Геотермальное отопление дома
Существует ряд автономных инженерных систем, которые являются неотъемлемой частью любого частного загородного дома. Одна из них – система отопления, обеспечивающая комфортную температуру внутреннего воздуха дома для проживания в любое время года, в соответствии с погодными условиями.
Геотермальное отопление – перспективный вариант отопления, в основе которого лежит использование природных ресурсов – тепла земли, которое является неисчерпаемым ресурсом. Тепловой насос передает тепло грунта или поверхностной воды теплоносителю, циркулирующему по отопительной системе внутри дома.
Преимущества геотермального отопления
- Экономичность. Высокая эффективность работы – затратив 1 киловатт электричества, тн выделяет 3–5 квт тепловой энергии. Для сравнения – в системах электрообогрева 1 квт электрической энергии преобразуется в 0,7-1,0 квт тепловой.
- Безопасность. В тн не используется взрыво- и пожароопасное топливо.
- Экологическая чистота. Никаких утечек газа. Отсутствие в помещениях дыма и запаха. Нет загрязняющих атмосферу выбросов.
- Комфорт. Простота эксплуатации и обслуживания. Высокая степень автоматизации. Возможность использования в качестве системы кондиционирования в летний период.
- Автономность. Самостоятельная работа под управлением автоматики.
- Долговечность. Срок эксплуатации тепло насоса составляет 25 лет.
Геотермальное отопление дома: принцип работы
Система геотермального отопления дома имеет три замкнутых контура. По трубам внешнего контура, находящимся в грунте или воде, циркулирует солевой раствор или антифриз, осуществляющий теплосъем. Проходя через теплообменник (испаритель) в теплонасосной установке, он отдает тепло хладагенту внутреннего контура. Нагретый хладагент нагнетается компрессором, вследствие чего повышается температура хладагента. Через другое теплобменное устройство (конденсатор) хладагент передает свою энергию в отопительный контур дома.
Внешний контур может представлять собой горизонтальный коллектор или вертикальный зонд.
Горизонтальный коллектор
1. Трубы коллектора укладываются на горизонтальной поверхности дна траншеи, вырытой на глубину 1,5 метра – ниже уровня промерзания грунта. Под укладку труб требуется свободный участок большой площади, в среднем – около 500 квадратных метров.
2. Коллектор укладывается на дне водоема.
Вертикальный зонд
Если поблизости нет реки, пруда, озера, а площадь участка такова, что нет возможности смонтировать горизонтальный теплосборник, можно пробурить артезианскую скважину и опустить в неё вертикальный зонд – пару u-образных ПНД труб, по которым будет течь рассол и собирать тепло грунта. Количество и глубину скважин рассчитывают в зависимости от отапливаемой площади дома и гидрогеологических условий участка.
Недостатки геотермального отопления
- Стоимость геотермальный способ обогрева дома – потребуются значительные капитальные затраты.
- Энергозависимость – для работы системы необходимо электропитание. Чтобы избежать прекращения теплоснабжения дома из-за отключения электричества, необходимо приобрести бензиновый или дизель топливный электрогенератор.
- Переохлаждение грунта бывает в зоне расположения теплосборного коллектора (обычно – по причине ошибок, допущенных при проектировании). Приводит к нарушениям в рабо¬те системы.
Стоимость геотермального отопления
Организация отопления на основе геотермального теплового насоса потребует немалых финансовых затрат. Но в данном случае высокую стоимость к недостаткам отнести можно лишь с натяжкой. Эффективная, экологически чистая и экономная система вполне оправдывает большие первоначальные затраты (которые со временем окупятся). Стоимость системы зависит от многих факторов: от площади отапливаемых помещений, мощности тн, варианта монтажа коллектора и пр. Например, стоимость теплонасосной установки мощностью 11 квт (подходит для отопления дома площадью 150-170 кв. м) под ключ будет лежать в пределах от 700 000 до 850 000 рублей.
Другие варианты систем отопления
На сегодняшний день существует много разных систем отопления, но наиболее широкое применение приобрела система отопления с применением жидкого теплоносителя. В сравнении с другими системами она обладает самой высокой эффективностью, практичностью и безопасностью. Принцип её работы заключается в том, что теплогенератор (котел) нагревает воду или незамерзающую жидкость (антифриз), которая по трубам поступает в отопительные приборы (радиаторы, конвекторы), нагревая их, которые в свою очередь греют воздух помещения, и возвращается к месту своего нагрева.
По типу энергоносителя теплогенераторы делятся на 4 группы:
Самый распространенный и относительно недорогой вариант. Для газового отопления требуется наличие магистрального газопровода или установка газгольдеров. Достоинства: экономичность и высокая степень автоматизации.
Отопление на жидком дизельном топливе – более дорогой способ.
Удобно, но не дешево, обогревать помещения жилища с помощью электрокотла.
С котлом, работающим на дровах или других твердых горючих материалах, – много хлопот: нужно регулярно загружать топливо и очищать топочную камеру от золы.
Новые технологии отопления дома на основе скважин – схемы и технологии геотермального отопления
Источник: www.burovik.ru
Геотермальное отопление дома
Геотермальным называют отопление, в котором источником тепловой энергии является тепло Земли.
Наиболее эффективным геотермальное отопления считается там, где есть горячие источники, выходящие на поверхность земли, с температурой воды 30 и более градусов Цельсия. К сожалению, в нашей стране таких источников мало, поэтому и отопление с их применением скорее относится к экзотическому способу обогрева, чем к широко используемому эффективному методу.
Менее эффективным, но при этом более распространенным (и по мнению многих экспертов, перспективным) считается геотермальное отопление на основе теплового насоса, устройства, позволяющего использовать низкопотенциальное тепло подземных водой с температурой всего лишь 8-10 С для обогрева жилищ.
Рекламные объявления настойчиво убеждают нас, что тепловые насосы эффективны, а при их использовании, наконец, можно практически даром отапливать дом даже в лютый мороз, да еще при этом беречь окружающую среду. По их заверениям, тепловые насосы выигрывают по сравнению с любыми другими способами обогрева жилища. Но прежде, чем сделать свой выбор, нужно попытаться увидеть не только положительные моменты, но и возможные неприятности, с которыми неизбежно придется столкнуться владельцу теплового насоса.
Принцип действия теплового насоса
Опустим подробности устройства теплового насоса, уделив внимание только основным аспектам, с которыми придется напрямую столкнуться потребителю.
Принцип действия теплового насоса для отопления аналогичен принципу действия бытового холодильника. Судите сами: в холодильнике происходит «изъятие» тепловой энергии из помещенных в него продуктов и выброс ее в окружающее пространство. При этом холодильник изымает тепло от продуктов с температурой окружающей среды (как, правило, именно с такой температурой мы помещаем что-либо на хранение) и охлаждает их до температуры хранения, например, до -18 в морозильной камере или до +3С в среднетемпературной камере.
Точно так же тепловой насос изымает тепло у поверхности земли или у подземных вод, охлаждая их на несколько градусов, а выделенную тепловую энергию отдает окружающему пространству, а точнее, передает ее на отопление дома.
При этом последствия этого процесса, и у холодильника, и у теплового насоса, одинаковые: среды, отдавшие тепло, имеют низкую температуру: чем производительнее будет тепловой насос, тем большей будет разница температур между охлаждаемой среды до и после контакта с теплообменником. А какая среда будет охлаждаться, зависит от вида выбранного теплового насоса.
Виды тепловых насосов
Тепловые насосы классифицируются в зависимости от типа среды, от которой идет забор тепла и среды, которая принимает тепловую энергию. На сегодняшний день выделяют насосы следующих видов:
Тепловые насосы вода-вода получили наибольшее распространение в геотермальном отоплении.
Отопительные системы с их использованием состоят из самого теплового агрегата и змеевика, по которому движется хладагент, расположенного внутри подземных вод или внутри толщи грунта. Первое, с чем придется столкнуться владельцу такого насоса, это размещение теплообменника.
Считается, что для прокладки теплообменника можно использовать дно близлежащего водоема, слой грунта на глубине не менее 1,5 м для средне полосы России или пробуренные специально для этих целей скважины.
По факту, прокладка теплообменника по дну водоема возможна только в исключительных случаях, например, при наличии у вас собственной береговой зоны и расположении дома практически у кромки воды. Во всех остальных случаях владельцу теплового насоса придется не только получить разрешение на использование местного водоема для личных нужд, но и побеспокоиться об охране проложенного теплообменника от любопытных граждан. При этом не стоит забывать, что даже близкое расположение к водоему, может оказаться не столь близким с точки зрения затрат на прокладку трубопровода для циркуляции теплоносителя.
Например, ваш дом находится от берега озера на расстоянии 300 метров, что на первый взгляд, совсем немного, но для работы геотермального отопления вам, кроме самого теплообменника, придется проложить дополнительно 600 метров труб.
Если дно водоема для прокладки теплообменника недоступно, придется использовать скважину. Для расчета глубины скважины можно использовать простое и надежное соотношение для теплового насоса: для получения 50 Вт тепловой энергии нужен 1 погонный метр скважины. Это значит, что для обогрева дома на 100 м2 нужна скважина глубиной не менее 200 метров, или 2 скважины по 100 метров и т.д.
Если скважины вам не по карману, можно расположить теплообменники в толще грунта, но в этом случае для расчета протяженности труб нужно воспользоваться соотношением 20 Вт тепловой энергии с одного метра заглубленной трубы. Нетрудно посчитать, что для того же дома площадью 100м2 в этом случае нужен теплообменник длиной 1000 м или, проще говоря, длиной 1км.
Если объемы земляных работ не пугают и решимость сделать экологически безопасное отопление не падает, нужно помнить, что грунт (воду в случае со скважиной) вокруг теплообменника ждет такая же судьба, что и у продуктов в морозильной камере: его температура может опуститься до -20 С, а учитывая высокую плотность среды, этот процесс распространится на прилегающую территорию. В результате грунт промерзнет на всей площади участка и вряд ли успеет оттаять полностью даже в самое жаркое лето.
Тепловой насос воздух-вода забирает тепло у окружающего воздуха, понижая его температуру. При этом нет необходимости ни в скважинах, нив горизонтальных теплообменниках, не нужны земляные работы.
Понятно, что чем выше температура окружающего воздуха, тем лучше и эффективнее будет работать тепловой насос, но вот беда-в теплую погоду при плюсовой температуре на улице, вопрос обогрева жилища стоит не столь остро, как в мороз, к примеру, -25 С.
По заверениям производителей, современные тепловые насосы воздух вода одинаково хорошо работают не только при положительной температуре воздуха, но и при морозе до -25 С. По мнению производителей, всегда есть потенциальная возможность для понижения температуры воздуха.
Правда, при этом производители умалчивают о том, что чем ниже температура окружающего воздуха, тем ниже эффективность работы теплового насоса. Отличной иллюстрацией этому может служить приведенный график, на котором видно, что при температуре наружного воздуха 4 С тепловой насос номинальной мощностью 10 кВт выдает все 10кВт, а при температуре -20 его тепловая мощность составляет примерно 3,5 кВт.
Вывод простой: решив обогревать дом с помощью теплового насоса воздух-вода, придется подумать о дополнительном источнике тепла на случай сильного мороза. Напрашивается вопрос: зачем покупать и устанавливать тепловой насос, если в мороз все равно придется использовать дополнительное отопление. Не проще ограничиться именно этим дополнительным отоплением, сделав его основным?
Не хотелось бы заканчивать статью на столь пессимистической ноте, ведь идея теплового насоса сама по себе очень хорошо, просто пока стоимость ее реализации для наших сограждан слишком высока.
Как работает геотермальное отопление дома, принцип работы. Что такое геотермальное отопление загородного дома и как его организовать своими руками
Источник: aquagroup.ru
Геотермальное отопление загородного дома: берем тепло из недр земли
Сжигание природных запасов углеводородов – нефти и газа – достигло таких масштабов, что призрак экологической и энергетической катастрофы стал принимать вполне реальные очертания.
Осознав, наконец-то, серьезность ситуации, человечество все активнее осваивает возобновляемые (или альтернативные) источники энергии.
Никола Тесла утверждал, что наш мир наполнен бесплатной энергией, надо только научиться ее добывать. Ученые всего мира прилагают немало сил для того, чтобы воплотить этот тезис в жизнь.
Их труды не пропали даром: к традиционным ветрогенераторам и солнечным батареям добавился еще один источник бесплатной энергии — геотермальное отопление. Его суть понятна из названия: для отопления используется тепло Земли.
Мифы о геотермальном отоплении
Миф первый: необходимы горячие источники.
Действительно, при упоминании термина «тепло Земли» воображение среднестатистического гражданина сразу рисует свистящие гейзеры и озера кипящей воды на фоне просыпающегося вулкана.
Согласимся: горячие источники также могут применяться в геотермальном отоплении, но это редкость, поскольку расположены они только в некоторых регионах.
В остальных случаях под термином «тепло Земли» подразумевают температуру в 5-7 градусов, которая стабильно поддерживается в грунте или воде ниже глубины промерзания.
Да, да, вот эту-то холодину дерзкие ученые называют «теплом» и даже умудряются нагреть от нее воду в системе отопления.
Миф второй: геотермальное отопление – нечто вроде вечного двигателя, а потому существовать не может.
Поводом к возникновению данного заблуждения послужила удивительная эффективность систем геотермального отопления: при затратах энергии в 1 кВт удается получить от 3 до 5 кВт.
И это, как уже было сказано, при полном отсутствии видимых источников тепла: бурлящих гейзеров, огнедышащих вулканов или хотя бы печки с горящими дровами или углем.
Но, как известно энергия не может взяться ниоткуда и исчезнуть в никуда. К сожалению, существование вечного двигателя действительно невозможно.
Но система геотермального отопления не имеет с ним ничего общего. А причины ее эффективности кроются в умелом применении всем известных законов физики.
Устройство и принцип действия
Система геотермального отопления состоит из трех контуров и теплового насоса, который поддерживает циркуляцию среды в контурах и теплообмен между ними. По размерам тепловой насос похож на современную стиральную машинку. Рассмотрим каждый из контуров подробнее.
Внешний контур
Посредством внешнего контура вся система воспринимает тепловую энергию грунта или водоема, в котором данный контур размещается.
Обязательное условие – контур должен находиться ниже глубины промерзания, характерной для данного региона.
Внутри контура циркулирует теплоноситель – рассол или другая незамерзающая жидкость. Накопленная тепловая энергия через теплообменник, установленный в тепловом насосе, передается фреону, содержащемуся во втором контуре.
Контур фреона
Этот контур полностью размещен в корпусе теплового насоса и наполнен фреоном. Характерной особенностью фреона является низкая температура кипения, в процессе которого фреон испаряется, превращаясь в газ.
Внутренний контур
Это, собственно, контур отопления, состоящий из труб и отопительных радиаторов. В более сложном варианте внутренний контур может подразделяться на контуры отопления, горячего водоснабжения, подогрева крыльца (антиобледенитель) и т.п.
Традиционно внутренний контур заполняется водой, но могут применяться и другие виды теплоносителей.
Как это работает
Принцип действия системы геотермального отопления выглядит следующим образом:
- Находящемуся во внешнем контуре рассолу сообщается тепловая энергия грунта или воды, отчего его температура увеличивается примерно на 5 градусов и становится равной, к примеру, +3 градуса.
- Внутри теплового насоса рассол прокачивается через теплообменник, в котором часть его тепловой энергии передается фреону. Остывший после этого рассол снова поступает во внешний контур.
- Получив некоторое тепло от рассола, фреон, находящийся во втором контуре, испаряется. Получившийся таким образом газ поступает в компрессор, где происходит его сжатие. В результате температура фреона поднимается до 100 градусов. Горячий газ подается в теплообменник, в котором отдает часть своей тепловой энергии теплоносителю третьего – внутреннего – контура.
- Подогретый до температуры в 50-70 градусов теплоноситель внутреннего контура подается в радиаторы отопления, благодаря чему в доме поддерживается комфортная температура. Фреон, температура которого в результате теплообмена понижается до 70 градусов, поступает в расширительный экран, где его давление и температура падают до первоначальных значений.
- Весь цикл повторяется снова.
Среди других нераспространенных систем отопления заслуживает внимание отопление ПЛЭН.
Другой тип — это паровое отопление, сейчас его встретить крайне сложно, хотя система обладает рядом неоспоримых плюсов.
Также существуют, так называемые «безрадиаторные» системы, например, отопление с помощью водяных конвекторов отопления. Информацию о преимуществах данной системы найдете по адресу: http://obogreem.net/otopitel-ny-e-pribory/konvektory/vodyanoj-konvektor-otopleniya.html.
Преимущества и недостатки
Положительная сторона
Данная система обладает широким перечнем достоинств:
- КПД системы составляет от 300% до 500%.
- Энергия, используемая для отопления, является неисчерпаемой и возобновляемой.
- Отсутствует опасность возгорания.
- Отпадает необходимость в доставке и складировании топливных материалов.
- Абсолютная экологическая безопасность: работа системы геотермального отопления не сопровождается выбросами вредных веществ или образованием отходов.
- Полностью автономный режим работы.
- Минимальные затраты на эксплуатацию.
Отрицательная сторона
Главным недостатком системы геотермального отопления загородного дома является ее стоимость. Так, цена теплового насоса может варьироваться от 3 до 10 тыс. евро.
Стоимость монтажных работ в среднем составляет половину стоимости насоса, но при неудачном стечении обстоятельств может и превысить ее.
Схемы построения системы отопления
Несмотря на всю простоту системы, устройство геотермального отопления для загородного дома – довольно дорогостоящий и трудоемкий процесс.
Связано это не столько с дороговизной теплового насоса, сколько с масштабами внешнего контура: в среднем его площадь должна превышать отапливаемую площадь в 2,5 раза. Располагают внешний контур одним из трех способов:
Горизонтально в грунте
Трубы контура располагают под поверхностью земли ниже глубины промерзания.
При отоплении дома площадью в 200 кв. м для горизонтального размещения внешнего контура понадобится участок земли площадью 500 кв. м.
Недостатки такого способа очевидны: придется изрыть солидный участок земли, полностью уничтожив расположенный на нем ландшафт.
Если на участке растут деревья, задача усложняется: трубы контура в плане должны находиться не ближе 1,5 м от дерева.
Все работы по горизонтальному размещению внешнего контура в грунте можно выполнить самостоятельно, и это главное преимущества данного способа. Процесс относительно прост, хотя и трудоемок: рытье траншей, сваривание и укладка труб.
Горизонтальная укладка на дне водоема
Если поблизости от вашего дома имеется водоем, можно обойтись без земляных работ, сохранив существующее благоустройство участка возле дома. Требования к водоему таковы: он должен располагаться не далее, чем на 100 м от дома, и иметь площадь не меньше, чем 200 кв. м.
Если вы не являетесь его владельцем, то, скорее всего, понадобится разрешение местных властей на размещение в водоеме внешнего контура вашей геотермальной системы.
Оптимальная глубина, на которой следует располагать трубы, составляет 2,2-2,5 м.
Разместить внешний контур в водоеме также можно самостоятельно, такая работа не требует особого опыта или высокой квалификации. Если есть возможность на время монтажа спустить из водоема воду, задача потребует еще меньше усилий.
Вертикальное размещение в грунте
В этом случае для размещения внешнего контура строится скважина. И само строительство, и монтаж в скважине труб контура потребует привлечения специалистов и бурильного оборудования. Зато все существующие насаждения и элементы благоустройства остаются нетронутыми.
Вдобавок, размещение контура в скважине делает отопительную систему более эффективной, ведь грунт на больших глубинах (глубина скважины составляет от 50 до 200 м) круглогодично сохраняет постоянную температуру в 10-12 градусов.
Дополнительное преимущество – длительный срок службы скважины, который может составлять 100 лет.
Существует еще одна разновидность геотермальной системы отопления загородного дома, которая называется открытой. Внешний контур в ней отсутствует, а роль теплоносителя играет вода, которая закачивается в тепловой насос из артезианской скважины.
Для сброса воды на ту же глубину строится вторая скважина. Часть артезианской воды может использоваться для водоснабжения дома, поэтому данная разновидность геотермального отопления более распространена в тех регионах, где отсутствует централизованная подача воды.
Иногда одного геотермального отопления может не хватить, и приходиться подогревать теплоноситель.
Для таких случаев подойдет, например, комбинированный котел отопления, или дизельный котёл отопления. Выбирайте исходя из доступности топлива.
Отзывы о геотермальной системе отопления дома
«…Мой знакомый, который установил систему геотермального отопления, поведал мне следующее:
Тепловой насос работает больше года. Согласно проекту температура воды в системе отопления должна составлять 70 градусов, на деле же получается чуть больше 50-ти. По этой причине для подогрева воды пришлось дополнительно установить электрический котел.
По приблизительным прикидкам срок окупаемости теплового насоса составит 20 лет, и это без учета эксплуатационных расходов и затрат на электроэнергию. Расход энергии на работу системы составляет 5 кВт. Отдача – 15 кВт.
В общем, дать однозначную оценку трудно. По моему мнению, применение теплового насоса для одного частного дома неэффективно, гораздо лучше устанавливать такое оборудование для отопления нескольких домов или даже целого поселка…»
Евгений Сухарев, г. Ростов
«…Созванивался с монтажной фирмой. Стоимость монтажа геотермального отопления дома зависит от размещения: скважина, стоячий водоем или проточный водоем. В среднем отопление мощностью в 10 кВт обходится в 1 млн. руб. Думаю, что эта цена занижена с целью привлечения клиентов…»
Олег Басич, г. Тула
На сегодняшний день бесплатное тепло остается дорогим удовольствием.
Однако, многолетний опыт подсказывает: с развитием спроса стоимость систем геотермального отопления будет снижаться. И тогда геотермальное отопление домов станет в нашей стране таким же распространенным явлением, как в США или странах Европы.
Оказывается, тепло находится у нас под ногами. надо просто уметь извлечь его и направить по нужному маршруту. Геотермальное отопление – уже не сказка. Разработаны и успешно опробованы схемы отопления домов при помощи тепловых насосов.
Источник: obogreem.net
Геотермальный тепловой насос своими руками
Не каждый знает, что для создания геотермального отопления дома не требуются специфические знания или навыки. Но по сравнению с альтернативными видами отопления геотермальное не столь популярно, и причина тому предельно проста – большие финансовые затраты, которые окупятся только лет через восемь. При таких условиях немногие хотят вкладывать деньги, причем совершенно напрасно.
Геотермальный тепловой насос своими руками
Словом, присмотритесь к геотермальному отоплению внимательнее, тем более что стоимость электричества и газа постоянно растет и непонятно, каким из энергоносителей дешевле будет пользоваться через несколько лет.
Обратите внимание! Впервые такой способ отопления был использован в Америке во времена финансового кризиса восьмидесятых. Со временем новинка стала популярной и в Европе. В Швеции, к примеру, сегодня ¾ всего тепла синтезируется посредством тепловых насосов.
Содержание пошаговой инструкции:
Устройство геотермальных систем
Устройство геотермальных систем
Даже из названия ясно, что суть такого типа отопления заключается в использовании энергии земли. По принципу действия она отдаленно напоминает кондиционеры или холодильники.
Главный элемент – это тепловой насос, подключенный к двум контурам.
- Под внутренним контуром подразумевается привычная для нас отопительная система, она состоит из радиаторов и трубопровода.
- Внешний – это весьма габаритный теплообменник, установленный под землей или в водоеме. В нем теплоноситель (а им может быть простая вода или антифриз), приняв температуру окружающей среды, подается в тепловой насос, откуда накопленное тепло поступает во внутренний контур. Так нагреваются отопительные приборы в доме.
Основным элементом системы является именно тепловой насос – устройство, которое занимает не больше места, чем газовая плита. Производительнос ть теплового насоса достаточно высокая: на каждый киловатт использованной энергии он вырабатывает до пяти киловатт тепловой.
Схема работы теплового насоса
Обратите внимание! Обычный кондиционер, принцип работы которого очень похожий, вырабатывает ровно столько энергии, сколько потребляет, то есть один к одному.
Безусловно, геотермальное отопление является на сегодня наиболее трудоемким и затратным. Большую часть денег придется потратить на земляные работы и соответствующую аппаратуру, в том числе на тепловой насос. И многие задумываются, можно ли сэкономить на этом и соорудить, скажем, самодельный тепловой насос. Чтобы выяснить это, нужно разобраться с видами и особенностями оборудования.
Плюсы и минусы системы
Вот основные достоинства такого способа отопления:
- использование неисчерпаемой энергии земли;
- высокий коэффициент производительнос ти;
- отсутствие риска возгорания;
- экономичность;
- простота ухода и эксплуатации;
- отсутствие необходимости в хранении топлива;
- автономность;
- экологичность и безопасность.
К недостаткам можно отнести разве что высокую стоимость монтажа, но, как уже говорилось, эти затраты непременно окупятся.
Обратите внимание! Геотермальное отопление наиболее выгодно в тандеме с «теплым полом», а также в домах, площадь которых не превышает 150 квадратных метров.
Способы устройства геотермальных систем
Способы устройства геотермальных систем
Одним из важнейших элементов является тепловой контур. При вертикальном расположении он может залегать на глубине от 20 м до 150 м, в зависимости от геологической циркуляции тепла. Горизонтальные контуры устанавливаются на глубине до 2,5 м и нагреваются за счет температурного колебания при солнечном нагреве или теплопотере.
1. Прямой теплообмен
Тепловые устройства с прямым теплообменом непосредственно контактируют с почвой. Теплоноситель покидает корпус устройства, перемещается по подземной медной магистрали, обмениваясь тепловой энергией, и возвращается обратно.
Прямым такой теплообмен называется оттого, что жидкость контактирует с землей без каких-либо «посредников». Конечно, она не взаимодействует с почвой напрямую, а лишь обменивается с ней теплом через стенки труб. Сегодня такие насосы используются редко, не нужно их путать с устройствами, в которых имеет место теплообмен посредством промежуточных контуров.
Как бы то ни было, эффективность прямого теплообмена достаточно высокая, а финансовые затраты на монтаж ниже, чем в большинстве закрытых систем. Не последнюю роль в этом играет и теплопроводность меди, а также отсутствие водяного электронасоса и обменника между теплоносителем и водой, который, как известно, является основным источником теплопотерь.
Также стоит отметить, что медный трубопровод стоит дорого, да и самого теплоносителя требуется больше, чем для систем другого типа.
2. Закрытые системы
Большая часть таких систем состоит из первичного контура, наполненного хладагентом, и вторичного, который заполняется водой и устанавливается под землей. Для изготовления вторичного контура используются в основном полипропиленовые трубы, а заполняют его водой с небольшим количеством антифриза.
Вода выходит из теплообменника, перемещается по наружному контуру, обмениваясь тепловой энергией с почвой, и возвращается. Характерно, что наружный контур находится ниже уровня промерзания грунта, где температура отличается стабильностью; еще его погружают в ближайший водоем.
Обратите внимание! Системы, погруженные в воду или расположенные во влажной почве, намного продуктивнее сухих контуров. Поэтому в сухой земле рядом с контуром желательно установить дренажный шланг, который бы увлажнял ее.
Закрытые системы менее эффективны, чем предыдущий вариант, поскольку нуждаются в трудоемких буровых работах и длинной системе труб. Также отметим, что закрытые контуры устанавливаются двумя способами – вертикально и горизонтально.
Вертикальный контур – это две трубы, уходящие под землю под прямым углом на глубину 20-120 м. Нижние их части соединяются между собой U-образным разъемом. Вырытые для труб шахты обычно заполняют специальным раствором, улучшающим теплообмен и защищающим подземные водоносные слои от загрязнения.
В случае горизонтального размещения системы трубы закапывают ниже уровня промерзания грунта. Естественно, они проходят горизонтально. Ввиду очевидных причин этот способ обходится дешевле вертикального размещения (читай: бурения), поэтому его используют везде, где есть достаточно места на участке.
3. Контуры горизонтального бурения
Контуры горизонтального бурения
Альтернативой двум предыдущим вариантам может являться прокладка контура посредством горизонтального бурения. Это дает возможность устанавливать трубы под садом, двором, дорогой и прочими объектами без разрушения последних.
В плане стоимости такая система находится где-то между горизонтальной и вертикальной установкой. Ее отличительной чертой является то, что петли можно соединять лишь с одной камерой, а это сокращает необходимую для монтажа площадь.
Обратите внимание! Контуры с использованием горизонтального бурения устанавливают уже после постройки здания.
4. Водные контуры
Замкнутые контуры, которые погружаются в водоемы, представляют собой трубопровод, уложенный петлями. Их можно помещать в любое озеро или пруд, которые расположены в непосредственной близости от дома.
5. Открытые системы
В таких системах внешний контур заполняется природной водой. Затем она перемещается в теплообменник, расположенный в корпусе устройства, где тепло извлекается и передается в первичный контур. После этого вода возвращается обратно. Подачу и «обратку» нужно размещать вдалеке друг от друга для эффективной подпитки источника тепла.
Обратите внимание! Все элементы системы должны быть хорошо защищены от коррозии, т. к. химический состав циркулирующей воды контролировать невозможно. Именно поэтому желательно использовать закрытые контуры, если уровень содержания минералов и солей в воде повышен.
Несмотря на то, что эффективность открытых систем на порядок выше, чем закрытых, при установке могут возникнуть проблемы, преимущественно юридического характера. Может потребоваться разрешение на монтаж, т. к. эти системы загрязняют скважины и истощают водоносные слои.
6. Столбы жидкости
Контуры со столбами жидкости являются одной из разновидностей систем замкнутого типа. В данном случае вода поступает со дна глубокой скважины, проходит через насос и опускается обратно, производя теплообмен с окружающей почвой.
Зачастую столбы жидкости используют там, где свободная площадь ограничена. Нежелательно использовать эту систему на глинистом или песчаном грунте.
Также отметим, что конструкция может состоять сразу из нескольких столбов и используется преимущественно в небольших зданиях.
Геотермальный тепловой насос своими руками
Этап первый. До того как приступить к изготовлению насоса, необходимо провести ряд мероприятий по улучшению энергоэффективно сти дома. Эти мероприятия заключаются в утеплении перекрытий и стен, замене негерметичных дверей и окон, термоизоляции крыши и потолка.
Этап второй. Затем нужно провести геологическую разведку, чтобы выяснить глубину промерзания почвы. После этого следует составить проект, основываясь на выбранной технологии.
Этап третий. Покупка всего необходимого – деталей отопительной системы, труб и компрессора для насоса.
О компрессоре – сердце любого геотермального насоса – следует рассказать отдельно. Изготовить его своими руками невозможно и остается всего вариант – покупка готового изделия.
Лучше купить устройство мощностью более 7 кВт, используемое в высокопроизводит ельных кондиционерах (такие компрессоры продаются в сервисных центрах, специализирующих ся на обслуживании бытовой техники).
Геотермальный тепловой насос своими руками
Этап четвертый. Затем можно приступать к сборке внутреннего теплообменника. Напомним, он необходим для передачи накопленной тепловой энергии к сети отопления. Материалы для данного элемента, равно как и его объем, полностью зависят от конкретных климатических условий. Для циркуляции теплоносителя обычно используют медные трубки, в то время как емкость изготавливают из неподверженного коррозии материала. В идеале такой емкостью должен стать 150-литровый бак из нержавеющей стали.
Этап пятый. Заранее приготовленный медный змеевик нужно поместить в бак. Сделать это без повреждения последнего не получится – его нужно разрезать на две части, а после фиксации змеевика сварить в начальное состояние.
Этап шестой. Затем следует пробурить шахты или траншеи, установить туда трубопровод. По окончании работы необходимо провести пробный запуск системы.
Обратите внимание! Ввиду высокой степени сложности работ проектировку и установку такого отопления лучше доверить опытным специалистам. То же можно сказать и об изготовлении теплового насоса.
Узнайте, как соорудить геотермальный тепловой насос своими руками! Геотермальная система отопления, виды тепловых насосов, этапы изготовления, фото + видео.
Источник: svoimi-rykami.ru
Геотермальное отопление дома: миф или реальность
С недавних времен деятельность человечества, которая направлена на удовлетворение своих потребностей, начала негативно сказываться на окружающей среде. Теплоэлектростанции и заводы причиняют существенный вред окружающей среде.
Общество начало осознавать, что запасов углеводородов надолго не хватит, и начало разрабатывать альтернативы. Одной из таких является геотермальное отопление дома своими руками, при условии, что известна технология строительства.
В странах бывшего советского союза, такой вид отопления является лишь аналоговым, но в странах Европы и Америки геотермальные системы отопления являются главным источником тепловой энергии.
Экологический потенциал, а также высокая рентабельность говорят о том, что такой вид получения тепловой энергии станет приоритетным на всей планете. Такие геотермальные установки функционируют на преобразование полученного тепла земли.
Геотермическую установку можно сравнить с работой обычного холодильника, разница состоит лишь в том, что холодильник работает на охлаждение, а установка на нагрев.
Совет! В летний период отрегулируйте работу системы на охлаждение, и вы сможете охлаждать свой дом без использования кондиционеров.
Принцип работы геотермальной установки для отопления
Геоотопление является экономичной системой, которая представляет собой хорошую альтернативу для существующих ныне.
За счет того, что земля хранит в себе тепло все время, есть возможность нагреть объекты на её поверхности. Принцип заключается в том, что внутри земли находится магма, которая её прогревает, а грунт, располагающийся снаружи, не дает земле промерзнуть.
Геотермальная система отопления использует эту тепловую энергию. Работа системы происходит благодаря работе теплового насоса. Принцип работы такой: тепловой насос монтируется на поверхности, а в шахту опускаются теплообменники.
Сквозь насос проходит грунтовая вода, которая нагревается. Это тепло затем применяется для промышленных и бытовых нужд. Большое преимущество этой системы заключается в том, что работа теплового насоса равна одному киловатту, а польза от него четыре – шесть киловатт.
К примеру, самый обыкновенный кондиционер выполняет обычное преобразование одного киловатта электроэнергии в киловатт тепловой, а тепловой насос не только возвращает затраченную электроэнергию на его работу, но и быстро окупает цену за всю систему.
Особенности системы
Соорудить геотермальное отопление своими руками – не такая уж легкая задача, но вполне реализуемая. Первым делом, стоит заняться бурением шахты, обсчет параметров шахт сугубо индивидуальный.
Расчет зависит от:
Практика показывает, что длина шахты находится в пределах 25-100 метрах.
Следующий этап — это спуск теплопоглощающих трубок в шахту. Смысл заключается в том, чтобы подавать нагретую жидкость в тепловой насос, который её сжимает, вследствие чего она нагревается, а далее тепло попадает в систему отопления.
Принцип работы теплового насоса
Если у вас есть желание произвести монтаж геотермального отопления, то вам понадобится помощник, так как некоторые элементы тяжелые.
Варианты работы системы
Разделяют три главных варианта функционирования геотермальной системы:
- Осуществляется за счет применения энергии глубоких грунтовых вод. Эти воды обладают большими температурами, тепловой насос, сжимая их, подымает воды на поверхность и придает им ещё большую температуру. Затем вода проходит через теплообменник и охлаждается, отдавая свое тепло теплоносителю системы отопления;
- Второй вариант потребует дополнительных капиталовложений. Инструкция говорит, что шахта изготовляется глубиной от 75 метров и более, в трубки заливается антифриз, который находится в специальном резервуаре. Тепловая энергия антифриза отдается через теплообменник, а антифриз возвращается в резервуар;
- Последний вариант не требует изготовления шахты. Он может подойти для обогрева домов, у которых есть выход к водоемам. От теплообменника по периметру дна водоема устанавливают зонды в горизонтальной плоскости, задача которых трансформация тепла воды на дне.
Система для загородного дома
Преимущества
- Экспериментально доказанный факт: геотермальные отопительные системы производят энергии в несколько раз больше, чем стоимость ресурсов затраченных для их работы;
- Экологическая безопасность такой системы намного выше, чем у применяющихся сейчас систем отопления. Геотермальная установка не выделяет выбросов, загрязняющих атмосферу;
- Для работы не требуются химические вещества или углеводороды. Этот факт делает её безопасной для жителей, а также для земли и водоемов. Работа системы исключает возгорание и взрыв;
- Если геотермическое отопление реализовано правильно, то оно будет работать гарантировано тридцать лет без вмешательства людей.
Интересные факты
Широкое применение такие системы получили в соединенных штатах в восьмидесятых годах во время кризиса. Её начали использовать люди, у которых имелись некоторые сбережения. И практика показала, что хоть цена на её изготовление и была большой, но она окупала себя за несколько лет.
Затем опыт американцев начали перенимать европейцы. Есть статистика, что двадцать лет назад пользователей таких систем во всей Европе было около двенадцати миллионов человек. До наших дней эта цифра увеличилась в несколько раз, ведь геотермальные системы отопления очень выгодны.
Геотермальное отопление дома своими руками, технология, система, особенности монтажа, инструкция, фото- и видео-уроки, цена
Источник: otoplenie-gid.ru
Станьте первым!