Подземное геотермальное отопление дома

Для обеспечения частного дома теплом традиционно используются агрегаты, работающие на электричестве, твердом, газовом или жидком топливе. В последние десятилетия в качестве альтернативного источника тепловой энергии используют солнечные коллекторы и тепло земных недр. Обогрев дома с помощью тепла земли называется геотермальным отоплением дома.

Геотермальное отопление дома за счет энергии земли

Отопление от земли пользуется растущим спросом, поскольку стоимость привычных энергоносителей неуклонно повышается, а запасы ископаемого топлива при этом сокращаются. Вложение денег в земляное отопление загородного коттеджа достаточно выгодно с учетом экономических перспектив и существенной экономии средств на автономное теплоснабжение в отопительный период.

Однако, установки для кондиционирования воздуха имеют ограниченную работоспособность — они не могут функционировать при температуре ниже -5°C. А геотермальная система способна обеспечить обогрев дома независимо от температуры воздуха на поверхности. Это связано с тем, что в той среде, откуда она забирает тепловую энергию, естественным образом поддерживаются стабильные температурные условия.

Устройство геотермальной отопительной системы

Геотермия (наука о тепловом состоянии Земли) сделала возможным практическое применение тепловой энергии, которую земная кора получает от раскаленной магмы в центре планеты.

Специально разработанный тепловой насос для отопления дома устанавливается на поверхности, а в грунте или на дне водоема монтируется теплообменник. Тепловая энергия «выкачивается» на поверхность и позволяет нагреть теплоноситель в контуре отопления дома или объекта нежилого назначения.

Как происходит процесс обогрева

Геотермальное отопление частного дома — экономически эффективный вариант. Если использовать энергию земли для отопления дома, то на каждый киловатт электроэнергии, необходимой для работы оборудования, приходится от 4 до 6 кВт полезной тепловой энергии, полученной из недр планеты.

В сравнении с функционированием кондиционера увидим, что при его эксплуатации на получение 1 кВт тепловой энергии требуется затратить более 1кВт электроэнергии. Это связано с неизбежными потерями на преобразование одной энергии в другую и т.д.

Отапливать жилой дом за счёт тепловой энергии земных недр очень выгодно, но период окупаемости оборудования и затрат на монтаж займет определенное время.

Использование тепла земли для отопления дома не требует установки традиционного котла для нагрева теплоносителя.

В данном случае система состоит из трех составляющих:

• контур нагревания — геотермальный источник тепловой энергии;
• отопительный контур внутри дома — низкотемпературный радиаторный либо напольный;
• насосная станция — тепловой насос для перекачивания в отопительный контур тепловой энергии из контура нагревания в толще грунта или под водой.

Геотермальная система отопления может применяться также для обогрева теплиц, вспомогательных построек, воды в бассейне, садовых дорожек и т.д.

Оборудование для обустройства геотермального отопления

Геотермальное оборудование для глубинной отопительной системы позволяет аккумулировать извлеченную из окружающей среды тепловую энергию и передавать ее теплоносителю в отопительном контуре.

Список оборудования для обогрева с помощью тепла земли включает:

• Испаритель. Устройство располагают на глубине, и оно служит для поглощения находящейся в геотермальных водах или грунте тепловой энергии.
• Конденсатор. Позволяет довести температуру антифриза до необходимой для функционирования системы величины.
• Тепловой насос. Обеспечивает циркуляцию антифриза в контуре нагревания, контролирует работу геотермальной установки.
• Буферный бак — емкость для сбора нагретого антифриза. Позволяет передавать тепловую энергию земных недр теплоносителю. Бак, через который проходит теплоноситель, оборудован теплообменником в виде змеевика. По нему, отдавая тепло, движется нагретый антифриз.

Схема устройства теплового насоса

Монтаж системы

Геотермальное отопление загородного дома на этапе обустройства требует солидных денежных вложений. Высокая итоговая стоимость системы во многом обусловлена большим объемом земельных работ, связанных с монтажом контура нагревания.

С течением времени финансовые затраты окупаются, поскольку используемая в отопительный сезон тепловая энергия извлекается из земных глубин с минимальными затратами электроэнергии.

Монтаж горизонтального теплообменника геотермальной системы отопления

Для обеспечения отопления дома теплом земли необходим монтаж системы:

• основная часть должна располагаться под землей или на дне водоема;
• в самом доме устанавливается только достаточно компактное оборудование и прокладывается контур радиаторного или напольного отопления. Оборудование, расположенное внутри дома, позволяет регулировать уровень нагрева теплоносителя.

Как выглядит геотермальное оборудование в доме

При проектировании отопления за счет тепла земли, необходимо определиться с вариантом монтажа рабочего контура и типом коллектора.

Различают два типа коллекторов:

Вертикальный — погружается в грунт на несколько десятков метров. Для этого на небольшом расстоянии от дома требуется пробурить некоторое количество скважин. В скважины погружается контур (самый надежный вариант — трубы из сшитого полиэтилена).

Недостатки : Большие финансовые затраты на бурение в грунте нескольких скважин глубиной от 50 метров.

Преимущества : Подземное расположение труб на глубине, где температура грунта отличается стабильностью, обеспечивает высокую эффективность работы системы. Кроме того, вертикальный коллектор занимает небольшую площадь земельного участка.

Недостатки : Необходимость использования большой площади участка (основной недостаток). Этот участок земли после укладки контура невозможно использовать под сад или огород, так как система работает с выделением холода при транспортировке хладагента, из-за чего корни растений будут перемерзать.

Преимущества : Более дешевые земельные работы, которые можно даже выполнить своими силами.

Горизонтальный и вертикальный тип коллектора

Геотермальную энергию можно добывать, если уложить на дне непромерзающего водоема горизонтальный геотермический контур. Однако, это сложно осуществить на практике: водоем может быть расположен за пределами частной территории и тогда установку теплообменника нужно будет согласовывать. Расстояние от отапливаемого объекта до водоема должно составлять не более 100 метров.

Важно! Температура окружающей коллектор среды не должна опускаться ниже +5°C. Контактирующую с промерзающим грунтом верхнюю часть коллектора нужно защитить термоизоляцией для избежания потерь тепловой энергии.

Преимущества и недостатки

Отопление энергией земли имеет целый ряд преимуществ:

• Эффективность. По сравнению с расходами на электричество для работы теплового насоса система позволяет получить в несколько раз больше тепловой энергии.
• Экологичность. Данный вид отопления экологически полностью безвреден, отсутствуют выбросы в атмосферу.
• Безопасность. Нет необходимости использовать какое-либо топливо, химические средства и т.д., нет угрозы взрыва или возгорания оборудования.
• Минимальная потребность в техподдержке. Правильно смонтированная система способна проработать без какого-либо вмешательства не менее 30 лет.
• Экономичность. В ходе эксплуатации отсутствуют затраты на ремонт, что позволяет окупить монтаж отопления в течение 5-8 лет.
• Отсутствие необходимости контролировать работу системы.
• Низкий уровень шума при работе оборудования.
• Неисчерпаемость источника тепловой энергии, не требуется закупать и хранить энергоноситель.

Экологичность использования тепловой энергии недр

К недостаткам можно отнести:

• изначально высокие расходы на оборудование;
• необходимость вести сложные буровые работы на участке для монтажа вертикального контура или портить ландшафт подготовкой траншей для горизонтального теплообменника.

В умеренном климате геотермальные установки доказали свою эффективность. В северных же регионах данный вид отопления подходит для домов небольшой площади (до 200 м 2 ).

Разобравшись, как работает система и из каких частей стоит, можно определить возможность ее монтажа на собственном участке. Преимущественно отопление из земли обустраивают на этапе строительства дома — в этом случае проще вести земляные работы, так как планировка участка и создание ландшафтного дизайна еще впереди.

Новость отредактировал: Igor — 10-08-2020, 16:15
Причина: заявка

Геотермальное отопление дома: знакомимся с системой

В плане энергетики человечество сделало большой скачок, научившись вырабатывать энергию из весьма непривычных мест – сегодня ее можно «добывать» из воздуха, воды и даже земли. Подобный прорыв обусловлен появлением такого приспособления, как тепловой насос, который используя даже незначительную разницу в температуре окружающей среды, способен вырабатывать весьма немалое количество тепла. Имея один вид энергии, его достаточно легко преобразовать в другой – именно на этом принципе и основано геотермальное отопление дома, о котором пойдет разговор в данной статье. Вместе с сайтом santexservis.by мы разберемся с принципом работы геотермальной системы отопления, ознакомимся с преимуществами и недостатками ее использования, изучим виды подобных систем и особенности их работы.

Геотермальное отопление частного дома фото

Геотермальное отопление дома: как работает система

Как ни странно это может прозвучать, но с принципом работы системы геотермального отопления так или иначе знаком практически каждый человек – оно функционирует практически точно так же, как работает кондиционер или домашний холодильник, только с точностью до наоборот. Вы когда-нибудь обращали внимание на температуру радиатора на задней стенке холодильника – он в буквальном смысле горячий. Этот нагрев образуется благодаря тому, что из продуктов вытягивается все тепло – именно оно и концентрируется в этом теплообменнике. Вот вам и вопрос – а почему такое тепло не использовать для отопления дома ?

Его и начали использовать, только в несколько больших масштабах и извлекают его не из продуктов, а из почвы, воды и даже воздуха. Для успешной работы такой системы достаточно всего несколько градусов разницы в температуре между воздухом и средой, из которой извлекается это тепло – в данном случае из почвы. Именно поэтому основной теплообменник системы геотермального отопления размещается под землей. В целом же, если разбираться с конструкцией системы, то ее можно условно разделить на следующие части.

• Подземный коллектор. Это можно сказать, змеевик, изготовленный из трубы большого диаметра и погруженный в почву на глубину 1,2-1,8м. Именно здесь осуществляется забор тепла, так как в большинстве случаев в зимний период почва на такую глубину не промерзает, а, следовательно, ее температура выше, чем снаружи.

По большому счету, это и вся система, которую с одинаковым успехом можно подключить к новому отопительному контуру в доме или же к старой системе отопления. Все до предела просто, если бы не одно «но» – для установки внешнего контура отбора тепла придется изрядно перекопать почву на участке. Да, система не без недостатков, и именно о них мы поговорим дальше.

Преимущества и недостатки геотермального отопления

Если разбираться подробно с преимуществами и недостатками геотермальной системы отопления дома, то можно прийти к выводу двоякости – в смысле того, что все преимущества этой системы полностью нейтрализуются ее немногочисленными недостатками. С другой стороны, это диковинка, с которой народ еще не до конца разобрался, и многие производители таких систем пользуются этим, выдавая желаемое за действительное. Нельзя сказать, что система полностью бесполезная – она специфическая и далеко не всегда является рентабельной. Среди ее преимуществ можно отметить следующие моменты.

• Возможность извлечения энергии в любом уголке земного шара и наличие поблизости вулканической активности – совсем необязательный фактор. Как и говорилось выше, нужна лишь незначительная разница в температуре – и тепло в доме гарантировано.
• Это абсолютно безвредный для окружающей среды способ добычи тепловой энергии. Если, конечно, не брать в учет возможные аварии во внешнем коллекторе и вытек антифриза, которым система заправляется крайне редко. В большинстве случаев для этой цели применяется обычная вода, но бывают и исключения.
• Неограниченное количество энергии. Понятие весьма расплывчатое. С одной стороны это так, и выбирать тепло из почвы можно в большом количестве, а с другой стороны этот фактор ограничен размерами внешнего теплообменника и разницей температур.
• Сравнительно небольшие расходы на эксплуатацию. Практически все производители тепловых геотермальных насосов заверяют, что при затратах 1 кВт электроэнергии, вырабатывается от 3 до 5 кВт тепловой энергии. Да, система эффективная, но полностью автономной ее можно будет назвать только в случае комплектации ее солнечными панелями. Другое дело, что в ней практически нечему ломаться – система способна работать безотказно на протяжении очень долгого срока.

Вроде все замечательно, но не обходится дело и без недостатков. К ним можно отнести следующие моменты.

• Дороговизна установки. На сегодняшний день геотермальное отопление тепловым насосом является самым дорогим теплоснабжением в плане монтажа и приобретения оборудования.
• Ко всему прочему, у такой системы весьма длительный срок окупаемости, который исчисляется десятком лет как минимум.
• Эффективность работы системы снижается с понижением температуры на улице в значительной степени. Существует даже такой предел, достигнув которого геотермальное отопление становится вообще неэффективным. В северных регионах целесообразность его использования остается под сомнением.
• Сложный монтаж, который под силу только специалистам – об изготовлении такой системы своими руками не может быть и речи.

Кроме всего прочего, для установки внешнего геотермального коллектора понадобится изрядно перерыть почву на придомовой территории, что, опять-таки, станет в немаленькую копейку. В принципе, решайте сами – вопрос, быть или не быть геотермальному отоплению в вашем доме, зависит только от вас.

Геотермальное отопление тепловым насосом фото

Геотермальная отопительная система: виды и особенности

Как ни странно, но несмотря на молодость такой системы отопления, производители уже успели продумать целых три их разновидности, с особенностями которых следует разобраться подробно. Как минимум их знание поможет правильно определиться с выбором.

• Горизонтальная система геотермального отопления. Ее основное отличие заключается в горизонтальном положении внешнего теплообменника. Трубы, отбирающие тепло земли, располагаются параллельно поверхности земли, в чем и выражается основной недостаток системы. Именно эта схема геотермального отопления для своей установки потребует перерыть огромное количество придомовой территории.

Во всем остальном в плане эффективности работы, технических характеристик и других параметров это практически равноценные системы, которые, несмотря на свою сравнительную новизну, потихоньку уходят в историю. На смену им приходят более компактные и простые в плане монтажа системы, которые посредством того же теплового насоса извлекают энергию не из почвы или воды, а непосредственно из воздуха. Такое отопление собирается из двух блоков – наружного и внутреннего. Естественно, все это дело подключается к существующей или новой системе водяного отопления. В монтаже они, можно сказать, элементарные и самое главное – они не требуют проведения масштабных земляных работ.

В заключение темы про геотермальное отопление дома скажу несколько слов по поводу возможностей системы. По большому счету, она умеет практически все тоже самое, что и стандартное отопление с использованием электрического или газового котла – она работает и на отопление, и на горячее водоснабжение. Такое отопление отлично подходит для обустройства теплых полов. Регулировка температуры в доме, как и во всех случаях, достаточно легко автоматизируется.