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:

Тёплый пол в частном доме

В последнее время все более популярным способом обогрева загородного дома становится теплый пол. Эта отопительная система может использоваться как основной и единственный источник тепла, а может служить для создания дополнительного комфорта.

Теплый пол в частном доме равномерно распределяет тепло по всей комнате, в отличие от радиаторной системы отопления. Нагревается сам пол и нижние слои воздуха, которые, постепенно поднимаясь вверх, увеличивают температуру помещения в целом.

Многообразие систем позволяет выбрать ту единственную, которая оптимально подходит для конкретного частного дома и потребностей его хозяина. Одним из преимуществ такого способа обогревать помещение является сочетание повышенного комфорта и привлекательного внешнего вида. Все составляющие системы спрятаны от глаз, при этом эффективно выполняя свою работу. Это не только радует глаз, но и делает дом надежным: нагревательные элементы размещены под покрытием. Таким образом, помещения полностью безопасны, что особенно важно, если в доме есть дети.

Разнообразие систем отопления

За создание теплого благоприятного микроклимата в доме отвечает отопительная система. В частном доме это могут быть батареи или теплый пол. Недостатком батареи является ее небольшая поверхность устройства. За счет повышения температуры увеличивается скорость движения воздуха. К тому же в батареях часто накапливается пыль.

Зато у теплого пола большая площадь теплоотдачи, что позволяет быстрее нагреть большие объемы воздуха. Наиболее распространенным видом теплого пола считается водяной пол, который работает от газового котла: тот нагревает воду, она идет по трубам и становится источником тепла для пола.

Все разнообразие видов теплых полов разделяется по следующим критериям:

• по принципу действия: инфракрасные или конвективные;
• по виду котла: онможет работать на твердом или дизельном топливе, на газу или электричестве;
• по теплоносителю: ими выступаютвоздух, вода, электричество.

Выбор необходимой нагревательной системы – сложное и ответственное дело, которое стоит доверить профессионалам. Они могут учесть все достоинства и недостатки типов отопления и условия конкретного жилища. Система обогрева выбирается на этапе проектирования. Ведь одним из факторов, влияющих на выбор, является материал, из которого построено здание. Это также важно учитывать.

Устройство теплого пола с жидким теплоносителем

Если вы проживаете в загородном доме постоянно, стоит воспользоваться наличием централизованного газоснабжения и выбрать воду как теплоноситель. Если загородный дом используется как дача, на выходные, стоит присмотреться к антифризу. Он позволит вам не спускать воду каждый раз, когда вы приезжаете на дачу.

Теплые полы водяные в частном доме представляют собой замкнутый контур. Он выкладывается из труб и монтируется под напольным покрытием. Теплоноситель-вода циркулирует по трубам, которые вмонтированы в стяжку. Котел нагревает воду, из него она проходит в главный коллектор и попадает в распределительный узел. Отсюда равномерно распределяется по трубам, передавая тепло стяжкам. Потеряв температуру, уходит обратно в котел для следующего цикла.

Отопительная система с жидким теплоносителем бывает с открытым и с закрытым контуром. Различие между ними состоит в конструкции расширительного бачка.

В открытом контуре бачок сообщается с окружающей средой, в него при нагревании можно добавить жидкость, чтобы компенсировать ее недостаток.

Конструкция закрытого типа обладает особенностями, в частности наличием мембранного бака.

Водяная система укладывается одним из трех способов:

• на грунт;
• на основание, обычно это бетонная плита;
• на деревянный пол.

На деревянный пол укладывают довольно редко. Чаще всего его убирают, заливают стяжку, после чего укладывают систему. Более простой вариант – когда все элементы системы укладываются на черновой пол (основание) и заливаются самовыравнивающимися смесями. Правда, при этом уменьшается полезный объем пола за счет увеличения его толщины. Этот вариант не будет удобен для помещений с низкими потолками.

Теплый деревянный пол в частном доме обычно устраивается на грунт. Теплый пол по грунту укладывается так: снимают верхний слой, формируют подушку до 10 см из песка и щебня, сверху стелют материал с гидроизолирующими свойствами. Как правило, это рубероид, специальная мембрана. На все это укладывается черновая стяжка, а на нее размещают трубы и утеплитель.

Проще всего с бетонным основанием. Его выравнивают, трещины заделывают, и основание для укладки теплого пола готово.

Система состоит из следующих компонентов:

• труб, которые обычно изготавливают из полипропилена или металлопластика;
• крепежей;
• теплоизоляционных материалов;
• коллектора и фитингов, с помощью которых подключают.

Для нагревания используется двухконтурный котел. Он же обеспечивает также горячую воду в жилище.

Водяной теплый пол не нагревает более 55°, обычно температура теплоносителя составляет 35-45° максимум. При этом температура поверхности пола – 26-31°: 26° в местах, где люди находятся постоянно, и 31° в помещениях, где пребывание временное.

Циркуляционный насос монтируется вне котла или встроен в него. Он позволяет выдерживать одно из требований, которые предъявляются к водяному полу: перепад температуры между поданной водой и обраткой должен быть не более 10°.

Существует большое количество вариантов подключения водяного теплого пола к системе отопления. Рассмотрим четыре схемы водяного теплого пола в частном доме.

• Схема с насосно-смесительным узлом.

• Схема с терморегулирующим комплектом для одной петли.

В этой таблице мы увидим небольшой сравнительный анализ достоинств и недостатков этих схем. Это поможет выбрать лучшую схему для конкретного жилья.

Особенности монтажа водяного теплого пола

Перед тем, как залить теплый пол в частном доме, необходимо проложить качественную гидроизоляцию и обеспечить защиту от протечек. При монтаже теплого пола требуется оформить стяжку толстым слоем, только так можно хорошо скрыть трубы. Система складывается из нескольких слоев и представляет собой объемную конструкцию.

Так выглядит строение водяного теплого пола в загородном доме.

Укладка теплого пола осуществляется несколькими способами:

Монтаж водяного теплого пола в частном доме самостоятельно делать не стоит, слишком велик риск ошибиться. Лучше оставить это дело специалистам с опытом работы с подобными системами.

Плюсы и минусы использования водяных полов

Технология теплого пола водяного в частном доме обладает следующими преимуществами:

• экономное расходование электроэнергии: устройство водяного теплого пола в частном доме позволяет существенно сократить расходы на обогрев;
• равномерное прогревание всех помещений;
• устранение вероятности ожога;
• возможность использования такой системы обогрева как единственной во всем доме;
• не создается электромагнитное поле;
• воздух в комнатах не высушивается;
• возможность регулирования микроклимата, если в каждой комнате будет свой отопительный контур;
• его обслуживание обходится недорого;
• для покрытия пола можно использовать любую технологию: нагрев поверхности не повредит ее и не приведет к выбросу токсичных веществ;
• создается комфортное проживание всех жильцов. Особенно приятен теплый пол маленьким детям, которые большую часть своего времени проводят сидя на его поверхности.

При водяном отоплении намного проще производить перепланировку.

Для справедливости следует обозначить и недостатки водяного теплого пола:

• монтаж довольно сложный и представляет собой длительный процесс. Например, бетонная стяжка сохнет не менее месяца;
• иногда возникают протечки, для ликвидации их необходим полный демонтаж покрытия;
• существует риск снижения давления в отопительной системе;
• нужно устанавливать смесители, чтобы регулировать температуру;
• на лестничных площадках загородного дома его установка невозможна;
• цена водяных теплых полов в частном доме намного выше, чем электрической системы.

Используемые виды труб

Для обустройства теплого пола применяют трубы из металлопластика или пластика. Отличным выбором считается также полипропилен: он герметичен, устойчив к деформации, обладает высокой теплопроводностью.

При выборе труб важны их технические характеристики. Следует обращать внимание, пригодны ли они для систем обогрева или подходят только для водопровода. Поможет сориентироваться в этих тонкостях маркировка на изделии. На трубах для систем отопления должны быть указаны следующие показатели:

• линейное расширение: до 0,025 мм/м;
• теплопроводность: от 0,43 Вт/м°С.

Чтобы высчитать количество труб, необходимых для конкретной отопительной системы, нужно знать диаметр трубы и шаг укладки. Подбирать трубы лучше со специалистом, который обратит внимание и на качество, и на технические нюансы.

Устройство электрического теплого пола

Устройство теплого пола в частном доме бывает нескольких видов:

В кабельных теплых полах обогрев осуществляется с помощью кабеля в стяжке. Для этого используется одножильный кабель, менее дорогой, но более сложный в монтаже, или двужильный. Последний проще в монтаже, так как подключение нужно только с одной стороны, тогда как одножильный подключается с двух сторон. Кабельный пол хорошо подходит для любых комнат: кабель легко укладывается в различные формы, важно только определить шаг укладки.

Нагревательные маты представляют собой закрепленные на крупноячеистой сетке нагревательные провода. Эта разновидность электрического теплого пола более удобна, так как в ней уже высчитан шаг укладки и спланирована раскладка и крепления. К тому же кабели в такой системе тоньше, поэтому их можно укладывать в плиточный клей, а не в стяжку. Это упрощает монтаж и не делает пол слишком высоким.

Сам монтаж матов прост: рулон раскатывается на поверхность пола, затем подключается питание.

Инфракрасные пленочные полы создают микроклимат в помещении за счет воздействия на мебель и составляющие интерьера инфракрасным излучением. Далее уже эти предметы нагревают воздух, поэтому он не пересушивается. Такой пол состоит из тонкой пленки, включающей токопроводящие углеродные полосы. Вместо них может быть сплошной слой углерода. Плюсом системы является ее мгновенный разогрев, однако так же быстро система и остывает после выключения.

Плюсы и минусы электрического теплого пола

Электрический теплый пол обладает большим количеством достоинств:

• надежность и отсутствие протечек;
• бесшумное функционирование;
• эстетичный внешний вид;
• длительность использования системы;
• вся территория прогревается равномерно;
• система проста в управлении.
• простота монтажа;
• низкая стоимость;
• не поднимают пол слишком высоко.

Недостатки электрического теплого пола состоят в следующем:

• большой расход электроэнергии;
• возникает слабое электромагнитное излучение;
• для эффективного обогрева всех помещений электрические полы используют параллельно с классическими радиаторами.

Электрические теплые полы иногда включают в только некоторых помещениях, к примеру, пол в которых покрыт кафелем. Таким образом они увеличивают комфорт отдельных комнат.

Особенности монтажа теплого пола в деревянном доме

Как сделать теплый пол в деревянном частном доме? Необходимо учитывать особенности древесины и помнить, что в целом температура в доме из дерева не должна быть выше 30°. В противном случае древесина будет высыхать, растрескиваться и терять свои свойства.

Чтобы сократить расходы на монтаж, следует обустраивать теплый дом любого вида во время строительства. Можно воспользоваться капитальным ремонтом.

Черновой пол утепляют. Для работ по укладке и подключению к системе обогрева рекомендуем приглашать специалистов, чтобы избежать ошибок и рисков.

Если монтируется электрический теплый пол, кабель обязательно должен быть в наружной металлической оплетке. Она защитит кабель от внешних повреждений, в том числе от грызунов. Электросеть при подключении должна обладать соответствующими параметрами. Необходимо установить приборы для защиты системы от короткого замыкания.

Если устанавливается водяной теплый пол, важно тщательно разровнять основание. Трубы для обогрева выкладывают в специальные короба, которые изготавливают из гипсокартона, дерева или материала, впитывающего влагу. Затем их накрывают досками и сверху укладывают покрытие для теплого пола, как правило ламинат.

Проектирование теплого пола

При проектировании системы теплого пола важно учитывать такие параметры:

• высоту помещения. Система водяного теплого пола поднимает уровень пола на 100-120 мм;
• месторасположения дверей. Из-за поднятия пола необходимо или сохранить стандартную высоту дверного проема 2200 м, или рассмотреть возможность его увеличения. Третий путь – изготовление двери на заказ исходя из полученных размеров;
• ориентацию окон. В некоторых случаях потребуется увеличение мощности системы: если окна ориентированы на север – северо-запад, на ветреную сторону, имеют размеры крупнее стандартных;
• насколько балки и плиты перекрытия способны выдерживать нагрузку. Теплый пол на 2 этаже частного дома можно выбрать настильный водяной, чтобы облегчить вес конструкции.

Для загородных домов чаще выбирают водяные полы, которые больше соответствуют требования частного дома.

Утеплители системы теплого пола

Как делают теплый пол в частном доме, чтобы монтаж был правильным, а результат радовал уютом? С использованием утеплителя, рекомендуют специалисты. Система теплого пола, как водяная, так и электрическая, часть тепла отдает материалу самих полов. Такие теплопотери дадут дополнительные расходы. Теплоизоляция, выполняя функцию теплового экрана, поможет предотвратить энергопотери и сэкономить.

Теплоизоляционный слой также обеспечивает равномерное прогревание комнаты. Качественная теплоизоляция должна отвечать следующим требованиям:

• обеспечивать формирование теплового потока, идущего вверх;
• снижать или устранять теплопотери вниз, на перекрытие;
• быть устойчивым и прочным материалом, не разрушающимся со временем;
• иметь низкий коэффициент теплопроводности;
• быть устойчивым к нагрузке от труб наполненных водой, и стяжки поверх них;
• восстанавливать исходную форму после снижения давления в процессе эксплуатации.

При выборе утеплителя важно правильно определить его толщину. Если она будет меньше необходимой, тепло будет теряться в направлении вниз. А нужная толщина позволит утеплителю окупиться за 3 года использования теплого пола, если источником энергии будет природный газ.

Приобретая утеплитель, ориентируйтесь на такие параметры:

• советы специалистов и продавцов;
• обзоры в интернете;
• стоимость материала;
• производитель и его репутация.

Виды утеплителя для теплых полов:

• пенопласт. Имеет малый вес, высокую паропроницаемость, но не очень плотный, подвержен деформации при нагрузках, с течением времени слишком быстро стареет, к тому же выделяет токсичный газ. Рекомендуется укладывать пенопласт для повышения прочности между лагами;
• пенополистирол. С высокой прочностью, способен выдерживать большие механические нагрузки. Однако при этом практически нулевая паропроницаемость;
• пробковые утеплители. Имеет высокий уровень прочности на сжатие благодаря особой структуре. Материал довольно дорогой, поэтому обычно используется в помещениях с утепленным базовым основанием. В этом случае расход материала будет существенно ниже, что не так ударит по бюджету. Однако материал гигроскопичный, поэтому потребуется дополнительная гидро- и парозащита;
• минеральная вата. Производится матами или твердыми плитами. Так как теплоизоляционные свойства минваты снижаются, когда она приминается под весом при укладке, то советуют ее сочетать с настильными конструкциями, которые собираются из деревянных лаг. Из минусов этого материала – низкая влагоустойчивость и наличие в составе пенофола, вредного для здоровья человека.

Поверхность пола для укладки теплоизоляции должна быть максимально выровнена.

Как выбрать теплый пол для дома

Нужен ли теплый пол во всех комнатах или в каких-то конкретных помещениях? В каких случаях можно обойтись без него, а когда он просто необходим?

Если напольное покрытие – плитка или керамогранит, теплый пол будет просто незаменим. Кухня, туалет, ванная нуждаются больше остальных помещений в обогреве. Ведь иногда все отопление в ванной – это полотенцесушитель и трубы с горячей водой. Теплый пол также станет отличным решением для детских комнат: дети много времени проводят в играх на полу.

С чего начать выбор вида теплого пола? С определения, для каких целей он нужен и в каких помещениях будет уложен. При этом учитывайте, что в помещении он будет проложен не везде: в местах, где расположена мебель, бытовая техника, нет необходимости в обогреве. Соответственно это влияет на количество требуемого кабеля или пленки.

Пленочный пол не нуждается в стяжке из цемента, но отлично подходит под ковролин или паркет. Главное, чтобы поверхность для пленочного пола была идеально выровнена. Чтобы помещение обогревалось эффективно, под теплый пол следует отвести более 70% всей площади.

В каждом конкретном случае есть свои плюсы и минусы для различных видов полов. Существует 12 параметров сравнения, которые помогут определить оптимальный вид теплого пола для вашего дома:

• насколько сложный монтаж;
• долговечность;
• надежность;
• пригодность к ремонту отдельных элементов нагревающей системы;
• инерционность;
• экономичность;
• законно ли использование;
• производит ли шум в процессе функционирования;
• цена;
• совместимость: с финишными покрытиями, помещениями с повышенной влажностью, мебелью.

Увидеть сравнение этих параметров вы можете в приведенной ниже таблице.

Выводы

Любой теплый пол следует устанавливать начиная с проекта. Водяной теплый пол можно использовать в частных домах, а пленочный – в любых жилищах. Каждый из видов теплого пола безопасен для здоровья. Важно установку системы отопления поручить специалистам с большим опытом монтажа подобных систем.