Как сделать геотермальное отопление дома своими руками

Прогрессивный способ геотермального отопления дома использует принцип работы, заключающийся в применении тепла земли для обогрева помещения. Так как традиционное топливо относится к исчерпаемым природным ресурсам, то стоит побеспокоиться заранее о переходе на новейшие неисчерпаемые источники энергии.

Лидерами в производстве и эксплуатации систем геотермального обогрева домов являются страны Скандинавии. Они популяризируют это вариант установок и предлагают его в регионы, имеющие широкий потенциал его использования.

Применение оборудования

Неверно считать, что отопление от земли можно использовать только там, где присутствуют горячие водные источники, есть теплые гейзеры и прочие природные подземные отопительные источники. Новейшие технологии позволяют успешно эксплуатировать геотермальное отопление дома и в умеренных широтах.

На сегодня в нашей стране этот вид обогрева пока еще относится к альтернативным способам получения тепла. Однако, в большинстве случаев он является практически идеальным для дачных или загородных домов. Установленное геотермальное отопление дома своими руками способно работать в двух режимах:

• обогрев в зимнее время;
• охлаждение во время жарко погоды.

Таким образом формируется наиболее благоприятная атмосфера в помещении.

ВИДЕО: Как работает геотермальное отопление

Эксплуатация системы

В доме необходимо установит тепловой насос. Он будет отбирать энергию от грунта или грунтовых вод, отдавая ее циркулирующему в доме по трубам теплоносителю. Этот принцип работы был выявлен еще в 19 веке французским физиком Сади Карно.

Составными элементами базового узла являются:

• компрессор;
• испаритель;
• конденсатор;
• дроссельный клапан.

Компрессор занимается «сжатием» тепла и перемещением его к потребителям. Сам прибор нуждается во внешнем источнике электропитания.

Работа теплового насоса проводится по следующему алгоритму:

1. Коллектор-теплозаборник должен содержать внутри жидкость, имеющую низкую температуру замерзания. Часто при изготовлении геотермального отопления своими руками внутрь заливают воду с повышенным содержанием солей, разбавленный водой спирт, гликолевые смеси.
2. В модуле испарителя тепло отдается хладагенту, имеющему невысокую температуру кипения, в это время он закипает и переходит в парообразное состояние.
3. Установленный в цепи компрессор способствует повышению давления пара, из этого следует повышение температуры вещества до 78-80 0 С.
4. Попадая в конденсатор вещество-хладагент переходит в жидкую фазу, одновременно с этим выделяется энергия для контура отопления.
5. Возврат образовавшейся жидкости в компрессор осуществляется сквозь дроссельный клапан.

Так как тепловой насос для отопления дома работает по принципу рефрижератора, то его часто называют «холодильником наоборот». Во многих случаях энергия из земли применяется для монтажа теплых полов.

Правильно проведенные расчеты и грамотно выполненный монтаж теплообменника способны обеспечить отдачу от одного потребленного насосом киловатта пятикратное увеличение мощности на выходе.

ВИДЕО: Как работает геотермальный тепловой насос

Монтаж теплообменника

Актуальными типами установки являются такие варианты:

• вертикальный, когда нужно бурить несколько скважин;
• горизонтальный, где выкапывают траншеи ниже глубины промерзания;
• подводный, когда укладка проводится по дну ближайшего водоема.

Бурение скважин

Для эффективного использования тепловой энергии земли, если участок возле строения небольшой, необходимо бурить глубинные скважины. В глубине земли на нескольких метрах сохраняется стабильная положительная температура. Применение таких геотермальных скважин обеспечивает теплом контур теплообменника. Далее это тепло передается второму внутреннему контуру, расположенному в помещении.

Часто бурение нескольких скважин обходится даже ниже, чем проведение укладки по дну водоема. Благодаря этому процесс становится доступным для большего количества желающих.

Процесс проводится малогабаритной буровой установкой и небольшим количеством вспомогательной техники. Это практически не затрагивает окружающую территорию. Обустройство скважины допускается даже в воде, но она не должна быть ближе, чем на 2-3 м от жилого строения.

Максимальная используемая глубина составляет до 200 м, но часто эффективность появляется с уровня в 50 м. На следующем этапе выполняется обустройство скважины. Внутрь полости ставится трубка из пластика, диаметром от 40 мм. В нее пропускают от одной до четырех петель коллектора.

Полость между грунтом и наружной стенкой трубки необходимо заполнить теплопроводным материалом. Выполняется проводка теплотрассы с подключением к тепловому насосу.

Энергия воды

Этот вариант по стоимости – самый рациональный, поскольку не требует подготовки траншей, котлована и прочих земельных работ. Но такой способен доступен далеко не для каждого – минимальный объем водоема, достаточный для отопление дома 100 кв.м. должен быть не менее 200 куб.м и располагаться не далее, чем 100 метров от домостроения.

В водоемы трубы прокладываются по дну, чтобы не допустить их промерзания в пик морозов.

Проведение расчетов

Чтобы выполнить расчет системы, необходимо учитывать базовые параметры:

• на глубине, превышающей в средней полосе России 15-20 м, температура выдерживается на уровне +8-+10 0 С;
• для вертикальных конструкций принято брать в расчетах получаемое значение мощности в 50 Вт на 1 м высоты, а более точные значения зависят от степени влажности породы, присутствия грунтовых вод и пр.;
• сухая порода дает 20-25 Вт/м;
• увлажненная глина либо песчаник 45-55 Вт/м;
• твердые гранитные породы обеспечат до 85 Вт/м;
• наличие грунтовой воды дает до 110 Вт/м.

Использование теплового насоса

Долговечность системы зависит от характеристик и условий, в которых работает тепловой насос. В геотермальных установках он способен работать примерно 1800 часов в год. Это является средним значением для широт без термальных подземных источников.

Принцип работы теплового насоса

Принцип работы системы термального отопления идентичен и никак не связан со страной производителя или брендом. Геотермальные насосы могут различаться по дизайну исполнения, размеру, внешнему виду, но коэффициент производства тепла всегда будет одинаков у насосов разных фирм и разных стран. Связано это именно с особенностью переработки природной энергии в тепловую.

Нельзя допускать слишком большую выработку насоса, так как этот процесс способен привести к значительному понижению температуры грунта вокруг скважины, а иногда доходит до ее промерзания.

Последствия таких просчетов в итоге приводят к пагубным последствиям – грунт проседает неравномерно, в каких-то местах уходит очень глубоко, в результате чего повреждаются защитные пластиковые трубы. Если дом располагается рядом, то может произойти деформация фундамента или стен за счет геологических изменений.

Периодически необходимо принимать меры по «регенерации» грунта, для чего в теплообменник поставляют дополнительную тепловую энергию. Это может быть энергия солнечного коллектора либо подогрев зонда, когда используется тепловой насос в режиме охлаждения помещений.

В заключение необходимо отметить, что геотермальная установка пока доступна не всем. В некоторых случаях срок окупаемости может продлиться более 10 лет, но в конечно итоге именно такие способы обогрева дома в скором будущем станут не просто альтернативными, но единственно возможными.

ВИДЕО: Геотермальные тепловые насосы

Геотермальное отопление

Геотермальное отопление дома. Стоимость под ключ

Альтернативная энергетика последовательно отвоевывает свои позиции в нашем быту. Примером тому служит геотермальное отопление. В ходе его эксплуатации для обогрева помещений используется тепло, извлекаемое из земли (воды). Полезная энергия аккумулируется во внешнем низкотемпературном контуре, а вовлекается в отопление посредством использования хладагента в тепловом насосе.
Экономический эффект смонтированной системы достаточно велик: затраты электроэнергии, необходимой для работы компрессора, не превышают 20% от получаемой на выходе тепловой энергии.

Из чего формируется стоимость геотермального отопления

Абстрактная схема отопления с геотермальным источником тепла представляет собой три независимых контура. Каждый из них выполняет свою функцию в процессе теплообмена:

• внешний отвечает за изъятие тепловой энергии из природной среды и доставку его к испарителю;
• промежуточный скрыт в корпусе насоса и играет роль передаточного звена, приводя к закипанию хладагент за счет невысокой температуры теплоносителя из внешней сети;
• внутренний – это комплекс низкотемпературных (теплых полов) контуров и радиаторных веток, прогреваемых рабочей жидкостью, которая циркулирует в системе отопления.

Затраты на обустройство внешнего контура

В зависимости от свободного пространства и рельефных особенностей участка, состава грунтов и глубины залегания поверхностных вод при монтировании трубопроводов с теплоносителем, изымающим геотермальное тепло из земли, используют два метода:

1. Горизонтальная укладка. Она обязательно учитывает глубину промерзания грунта для данной широты. Длина контура рассчитывается исходя из номинальной мощности теплового насоса. В стесненных обстоятельствах прибегают к многоуровневому залеганию труб, что существенно увеличивает стоимость земляных работ, так как требуется делать более глубокие траншеи.

2. Вертикальная укладка. В этом случае для развертывания внешнего контура бурят на участке скважины закладывают геотермальные зонды. Эффективность сбора тепла у вертикальных коллекторов выше, чем у горизонтального, но данный способ дороже за счет буровых работ.

В ходе монтажа внешнего контура геотермального отопления используются полипропиленовые трубы диаметром 32-40 мм (35 рублей погонный метр) и полиэтиленовая труба с антидиффузным покрытием из сшитого полиэтилена стоимостью от 45 рублей за метр. Отдельно в затратной смете предусматриваются средства на приобретение теплоносителя (антифриза или тосола) из расчета 100–200 рублей за литр.

Расходы на приобретение теплового насоса

При расчете тепловой мощности насоса для геотермального отопления учитывается объем обогреваемых помещений, степень утепления строения и среднестатистические температуры климатической зоны. Кроме этого, принимается во внимание вероятность использования оборудования для подогрева воды в контуре горячего водоснабжения и формирование запаса мощности. Резерв задается коэффициентом 1.2–1.25.

Цена теплового насоса определяется выбранной производительностью, а также зависит от производителя и комплекта поставки. Популярностью среди импортного оборудования пользуются установки торговых марок:
— Stiebel Eltron (Германия),
— NIBE (Швеция),
— Hotjet (Чехия).

Мы рекомендуем оборудование данных брендов, как наиболее надежные и энергоэффективные тепловые насосы на рынке. Cтоимость теплового насоса для геотермального отопления с блоком для ГВС от немецкого производителя составляет 8-9 тыс. евро, включая монтажные работы и пуско-наладку.

Суммарная стоимость геотермального отопления складывается из расходов на приобретение самого теплового насоса с комплектующими (трубной продукцией, запорно-регулирующей арматурой, расходными материалами для обвязки), оплаты за выполненные монтажные работы по его установке, приобретение оборудования и оплаты работ по обустройству наружного контура. Себестоимость обогрева помещений за счет возобновляемой энергии благодаря невысоким текущим затратам во время отопительного сезона на электроэнергию постепенно окупает вложенные в инженерную систему средства.

Ниже мы приводим подробнейший пример расчета стоимости геотермального отопления с горизонтальным коллектором для дома 150 кв.м. под ключ. Цены актуальны на июнь 2018 года.

Оборудование и монтаж котельной
Базовая комплектация: ● Тепловой Насос Stiebel Eltron WPF 07 basic ● Циркуляционный насос внутреннего контура Класс энергоэффективности А ● Устройство управления WPMi ● Дополнительная электрическая система подогрева (ТЭН) мощностью 8.8 кВт ● Реле высокого и низкого давления ● Реле контроля фаз		347700 руб.
Принадлежности
Аналоговый блок дистанционного управления с датчиком температуры Stiebel Eltron Позволяет обеспечить изменение температуры в помещении, поддерживает следующие режимы работы: длительный дневной режим, длительный режим снижения температуры и программный режим.		1900 руб.
Блок заполнения солевого раствора WPSF Stiebel Eltron применяется для заполнения и промывки контура солевого раствора		14000 руб.
Комбинированный бак WPDS 200/80 200L DHW Hotjet Предназначен для производства и хранения горячей воды отопительного контура ГВС (бытовой воды). Выполнен из нержавеющей стали. Выход под систему рециркуляции.		120500 руб.
Циркуляционный насос внешнего контура UPS 25-6 1*230B, Grundfoss Класс энергоэффективности А		6900 руб.
Расширительные баки G50 Reflex G25 Reflex		5165 руб.
Комплект материалов для обвязки оборудования: ● Трубопроводы ● Запорно-регулирующая арматура ● Фитинги и др. ● Электромонтажное оборудование		45000 руб.
Монтажные работы
● Установка, обвязка теплового насоса ● Установка, обвязка комбинированного бака ● Монтаж блока заполнения солевого раствора ● Монтаж вспомогательного оборудования (трубопроводы, запорная арматура, фитинги и др.) ● Опрессовка и заполнение внутреннего контура ● Электрическое подключение ● Пусконаладочные работы		70000 руб.
Общая стоимость обустройства котельной:		611165 руб.
Оборудование и монтаж внешнего контура
Технические данные ● Общая длина контура: 300 м ● Глубина укладки труб: 1.6 м ● Шаг укладки труб: 1 м ● Ориентировочная площадь для укладки: от 300 кв.м Внешний горизонтальный контур предназначен для извлечения низкопотенциального тепла земли.
Принадлежности
Распределительный коллектор внешнего контура на 4 выхода с кранами фирмы Aspol		25000 руб.
Труба ПНД 32*3.0 SDR 17 360м		19800 руб.
Теплоноситель внешнего контура 288л на основе этиленгликоля, температура замерзания -15С		17280 руб.
Расходные материалы	25000 руб.
Монтажные работы
Земляные работы: ● Прокладка траншей ● Пескование траншей ● Укладка труб ● Монтаж распределительного коллектора Обустройство ввода в дом: ● Прокладка горизонтальной части контура ● Пробивка отверстий ● Теплоизоляция контура ● Гидроизоляция труб Гидравлическое подключение внешнего контура, опрессовка и заполнение внешнего контура		172080 руб.
Общая стоимость обустройства внешнего контура:		172080 руб.
ИТОГО стоимость геотермального отопления «под ключ»:		783245 руб.

Вам нужно подобрать геотермальный тепловой насос для отопления загородного дома? Заполните форму ниже и мы свяжемся с Вами! Наши специалисты абсолютно бесплатно помогут Вам с расчетами стоимости системы отопления.