Помогнете на развитието на сайта, споделяйки статията с приятели!

Знаем, че геотермията е топлината на Земята, а терминът "геотермална" често се свързва с вулкани и гейзери. В Русия геотермалната енергия се използва главно в индустриален мащаб, например има електроцентрали от Далечния изток, които работят на базата на топлината на нашата планета.

Мнозина вярват, че геотермалното отопление у дома със собствените си ръце е нещо от сферата на фантазията. Не е ли така? Но това абсолютно не е така! С развитието на съвременните технологии вътрешното използване на „зелена енергия” стана съвсем реално.

Ще говорим за принципите на работа на алтернативното отопление, неговите предимства и недостатъци, сравними с традиционните отоплителни системи. Ще научите също как да подредите топлообменника и как да инсталирате геотермално отопление със собствените си ръце.

Някои исторически факти

Когато петролната криза избухна през 70-те години на миналия век, на Запад възникна остра нужда от алтернативни източници на енергия. По това време започнаха да се създават първите геотермални отоплителни системи.

Днес те са широко разпространени в САЩ, Канада и западноевропейски държави.

Използването на енергията на земния интериор има голямо предимство: използваните ресурси се получават безплатно и спонтанно се възстановяват Вътрешният блок на геотермалната система заема малко място, прилича на познати домакински уреди Първоначалната инвестиция в устройството на системата, използваща геотермална енергия, е по-висока от инсталацията на котела, но минималните средства за поддръжка и експлоатация оправдават и бързо плащат за проекта Оборудването, което преработва енергията на Земята в топлина, не отделя продукти от горенето, не изгаря постоянно дърва за огрев, въглища, торф, газ

Например, в Швеция активно се използва водите на Балтийско море, чиято температура е + 4 ° С. В Германия въвеждането на геотермални отоплителни системи се спонсорира дори на държавно ниво.

При споменаването на геотермални източници, ние винаги си представяме долина от гейзери или вулкани, но източниците, от които се нуждаем, са много по-близо. И те ще ни помогнат да се затопли през зимата и да се охлади през лятото.

В Русия работят Паужетская, Верхне-Мутновская, Океанская и други геотермални централи. Но има много малко факти за използване на енергията на Земята в нашия частен сектор.

Истинските предимства и недостатъци

Ако в Русия геотермалното отопление на частния сектор е сравнително рядко, това означава ли, че идеята не си струва цената за нейното прилагане? Може би този въпрос не трябва да се разглежда? Оказа се, че не е така.

Използването на геотермална отоплителна система за дома е рентабилно решение. И за това има няколко причини. Сред тях е бърз монтаж на оборудване, което може да работи дълго време без прекъсвания.

Ако използвате в отоплителната система не вода, а висококачествен антифриз, той няма да замръзне и износването му ще бъде минимално.

Изброяваме и другите предимства на този вид отопление.

  • Процедурата за изгаряне на гориво се изключва. Създаваме абсолютно огнеупорна система, която в хода на експлоатацията си няма да може да причини повреда на корпуса. Освен това са изключени и редица други въпроси, свързани с наличието на гориво: сега няма нужда да се търси място, където да се съхранява, да се ангажира с доставката или доставката.
  • Значителни икономически ползи. По време на експлоатацията на системата няма да са необходими допълнителни инвестиции. Годишното отопление се осигурява от силите на природата, които ние не купуваме. Разбира се, при работата на термопомпата се изразходва електрическа енергия, но в същото време обемът на произведената енергия значително надвишава потреблението.
  • Екологичен фактор. Геотермалното отопление на частна селска къща е екологично решение. Липсата на горивен процес елиминира отделянето на продукти от горенето в атмосферата. Ако много от тях са наясно с това и такава отоплителна система ще получи дължимото повсеместно разпространение, негативното влияние на хората върху природата ще намалее многократно.
  • Компактна система. Не е необходимо да организирате в къщата си отделно котелно помещение. Всичко, което е необходимо, е термопомпа, която може да се постави например в сутерена. Най-обемният контур на системата ще бъде разположен под земята или под вода, няма да го видите на повърхността на вашия обект.
  • Универсалност. Системата може да работи както за отопление през студения сезон, така и за охлаждане през летните горещини. Това е, всъщност, ще ви замени не само нагревател, но и климатик.
  • Акустичен комфорт. Термопомпата работи почти безшумно.

Изборът на геотермална отоплителна система е икономически изгоден, въпреки факта, че трябва да харчите пари за закупуване и монтаж на оборудване.

Между другото, като недостатък на системата, трябва да се споменат разходите, за да се инсталира системата и да се подготви за работа. Необходимо е да се закупи самата помпа и някои материали, да се извършат работи по инсталирането на външния колектор и вътрешната верига.

Не е тайна, че ресурсите стават все по-скъпи от година на година, така че автономната отоплителна система, която може да изплати за няколко години, винаги ще бъде икономически изгодна за неговия собственик.

Тези разходи обаче се изплащат само за първите няколко години на експлоатация. Последващото използване на колектор, положен в земята или потопен във вода, спестява значителни ресурси.

Освен това самият процес на инсталиране не е толкова сложен, колкото да покани специалисти от трети страни за неговото прилагане. Ако не тренирате, всичко останало може да се направи самостоятелно.

Вътрешната единица на системата, която използва топлината на земята, включва директно самата термопомпа, бойлер, монтиран отделно или вграден в помпата, и буферен резервоар. Топлинната енергия на скалите и подземните води е достатъчна за организирането на отопление и топла вода на селска къща. Въпреки реалните ползи от експлоатацията на термопомпи, отоплението на къща с газов котел е все още по-евтино, но геотермалната енергия все още се използва, например, за да се затопли водата в басейна Въпреки това, в не газифицирани райони, места, където не се доставя електричество, термопомпата с добив на енергия от почви и вода може да се превърне в агрегат, осигуряващ топла вода и отоплителни системи. Разумно е да се използва свободна енергия от подземни води и скали за осигуряване на топлина на битови сгради, оранжерии, спортни комплекси Топлинни помпи с енергиен прием от земните недра могат да служат като допълнителни източници на енергия, необходими в случай на прекъсване на електрозахранването В случай на напълно превключване на къщата към геотермално отопление, често е необходимо да се конструират няколко вериги, за обслужване на определени пръстени, например за радиаторно отопление и подово отопление е по-добре да се използват две термопомпи, а за БГВ третата - трета. Геотермалните отоплителни уреди са перфектно съчетани с традиционни варианти и други видове алтернативни източници: слънчеви панели, вятърни турбини и други

Трябва да се отбележи, че някои майстори, опитвайки се да спестят пари, се научили как да сглобяват геотермална термопомпа със собствените си ръце.

За геотермалните източници на отопление

За геотермално отопление можете да използвате следните източници на наземна топлинна енергия:

  • висока температура;
  • ниска температура.

Високотемпературните източници включват например термални извори. Можете да ги използвате, но техният обхват е ограничен до действителното местоположение на такива източници.

Ако в Исландия този вид енергия се използва активно, в Русия термалните води са далеч от населените места. Те са максимално концентрирани на Камчатка, където подземните води се използват като охладителна течност и се подават към системата за БГВ.

За ефективното използване на топлинна енергия на Земята не се нуждае от вулкан. Достатъчно е да се използват тези ресурси, които са само на 200 метра от земната повърхност.

Но за използването на нискотемпературни източници имаме всички необходими предпоставки. За тази цел, подходящи въздушни маси, земя или вода.

Извличане на необходимата енергия с помощта на термопомпа. С негова помощ се осъществява процесът на превръщане на околната температура в топлинна енергия не само на отопление, но и на топла вода на частно домакинство.

Геотермалните източници на енергия включват подземни природни обекти: почви и води. Солевият разтвор циркулира по контура, който отнема топлината на почвата. Когато течността се компресира от компресор, температурата му се повишава, което се използва при подготовката на охлаждащата течност за отоплителните системи По подобен начин се взема топлинната енергия на водата от естествените резервоари, в която потъва външният колектор на термопомпата. При вземане на топлина от подземни води от геотермална сонда, топлообменникът се затваря в кладенеца и се потапя през тръбопровод до компресор на вътрешно тяло.

Принципът на работа на такова отопление

Ако сте запознати с работата на климатика или хладилника, тогава приликата на тези процеси с принципа на геотермалното отопление е очевидна. Основата на системата е термопомпа, която е включена в две вериги - външна и вътрешна.

За да се организира традиционна отоплителна система във всяка къща, е необходимо да се инсталират тръби в нея за транспортиране на топлоносител, а радиаторите, когато се загряват, които топлината ще влезе в помещенията. В нашия случай са необходими тръби и радиатори. Те образуват вътрешния контур на системата. В схемата може да се добави подово отопление.

Външният контур изглежда много по-голям от вътрешния, въпреки че неговите размери могат да бъдат оценени само по време на периода на планиране и монтаж. По време на работа тя е невидима, защото е под земята или под вода. Нормална антифриз на водна или етилен гликол циркулира вътре в тази верига, което е много по-предпочитано.

Геотермалната отоплителна система се състои от две вериги - вътрешна и външна, както и сърцето на отоплителната система - термопомпа, която, компресирайки охлаждащата течност, повишава своята температура (+) Охлаждащата течност във външната верига се нагрява до състоянието на средата, в която е потопен в топлинна помпа. Чрез него, концентрираната топлина комуникира с вътрешната верига, в резултат на което водата в тръбите, радиаторите и подгретите подове се загрява.

По този начин термопомпата е ключов елемент, който анимира цялата система. Ако в къщата ви има обикновена пералня, тогава трябва да знаете: тази помпа ще отнеме приблизително една и съща площ.

За да работи, той се нуждае от електричество, но отнема само 1 kW и осигурява 4-5 kW топлина. И това не е чудо, тъй като източникът на „допълнителна” енергия е известен - това е средата.

Два вида местоположение на топлообменника

Има два варианта за отопление на частен дом, използвайки нискотемпературни енергийни елементи на околната среда. Основата на системата във всичките три случая е геотермална помпа.

Вътрешната верига остава непроменена за всеки метод на отопление, като основната разлика е в местоположението на външната верига.

Геотермалното отопление се извършва с топлообменник, разположен:

  • вертикално - разположени в кладенци, които разкриват или не разкриват водоносния хоризонт;
  • хоризонтално - топлообменниците на системите се поставят в яма или открито езерце под формата на вид намотка.

Всеки от посочените видове отопление се характеризира със своите характеристики, недостатъци и предимства.

Ако възнамерявате да създадете такава отоплителна система със собствените си ръце, ще ви бъде интересно да научите повече за всеки тип.

Изборът на метод за поставяне на външния колектор зависи от наличието на свободно пространство в близост до имението Хоризонталното разположение на външния колектор на геотермалната отоплителна система за малка къща ще изисква извеждане от експлоатация само на 36 м² В случай на устройство за топлоснабдяване на къща с размери от 300 до 600 м², парцел от 110 м² ще трябва да бъде отстранен от употреба. За изграждането на хоризонтален вариант на колектора, разположен в земята, ще ви е необходимо от 200 до 500 м² свободно пространство За да се намали размерът на площите, изтеглени от употреба поради подреждането на колекторите с топлинен прием, се използват различни методи, например частично полагане в траншея по границите на участъка или пътищата. За групиране на подземни тръби се използват различни опции. Един от тях - инсталирането на панти под формата на кошници При избора на схема за полагане на тръби за външната част на термопомпата трябва да се има предвид, че работната част на системата трябва да бъде заровена под нивото на сезонно замразяване на почвата. Добра комбинация от хоризонтално положени тръби и вертикални кладенци ще спомогне за намаляване на размера на изведената от експлоатация площадка.

Опция # 1. Вертикално разполагане на външния колектор

Този тип отопление се основава на интересен природен феномен: на дълбочина 50-100 м и повече от неговата повърхност, земята има еднаква и постоянна температура от 10-12 ° С през цялата година.

За да може да се използва тази енергия на земята, е необходимо да се пробият вертикални кладенци. Технологията е почти същата като приготвянето на водоприемник.

За да се максимизира запазването на ландшафта, е възможно да се пробият няколко тръби от една и съща начална точка, но от различни ъгли.

Външната верига на системата ще бъде монтирана директно в тези кладенци. Това ефективно ще отнеме топлината от земята. Разбира се, този метод трудно може да бъде наречен прост и нискобюджетен.

За да се създаде вертикална геотермална отоплителна система, е необходимо да се използва оборудване за пробиване на сондажи, без използването на сондажна платформа, решаването на проблемите на системата ще отнеме доста време (+)

Това е уместно в случая, когато територията в непосредствена близост до къщата вече е оборудвана, а нарушаването на ландшафта е непрактично. Дълбочината на пробиване може да достигне от 50 до 200 метра.

Специфичните параметри на кладенеца зависят от геоложката обстановка на площадката и параметрите на бъдещата структура. Срокът на експлоатация на този проект е около 100 години.

За да се изгради вертикална версия на системата с топлообменник, който извлича енергията на подземните води, ще е необходимо да се пробият два водоносни кладенци.

Една от тях, наречена дебитна, използва помпа за изтегляне на вода, която след пренос на топлина се източва във втория, приемащ изход.

Минус геотермална система с две кладенци в липсата на ефективност за отопление на селска къща. Прекалено много енергия се изразходва циркулираща помпата. Но за снабдяването с охлаждаща течност на контура на топъл под, получената топлинна енергия е напълно достатъчна.

Вариант # 2. Хоризонтално разположение на почвения колектор

За да поставите външния контур с хоризонтален изглед на отоплението, трябва да знаете колко дълбоко е замръзнала земята във вашия район.

Тръбите са поставени под нивото на замръзване в предварително подготвените траншеи, улавяйки доста голямо пространство: за отопление на къщата, чиято площ е 200-250 квадратни метра. м, трябва да използвате около 600 квадратни метра. m топлообменник. Това е шест акра.

Недостатъкът на този дизайн е голямата площ, която заема. Ако имате нужда от тревна площ, покрита с трева и цветя на парцела, това е вашият избор. По-добре е колекторните тръби да се държат далеч от плодоносните дървета (+)

Ясно е, че при такива условия обемът на земните работи ще бъде значителен. В допълнение, трябва да се помисли по отношение на местоположението на дърветата и друга растителност на обекта, за да не се замразят. Например, не можете да имате колекторна тръба, по-близка от един и половина метра от дърветата.

Този метод на инсталиране се използва, като правило, в случаите, когато обектът се разработва само за строителство. Всички изчисления и планове за изграждане на вилата, организацията на отоплението и планирането на парцела се извършват най-добре едновременно.

Етап 1: Устройството за помпа с подземна вода с хоризонтален колектор започва с разработването на яма или траншея и полагане на колектор, който събира топлина от почвените пластове. Етап 2: Колекторните панти са свързани към тръбите, единият от които събира соления разтвор, който абсорбира топлината от земята, вторият го връща, след като енергията се прехвърля към термопомпата. Етап 3: След като влезе в термопомпата, саламура отделя енергия, която влиза в бойлера за съхранение, която подготвя топлоносителя за отоплителни кръгове Стъпка 4: След свързване и сглобяване на мрежата, неговата работа се тества. При получении положительных результатов котлован заполняется грунтом и обустраивается площадка над ним

Погружение горизонтального теплообменника в водоём

Этот способ требует особого расположения домовладения – на расстоянии примерно в 100 м от водоёма, имеющего достаточную глубину. Кроме того, указанный водоём не должен промерзать до самого дна, где и будет расположен внешний контур системы. А для этого площадь водоёма не может быть меньше 200 кв. м.

Этот вариант размещения теплообменника считается наименее затратным, но подобное расположение домовладения все-таки встречается не часто. Кроме того, могут возникать сложности, если водоём относится к объектам общего пользования

Очевидным преимуществом этого метода является отсутствие обязательных трудоёмких земляных работ, хотя с подводным расположением коллектора все-таки придется повозиться. И специальное разрешение на проведение таких работ тоже понадобится.

Впрочем, геотермальная установка, использующая энергию воды, все-таки является наиболее экономичной.

Своими руками: что и как

Если уж и монтировать геотермальное отопление своими руками, то внешний контур лучше все-таки купить в готовом виде. Конечно, мы рассматриваем лишь способы горизонтального расположения внешнего теплообменника: под поверхностью почвы или под водой.

Скважинный вертикальный коллектор смонтировать самостоятельно гораздо сложнее, если вы не обладаете оборудованием и навыками бурения.

Тепловой насос – не слишком габаритное оборудование. В вашем доме он не займет много места. Ведь по размеру он сопоставим, например, с обычным твердотопливным котлом. Подключить к нему внутренний контур вашего дома – задача несложная.

Вообще-то делается всё точно так же, как и при организации и разводке отопления с использованием традиционных источников тепла. Главная трудность – устройство внешнего контура.

Такое расположение дома относительно пруда встречается чаще. Главное, чтобы водоём был не дальше, чем в 100 метрах от коттеджа

Лучшим вариантом будет использование водоёма, если такой найдется на расстоянии не более 100 м. Необходимо, чтобы его площадь превышала 200 кв. м, а глубина – 3 м (средний параметр промерзания). Если этот водоём вам не принадлежит, то проблемой может стать получение разрешения на его использование.

Если же водоём – это пруд, который находится у вас в собственности, то дело упрощается. Воду из пруда можно временно откачать. Тогда работы на его дне можно будет выполнять легко: нужно будет уложить трубы по спирали, закрепив их в этом положении.

Земляные работы понадобятся только для рытья траншеи, которая нужна будет для присоединения внешнего контура к тепловому насосу.

После выполнения всех работ, пруд может быть снова заполнен водой. В ближайшие лет сто внешний теплообменник должен работать исправно и не доставлять хлопот его владельцу.

Если в вашем распоряжении оказался земельный участок, на котором вам только предстоит возводить жильё и растить сад, имеет смысл распланировать горизонтальный теплообменник грунтового типа.

Для этого следует сделать предварительный расчет площади будущего коллектора, исходя из параметров, которые уже указаны выше: 250-300 кв. м коллектора на 100 кв. м отапливаемой площади дома.

Если вам достался участок без строений и растительности, которую бы хотелось сохранить, грунт при сооружении внешнего горизонтального почвенного контура можно просто снять: это легче, чем выкапывать траншеи

Траншеи, в которые предстоит укладывать трубы контура, нужно выкапывать ниже уровня промерзания почвы.

А ещё лучше – просто снять грунт на глубину его промерзания, уложить трубы, а после вернуть грунт на место. Работа трудоёмкая, сложная, но, имея большое желание и целеустремленность, вы сможете её выполнить.

Затраты и перспективы окупаемости

Расходы на оборудование и его монтаж в процессе сооружения геотермального отопления зависят от мощности агрегата и от производителя.

Производителя каждый выбирает, руководствуясь собственными соображениями и сведениями о репутации и надежности того или иного бренда. А вот мощность зависит от площади помещения, которое предстоит обслуживать.

В этом рисунке кратко отражена вся суть выгоды, получаемой от применения геотермальной отопительной системы. Именно такое соотношение входящей и исходящей энергии позволяет система сначала быстро окупиться, а потом и экономить средства своего владельца (+)

Если брать в расчет именно мощность, то стоимость тепловых насосов колеблется в следующих диапазонах:

  • на 4-5 кВт – 3000-7000 условных единиц;
  • на 5-10 кВт – 4000-8000 условных единиц;
  • на 10-15 кВт – 5000-10000 условных единиц.

Если к этой сумме мы прибавим затраты, которые нужны на выполнение монтажных работ (20-40%), то мы получим сумму, которая для многих покажется абсолютно нереальной.

Но все эти затраты окупятся за вполне приемлемые сроки. В дальнейшем же вам придется оплачивать лишь незначительные расходы на электричество, необходимое для работы насоса. И это всё!

Из-за недостаточной для обогрева жилых строений эффективности геотермальных систем их используют в качестве дополнения к основным отопительным сетям или сооружают комплексно с двумя и более теплообменниками

Как показывает практика, геотермальное отопление особенно выгодно для домов, общая отапливаемая площадь которых составляет 150 кв. м. За пять-восемь лет все затраты на обустройство систем отопления в этих домах полностью окупаются.

Если геотермальное отопление не особо востребовано среди собственников частных домов, то эффективность гелеосистем уже оценили жители южных регионов. Технология сооружения солнечного отопления достаточна проста, а ее экономичность и практичность подтверждена многолетним опытом использования западными странами и нашими соотечественниками.

Дополнительная информация об альтернативных источниках энергии представлена в этой статье.

Заключения и полезно видео по темата

Если вам проще воспринимать наглядную информацию, то этот видеоролик позволит вам своими глазами увидеть, как именно функционирует геотермальная система, а также больше узнать о том, кому и почему этот вид отопления выгоден.

Предлагаем вам посмотреть небольшой видеоролик, в котором владелец горизонтального подпочвенного коллектора, расскажет о своих впечатлениях от его эксплуатации. Кроме того, посмотрев это видео, вы узнаете о текущих расходах, связанных с эксплуатацией системы геотермального отопления.

Каждый владелец частного дома выбирает сам, покупать ли ему услуги ресурсоснабжающих организаций или надеяться только на себя самого. При этом он руководствуется целым списком соображений.

Цель, которую мы перед собой поставили, заключается не в том, чтобы подтолкнуть вас к готовому выводу, а в том, чтобы поделиться информацией о вариантах решения стоящей перед вами задачи.

Есть, что дополнить, или возникли вопросы по теме геотермального отопления частного дома? Можете да оставите коментари за публикацията. Формулярът за комуникация е в долния блок.

Помогнете на развитието на сайта, споделяйки статията с приятели!

Категория:

Строителство