Используем тепло земли для отопления дома

Энергия земли для отопления дома в настоящее время используется редко – большинство людей предпочитает задействовать традиционные источники энергии. Но цены на топливо постоянно растут, а запасы газа, угля и нефти когда-то, пусть даже через много лет, но завершатся. По этой причине возникает необходимость искать альтернативные источники тепла, в частности — тепло земли для отопления дома.

Обогрев дома теплом земли является более предпочтительным в сравнении с солнечной и ветряной энергией. В Европе уже сейчас широко распространены гелиосистемы, позволяющие использовать солнечные лучи для отопления дома и подогрева воды (прочитайте также: «Гелиосистемы для отопления своими руками»). Однако их применение ограничено – если в странах с теплым климатом их хватает для полноценного обогрева жилья, то в регионах с умеренным климатом слишком много пасмурных дней. Кроме того, солнечные коллекторы должны иметь большую площадь и емкий теплоаккумулятор, и в результате создание системы отопления обходится в большую сумму (прочитайте: «Солнечный обогреватель своими руками»).

Также не помешает иметь дополнительный источник тепла на случай затянувшейся непогоды. Энергия ветра тоже является не самым лучшим вариантом: его сила меняется, а складки рельефа способствуют образованию мест с постоянным штилем.

Если использовать тепло земли для отопления дома, то дополнительный источник энергии не потребуется – в любой день почва на глубине от нескольких метров сохраняет постоянную температуру. Чем больше глубина погружения геотермального насоса, тем выше температура грунта, а соответственно, и эффективность отопления (детальнее: «Геотермальное отопление: принцип работы на примерах»). Однако нужно помнить о глубине промерзания – в разных регионах она отличается.

Геотермальные насосы, использующие тепло земли для отопления дома

Отопление за счет энергии земли происходит благодаря специальному устройству – геотермальному насосу.

Принцип его работы аналогичен холодильнику:

• газообразный хладагент сжимается компрессором, и при этом сильно нагревается;
• хладагент проходит через теплообменник, отдавая избыток тепла и остывая до комнатной температуры;
• после охлаждения это вещество поступает в охлаждающий контур морозильной камеры, где оно потом расширяется. В результате изменения агрегатного состояния с жидкого до газообразного, хладагент резко остывает и охлаждает все вокруг себя;
• затем он вновь поступает к компрессору, и цикл повторяется снова.

Аналогично происходит и отопление дома энергией земли. Например, холодильник отбирает тепло у холодного объекта и передает его теплому предмету, таким образом, тепло переносится от морозилки с минусовой температурой в помещение. Количество перекачиваемой энергии в несколько раз больше потребляемого компрессором электричества.

Отопление от тепла земли отличается высокой эффективностью – тепловая мощность в три раза превышает количество потребляемого электричества. Если сравнивать тепловой насос с холодильником, то в данном случае грунт, имеющий постоянную температуру, заменяет морозильную камеру.

При создании системы отопления нужно установить не только радиаторы для отдачи тепла, но и теплообменник на второй стороне контура, который станет забирать у грунта тепло.

Коллекторы бывают двух видов:

• вертикальные;
• горизонтальные.

Прежде чем начать использовать тепло из земли для отопления дома, нужно определиться с видом коллектора. Как они выглядят, можно посмотреть на фото.

Вертикальные коллекторы для отопления дома от земли

Однако следует учитывать существенный недостаток данной схемы: отопление из недр земли обходится дорого. Разумеется, первоначальные затраты впоследствии окупятся, но все же далеко не каждая семья может позволить себе такие расходы. Цена бурения высока, и на то, чтобы сделать несколько скважин глубиной в 50 метров, денег потребуется немало.

Горизонтальные коллекторы для обогрева дома теплом земли

Их используют в регионах с относительно теплым климатом, где глубина промерзания почвы не превышает 1-1,5 метров. Организовать отопление дома от земли в данном случае гораздо проще, ведь траншеи можно выкопать и самостоятельно, и стоимость работ значительно уменьшится.

Но и у такой схемы есть недостатки. Прежде всего, выполнить отопление из земли своими руками не так-то просто: например, для дома площадью 275 «квадратов» потребуется уложить в траншеи 1200 метров труб. Помимо того, что придется потратить много времени на копание траншей, трубы еще и займут большую площадь. Использовать этот участок, например, для сада или огорода, нельзя: корни растений будут перемерзать из-за особенностей работы коллектора.

Таким образом, отопление энергией земли является хорошей идеей, но весьма сложной в реализации. Аналогично обстоят дела и с солнечным обогревом. Именно по этой причине альтернативные источники энергии на сегодняшний день мало распространены.

Воздушные коллекторы

Подземное отопление частного дома можно реализовать и с помощью воздушных коллекторов. Это более простой способ воздушного отопления в частном доме по сравнению с двумя предыдущими.

Чтобы нагреть воздух в помещении до комфортной температуры, требуется определенное количество тепла. Чем ниже первоначальная температура, тем выше затраты. С помощью вентиляционной системы и тепла, полученного из грунта, можно бесплатно повысить температуру воздуха в доме. Обогрев теплом земли в данном случае происходит весьма просто.

Для организации системы отопления нужно:

• вывести воздухозабор вентиляции ниже уровня промерзания грунта;
• проложить изогнутый, прямой или многотрубный коллектор с помощью обычных канализационных труб (форма выбирается в зависимости от участка, на каждый квадратный метр площади дома должно приходиться 1,5 метра коллектора);
• сделать воздухоотвод на дальнем от дома конце коллектора, выведя трубу на высоту минимум 1,5 метров от земли и оборудовав ее зонтом-дефлектором (разумеется, приток воздуха в дом будет принудительным.

В этом случае земляное отопление не сможет полностью обеспечить дом теплом.

Тем не менее, оно дает возможность реализовать две идеи:

1. Поступающий через вентиляцию воздух можно подогревать любым обогревателем (газовым теплогенератором, соляровым, электрическим и пр.) и затем разводить по комнатам с помощью вентиляционных каналов. Полностью бесплатным такое отопление от земли не будет, но все же затраты уменьшатся: нагреваться станет не холодный уличный воздух, а тот, который уже прогрет примерно до +10 градусов. Особенно хорошо можно сэкономить, если зимы в регионе холодные.
2. Нагретый с помощью тепла земли воздух можно использовать для обдува внешнего блока обычного кондиционера или теплового насоса типа «воздух-воздух». Любое устройство данного класса сможет эффективно работать при температуре около +10 градусов. Сложность реализации заключается лишь в обеспечении нужного воздушного потока. В результате воздух прогревается теплом грунта, поступает к тепловому насосу и отводится за пределы дома.

Отопление теплом земли – хорошая альтернатива традиционным способам обогрева, но в настоящее время оно не является широко распространенным (прочитайте также: «Альтернативное отопление частного дома — выбор достаточно большой»). Это связано, в основном, со сложностью монтажа и большими первоначальными расходами. Лучшим вариантом является бурение скважин и размещение в них труб, но обходится такая система отопления слишком дорого. С другой стороны, это позволяет обогревать дом, пользуясь бесплатным источником тепла.

Также нельзя забывать о том, что такой вариант отопления является экологически чистым и высокоэффективным, поскольку температура почвы на глубине нескольких десятков метров остается постоянной.

Видео о том, как использовать тепло земли для отопления дома:

Как проверить свою квартиру или дом на утечки тепла с помощью тепловизора (Seek Thermal Compact)

Наступили холода — самое время устранить утечки тепла и теплоизолировать свой дом. Не мерзни! Потратив время на обследование вы сможете сэкономить на отоплении. Я расскажу, как проверить квартиру или частный дом тепловизором на предмет утечек тепла, а также про нестандартное применение Seek Thermal Compact.

Для проверки я рекомендую использовать доступный мобильный тепловизор Seek Thermal Compact — компактную приставку для смартфона, которая позволяет оценить температурную разницу, нагрев и температуру стен, крыши, поиск сквозняков, скрытых труб и так далее. Каким образом можно выбрать тепловизор и как он работает можно почитать в отдельной статье.

Характеристики:
Бренд: Seek Thermal
Модель: Compact
Разрешение теплового сенсора: 206 х 156 пикселей
Угол обзора FOV: 36 градусов
Дальность обнаружения: До 300 метров
Частота развертки: 9 Гц
Автофокусировка: Да

Итак, часть с выбором и обсуждение способов приобретения, а также сравнение с китайским тепловизором HT-102 я оставляю в предыдущей статье про Seek Thermal Compact. Что касается самого тепловизора, то у меня появился новый вариант Seek Thermal Compact — модификация с коннектором USB Type-C под современные смартфоны.

Разрешение теплового сенсора

Коробка запечатана пломбой.

Внутри подробнейшая инструкция по использованию на русском языке.

Есть и «родная» инструкция на английском языке, а также кейс для хранения и переноски, плюс кольцо под карабин или темляк.

Кейс фирменный, защищает тепловизор от ударов и внешних воздействий.

Все это реально маленькое — удобно носить с собой каждый день, хоть в сумке, хоть в кармане.

Питание подобный тепловизор берет прямо со смартфона — не требуется заморачиваться с зарядкой или в внешним аккумулятором.

Несколько детальных фотографий внешнего вида Seek Thermal Compact. Обратите внимание — данная модель с коннектором USB-С. В ассортименте есть и с Lightning, и с MicroUSB. Объектив имеет настраиваемый фокус, что позволяет делать четкие термограммы.

Самое сильное преимущество данной модели — коннектор USB-C, которых подходит для всех современных Android-планшетов и смартфонов. Это расширяет функционал модели: телефон вы можете продать или поменять, а камера-приставка останется.

Для работы тепловизора требуется смартфон.

Перед работой постарайтесь изучить инструкцию. При подключении требуется выдать разрешение на доступ к устройству.

Для работы с устройством потребуется скачать и установить специальное приложение “Seek Thermal” из App Store или Google Play.

В приложении доступна как съемка термофотографий, так и термовидео. Маркеры и температурная шкала настраиваются. Небольшой лайвхак на заметку: если тапнуть несколько раз по серийному номеру камеры в настройках, то откроются расширенные настройки, в том числе можно будет выводить уровень обновления картинки (в Гц).

В приложении доступна	информация о камере,	и галерея фотографий.	Расширенные настройки.

В приложении есть множество настроек и выбор нескольких палитр цветов для контрастирования тепловизионной картинки.

Запускаем приложение, подключаемся. При работе приставки раздаются «щелчки» — регулярная автоматическая перекалибровка устройства.

В разъеме тепловизор держится плотно, не шатается. при желании можно выбрать ориентацию — разъем USB-C симметричный.

Подключение к компьютеру также не составляет труда, в моем случае с USB-C удобно использовать переходник USB-C на USB-A.

Вот так это выглядит. Лучше всего использовать короткий USB-удлинитель.

Что касается стороннего программного обеспечения, то в доступе существует ряд открытых приложений, например, SeekOFix, которые позволяют получить необработанную (не сглаженную) картинку с тепловизора и провести анализ вручную.

Если у вас смартфон с коннектором MicroUSB, то для работы можно использовать простой адаптер, либо выбрать соответствующую версию тепловизора. Не экономьте, возьмите подороже, так как с дешевыми имеется люфт и дребезг контактов.

Для сравнения «продвинутая» версия Seek Thermal — модель Compact XR, которая имеет = более длинный фокус.

Перехожу к конкретному использованию.

Поиск протечки тёплого пола с помощью тепловизора, обнаружение протечек в системах водоснабжения, отопления, канализации с помощью тепловизора. Зачастую требуется проверить эффективность работы инженерных систем, их состояние (протечки, засоры), а также расположение. Например, перед монтажными работами принято уточнять расположение провода или труб теплого пола, во избежание их повреждения. Процедура минутная, а вот проблем можно получить огромное количество, если пренебречь подобной проверкой.

Применение тепловизора в радиотехнике и электронике, ремонт материнских плат компьютеров, ноутбуков, сотовых телефонов и планшетов. Тепловизионная картинка четко локализует компонент, область на плате с перегревом. Как правило, это пробитые или работающие в нерассчетном режиме транзисторы и активные элементы, а также пробитые конденсаторы, и так далее.

Существует ряд проверок, которые будут полезны не для личного использования, а для предприятий в целом. Это тепловизионный контроль качества кладки печей, тепловизионный осмотр систем хладоснабжения и заморозки, обследование теплотрасс (ТСЖ и ЖСК), применение тепловизора в механике, для предприятий, сборочных линий, конвейеров и так далее. У нас на предприятии проводится регулярное обследование оборудования на предмет возможных нарушений, которые будут видны на тепловизоре. Проводится обследование электрооборудования и электрических соединений на предмет окислов и непротяжек, редукторов, работающих без смазки, неисправных подшипников роторов. Все это контролируется и ставится в очередь для планово-предупредительных ремонтов.

Пример обследования теплотрассы.

Яркие пятна — это повреждения теплоизоляционного слоя (по различным причинам), либо некачественное утепление. Но, тем не менее, через них утекает энергия в окружающий воздух. На правой картинке «яркость» пятен достигает 20°С при температуре воздуха минус 10… минус 15 градусов.

Да и в принципе с утеплением труб теплоснабжения стоит поработать — хорошо видна область с неправильно сделанной (или поврежденной) внешней теплоизоляцией.

Тепловизором удобно искать засоры в отоплении, проверять водоснабжение, теплые полы, радиаторы и так далее.

На фото пример нормально работающего радиатора отопления и радиатора с засором (или завоздушенного). Как минимум с последнего нужно спустить воздух.

Пример обследования панельного дома.

Дело в том, что через двери, окна и стены квартир образуются утечки тепла. Так вот, проводимые ЖКХ (и сторонними организациями) работы по внешнему утеплению дают свой результат — температурная разница в пользу хозяев квартир.

На фото результат дополнительного утепления швов панельного дома.

Крайне рекомендуется делать обследование при первых морозах — хорошо заметна температурная разница (минус на улице, плюс внутри). Горячие места подсвечиваются красным цветом. На фото хорошо видны «горячие» швы между панелями, а также любимые места местных кошек — слуховые окошки в цокольном этаже (яркие пятна внизу).

А теперь посмотрим изнутри. Хорошо локализованный дефект внутреннего шва (в подъезде), из которого утекает тепло из квартиры. Аналогично (правое фото) этот же «холодный» стык изнутри квартиры. В этом месте, как правило, образуется плесень, дует по полу и так далее.

Подъездное окно с холодной рамой. А внизу — источник утечки. Из этого места постоянно дует, место ввода газовой трубы никак не изолировано.

Труба подъездного отопления. Рядом холодная «обратка». Ай, горячо!!

Офисные здания также не могут похвастаться качественной отделкой и утеплением.

Хорошо видны «криво» сделанные стыки, откосы на окнах, проблемную теплоизоляцию перекрытий. 13 °С — это источник проблем в виде «надуло шею/поясницу», отвратительного настроения в офисе и т.д.

Рекомендуется проводить первичное обследование коттеджей, стен и крыш. при начале холодов. На фото дома из бруса, с плохой термоизоляцией. На улице минус 12°С, а дом весь «горячий». В перспективе это приведет, как минимум, к значительным расходам на отопление (газ или электричество).

Есть смысл посмотреть утечки тепла поближе и в конкретных местах, чтобы локализовать утечки.

Стык между разными уровнями крыши «светится». На улице, напомню, мороз. Изнутри забыли сделать теплоизоляцию в месте стыка. На правом фото открытая форточка, через которую «улетает» тепло на мороз))).

Люди на улице. Горячий смеситель и лампа подсветки на кухне (в алюминиевом радиаторе).

Дешевая входная дверь, которая не удерживает тепло. Рядом светится люк канализации.

Для примера, автомобиль BMW после продолжительной поездки. Видны характерные локализации тепла (капот, радиатор, тормозные диски).

Кстати, в автомобиле удобно проверять систему охлаждения, радиаторы, нити отопления стекол, работу подогрева сидений. На фото включенный подогрев заднего стекла. Все нити работают, интенсивность, правда разная. При обрыве будет четко локализовано место.

Обычная офисная картина. Мозговая деятельность вызывает приток крови к голове человека, на тепловизионной картинке это хорошо видно.

При работе блоки питания бытовой техники, гаджетов, оргтехники нагреваются — внимательно смотрите, какое оборудование можно оставлять на длительное время без присмотра, а какое — не желательно. Дополнительно фотография iPhone с магнитной зарядкой — больше всего греется кабель в месте контакта. Сразу хочу охладить пыл охотников до дешевых тепловизоров.

Попробуйте сравнить стоимость действительно дорогого тепловизора и реально оценить ваши «хотелки». Нужна ли вам частота обновления выше 9Гц? Сумасшедшее разрешение? Данные 206 х 156 точек хватает с головой для осмотра квартиры, ремонта автомобиля и электроники. Если уж прям хочется чего-то необычного, посмотрите в сторону автономных тепловизоров — могу порекомендовать Seek Thermal Shot или Seek Thermal Shot Pro в качестве полноценного устройства (WiFi, сенсорный экран, камера видимого диапазона, емкая батарея и собственная память для хранения фотографий). Промокод IXSTC дает скидку в 10% на всю линейку SEEK Thermal.

Так что на текущий день Seek Thermal Compact остается самым-самым доступным тепловизором с матрицей 206 х 156 точек. Обновленная модель получила подстройку фокуса, которой до этого могла похвастаться только старшая модель Compact XR. Относительно высокое разрешение теплового снимка позволяет оценить даже тепловой след на стуле.

Так что, самое время поверить свой дом или квартиру на утечки тепла!