмосферу разнообразных продуктов сгорания.
    5. Компактность системы. Нет необходимости сооружать или отводить под котельную отдельное помещение. Все что требуется – это тепловой насос, который можно установить, к примеру, в подвале. Самый большой по объему контур будет находиться под водой или землей, так что не возникнет необходимости его маскировать.
    6. Многофункциональность. Подобная система можно использовать как для отопления, так и для охлаждения. В сущности, она будет играть роль не только обогревателя, но и кондиционер.
    7. Доступность данного ресурса практически в любой точке земного шара, кроме этого малые расходы для работы и содержания данной системы.

    Такой ресурс как геотермальная энергия фактически бесплатен, основные траты приходятся на оплату электричества, которое необходимо для работы теплового насоса. При трате 1кВт электричества можно получить 3-5 кВт тепловой энергии.

    Стоит отметить, что цена геотермального отопления достаточно высокая. Данное оборудование окупается примерно через 5-8 лет. Многих это отталкивает, кто собирается установить недорогое, но достаточно эффективное оборудование для обогрева жилища, но не готов тратить достаточно большие средства на приобретение оборудования.

    Необходимое геотермальное оборудование

    Отопление от земли работает за счет поглощения и выделения ее энергии, и основано на использовании специального оборудования. Данные устройства накапливают тепло из окружения и передают его теплоносителю отопительной системы частного дома. Для этого применяются следующие отопительные приборы:

    1. Испаритель — помещается глубоко под грунт, чтобы аккумулировать тепловую энергию, которая находится в окружающей среде.
    2. Конденсатор — доводит незамерзающую жидкость до нужных температурных показателей.
    3. Геотермальная насосная станция — отвечает за циркуляцию теплоносителя в контуре и контролирует функционирование всей отопительной установки.
    4. Буферный бак — сосредоточивает нагретую незамерзающую жидкость в одном месте для последующей передачи теплового состояния. Внутри содержится бак, в котором содержится вода из контура и змеевик, внутри которого циркулирует прогретый антифриз.

    Теперь стало еще понятнее, как работает геотермия, благодаря которой осуществляется обогрев частного дома теплом из земли или водной среды.

    Отметим, что производительность теплового насоса зависит от температуры среды, в которую помещен теплообменник. В этом случае жителям Камчатки крупно повезло, так как здесь очень много гейзеров.

    Перед тем, как установить оборудование для термального отопления, нужно обязательно провести геологическую разведку. Если источник тепла находится на участке возле дома, то лучше сделать водоем в этом месте и расположить теплообменник на его дне. Тогда геотермальное отопление частного дома окупится намного раньше.

    Основные схемы развязки

    Существует три схемы, как можно организовать термальное альтернативное отопление, то есть обустроить контур для аккумуляции энергии тепла:

    1. Самой эффективной обвязкой считается вертикальная система со скважинным насосом. Однако обустройство такого контура требует использования специальной техники и бурения скважин глубиной от 50 до 200 метров. При этом данный способ оправдывает траты, так как срок эксплуатации скважины составляет около 100 лет.
    2. Менее затратной и более простой является горизонтальная обвязка, при которой трубы находятся под слоем земли ниже уровня промерзания грунта. Основной минус этого варианта является то, что контур занимает очень большой периметр. К примеру, для сооружения площадью 180 кв.м. потребуется 450 кв.м. свободной площади на участке так, чтобы ближайшее дерево находилось в двух метрах от труб.
    3. Самый дешевый и удобный способ – разместить теплообменник на достаточной глубине водоема так, чтобы грунт там не промерзал. Обустройство такой системы не потребует работы дорогостоящей спецтехники. Этот вариант самый оптимальный для создания геотермального обогрева дома, при условии, что водоем находится не дальше 100-120 метров от здания.

    Внешний контур собирается из труб, сделанных из полиэтилена, с расчетом из соотношения 40-50 Вт теплоэнергии на один метр коллектора. Так, при мощности насосного оборудования 10 кВт, необходимо будет обустроить скважину глубиной около 165-195 метров. Чтобы получить нужную расчетную длину, вместо одной скважины можно пробурить 2-3 менее глубоких из одной точки, однако в разных направлениях, то есть кластерным методом.

    Как сделать своими руками?

    Самостоятельно сделать геотермальное отопление, некоторое подобие электростанций (геоэс), довольно трудно, но вполне возможно. Рядок с домом нужно соорудить конструкцию из замкнутой обвязки труб и поместить ее на значительную глубину. Размер коллектора и конструкция змеевика зависит от степени теплопроводности и глубины залегания грунта. Если браться за монтаж геотермального обогрева дома своими руками, то внешний контур лучше приобрести уже готовым.

    Для создания минимальных условий функционирования геотермальной системы, нужно соблюсти следующие условия:

    1. Температура слоя почвы, где будет находиться контур труб, не должна опускаться ниже +5°C.
    2. На протяжении всей обвязки с антифризом должна быть сделана изоляция, которая защитит контур от промерзания.
    3. Термальный обогрев здания выполняется после тщательных расчетов и создания проекта.

    С учетом данных требований становится понятно, что геотермальное отопление может быть эффективным. Однако для северных регионов применение подобной установки оправдано для обогрева зданий небольшой площади – до 200 кв.м.

    Рассмотрим только способы, как создать горизонтальное геотермальное отопление дома своими руками под грунтом или водой. Монтировать коллектор вертикально намного сложнее и очень затратно.

    Тепловой насос – не займет много пространства, ведь это оборудование по размеру сопоставимо с обычным котлом. Подсоединить нанос к внутреннему контуру здания – тоже не трудно. Основная задача – обустроить внешний контур.

    Лучше всего установить коллектор в водоеме на расстоянии не больше 100 метров. Нужно, чтобы площадь пруда была больше 200 кв.м., а глубина – не менее 3-3,5 метров. Если у вас нет прав на пользование данным водоемом, то вам придется сначала получить разрешение на установку необходимого оборудования.

    Если же пруд находится в вашей собственности, то вам не составит труда на время осушить его, чтобы без проблем по спирали уложить и закрепить трубы на его дне. Земляные работы заключаются только в рытье траншеи, необходимой для подключения к геотермальному насосу внешнего контура. Завершив все монтажные работы, водоем снова можно заполнить.

    Если на вашем участке еще нет зеленых насаждений и множества сооружений, то можно спроектировать горизонтальный способ размещения теплообменника под землей. Для этого нужно рассчитать, какую площадь займет будущий коллектор, учитывая параметры, указанные выше: 250-300 кв.м. контура на 100 кв.м. площади здания.

    Если же на вашем участке есть деревья и временные постройки, но вы очень хотите сделать горизонтальное геотермальное отопление, то все сооружения и зеленые насаждения придется вырубить и снести. Процесс сложный, трудоемкий, но необходимый.

    Технология отопления зданий подземным теплом очень распространена на Западе, так как жители западных стран умеют делать долгосрочные инвестиции, окупающиеся через 5-10 лет. В нашей стране не так много желающих заплатить за обустройство такой системы около 20 000 $. Однако альтернативное геотермальное отопление частного дома становится все более популярным.

    Геотермальные установки – современный и эффективный способ отопления загородного дома

    Установив геотермальную установку для отопления вы сбережете свои денежные средства.

    Читайте также:  Встраиваемый смеситель: достоинства и особенности монтажа

    Эффективное и экономное отопление в доме – это мечта любого человека. В связи с подобным положением вещей сегодня воплощение в жизнь рационализаторских идей приняло новый оборот. Наравне с конденсационными котлами, а вот более подробно про газовые конденсационные котлы отопления Baxi вы можете почитать здесь, различной автоматикой для управления работой нагревательных приборов в быту обычного человека можно встретить установки, с помощью которых получают и преобразовывают энергию от альтернативных источников. К подобному оборудованию можно отнести коллекторы преобразования солнечной энергии, тепловые насосы. Хотя на территории постсоветского пространства они еще не получили должного распространения, пользователи из стран Западной Европы очень хорошо о них отзываются.

    Среди всего многообразия мнений относительно установок по получению энергии от альтернативных источников энергии особым вниманием отмечено геотермальное отопление. Что это такое? Какими преимуществами и недостатками обладает? Насколько эффективна и долговечная работа геотермальной установки для обогрева дома?

    Устройство и принцип работы типичной геотермальной установки для обогрева загородного дома

    В данном случае источником энергии, а следовательно и тепла для постройки, может быть скальная порода, грунт, обычное озеро, сточные воды, теплый воздух на выходе из промышленной вентиляции или геотермальный источник. Последний вариант самый эффективный, хотя и встречается редко. Выбирая среду для забора теплоты, руководствуются одним единственным правилом, ее температура не должна ни при каких условиях опускаться ниже -1°C.

    Принцип работы системы

    Тепловой насос играет большую роль в геотермальной установке.

    Условно геотермальную установку можно разделить на три основных части. Первая – самая большая – это контур для сбора энергии из природного источника. Вторая – самая сложная в плане технического исполнения. Сюда относится тепловой насос. Именно в нем происходит процесс преобразования природной энергии в тепловую для обогрева загородного дома. В свою очередь тепловые насосы бывают: воздушные и геотермальные. И третья часть – непосредственно отопление здания.

    Работает оборудование следующим образом:

    1. теплоноситель или специальная смесь жидкостей (30% раствор этиленгликоля или спирта) движется по большому контуру, который располагается в природной среде, и набирает температуру окружающей среды. Пройдя всю систему труб, жидкость поступает в тепловой насос;
    2. тепловой насос имеет объем среднестатистической стиральной машины. В нем теплоноситель из первичного контура соприкасается с антифризом (легкокипящей жидкостью). Особенность этого вещества заключается в том, что даже при незначительном повышении температуры оно из жидкого состояния переходит в газообразное. Теплоноситель, отдав свою теплоту антифризу, возвращается обратно во внешний контур установки для забора энергии из окружающей среды, а газообразный антифриз движется дальше по системе;
    3. газообразный антифриз попадает в компрессор, где происходит его сжатие. Результат – сжатый антифриз повышает свою температуру во много раз (иногда до 65°C). Он соприкасается с вторичным контуром, который и является отоплением здания. Отдав всю свою теплоту теплоносителю из разводки труб системы отопления загородного дома, антифриз проходит через сбрасывающий давление клапан и возвращается в резервуар, куда из окружающей среды вернулся подогретый раствор этиленгликоля.

    Солнечные батареи один из способов отопления загородного дома.

    В результате своей работы геотермальное отопление может обеспечить теплом дом, площадь которого не превышает 150 м.кв. Когда же обогреть нужно большую площадь, используют дополнительные нагревательные приборы. Но даже в таких случаях геотермальная установка помогает экономить денежные средства и значительно продлевает срок службы основного нагревательного прибора.

    Из какой среды можно вести забор теплоты геотермальной установкой?

    Оборудование может работать с любой средой, температура которой не опускается ниже -1°C. Однако чем выше температура окружающей среды, тем выше эффективность всей системы.

    Геотермальная установка в состояние помочь основному источнику тепла.

    Итак, геотермальную систему для обогрева загородного дома можно помещать в грунт сразу на приусадебном участке. Полиэтиленовые трубы закладывают в землю ниже уровня ее промерзания зимой. Площадь разводки определяют, исходя из следующих расчетов: 10 м. кв труб – 20-30 Вт энергии. Однако монтаж труб в таком случае создает некоторые проблемы, особенно если участок возле дома благоустроен. Придется нарушить весь ландшафтный дизайн или просто приусадебное хозяйство.

    Чтобы избежать подобных проблем, предлагается использовать не горизонтальную установку, а вертикальную разводку труд. В этом случае геотермальное отопление, а вернее его внешний контур, располагают в скважине. В среднем 1 м.кв труб в скважине дает 50 Вт тепла. Если площадь дома большая, то нет смысла бурить одну большую скважину, можно их сделать несколько, но поменьше. Результат – повышается эффективность работы всей разводки, сохраняется ландшафтный дизайн, продлевается срок службы труб.

    Когда вблизи дома есть водоем и вода в нем проточная, то контур труб закладывают в него. Данный вариант обогрева загородного дома является самым эффективным, так как нет необходимости в бурении скважин или рытье траншей для закладки труб. Они опускаются прямо на дно водоема.

    Насколько эффективно геотермальное отопление дома?

    Конечно, подобная установка не сможет решить всех проблем по отоплению дома, особенно когда температура зимой опускается до критической отметки. В таких случаях в работу подключаются газовые, электрические и твердотопливные источники тепла (котлы). Но даже тогда альтернативная разводка обогрева здания в состоянии помочь основному источнику тепла. Поднимая температуру теплоносителя в системе отопления, геотермальная установка и уменьшает потребление основного энергоносителя, и продлевает срок службы котла.

    Важно! Главным же преимуществом обогрева загородного дома за счет альтернативных источников энергии – это высокий КПД установки. Потребив всего лишь 1 кВт электроэнергии для работы теплового насоса, оборудование вырабатывает 5-6 кВт теплоты, следовательно КПД системы составляет 500-600%.

    Геотермальные установки – это системы отопления и энергоснабжения будущего. Используя их, человек не только бережет свои денежные средства, но и сохраняет окружающую среду.

    Революционные методы обогрева жилища! Геотермальное отопление: что это такое

    Вы просматриваете раздел Геотермальное, расположенный в большом разделе Виды.

    Геотермальным называется способ обогрева помещений за счет энергии, полученной из недр земли.

    В 70-х годах XX века разразился нефтяной кризис. Промышленники стали искать способ замены топлива альтернативным источником.

    Так появилось первое геотермальное отопление.

    Сегодня подобный вид получения тепла распространен в Северной Америке и Западной Европе.

    Геотермальное отопление из-под недр земли: что это такое, принцип работы

    Геотермальное отопление работает как холодильник, только для нагрева. На поверхности земли устанавливается тепловой насос, из которого опускают теплообменник в шахту.

    Через устройство наверх поступает грунтовая вода, по пути нагреваясь. Прогретая жидкость используется для обогрева помещений.

    Расход энергии на нагрев воды меньше, чем получаемая теплоотдача.

    Принцип работы

    Коллектор поставляет теплую воду в испаритель. Хладагент, нагреваясь, испаряется. Пар прогревается компрессором за счет электричества. Конденсатор охлаждает пар, вызывая выброс теплой энергии и возвращение хладагента в начальное жидкое состояние.

    Для прогрева воды требуется электроэнергия. Каждый затраченный кВт приносит, в среднем, 5 полезных кВт энергии.

    Список оборудования

    Для создания геотермальной установки требуются 4 устройства:

    • коллектор;
    • испаритель с хладагентом;
    • компрессор;
    • конденсатор.

    Среди перечисленных компонентов два требуют подключения электричества: компрессор и конденсатор.

    Достоинства

    Геотермальное отопление имеет преимущества над прочими типами обогрева:

    • Полученная энергия применяется для любых целей.
    • Длительность подачи топлива к конкретному участку не ограничена.
    • Его использование экологически безопасно.
    • Установка не требует частого обслуживания.
    • Система окупается с течением времени.
    • Геотермальная установка занимает немного места: не больше, чем холодильник.
    • При необходимости система легко перенастраивается.
    • Совместимо с другими типами отопления.

    Недостатки

    Хотя геотермальное отопление имеет много преимуществ, у него есть и недостатки:

    • Дорогостоящая система и монтаж.
    • Окупается примерно через 10 лет.
    • Систему нельзя использовать в районах с температурой, опускающейся ниже 20 градусов.
    • Вне зависимости от типа установки, требуются масштабные земельные работы с использованием арендованных устройств.

    Внутренний и внешний виды земляных контуров

    Основа системы — тепловой насос, подключенный к двум контурам: внешнему и внутреннему.

    Внутренний контур состоит из труб и радиаторов, передающих энергию нагретой воды в помещение. Их может дополнять подогрев полов.

    Внешний контур — система, занимающаяся подачей тепла к внутреннему. По контуру циркулирует вода, дополненная незамерзающим компонентом. В геотермальном отоплении жидкость называется теплоносителем. Так теплоноситель поступает в тепловой насос, нагреваясь за счет повышения давления. Прогретая жидкость поступает во внутренний контур, передавая тепло в помещение. Затем остывшая вода уходит на глубину, где прогревается. Таким образом, цикл повторяется.

    Тепловой насос воздух-вода: схема

    Тепловой насос — оборудование, применяемое для отопления. Устройство собирает тепло из воздуха, перерабатывая в энергию. С её помощью насос греет воду, которая отдает тепло в помещение. Принцип работы насоса воздух-вода заключается в обратном цикле Карно. Устройства способны функционировать пока на улице температура превышает 20—25 градусов ниже нуля.

    Фото 1. Схема строения теплового насоса воздух-вода. В данном случае тепло, собранное из воздуха перерабатывается в энергию.

    Система состоит из четырех компонентов. По внешнему контуру циркулирует фреон, преобразующийся в пар в испарителе. Далее газ сжимается в компрессоре и переходит в конденсатор. Пар конденсируется в воду, которая возвращается в цикл, а тепло, выделенное в процессе, нагревает воду внутреннего контура. Таким образом, происходит два цикла: циркуляция воды с хладагентом через землю; обогрев помещений через радиаторы.

    Теплонасосы типа воздух-вода зависят от внешней температуры. При сильных морозах обогрев работает проблемно, поскольку фреон во внешнем контуре замерзает. Этим обусловлено использование систем в теплых странах, где температура редко падает ниже -10. В подобных районах геотермальное тепло позволяет провести не только отопление, но и горячее водоснабжение.

    Если на улице температура упала до предельного уровня работы фреона, система автоматически подключает альтернативное отопление за счет электричества или газа. С повышением температуры и возобновлением работы геотермальной установки, альтернативный источник отключается.

    Добавить комментарий