≡×МЕНЮ

• Інтер'єр
• Вікна
• Стіни
• Проекти
• Будівлі

Опалення різниці температур. Принцип роботи геотермального опалення будинку. Горизонтальне розташування ґрунтового колектора

Прогресивний спосіб геотермального опалення будинку використовує принцип роботи, що полягає у застосуванні тепла землі для обігріву приміщення. Так як традиційне паливо відноситься до вичерпних природним ресурсам, то варто подбати про перехід на нові невичерпні джерела енергії.

Лідерами у виробництві та експлуатації систем геотермального обігрівубудинків є країни Скандинавії. Вони популяризують цей варіант установок і пропонують його до регіонів, що мають широкий потенціал його використання.

Застосування обладнання

Невірно вважати, що опалення від землі можна використовувати тільки там, де є гарячі водні джерела, є теплі гейзери та інші природні підземні опалювальні джерела. Найновіші технології дозволяють успішно експлуатувати геотермальне опалення будинку та у помірних широтах.

На сьогоднішній день у нашій країні цей вид обігріву поки що відноситься до альтернативних способів отримання тепла. Однак, у більшості випадків він є практично ідеальним для дачних або заміських будинків. Встановлене геотермальне опалення будинку своїми руками здатне працювати у двох режимах:

• обігрів в зимовий час;
• охолодження під час спекотної погоди.

Таким чином, формується найбільш сприятлива атмосфера в приміщенні.

ВІДЕО: Як працює геотермальне опалення

Експлуатація системи

У будинку необхідно встановити тепловий насос. Він буде відбирати енергію від ґрунту або ґрунтових вод, віддаючи її теплоносію, що циркулює в будинку по трубах. Цей принцип роботи було виявлено ще у 19 столітті французьким фізиком Саді Карно.

Складовими елементами базового вузла є:

Компресор займається «стисненням» тепла та переміщенням його до споживачів. Сам прилад потребує зовнішнього джерела електроживлення.

Робота теплового насосупроводиться за наступним алгоритмом:

1. Колектор-теплозабірник повинен утримувати всередині рідину, що має низьку температуру замерзання. Часто при виготовленні геотермального опалення своїми руками всередину заливають воду з підвищеним вмістом солей, спирт розбавлений водою, гліколеві суміші.
2. У модулі випарника тепло віддається холодоагенту, що має невисоку температуру кипіння, тим часом він закипає і переходить у пароподібний стан.
3. Встановлений у ланцюзі компресор сприяє підвищенню тиску пари, з цього випливає підвищення температури речовини до 78-80 0 С.
4. Потрапляючи в конденсатор речовина-холодоагент перетворюється на рідку фазу, водночас виділяється енергія для контуру опалення.
5. Повернення рідини, що утворилася, в компресор здійснюється крізь дросельний клапан.

Так як тепловий насос для опалення будинку працює за принципом рефрижератора, його часто називають «холодильником навпаки». У багатьох випадках енергія із землі застосовується для монтажу теплої підлоги.

Правильно проведені розрахунки та грамотно виконаний монтаж теплообмінника здатні забезпечити віддачу від одного спожитого насосом кіловата п'ятикратне збільшення потужності на виході.

ВІДЕО: Як працює геотермальний тепловий насос

Монтаж теплообмінника

Актуальними типами установки є такі варіанти:

• вертикальний, коли потрібно бурити кілька свердловин;
• горизонтальний, де викопують траншеї нижче за глибину промерзання;
• підводний, коли укладання проводиться по дну найближчої водойми.

Буріння свердловин

Для ефективного використаннятеплової енергії землі, якщо ділянка біля будівлі невелика, необхідно бурити глибинні свердловини. У глибині землі на кількох метрах зберігається стабільна позитивна температура. Застосування таких геотермальних свердловин забезпечує теплом контур теплообмінника. Далі це тепло передається другому внутрішньому контуру, розташованому у приміщенні.

Часто буріння кількох свердловин обходиться навіть нижче, ніж проведення укладання дном водойми. Завдяки цьому процес стає доступним для більшої кількості бажаючих.

Процес проводиться малогабаритною буровою установкою та невеликою кількістю допоміжної техніки. Це практично не зачіпає навколишню територію. Облаштування свердловини допускається навіть у воді, але вона не повинна бути ближчою, ніж на 2-3 м від житлової будівлі.

Максимальна глибина, що використовується, становить до 200 м, але часто ефективність з'являється з рівня в 50 м. На наступному етапі виконується облаштування свердловини. Всередину порожнини ставиться трубка із пластику, діаметром від 40 мм. До неї пропускають від однієї до чотирьох петель колектора.

Порожнину між ґрунтом і зовнішньою стінкою трубки необхідно заповнити теплопровідним матеріалом. Виконується проводка теплотраси із підключенням до теплового насосу.

Енергія води

Цей варіант за вартістю - найраціональніший, оскільки не вимагає підготовки траншей, котловану та інших земельних робіт. Але такий здатний доступний далеко не для кожного – мінімальний об'єм водойми, достатній для опалення будинку 100 кв.м. повинен бути не менше 200 куб.м і розташовуватися не далі ніж 100 метрів від домобудівництва.

У водоймища труби прокладаються дном, щоб не допустити їх промерзання в пік морозів.

Проведення розрахунків

Щоб розрахувати систему, необхідно враховувати базові параметри:

• на глибині, що перевищує в середній смузіРосії 15-20 м, температура витримується лише на рівні +8-+10 0 З;
• для вертикальних конструкцій прийнято брати в розрахунках отримуване значення потужності 50 Вт на 1 м висоти, а більш точні значення залежать від ступеня вологості породи, присутності ґрунтових вод тощо;
• суха порода дає 20-25 Вт/м;
• зволожена глина чи пісковик 45-55 Вт/м;
• тверді гранітні породи забезпечать до 85 Вт/м;
• наявність ґрунтової води дає до 110 Вт/м.

Використання теплового насосу

Довговічність системи залежить від характеристик та умов, у яких працює тепловий насос. У геотермальних установках він здатний працювати приблизно 1800 годин на рік. Це середнє значення для широт без термальних підземних джерел.

Принцип роботи теплового насосу

Принцип роботи системи термального опалення ідентичний і не пов'язаний з країною виробника або брендом. Геотермальні насоси можуть відрізнятися за дизайном виконання, розміром, зовнішнім виглядом, але коефіцієнт виробництва тепла завжди буде однаковий у насосів різних фірм і різних країн. Пов'язано це саме з особливістю переробки природної енергії на теплову.

Не можна допускати занадто велику вироблення насоса, оскільки цей процес здатний призвести до значного зниження температури ґрунту навколо свердловини, а іноді сягає її промерзання.

Наслідки таких прорахунків у результаті призводять до згубних наслідків - ґрунт просідає нерівномірно, в якихось місцях йде дуже глибоко, внаслідок чого ушкоджуються захисні пластикові труби. Якщо будинок розташовується поруч, може статися деформація фундаменту чи стін з допомогою геологічних змін.

Періодично необхідно вживати заходів щодо «регенерації» ґрунту, для чого теплообмінник поставляють додаткову теплову енергію. Це може бути енергія сонячного колектора або підігрів зонда, коли тепловий насос використовується в режимі охолодження приміщень.

На закінчення необхідно зазначити, що геотермальна установка поки що доступна не всім. У деяких випадках термін окупності може тривати більше 10 років, але зрештою саме такі способи обігріву будинку незабаром стануть не просто альтернативними, але єдино можливими.

Геотермальне опалення будинку своїми руками: схема, креслення, вартість, фото та відео

Як зробити геотермальне опалення власноруч. Принцип роботи термічного насоса. Як енергія землі та води може опалити будинок без дров та газу.

Не кожен знає, що для створення геотермального опалення будинку не потрібні специфічні знання чи навички. Але в порівнянні з альтернативними видами опалення геотермальне не таке популярне, і причина тому гранично проста - великі фінансові витрати, які окупляться лише років через вісім. За таких умов мало хто хоче вкладати гроші, причому зовсім даремно.

Геотермальний тепловий насос своїми руками

Словом, придивіться до геотермального опалення уважніше, тим більше, що вартість електрики та газу постійно зростає і незрозуміло, яким з енергоносіїв дешевше користуватиметься за кілька років.

Зверніть увагу! Вперше такий спосіб опалення був використаний в Америці за часів фінансової кризи вісімдесятих. Згодом новинка стала популярною і в Європі. У Швеції, наприклад, сьогодні ¾ всього тепла синтезується за допомогою теплових насосів.

Влаштування геотермальних систем

Влаштування геотермальних систем

Навіть із назви ясно, що суть такого типу опалення полягає у використанні енергії землі. За принципом дії вона віддалено нагадує кондиціонери чи холодильники.

Головний елемент – це тепловий насос, підключений до двох контурів.

1. Під внутрішнім контуром мається на увазі звична для нас опалювальна система, Вона складається з радіаторів та трубопроводу.
2. Зовнішній – це вельми габаритний теплообмінник, встановлений під землею або у водоймі. У ньому теплоносій (а ним може бути проста вода чи антифриз), прийнявши температуру довкілля, подається в тепловий насос, звідки накопичене тепло надходить у внутрішній контур. Так нагріваються опалювальні прилади у будинку.

Основним елементом системи є тепловий насос – пристрій, який займає не більше місця, ніж газова плита. Продуктивність теплового насоса досить висока: на кожен кіловат використаної енергії він виробляє до п'яти кіловат теплової.

Схема роботи теплового насосу

Зверніть увагу! Звичайний кондиціонер, принцип роботи якого дуже схожий, виробляє рівно стільки енергії, скільки споживає, тобто один до одного.

Безумовно, геотермальне опалення на сьогодні є найбільш трудомістким і витратним. Більшу частину грошей доведеться витратити на земляні роботита відповідну апаратуру, у тому числі на тепловий насос. І багато хто замислюється, чи можна заощадити на цьому і спорудити, скажімо, саморобний тепловий насос. Щоб з'ясувати це, потрібно розібратися з видами та особливостями обладнання.

Плюси та мінуси системи

Ось основні переваги такого способу опалення:

• використання невичерпної енергії землі;
• високий коефіцієнт продуктивності;
• відсутність ризику займання;
• економічність;
• простота догляду та експлуатації;
• відсутність потреби у зберіганні палива;
• автономність;
• екологічність та безпека.

До недоліків можна віднести хіба високу вартість монтажу, але, як уже говорилося, ці витрати неодмінно окупляться.

Зверніть увагу! Геотермальне опалення найвигідніше у тандемі з «теплою підлогою», а також у будинках, площа яких не перевищує 150 квадратних метрів.

Способи влаштування геотермальних систем

Способи влаштування геотермальних систем

Одним з найважливіших елементівє тепловий контур. При вертикальному розташуванні може залягати на глибині від 20 м до 150 м, залежно від геологічної циркуляції тепла. Горизонтальні контури встановлюються на глибині до 2,5 м і нагріваються за рахунок температурного коливання при сонячному нагріванніабо тепловтрати.

1. Прямий теплообмін

Теплові пристрої з прямим теплообміном безпосередньо контактують із ґрунтом. Теплоносій залишає корпус пристрою, переміщається підземною мідною магістралі, обмінюючись тепловою енергією, і повертається назад.

Прямим такий теплообмін називається тому, що рідина контактує із землею без будь-яких «посередників». Звичайно, вона не взаємодіє з ґрунтом безпосередньо, а лише обмінюється з нею теплом через стінки труб. Сьогодні такі насоси використовуються рідко, не потрібно плутати їх з пристроями, в яких має місце теплообмін за допомогою проміжних контурів.

Як би там не було, ефективність прямого теплообміну досить висока, а фінансові витрати на монтаж нижчі, ніж у більшості закритих систем. Не останню роль у цьому відіграє теплопровідність міді, а також відсутність водяного електронасоса та обмінника між теплоносієм і водою, який, як відомо, є основним джерелом тепловтрат.

Також варто відзначити, що мідний трубопровід коштує дорого, та й самого теплоносія потрібно більше, ніж для систем іншого типу.

2. Закриті системи

Більшість таких систем складається з первинного контуру, наповненого холодоагентом, та вторинного, який заповнюється водою та встановлюється під землею. Для виготовлення вторинного контуру використовуються в основному поліпропіленові трубиа заповнюють його водою з невеликою кількістю антифризу.

Вода виходить із теплообмінника, переміщається по зовнішньому контуру, обмінюючись тепловою енергією із ґрунтом, і повертається. Характерно, що зовнішній контур знаходиться нижче за рівень промерзання грунту, де температура відрізняється стабільністю; ще його занурюють у найближчу водойму.

Зверніть увагу! Системи, занурені у воду або розташовані у вологому ґрунті, набагато продуктивніші за сухі контури. Тому в сухій землі поруч із контуром бажано встановити дренажний шланг, який би зволожував її.

Закриті системи менш ефективні, ніж попередній варіант, оскільки потребують трудомістких бурових робіт і довгої системи труб. Також зазначимо, що закриті контури встановлюються двома способами – вертикально та горизонтально.

Вертикальний контур – це дві труби, що йдуть під землю під прямим кутом на глибину 20-120 м. Нижні частини з'єднуються між собою U-подібним роз'ємом. Вириті для труб шахти зазвичай заповнюють спеціальним розчином, що покращує теплообмін і захищає підземні водоносні шари від забруднення.

У разі горизонтального розміщення системи труби закопують нижче рівня промерзання ґрунту. Звичайно, вони проходять горизонтально. З огляду на очевидні причини цей спосіб обходиться дешевше за вертикальне розміщення (читай: буріння), тому його використовують скрізь, де є достатньо місця на ділянці.

3. Контури горизонтального буріння

Контури горизонтального буріння

Альтернативою двом попереднім варіантам може бути прокладання контуру за допомогою горизонтального буріння. Це дозволяє встановлювати труби під садом, двором, дорогою та іншими об'єктами без руйнування останніх.

У плані вартості така система знаходиться десь між горизонтальною та вертикальною установкою. Її відмінною рисоює те, що петлі можна з'єднувати лише з однією камерою, а це скорочує необхідну для монтажу площу.

Зверніть увагу! Контури з використанням горизонтального буріння встановлюють після будівлі.

4. Водні контури

Замкнуті контури, які занурюються у водоймища, є трубопровід, укладений петлями. Їх можна поміщати в будь-яке озеро або ставок, які розташовані в безпосередній близькості до будинку.

5. Відкриті системи

У таких системах зовнішній контур заповнюється природною водою. Потім вона переміщається в теплообмінник, розташований у корпусі пристрою, де тепло витягується та передається у первинний контур. Після цього вода повертається. Подачу та «зворотку» потрібно розміщувати далеко один від одного для ефективного підживлення джерела тепла.

Зверніть увагу! Усі елементи системи мають бути добре захищені від корозії, оскільки хімічний складциркулюючої води контролювати неможливо. Саме тому бажано використовувати закриті контури, якщо рівень вмісту мінералів та солей у воді підвищений.

Незважаючи на те, що ефективність відкритих системзначно вище, ніж закритих, при встановленні можуть виникнути проблеми, переважно юридичного характеру. Може знадобитися дозвіл на монтаж, оскільки ці системи забруднюють свердловини і виснажують водоносні шари.

6. Стовпи рідини

Контури зі стовпами рідини є одним із різновидів систем замкнутого типу. В даному випадку вода надходить із дна глибокої свердловини, проходить через насос і опускається назад, виробляючи теплообмін із навколишнім ґрунтом.

Найчастіше стовпи рідини використовують там, де вільна площа обмежена. Небажано використовувати цю систему на глинистому або піщаному ґрунті.

Також зазначимо, що конструкція може складатися одразу з кількох стовпів і використовується переважно у невеликих будинках.

Етап перший. Перш ніж приступити до виготовлення насоса, необхідно провести ряд заходів щодо покращення енергоефективності будинку. Ці заходи полягають у утепленні перекриттів та стін, заміні негерметичних дверей та вікон, термоізоляції даху та стелі.

Етап другий. Потім потрібно провести геологічну розвідку, щоб з'ясувати глибину промерзання ґрунту. Після цього слід скласти проект, ґрунтуючись на вибраній технології.

Етап третій. Купівля всього необхідного – деталей опалювальної системи, труб та компресора для насоса.

Про компресор – серце будь-якого геотермального насоса – слід розповісти окремо. Виготовити його своїми руками неможливо і залишається лише варіант – покупка готового виробу.

Краще купити пристрій потужністю більше 7 кВт, що використовується у високопродуктивних кондиціонерах (такі компресори продаються в сервісних центрах, що спеціалізуються на обслуговуванні побутової техніки).

Геотермальний тепловий насос своїми руками

Етап четвертий. Потім можна приступати до збирання внутрішнього теплообмінника. Нагадаємо, він необхідний передачі накопиченої теплової енергії до мережі опалення. Матеріали даного елемента, як і його обсяг, повністю залежить від конкретних кліматичних умов. Для циркуляції теплоносія зазвичай використовують мідні трубки, в той час як ємність виготовляють з непідданого корозії матеріалу. В ідеалі такою ємністю має стати 150-літровий бак із нержавіючої сталі.

Етап п'ятий. Заздалегідь приготовлений мідний змійовик потрібно помістити в бак. Зробити це без ушкодження останнього не вдасться – його потрібно розрізати на дві частини, а після фіксації змійовика зварити у початковий стан.

Етап шостий. Потім слід пробурити шахти чи траншеї, встановити туди трубопровід. Після закінчення роботи потрібно провести пробний запуск системи.

Зверніть увагу! З огляду на високий рівень складності робіт проектування та встановлення такого опалення краще довірити досвідченим фахівцям. Те саме можна сказати і про виготовлення теплового насоса.

Геотермальний тепловий насос своїми руками

Дізнайтеся, як зробити геотермальний тепловий насос своїми руками! Геотермальна система опалення, види теплових насосів, етапи виготовлення, фото+відео.

Геотермальне опалення будинку своїми руками: порівняльний огляд способів влаштування

Багато власників приватних будинків все ще вважають, що геотермальне опалення – це термін чи не в галузі наукової фантастики, і актуальний він тільки для тих регіонів, де вирують гарячі джерела і є висока вулканічна активність. А оскільки такі природні явища– рідкість, то перспективи використання цієї альтернативної енергіїу наших умовах виглядають для багатьох туманно. Насправді геотермальний насос з успіхом генерує тепло і за невисоких температур, так що навіть у помірному кліматізастосовувати його можна досить ефективно. А ось чи під силу змонтувати геотермальне опалення будинку своїми руками? Із цим спробуємо розібратися.

Класифікація за конструкційним типом

Принцип роботи геотермального опалення схожий на принцип роботи кондиціонера або холодильника. Основним елементом є тепловий насос, включений у два контури.

Принцип роботи геотермального (теплового) насосу

Внутрішній контур є традиційною системою опалення, що складається з труб і радіаторів. Зовнішній – значних розмірів теплообмінник, що знаходиться під землею або товщою водою. Усередині нього може циркулювати спеціальна рідина з антифризом, так і звичайна вода. Теплоносій приймає на себе температуру середовища і «підігрітий» надходить у тепловий насос, акумульоване тепло передається внутрішньому контуру. Таким чином відбувається нагрівання води в трубах та радіаторах.

Геотермальний (тепловий) насос є ключовим елементом системи. Це компактний агрегат, що займає місця не більше, ніж звична нашому погляду пральна машина. Якщо говорити про продуктивність, то на кожен 1 кВт спожитої електроенергії насос «видає» до 4-5 кВт теплової енергії. У той час як стандартний кондиціонер, який має подібний принцип роботи, на 1 кВт витраченої електроенергії «відповість» 1 кВт теплової.

Схема влаштування геотермального опалення в приватному будинку

Треба визнати, що влаштування цього виду опалення є найдорожчим і трудомістким на сьогоднішній день. Левову частку його вартості складає купівля обладнання та, звичайно, земляні роботи. Природно, що ощадливий господар замислюється, а чи не можна заощадити, наприклад, на монтажі та зробити геотермальне опалення своїми руками? Для того, щоб відповісти на це питання, необхідно розібратися, які системи найчастіше застосовують і усвідомити особливості їх пристрою.

Горизонтальний теплообмінник

Досить часто використовують горизонтальний контур, при влаштуванні якого труби укладають у траншеї на глибину більшу, ніж рівень промерзання ґрунту в цій місцевості.

Недолік системи геотермального опалення з горизонтальним контуром – велика площа, яку займає колектор.

Недолік – територія, що займається контуром, має бути набагато більшою за сам будинок, так, для опалення будівлі площею 250 м², під труби «піде» близько 600 м². Не кожен забудовник може дозволити собі таку розкіш.

До того ж виникають незручності, якщо ділянка вже облагороджена, доводиться дотримуватись, наприклад, відстань від дерев (1,5 м) та багато інших нюансів.

Вертикальний теплообмінник

Більш компактний, але й дорожчий варіант – вертикальний теплообмінник. Для його встановлення не знадобиться велика площа, зате знадобиться спеціальне бурильне обладнання.

Монтаж вертикального теплообмінника вимагає використання спеціального бурильного обладнання

Глибина свердловини, залежно від технології, може сягати 50-200 м, натомість термін її служби до 100 років. Особливо актуальним є цей спосіб, коли планують геотермальне опалення заміського будинку з облаштованою прилеглою територією, він дозволяє зберегти ландшафт практично в первозданному вигляді.

Водорозміщений теплообмінник

Найбільш економічна геотермальна установка використовує теплову енергію води. Її рекомендують, якщо відстань до найближчої водойми не перевищує 100 м-коду.

Водорозміщений теплообмінник є найбільш вигідним і, отже, доцільним для пристрою

Контур із труб у вигляді спіралі укладають на дно, глибина залягання має бути менше 2,5-3 м, тобто глибше зони промерзання. Площа водоймища – від 200 м². Головний плюс - немає необхідності виконувати трудомісткі земляні роботи, але необхідно отримати дозвіл спеціальних служб. Витративши значні кошти на дороге обладнання, не варто заощаджувати на якісному монтажі. Адже саме від нього залежатиме якість та ефективність усієї системи.

Як бачимо, змонтувати геотермальне опалення будинку своїми руками не так просто. З усіх перерахованих видів, мабуть, лише останній варіант буде досить просто втілити у життя самостійно. Але навіть у цьому випадку варто зважити всі «за» і «проти».

Про переваги та недоліки системи

Вперше до геотермального опалення уважно придивилися до США, під час кризи у 80-х. Досить дорогі установки прописалися в будинках найбагатших і просунутіших, але поступово вони ставали дедалі доступнішими і популярнішими. Європа взяла новинку на замітку та почала активно впроваджувати на своїх просторах. Зараз цей вид опалення вже зовсім не дивина, у Швеції, наприклад, близько 70% всього тепла синтезується за допомогою теплових насосів.

Виробники чудо-обладнання та зелені в один голос твердять про переваги цього виду опалення перед рештою, головні плюси, на які робиться акцент, такі:

• для опалення використовується теплова енергія землі, яка є відновлюваною та невичерпною;
• не існує ризику займання;
• відпадає потреба у доставці та зберіганні паливних матеріалів;
• при роботі обладнання не утворюються будь-які шкідливі викиди, система абсолютно безпечна та екологічна;
• система працює автономно, не потребує постійного контролю та втручання;
• вона економічна, мало вимагає від власника витрат за обслуговування;
• при всій різноманітності моделей, коефіцієнт продуктивності обладнання залишається незмінно високим.

Геотермальна система опалення добре проявила себе у поєднанні з «теплими підлогами». Подібний дует забезпечує рівномірний розподіл температури та перешкоджає утворенню зон перегріву.

Важливо! Найбільш вигідним є цей вид опалення для будинків, площею до 150 м², власники таких невеликих котеджів запевняють, що витрати окупаються за якихось 3-4 роки.

Зазначимо, що на пострадянському просторі ці системи поки що не стали популярними. Багато в чому це пояснюється досить вагомими капіталовкладеннями, які потрібно зробити на початку, і досить тривалим терміном окупності. Переконати наших співгромадян, що це зрештою все одно економічно вигідно, досить складно. Хоча якщо врахувати щорічне подорожчання звичних теплоносіїв і те, що система розрахована в середньому на 100 років ефективної роботи, то вибір здасться цілком виправданим.

Геотермальне опалення будинку своїми руками – чи можливе це?

Геотермальна система опалення – будова, принцип роботи. Яке геотермальне опалення заміського будинку вибрати? Чи можна зробити геотермальне опалення будинку своїми руками?

Геотермальне опалення будинку своїми руками

При будівництві будинку кожен власник намагається обміркувати вагу нюансів оформлення. Опалення є не менш важливим моментом, який вимагає консультації з фахівцями. Для багатьох геотермальне опалення здається недосяжним, адже асоціюється лише з місцями, де вирують гарячі джерела. Однак, на практиці генерувати енергію може спеціальний насос, тому цей варіант підходить для будь-яких кліматичних умов та рельєфу. Однак чи варто робити геотермальне опалення будинку своїми руками, адже саме обладнання отже обходиться дорого. Щоб знайти відповідь на це питання, варто вивчити існуючі варіанти та особливості монтажних робіт.

Принцип роботи геотермального опалення

Геотермальне опалення працює за таким же принципом, як і кондиціонер. Складовими компонентами є два контури та тепловий насос.

Внутрішній контур включає трубу та радіатори, що розташовуються по всьому будинку. Зовнішній контур - теплообмінник, який розміщують або під землею або під товщею води. Всередині циркулює рідина з антифризом чи звичайна вода. Підігріта рідина надходить у насос, який розганяє її елементами внутрішнього контуру, за рахунок чого в радіаторах вода завжди тепла.

Насос займає не так багато місця, а виконує одну з ключових функцій системи. На кожен кВт використовуваної електроенергії він видає в 4 рази тепловий. Кондиціонер не настільки продуктивний, адже забравши 1 кВт електроенергії, віддає стільки ж.

Класифікація в залежності від типу конструкції

Цей різновид облаштування опалення в будинку вважається одним з найдорожчих і пов'язано це з ціною обладнання та земельних робіт. У такі моменти багато споживачів замислюються, на чому ж їм заощадити і єдине, що спадає на думку – монтаж. Однак, щоб зрозуміти так, варто оцінити особливості пристрою і можливі варіантиконструкції.

• Горизонтальний теплообмінник. При виборі даної конструкції труби укладаються під землею, при цьому глибина повинна бути більшою за рівень промерзання ґрунту. Однак такий варіант вимагає виділення території під контур. Уявіть лише, якщо необхідно обігріти будинок площею 250 м 2 , потрібно 600 м 2 на облаштування контуру. Крім того, необхідно враховувати деякі технічні моменти. Наприклад, всі елементи мають розташовуватися на мінімальній відстані від дерева – 1,5 метра. Якщо ділянка облагороджена, це вже створює певні незручності.
• Вертикальний варіант не потребує виділення великої площіПроте значні витрати потягне застосування бурильного обладнання. Створення свердловини – трудомісткий процес, проте дана конструкція простоїть не менше ста років. Такий варіант підходить для територій, які вже облаштовані.
• Водорозміщений варіант задіює енергію води та дозволяє значно заощадити на облаштуванні. Єдина вимога - наявність водоймища в межах 100 метрів, його площа повинна бути не менше 200 м 2 , а розташовуватися конструкція повинна не глибше, ніж три метри.

Як показує практика, здійснити монтаж своїми руками складно. З урахуванням того, що багато коштів буде вкладено в обладнання, не варто економити на процесі установки, і слід звернутися до професіоналів.

Переваги геотермального опалення

Раніше такі установки можна було зустріти в розкішних і багатих будинках, зараз вони стали доступнішими. Вперше вони використовувалися жителями США у 80-х роках, зараз і жителі європейських країн взяли собі на замітку. Таке рішення дозволило загалом економити на опаленні. Ще двадцять років тому 12 мільйонів громадян Європи скористалися подібною конструкцією, сьогодні ж їх кількість кардинально зросла.

У Швеції вже більша частинатепла проводитися за допомогою теплових насосів. Відповідно зросла їхня популярність за рахунок ряду переваг перед усіма альтернативними системами:

• Застосовується невичерпна та відновлювана енергія землі для опалення власного будинку;
• Немає ризику займання;
• Не доведеться вишукувати дешеве паливо та продумувати місця його зберігання;
• Екологічно чиста системабез утворення шкідливих викидів, за рахунок чого активно підтримується захисниками навколишнього середовища;
• Відсутність регулярного контролю та втручання, на всіх рівнях система функціонує автономно;
• Необмежена кількість енергії, доступна в будь-який час та в будь-якій кількості;
• Не доведеться витрачатися обслуговування системи;
• Високий показник продуктивності проти існуючими альтернативами.

Майстри рекомендують поєднувати установку геотермальної системи та теплої підлоги, щоб досягти максимального ефектувигоди. По-перше, гарантовано рівномірне розподілення температури, а по-друге, вдасться уникнути утворення зон перегріву.

Щоб витрати окупилися сповна через 3-4 роки, варто враховувати, що такий різновид опалення вигідний власникам котеджів до 150 м 2 . З огляду на те, що звичні тепломережі регулярно дорожчають і виходять з ладу, рішення у бік геотермальної системи дозволить забути про теплопостачання щонайменше на 100 років. Вибраний варіант досить швидко виправдає себе. У пострадянському просторі такий варіант менш популярний за рахунок великого капіталовкладення. Все ще складно переконати наших співгромадян, що краще один раз витратитись та забути про проблему.

Особливості монтажу

Якщо газ та електроенергія постійно дорожчають, а з ними й опалення приватного будинку, то при виборі геотермальної системи про цю особливість вдасться забути. Крім цього, не доведеться враховувати, що запаси газу згодом вичерпають себе. Застосування твердого паливаще більш витратне рішення. При спалюванні дров та вугілля виділяються шкідливі речовини. Серед усіх альтернатив цей варіант найбезпечніший, проте, на відміну від газового та твердопаливного опалення, монтаж системи більш трудомісткий і дорогий. Тому його варто довірити майстрам із великим досвідом у цій сфері. Тільки вони знають усі нюанси установки. При правильно проведених роботах питання опалення буде вирішене на довгі роки.

При цьому всередині приміщення будуть ті самі труби і батареї, по яких надходитиме тепло. Головні елементи будуть приховані під землею – свердловина та теплообмінник. У будинку повинен розміщуватись пристрій, який буде перетворювати тепло. Саме під нього необхідно виділити якнайбільше місця. З його допомогою власник приміщення може регулювати температуру та подачу теплової енергії. Як правило, у приватних будинках генератор розташовується у підвалі чи окремому приміщенні.

Геотермальне опалення будинку своїми руками: схема та особливості монтажу

Особливості вибору та монтажу геотермального опалення. Встановлення насосів та додаткового обладнання в будинку своїми руками.

Існує багато різних варіантів обігріву житла. Увага людей закономірно зосереджено на пошуках таких способів, які споживають найменше енергії. Запеклі суперечки викликає такий прогресивний спосіб отримання тепла як використання підземних джерел.

Як влаштовано?

Принцип роботи геотермального опалення має на увазі використання теплових насосів. Вони діють за класичним циклом Карно, беручи глибоко внизу холодний теплоносій і одержуючи нагрітий до 50 градусів потік рідини всередині опалювальної системи. Апаратура працює з коефіцієнтом корисної дії від 350 до 450% (це не суперечить фундаментальним фізичним законам, чому буде сказано пізніше). Стандартний тепловий насос обігріває будинок чи іншу будівлю за рахунок тепла землі протягом 100 тисяч годин (саме такий середній проміжок між профілактичними капітальними ремонтами).

Нагрів до 50 градусів обраний невипадково.Саме такий показник за результатами спеціальних розрахунків та щодо практично реалізованих систем був визнаний найбільш ефективним. Тому земляне опалення, що використовує потік енергії з надр, переважно доповнюється не радіаторами, а теплою підлогою або повітряним контуром. У середньому, на 1000 Вт енергії, що приводить у роботу насос, вдається підняти вгору приблизно 3500 Вт теплової енергії. На тлі нестримного зростання вартості теплоносія в магістральній мережі та інших способів опалення це дуже приємний показник.

Геотермічне опалення утворене трьома контурами:

• ґрунтовим колектором;
• тепловим насосом;
• власне, гріючим комплексом будинку.

Колектор називається добірка труб, які доповнили насосом для рециркуляції. Теплоносій у зовнішньому контурі має температуру від 3 до 7 градусів. І навіть такий незначний зовні розкид дозволяє системі ефективно вирішувати поставлені завдання. Для передачі тепла використовують або етиленгліколь у чистому вигляді, або його суміш із водою. Цілком водні контури підземного обігріву зустрічаються рідко.

Причина проста – та вода, яка зустрічається у досить розігрітому шарі ґрунту, швидко роз'їдає обладнання. І навіть таку рідину можна знайти далеко не в будь-якому довільному місці. Вибір конкретного теплоносія визначається конструктивними рішеннямиінженерів. Насос підбирається залежно від пристрою інших елементів системи. Оскільки глибина свердловини (рівень закладення обладнання) визначається природними умовами, Вирішальні відмінності між типами геотермальних систем пов'язані з пристроєм колектора в ґрунті.

Горизонтальна структура має на увазі розташування колектора під лінією промерзання ґрунту.Залежно від конкретної місцевості, це означає поглиблення на 150-200 см. Такі колектори можуть оснащуватися різними трубами, як мідними (із зовнішнім шаром із ПВХ), так і зробленими із металопластику. Щоб отримати від 7 до 9 кВт тепла, доведеться укласти щонайменше 300 кв. м колектора. Така методика не дозволяє наближатися до дерев більш ніж на 150 см, а після закінчення монтажу доведеться впорядковувати територію.

Вертикально виставлений колектор має на увазі буріння кількох свердловин, причому обов'язково спрямованих у різні боки, і кожну ведуть під своїм кутом. Усередині свердловин розташовані геотермальні зонди, теплова віддача від 1 пог. м сягає приблизно 50 Вт. Неважко підрахувати, що для ідентичної кількості тепла (7-9 кВт) доведеться встановити 150-200 м свердловин. Перевага у разі у економії, а й у тому, що ландшафтна структура території не змінюється. Треба буде лише виділити невелика ділянкадля монтажу кесонного блоку та для виставлення концентруючого колектора.

Контур, що нагрівається від води, практичний, якщо можна вивести зовнішній вузолобміну теплом в озеро або ставок на глибину від 200 до 300 см. Але обов'язковою умовоюбуде розташування водоймища в радіусі 0,1 км від опалювальної будівлі та площа водного дзеркала мінімум 200 кв. м. Існують також повітряні теплообмінники, коли одержання тепла зовнішнім контуром походить з атмосфери. Подібне рішення добре проявляє себе в південних областях країни і не вимагає жодних земляних робіт. Слабкості системи – низький ККД при морозі 15 градусів і повна зупинка, якщо температура знизиться до 20 градусів.

Особливості

Геотермальне опалення будинку, заміського в першу чергу, не витрачає дороге та забруднює повітря мінеральне паливо. Ось уже 7 з 10 нових будинків, які будуються у Швеції, опалюються саме таким чином. У спекотні дні геотермальне обладнання з нагрівача стає засобом пасивного кондиціювання. Всупереч поширеній думці, для роботи такої опалювальної системи не потрібні вулкани, ні гейзери. У звичайнісінькій рівнинній місцевості вона діє анітрохи не гірше.

Єдиною умовою виявляється досягнення тепловим контуром точки нижче лінії промерзання., де температура ґрунту завжди становить від 3 до 15 градусів. Надвисокий ККД тільки здається суперечливим законам природи; тепловий насос насичений фреоном, який випаровується під дією навіть «крижаної» води, що здається людям. Пара зігріває третій контур. Така схема є вивернутий навиворіт холодильник. Тому ефективність насоса відноситься лише до кількісного співвідношення електричної енергії та теплових ресурсів. Сама собою робота приводу проводиться «як належить», з невідворотними втратами енергії.

Гідності й недоліки

Об'єктивними плюсами геотермального обігріву можна вважати:

• чудовий ККД;
• солідний період служби (тепловий насос працює 2-3 десятиліття, а геологічні зонди і зовсім до 100 років);
• стабільність роботи практично за будь-яких умов;
• відсутність прив'язки до енергоносіїв;
• повна автономність.

Є одна серйозна проблема, яка заважає зробити геотермальне опалення справді поширеним рішенням. Це, як показують відгуки власників, висока ціна створюваної конструкції. Щоб обігріти звичайний будинок площею 200 кв. м (не так вже й рідко зустрічається), треба буде будувати систему під ключ за 1 млн рублів, до 1/3 цієї суми коштує тепловий насос. Автоматизовані установки дуже комфортні, і якщо все правильно налаштовано, можуть працювати роками без втручання людей. Все впирається лише у наявність вільних коштів. Ще одним мінусом є залежність від електроживлення насосного вузла.

Ризик займання геотермальної опалювальної системи нульовий. Побоюватися заняття нею зайвого місця не варто, у самому будинку необхідні частини вимагатимуть приблизно тієї ж площі, що й проста пральна машина. Більше того, вивільняється простір, що зазвичай доводиться відводити під запаси палива. Власноруч побудувати необхідні контури навряд чи вдасться. Проектування також краще доручити професіоналам, оскільки найменша помилка може призвести до неприємних наслідків.

Облаштування

Геотермальний обігрів своїми руками намагаються створити чимало людей. Але щоб така система працювала, мають бути зроблені ретельні розрахунки, потрібно також складання схеми розведення труб. Не можна наближати свердловину до будинку більше ніж на 2-3 м. Найбільша допустима глибина буріння сягає 200 м, проте непогану ефективність демонструють свердловини, що досягають і 50 м.

Розрахунки

Основними параметрами, які враховуються за будь-яких розрахунків, є:

• температура (глибина від 15-20 м і більше прогрівається від 8 до 100 градусів залежно від умов, що створюються);
• значення потужності (середній показник – 0,05 кВт на 1 м);
• вплив клімату, вологості та контакту з ґрунтовими водами на тепловіддачу.

Що дуже цікаво, повністю сухі породи віддають трохи більше 25 Вт з 1 м.а якщо є грунтові води, цей показник зростає до 100-110 Вт. Не можна забувати, що стандартним часом роботи теплового насоса є 1800 годин на рік. Якщо перевищити цей показник, система не стане більш ефективною, зате знос її стрімко зросте. Що набагато гірше, надмірна експлуатація теплового ресурсу надр призводить до їх остигання і навіть промерзання порід на робочій глибині. Слідом за цим може просідати ґрунт, іноді пошкоджуються робочі труби та надземні споруди.

Потрібно уважно розраховувати дії щодо регенерації властивостей ґрунту. Тільки подаючи періодично тепло в свердловину замість вилучення його назовні, можна гарантувати стабільну роботу системи на багато років вперед. Як часто це робити і що ще зробити – підкажуть якраз розрахунки, які проводять досвідчені проектувальники. Час окупності геотермального обігріву навіть за високої ефективності становить щонайменше 10 років. Отже, крім інженерних моментів, слід уважно прораховувати і економіку проекту.

Послідовність робіт

Теплопостачання за рахунок підземних джерел має створюватися за строго опрацьованим алгоритмом. Оскільки водяні та повітряні системи застосовуються обмежено, більшість практично використовуваних варіантів передбачає буріння свердловин. І це ще одна причина, через яку не вдасться все зробити своїми руками. Тільки спеціальна техніка дозволяє проникнути на глибину 20-100 м, де створюються необхідні умови для опалення. Як зонди допускається застосування пластмасових труб, розрахованих на тиск близько 6 бар.

Щоб підвищити результативність системи, використовують обв'язки із 3 або 4 ліній, кінцеві ділянки яких зв'язуються у вигляді букви U. Підігрів за контуром дуже важливий, завдяки йому виключається розтріскування труб при суворому морозі. Цей підігрів проводиться через протягнутий у центр каналу провід, яким подається струм. Якщо не вдається використати енергетичні палі, доводиться використовувати горизонтальні приймачі. Для них готується майданчик із габаритами від 15х15 м, з нього прибирають ґрунт на глибину до 0,5 м.

Вся ця площа потрібна для укладання подібності до зондів. Використовують часто електротехнічні мати або труби, що обмінюють тепло. Щоб підвищити ефективність роботи опалювальної системи, використовують розкладку труб по спіралі або у вигляді «змійки». Не можна точно сказати, що краще - готові комплекси, випущені серійно, або самостійне складання. У першому випадку автоматично вирішується проблема сумісності, натомість у другому зростає гнучкість, підвищується потенціал модернізації (щоправда, уваги проектування треба приділити більше).

Самодіяльні будівельники можуть уникнути типового акумулятора тепла із заміною його на стяжку з бетону.Геотермальне обігрів у подібній системі дозволяє обійтися без значних ривків температури. Можна проводити експерименти з різними теплоносіями, а також монтувати компресори зі змінною продуктивністю. Розрахувавши навантаження як слід і правильно розподіливши тепло по контурах, що споживають, можна зробити систему ефективнішою на 15-20%. Паралельно витрати на електроживлення помітно скорочуються.

Горизонтально розміщені труби закладаються на глибину 50-300 см. Щоб площа магістралей була найменшою, їх роблять у вигляді витків. Але між окремими двома магістралями має бути щонайменше 200 мм. Будь-яким будівельним роботам має передувати визначення теплової віддачі ґрунту. Якщо вона менша за 20 Вт на 1 кв. м, ніякого сенсу у геотермальному контурі немає. Щоб забезпечити відведення ґрунтових вод, дно котлованів покривають шаром піску. Відмінно проявляють себе труби на основі пошитого поліетилену.

Обмеженість запасів природних енергетичних ресурсів змушує людство шукати альтернативні джерела енергії. Геотермальне опалення будинку - чудова альтернатива традиційним способам опалення. На підтвердження цього можна навести фактичні дані про широке використання геотермальних систем опалення в Європі та Америці як основні джерела тепла.

Трохи історії! Геотермальні системи опалення значно розширилися наприкінці вісімдесятих років минулого століття переважно на території Америки. На початку солідні інвестиції в монтаж такої установки дозволяли її використовувати лише заможним людям, а через кілька років ця система сала доступна для американців менш заможних, піднявши значущість геотермальних систем опалення на ринку опалювальної техніки.

У країнах Європи ще два десятки років тому кількість геотермальних установок перевищувала 12 млн., а сьогодні про величину заселення геотермальних установок у приватних будинках можна лише здогадуватися.

Чому так відбувається?

Все дуже просто! Найбільш доступна та зручна системагазового опалення зменшує запаси природного палива за гроші з вашої кишені. А спалювання твердого палива (дрів, вугілля, торфу) не лише незручно, а й супроводжується виділенням шкідливого вуглекислого газу, випадання сажі та смол. А ще потрібне додаткове приміщення для зберігання палива.

Принцип дії системи

Геотермальні системи опалення мають подібний до холодильника (кондиціонера) принцип дії. Рефрижератор холодильника просто охолоджує повітря, а геотермальний тепловий насос нагріває теплоносій опалювальної системи.

Для обігріву приміщення використовується тепло (енергія) Землі. Тепловий насос, розташований у будинку, забирає енергію у ґрунтових вод або самого ґрунту, перетворюючи її на тепло. Потім це тепло використовується для нагрівання теплоносія самої системи опалення будинку.

У основі принципу дії теплового насоса лежить зворотний цикл Карно, розроблений ще ХІХ столітті.

«Серцем» такої системи є компресор, який «стискає» та «переносить» тепло. Для цього йому потрібне зовнішнє джерело енергії – електрична мережа.

У компанії з компресорів у внутрішньому контурі теплового насоса працюють: конденсатор, випарник та дросельний клапан.

Тепловий насос працює так:

• Теплозабірний колектор заповнюється рідиною, що незамерзає (гліколева суміш, суміш води і спирту або солона вода), яка транспортуватиме «підземне» або «підводне» тепло до насоса.
• Ця теплова енергія у випарнику передається холодоагенту з дуже низькою температурою кипіння, що призводить до його різкого закипання та випаровування (перетворення на пару).
• Компресор, що працює, підвищує тиск цієї пари, що відповідно призводить до підвищення його температури.
• У конденсаторі охолоджується холодоагент, передаючи тепло контуру опалення будинку, і конденсується.
• Через дросельний клапан холодоагент потрапляє назад у компресор, і цикл повторюється знову.

Тепловий насос ще можна назвати іншими словами "вивернутий навиворіт" холодильник. Адже в холодильнику холодоагент нагрівається за рахунок тепла, поміщених у нього (холодильник) продуктів, і через систему трубок виводиться на задню стінку, нагріваючи повітря поза холодильником.

А у разі теплового насоса це тепло, що виділяється, нагріває теплоносій в системі опалення самого будинку. Як опалювальні прилади в таких системах опалення найчастіше і ефективніше використовуються «теплі підлоги».

Зауважте! За наявності якісного та правильно розрахованого «теплозабірного» контуру при споживанні 1 кВт електроенергії тепловий насос здатний віддати в систему до 5 кВт теплової енергії!

Види теплообмінників геотермальних систем опалення

Горизонтальний теплообмінник

Труби горизонтального контуру укладають на глибину, що перевищує товщину шару промерзання ґрунту.

Такий варіант теплового контуру є оптимальним, коли є велика площа присадибної ділянкибез садових насаджень (дерев). Прокладка труби контуру не допускається з відривом менше 1,5 м від крони дерева.

При опаленні будинку 250 м 2 знадобиться площа 600 м 2 для розміщення теплообмінного контуру. А така площа не завжди є доступною. Особливо у густонаселених котеджних містечках.

Цей фактор можна назвати недоліком такого типу теплообмінника.

Вертикальний теплообмінник

Вертикальний теплообмінник – розкіш, яку, можливо, зможе дозволити собі не кожен забудовник. Для облаштування такого теплообмінника знадобиться спеціальне бурильне обладнання.

Контур теплообмінника опускається в свердловину глибиною 50-200 м. Для збільшення теплової потужності використовують кілька свердловин, трубопроводи яких з'єднані через спеціальні колекторні вузли.

Перевагою організації такої системи контуру теплообмінника можна назвати можливість робіт на облаштованій території – такий спосіб не зашкодить існуючому ландшафту.

Теплообмінник, розміщений у воді

Цей варіант найбільш економічний у монтажі – немає необхідності виконувати землекопні роботи, але потребує наявності водоймища площею не менше 200 м2 на відстані не більше 100 м від будинку. Труби контуру укладають на глибину, більшу за глибину промерзання (не менше 2-3 м) на дно.

Переваги та недоліки геотермальних систем опалення

Однією з найвагоміших переваг геотермальних систем опалення хочемо виділити його екологічну безпекудля Вашої оселі. Адже процес нормальної роботи теплового насоса не супроводжується шкідливими викидами в атмосферу. А відсутність горючих речовин у паливному насосі за наявності справної електропроводки фактично зводить нанівець загрозу займання.

Відсутність палива - це відсутність витрат на його доставку і зберігання.

Низьке споживання електроенергії при порівняно високій тепловіддачі (з 1 кВт електроенергії до 5 кВт теплової енергії) є ще одним важливим (або найважливішим) фактором, що визначає вибір геотермальної системи опалення заміського будинку.

Автономність геотермальної системи опалення звільняє вас від необхідності стежити за нею та обслуговувати.

Важливою функціональною перевагою геотермальної системи опалення є її здатність працювати як кондиціонер у спеку. У такому режимі відбувається все навпаки: тепло із приміщення прогріває холодоагент, який передає його зовнішньому тепловому колектору.

Недоліком такої системи є складність її монтажу і, відповідно, висока вартість, як монтажних робіт, так і самого обладнання.

Геотермальна система опалення є найдорожчою в монтажі та придбанні обладнання.

У цьому випадку можна заощадити кошти на самостійній установці цієї системи, але необхідно приділити значну увагу розрахункам та консультаціям із «профі».

Використання бівалентної схеми опалення

Бівалентна система має на увазі паралельне використання двох джерел тепла в пікові навантаження (при низьких температурах навколишнього середовища).

У такій системі паралельно до теплового насоса підключається додатковий котел, наприклад електрокотел. Його використовують за необхідності використання інтенсивного режиму опалення за низьких температур навколишнього середовища.

Якщо «морозних» днів у році в регіоні Вашого проживання невелике, наявність такого «помічника» дозволяє заощадити на потужності теплового насоса, що суттєво позначається на його вартості.

Пошуки альтернативних джерел енергії призвели до винаходу пристроїв, які здатні акумулювати тепло, яке у великій кількості знаходиться в навколишньому середовищі людини. Сонячні промені, гейзерні джерела, ґрунт – все це тією чи іншою мірою може задовольнити потреби в нагріванні теплоносія для системи опалення та ГВП. Хоча геотермальне опалення за рахунок тепла землі є відносно новим напрямом, перспективи такого рішення очевидні. Завдяки установці спеціального обладнання з'являється можливість отримання дешевого практично нескінченного типу теплової енергії.

Як отримати тепло в будинок із землі

Земля навіть у зимовий період не промерзає повністю. Цією особливістю користуються монтажні бригади, що прокладають трубопровід нижче точки замерзання. Дивно, але температура цих шарів рідко опускається нижче +5 +7°C градусів. Чи можна скористатися здатністю землі акумулювати тепло, витягти його та використовувати для нагрівання теплоносія? Звичайно! Але щоб зробити альтернативне опаленняприватного будинку за допомогою тепла землі можливим? потрібно вирішити такі проблеми:

• Отримання тепла - потрібно акумулювати теплову енергію і направити її в резервуар, що акумулює.
• Нагрівання теплоносія. Нагрітий антифриз повинен передати теплову енергію рідини, що циркулює у системі опалення та ГВП.
• Остиглий антифриз необхідно відвести назад до теплообмінника для подальшого нагрівання.

Щоб вирішити ці питання, було розроблено геотермальний насос з використанням тепла землі. Геотермальний тепловий насос дозволяє отримати кількість тепла, якого більш ніж достатньо для виробництва великої кількості тепла та використання в залежності від конструкції та розташування будинку в якості основного або додаткового опалювального обладнання.

Як працює геотермальне опалення будинку, принцип роботи

Підземне глибинне опалення із землі, це більше не фантастика. Такі установки можна спокійно купити у Росії. Причому геотермальні установки можуть працювати як за умов Півночі, і у південних широтах. Але який принцип вони використовують у своїй роботі? Саме це відбувається коли протирають спиртом шкіру перед уколом або поливають асфальтований майданчик, нагрітий під сонцем. Цей принцип було взято як основу розробки холодильного устаткування.

Далі виникла ідея чому б не пустити процес охолодження в зворотний бікі не отримати замість холодного гаряче повітря. Більшість сучасних кондиціонерів може не тільки охолоджувати повітря в приміщенні, але й працювати на його нагрівання. Але недоліком таких пристроїв є те, що вони обмежені температурою навколишнього середовища. Так, після того, як позначка досягає -5 градусів, вони припиняють працювати. Геотермальні насоси для опалення приватних будинків від землі повністю позбавлені такого недоліку, хоча використовують принцип, який багато в чому нагадує роботу кондиціонера на нагрівання приміщення.

Як влаштовано геотермальне опалення

Як зазначалося, геотермальна системаопалення з надр землі багато в чому нагадує роботу кондиціонера в режимі нагрівання. Що відбувається у цей момент?

• У нижніх шарах ґрунту, на дні річки чи озера встановлюють водяні колектори, якими циркулює антифриз. Колектори поглинають тепло та вивільняють холод.
• Нагрітий антифриз за допомогою насоса піднімається нагору.
• У буферному баку відбувається теплообмін. Нагрітий антифриз віддає теплову енергію теплоносія або нагріває воду.
• Остиглий антифриз надходить назад до колекторів.

Існують установки, які можуть самостійно опалювати великі приміщення, інші використовуються виключно, як допоміжне обладнанняздатне забезпечити від 50-75% потреби приміщення у теплі.

Геотермальне обладнання для використання тепла землі

Принцип роботи глибинної системиопалення будинку, за рахунок енергії землі, ґрунтується на застосуванні особливого обладнання. Воно виконує наступні функції: акумулює тепло навколишнього середовища, передає його теплоносію системи опалення. Для цього використовують такі вузли:

• Випарник – знаходиться глибоко під землею. Функція випарника у тому, щоб поглинути теплову енергію, що у навколишньому грунті.
• Конденсатор – доводить антифриз до необхідної температури.
• Тепловий насос – циркулює антифриз у системі. Здійснює контроль за роботою всієї установки.
• Буферний бак - збирає нагрітий антифриз в одному місці для передачі енергії теплоносія. Складається з внутрішнього бака, в ньому знаходиться вода із системи опалення та внутрішній змійовик, яким рухається нагрітий антифриз.

Хоча природне низькотемпературне геотермальне опалення будинку теплом землі дає достатньо теплової енергії, практичним варіантомопалення за такого рішення є підключення його до системи «тепла підлога».

Монтаж та встановлення геотермального опалення

Основна складність щодо монтажу геотермального обладнання пов'язана із встановленням контуру теплообмінника у ґрунті-землі. Хоча в інтернеті можна знайти велику кількість порад, як виконати ці роботи самостійно, практика показує, що більшість порад неможливо застосувати без спеціальної профільної освіти, отже, всі роботи повинні виконувати професійні монтажники, які є представниками виробника. Після звернення до фахівців геотермальні системи опалення приватних будинків за рахунок тепла землі встановлюються в наступні кілька етапів:

1. Виїзд інженера додому. Під час першого візиту беруться проби ґрунту, визначаються особливості місцевості та приймається рішення про найбільше ефективному монтажігеотермальної системи На ефективність установки може також впливати джерело передбачуваного тепла. Більш продуктивним вважається монтаж теплообмінників на дні водойми або біля джерел термічних джерел.
2. Укладання договору та придбання необхідного обладнання. Розцінки можуть суттєво відрізнятись залежно від складності проведення монтажних робіт та інших нюансів. Але в середньому, якщо обраний якісний німецький виробник, вартість установки приблизно дорівнюватиме його ціні. Придбання під ключ установки Vaillant для дому 350 кв. м. коштуватиме приблизно 21 тис. $
3. Монтажні роботи. Опалення приватного будинку підземними геотермальними джерелами тепла, а точніше, його ефективність залежить від правильного проведенняробіт на етапі монтажу Після того як водяні теплообмінники будуть встановлені в ґрунт, виконується підключення до геотермальної установки та системи опалення будинку.
4. Пуско-налагоджувальні роботи. Інженер запускає систему та виконує точне регулювання пристрою. Після налаштування підписується Акт про здачу робіт.

Відповідно до чинного законодавства, підприємство, що встановлює обладнання, може надати додаткові гарантійні зобов'язання за умови оплати цих послуг. Такі гарантії обійдуться ще в додаткову 1000$.

Чи ефективне геотермальне опалення на Півночі

Щоб створити мінімальні умови, необхідні для роботи геотермальної установки, достатньо дотримання наступних умов:

• Температура шару ґрунту, в якому розташовані теплообмінники, не повинна опускатися нижче +5, +7 ° C градусів.
• Протягом усієї системи, через яку протікає антифриз, створені умови, що дозволяють уникнути його замерзання.
• Геотермальне обігрів заміського будинку виконано після проведення всіх необхідних розрахунківта проектної документації.

Якщо врахувати всі описані вимоги, стає ясно, що такі установки можуть бути ефективними, при дотриманні вищезгаданих умов. Все ж таки для північних регіонів доцільніше використовувати такі установки для нагрівання невеликих площ до 150-200 кв. м.

Гейзерне опалення приватного будинку

Продуктивність геотермального насоса багато в чому залежить від температури ґрунту чи води, у яких знаходиться теплообмінник. У цьому плані жителі Камчатки перебувають у вигіднішому становищі. На півгострому Камчатка знаходиться величезна кількість термальних джерел - гейзерів, які не остигають навіть у зимову пору року. Перед монтажем устаткування обов'язково проводиться геологічна розвідка. Якщо тепле джерело знаходиться на території будинку, є сенс розташувати теплообмінники на дні цієї водойми. Геотермальна енергія у такому разі окупиться значно швидше.

Як за допомогою геотермального насоса опалити будинок

Технологія обігріву будинку підземним теплом найбільш популярна на Заході. Це насамперед пов'язано з менталітетом мешканців західних країн. Вони звикли робити довгострокові інвестиції, які повністю окупаються лише за кілька років. Та й трохи знайдеться людей, які можуть заплатити за встановлення обладнання близько 20 тис. доларів одночасно. Але кількість охочих стати незалежними від інших джерел опалення постійно зростає. Альтернативні способи геотермального опалення будинку стають більш популярними, особливо якщо врахувати вартість газу, що постійно зростає.

Теплова енергія буквально лежить під ногами. Справа тільки за тим, щоб нахилитися і підняти її. У цьому може допомогти геотермальна установка. Монтаж насоса дозволяє в залежності від місцевості або повністю компенсувати потреби в тепловій енергії, або задовольнити їх частково, значно знизивши навантаження на основне джерело опалення та систему ГВП частого будинку.

avtonomnoeteplo.ru

Чи ефективне опалення будинку за рахунок тепла та енергії землі: аналіз та поради щодо облаштування

Геотермальне опалення є одним із найперспективніших із усього числа альтернативних джерел отримання енергії. На відміну від геліосистем воно практично не залежить від пори року. Але чи вигідне опалення будинку за рахунок тепла та енергії землі?

Геотермальне опалення будинку

Схема геотермального опалення

Спочатку необхідно розібратися із принципами отримання теплової енергії. Вони ґрунтуються на підвищенні температури при заглибленні вглиб землі. На перший погляд підвищення ступеня нагріву незначне. Але завдяки появі нових технологій опалення будинку за рахунок тепла землі стало реальністю.

Головна умова для організації геотермального опалення є температура не нижче 6°С. Це характерно для середніх та глибоких шарів ґрунту та водойм. Останні мають більшу залежність від показника зовнішньої температури, тому дуже рідко використовуються. Як можна організувати опалення будинку енергією землі?

Для цього необхідно зробити 3 контури, заповнених рідинами з різними технічними характеристиками:

• Зовнішній. Найчастіше у ньому циркулює антифриз. Його нагрівання до температури не нижче 6 ° С відбувається за рахунок енергії землі;
• Тепловий насос. Без нього опалення за рахунок енергії землі неможливе. Теплоносій із зовнішнього контуру за допомогою теплообмінника передає свою енергію холодоагенту. Температура його випаровування менше 6°С. Після цього він надходить до компресора, де після стиснення відбувається підвищення температури до 70°С;
• Внутрішній контур. За аналогічною схемою виконується передача тепла від стисненого холодоагенту воді у системі долання. Таким чином відбувається опалення з надр землі з мінімальними витратами.

Незважаючи на очевидні переваги, зустріти подібні системи можна рідко. Це з великими витратами придбання устаткування й організації зовнішнього контуру забору тепла.

Найкраще довірити розрахунок опалення від тепла землі професіоналам. Від правильності обчислень залежатиме ефективність роботи системи.

Конструкція теплового насосу

"Серцем" геотермального опалення є тепловий насос. Він складається з кількох компонентів, робота яких безпосередньо впливає на показник ККД усієї системи. Тому, перш ніж планувати опалення приватного будинку від землі, потрібно з'ясувати основні характеристики цього вузла.

Так як цей пристрій відноситься до розряду складного обладнання – рекомендується купувати лише заводські моделі. Конструкція теплового насоса включає наступні компоненти:

• Випарник. У цьому блоці відбувається передача енергії зовнішнього контуру;
• компресор. Необхідний для створення високого тискуу середовищі холодоагенту;
• Капіляр. Він служить зменшення внутрішнього тиску в контурі холодоагенту;
• Система управління. З її допомогою регулюється опалення приватного будинку від землі. температурний режимроботи, швидкість проходження теплоносіїв тощо.

Основною проблемою при самостійному виготовленні теплового насоса є зменшення теплових втрат та нормалізація роботи внутрішнього контуру з холодоагентом. Налаштування заводських моделей відбувається ще на стадії виготовлення, а конструкції передбачені можливості регулювання її параметрів.

Як правильно розрахувати параметри насоса, щоб тепло землі для опалення будинку забезпечило нормальну температуру? Для цього потрібно дізнатись теплову потужність насоса. Для приблизного обчислення можна скористатися такою формулою:

Де t1-t2 – різниця температури на вхідній та зворотній трубі, °С, V – розрахунковий обсяг витрати теплоносія, м³/год, Q – номінальна потужність теплового насоса, Вт.

Ця методика не застосовна для складних систем, оскільки у них є безліч додаткових чинників. Зокрема, теплові втрати на магістралі. Особливо це стосується тих зон, де вона виходить максимально близько до поверхні ґрунту. Для мінімізації теплових втрат слід утеплити труби опалення в землі.

Оскільки робота теплового насоса залежить від електроенергії, рекомендується встановити блок аварійного живлення.

Варіанти облаштування геотермального опалення

Способи облаштування зовнішнього контуру

Для того щоб енергія землі для опалення будинку була використана максимально – потрібно правильно вибрати схему зовнішнього контуру. По суті, джерелом теплової енергії може бути будь-яке середовище - підземне, водяне або повітряне. Але при цьому важливо враховувати сезонні зміни погодних умов, про що йшлося вище.

В даний час поширені два види систем, які ефективно використовуються для опалення будинку за рахунок тепла землі – горизонтальна та вертикальна. Ключовим фактором вибору є площа земельної ділянки. Від цього залежить схема розміщення труб для опалення будинку енергією землі.

Крім нього враховуються такі фактори:

• Склад ґрунту. У скелястих та суглинці складно робити вертикальні стовбури для прокладання магістралей;
• Рівень промерзання ґрунту. Він визначить оптимальну глибину залягання труб;
• Розташування підземних вод. Чим вони вищі – тим краще для геотермального опалення. У такому разі температура зі зміною глибини буде підвищуватись, що є оптимальною умовоюдля опалення з допомогою енергії землі.

Також потрібно знати і про можливість зворотної передачі енергії у літній період. Тоді опалення приватного будинку від землі не функціонуватиме, а надлишок тепла переходитиме від будинку до ґрунту. За таким же принципом працюють усі холодильні системи. Але для цього потрібно встановити додаткове обладнання.

Не можна планувати встановлення зовнішнього контуру на відстані від будинку. Це збільшить теплові втрати в опаленні надр землі.

Горизонтальна схема геотермального опалення

Горизонтальне розташування зовнішніх труб

Найпоширеніший спосіб встановлення зовнішніх магістралей. Він зручний простотою монтажу та можливістю щодо швидкої заміни несправних ділянок трубопроводу.

Для встановлення за цією схемою використовується колекторна система. Для цього робиться кілька контурів, розташованих на мінімальному видаленні 0,3 м один від одного. Вони з'єднуються за допомогою колектора, що подає теплоносій далі в тепловий насос. Це забезпечить максимальне надходження енергії в опалення від тепла землі.

Але при цьому потрібно враховувати низку важливих нюансів:

• Велика площа присадибної ділянки. Для будинку близько 150 м2 вона повинна бути не менше 300 м2;
• Труби обов'язково прославляються на глибину нижче рівня промерзання ґрунту;
• При можливому русі ґрунту під час весняних паводків збільшується ймовірність усунення магістралей.

Визначальною перевагою опалення від тепла грунту горизонтального типу є можливість самостійного облаштування. Найчастіше для цього не знадобиться залучення спецтехніки.

Для максимальної передачі тепла потрібно використовувати труби з високим показником теплопровідності – полімерні тонкостінні. Але при цьому слід продумати способи утеплення опалювальних труб в землі.

Вертикальна схема геотермального опалення

Вертикальна геотермальна система

Це більше трудомісткий спосіборганізації опалення приватного будинку від землі Трубопроводи розташовуються вертикально, у спеціальних свердловинах. Важливо знати, що подібна схема набагато ефективніша, ніж вертикальна.

Її основна перевага полягає у збільшенні ступеня нагрівання води у зовнішньому контурі. Тобто. чим глибше розташовані труби – тим більше кількість тепла землі для опалення будинку надійде до системи. Ще одним фактором є невелика площа земельної ділянки. У деяких випадках облаштування зовнішнього контуру геотермального опалення ще до будівництва будинку в безпосередній близькості від фундаменту.

З якими труднощами можна зіткнутися під час отримання енергії землі для опалення будинку за цією схемою?

• Кількісне в якісне. Для вертикального розташування довжина магістралей значно вища. Вона компенсується більшою температурою ґрунту. Для цього потрібно робити свердловини глибиною до 50 м, що є трудомісткою роботою;
• Склад ґрунту. Для скельного ґрунтунеобхідно застосувати спеціальні бурові машини. У суглинці для запобігання обсипанню свердловини монтують захисну оболонку з ж/б або товстостінного пластику;
• У разі виникнення неполадок або втрати герметичності ускладнюється процес ремонту. В цьому випадку можливі тривалі збої в роботі опалення будинку через теплову енергію землі.

Але незважаючи на великі первинні витрати та трудомісткість монтажу, вертикальне розташування магістралей є оптимальним. Фахівці радять застосовувати саме таку схему встановлення.

Для циркуляції теплоносія у зовнішньому контурі вертикальній системіПотрібні потужні циркуляційні насоси.

Організація геотермального опалення

Встановлення горизонтального контуру геотермального опалення

У споживачів досі залишається головне питання – чи можна використовувати опалення заміського будинку енергією землі як основне? Це можливо, але тільки за професійного підходу на всіх етапах - починаючи від розрахунку і закінчуючи монтажем та перевіркою системи.

Насамперед необхідно правильно підібрати тепловий насос. Враховуючи їхню високу вартість – слід спочатку виконати всі попередні розрахунки його характеристик. Тільки в цьому випадку опалення за рахунок теплової енергії землі матиме максимальний показник ККД. Серед надійних виробників можна виділити компанії Buderus, Vaillant та Veissman. Середня вартість теплового насоса для опалення із земляних надр становить близько 360 тис. рублів за номінальної потужності 6 кВт. Більш продуктивні моделі можуть коштувати понад 1 млн. рублів.

Окрім вартості потрібно звернути увагу на матеріал виготовлення труб. Для мінімізації теплових втрат в опаленні теплової енергії землі рекомендовано використовувати такі:

• Пошитий поліетилен. Відрізняється невисокою вартістю – оптимальний для горизонтальних схем;
• Сталева труба нержавіюча. Використовується в опаленні за допомогою теплової енергії землі з вертикальним розташуванням зовнішнього контуру. Вигідно відрізняється від зшитого поліетилену високим показником теплопровідності та механічною міцністю. Нестача – велика вартість.

Враховуючи всі ці фактори, поки в більшості випадків встановлюють геотермальне опалення від енергії землі в якості додаткового. Згодом вартість комплектуючих та ефективність теплових насосів підвищиться – і лише тоді можна буде розглядати подібні системи як основні.

З прикладом встановлення геотермального опалення у приватному будинку можна ознайомитись, подивившись відеоматеріал:

strojdvor.ru

Підземне геотермальне опалення будинку

Для забезпечення приватного будинку теплом традиційно використовуються агрегати, що працюють на електриці, твердому, газовому або рідкому паливі. В останні десятиліття як альтернативне джерело теплової енергії використовують сонячні колектори та тепло земних надр. Обігрів будинку за допомогою тепла землі називається геотермальним опаленням будинку.

Геотермальне опалення будинку за рахунок енергії землі

Опалення від землі користується попитом, оскільки вартість звичних енергоносіїв неухильно підвищується, а запаси викопного палива при цьому скорочуються. Вкладення грошей у земляне опалення заміського котеджудосить вигідно з урахуванням економічних перспектив та суттєвої економіїкоштів на автономне теплопостачанняу опалювальний період.

Способи одержання природної теплової енергії

Геотермальні теплові насоси розрізняються за способом отримання тепла:

1. Установки, що використовують тепло ґрунтових вод глибокого залягання, гарячих гейзерів тощо.
2. Системи, до складу яких входить резервуар з антифризом, що встановлюється у ґрунті на глибині від 75 метрів. Опалення із надр землі забезпечується за рахунок природного нагрівання ємності з антифризом; в результаті холодоагент, проходячи через теплообмінник, віддає отримане тепло та повертається в ємність.
3. Геотермальний контур укладається по дну водойми, яка є природним акумулятором тепла. В даному випадку потрібно врахувати, що водоймище може повністю промерзнути в зимовий час.

Види геотермальних теплових насосів

Опалення будинку енергією землі потребує масштабних робіт з монтажу системи, зате це екологічний спосіб отримати практично безкоштовну теплову енергію. Щоб опалити будинок, будуть потрібні незначні витрати на електроенергію, необхідну для функціонування системи.

Принципи функціонування геотермального опалення

Опалення за рахунок енергії землі успішно застосовується у різних кліматичних зонах: системи здатні працювати і у південних, і у північних регіонах.

Геотермальна установка в процесі свого функціонування використовує таку фізичну властивість деяких рідин, як здатність випаровуватися, що призводить до охолодження поверхні. Саме це явище є основою роботи холодильного устаткування.

Принцип роботи геотермального опалення є запущений у зворотний бік процес охолодження. Саме так працюють кондиціонери, здатні не лише охолоджувати, а й підігрівати повітря у приміщенні.

Принцип роботи теплового насосу

Однак установки для кондиціонування повітря мають обмежену працездатність - вони не можуть функціонувати при температурі нижче -5°C. А геотермальна система здатна забезпечити обігрів будинку незалежно від температури повітря на поверхні. Це з тим, що у тому середовищі, звідки вона забирає теплову енергію, природно підтримуються стабільні температурні умови.

Влаштування геотермальної опалювальної системи

Геотермія (наука про тепловий стан Землі) уможливила практичне застосуваннятеплової енергії, яку земна кора одержує від розпеченої магми в центрі планети.

Спеціально розроблений тепловий насос для опалення будинку встановлюється на поверхні, а в грунті або дні водоймища монтується теплообмінник. Теплова енергія викачується на поверхню і дозволяє нагріти теплоносій у контурі опалення будинку або об'єкта нежитлового призначення.

Як відбувається процес обігріву

Геотермальне опалення приватного будинку – економічно ефективний варіант. Якщо використовувати енергію землі для опалення будинку, то на кожен кіловат електроенергії, необхідної для роботи обладнання, припадає від 4 до 6 кВт корисної теплової енергії, отриманої з надр планети.

У порівнянні з функціонуванням кондиціонера побачимо, що при його експлуатації на отримання 1 кВт теплової енергії потрібно витратити більше 1 кВт електроенергії. Це з неминучими втратами перетворення однієї енергії на іншу тощо.

Опалювати житловий будинок за рахунок теплової енергії земних надр дуже вигідно, але період окупності обладнання та витрат на монтаж займе певний час.

Використання тепла землі для опалення будинку не потребує встановлення традиційного котла для нагрівання теплоносія.

В даному випадку система складається із трьох складових:

• контур нагрівання – геотермальне джерело теплової енергії;
• опалювальний контур усередині будинку - низькотемпературний радіаторний чи підлоговий;
• насосна станція - тепловий насос для перекачування в опалювальний контур теплової енергії з контуру нагрівання у товщі ґрунту або під водою.

Геотермальна система опалення може застосовуватися також для обігріву теплиць, допоміжних споруд, води у басейні, садових доріжок тощо.

Устаткування для облаштування геотермального опалення

Геотермальне обладнання для глибинної опалювальної системи дозволяє акумулювати вилучену з навколишнього середовища теплову енергію та передавати її теплоносію в опалювальному контурі.

Список обладнання для обігріву за допомогою тепла землі включає:

• Випарник. Пристрій розташовують на глибині, і воно служить для поглинання теплової енергії, що знаходиться в геотермальних водах або грунті.
• Конденсатор. Дозволяє довести температуру антифризу до необхідної функціонування системи величини.
• Тепловий насос. Забезпечує циркуляцію антифризу у контурі нагрівання, контролює роботу геотермальної установки.
• Буферний бак – ємність для збирання нагрітого антифризу. Дозволяє передавати теплову енергію земних надр теплоносія. Бак, через який проходить теплоносій, обладнаний теплообмінником у вигляді змійовика. По ньому, віддаючи тепло, рухається нагрітий антифриз.

Схема влаштування теплового насоса

Монтаж системи

Геотермальне опалення заміського будинку на етапі облаштування потребує солідних грошових вкладень. Висока підсумкова вартість системи багато в чому зумовлена ​​великим обсягом земельних робіт, пов'язаних із монтажем контуру нагрівання.

З часом фінансові витрати окупаються, оскільки використовується в опалювальний сезонтеплова енергія витягується із земних глибин із мінімальними витратами електроенергії.

Монтаж горизонтального теплообмінника геотермальної системи опалення

Для забезпечення опалення будинку теплом землі потрібен монтаж системи:

• основна частина повинна розташовуватися під землею або на дні водоймища;
• у самому будинку встановлюється лише досить компактне обладнання та прокладається контур радіаторного або опалення підлоги. Устаткування, розташоване всередині будинку, дозволяє регулювати рівень нагрівання теплоносія.

Як виглядає геотермальне обладнання у будинку

При проектуванні опалення за рахунок тепла землі необхідно визначитися з варіантом монтажу робочого контуру і типом колектора.

Розрізняють два типи колекторів:

1. Вертикальний – занурюється у ґрунт на кілька десятків метрів. Для цього на невеликій відстані від будинку потрібно пробурити кілька свердловин. У свердловини занурюється контур (самий надійний варіант- Труби зі зшитого поліетилену).

Недоліки: Великі фінансові витрати на буріння у ґрунті кількох свердловин завглибшки від 50 метрів.

Переваги: Підземне розташуваннятруб на глибині, де температура ґрунту відрізняється стабільністю, забезпечує високу ефективність роботи системи. Крім того, вертикальний колектор займає не велику площуземельної ділянки

2. Горизонтальний. Використання такого колектора допускається в регіонах з теплим та помірним кліматом, оскільки глибина промерзання ґрунту не повинна перевищувати 1,5 метра.

Недоліки: Необхідність використання великої площі ділянки (основний недолік). Цю ділянку землі після укладання контуру неможливо використовувати під сад чи город, оскільки система працює з виділенням холоду при транспортуванні холодоагенту, через що коріння рослин буде перемерзати.

Переваги: ​​Дешевші земельні роботи, які можна навіть виконати самотужки.

Горизонтальний та вертикальний тип колектора

Геотермальну енергію можна добувати, якщо укласти на дні водоймища, що не промерзає, горизонтальний геотермічний контур. Однак, це складно здійснити на практиці: водоймище може бути розташоване за межами приватної території і тоді установку теплообмінника потрібно буде узгоджувати. Відстань від опалювального об'єкта до водоймища повинна становити не більше 100 метрів.

Важливо! Температура навколишнього колектора середовища не повинна опускатися нижче +5°C. Контактуючу з промерзаючим ґрунтом верхню частинуколектора потрібно захистити термоізоляцією для уникнення втрат теплової енергії.

Переваги і недоліки

Опалення енергією землі має низку переваг:

• Ефективність. У порівнянні з витратами на електрику для роботи теплового насоса, система дозволяє отримати в кілька разів більше теплової енергії.
• Екологічність. Даний вид опалення екологічно нешкідливий, відсутні викиди в атмосферу.
• Безпека. Немає необхідності використовувати якесь паливо, хімічні засоби тощо, немає загрози вибуху або займання обладнання.
• Мінімальна потреба у техпідтримці. Правильно змонтована система здатна опрацювати без будь-якого втручання не менше 30 років.
• Економічність. Під час експлуатації відсутні витрати на ремонт, що дає змогу окупити монтаж опалення протягом 5-8 років.
• Відсутність необхідності контролювати роботу системи.
• Низький рівень шуму під час роботи устаткування.
• Невичерпність джерела теплової енергії, не потрібно закуповувати та зберігати енергоносій.

Екологічність використання теплової енергії надр

До недоліків можна віднести:

• спочатку високі витрати на обладнання;
• необхідність вести складні бурові роботи на ділянці для монтажу вертикального контуруабо псувати ландшафт підготовкою траншів для горизонтального теплообмінника.

У помірному кліматі геотермальні установки довели свою ефективність. У північних регіонах цей вид опалення підходить для будинків невеликої площі (до 200 м2).

Розібравшись, як працює система та з яких частин стоїть, можна визначити можливість її монтажу на власній ділянці. Переважно опалення із землі облаштують на етапі будівництва будинку - у цьому випадку простіше вести земляні роботи, оскільки планування ділянки та створення ландшафтного дизайнуще попереду.

Відео на тему:

profiteplo.com

Як зробити опалення із землі в приватному будинку

Більшість з нас розуміють, що використання палива вугілля, газу та деревини не обходиться безслідно для екології. Проте, впровадження альтернативних джерел енергії гальмується їхньою високою вартістю та ККД, які поки що поступаються традиційним. Але останнім часом виробники все частіше й частіше почали звертати увагу на подібні продукти, тому сподіваємося, що незабаром вони будуть простішими в установці і не такі дорогі.

Сьогодні розглянемо геотермальне опалення, яке можна встановити для приватного будинку своїми руками. Ви дізнаєтеся про принцип його роботи, види, особливості та самостійний монтаж.

Як відбувається опалення теплом землі заміського будинку

Варто сказати, що в європейських країнах та США опалення від землі поступово стає основним джерелом опалення будинку, але в нас поки що такі системи виступають лише альтернативою традиційнішим.

Поява та поширення

Енергія землі для опалення стала поширюватися в США ближче до кінця 80-х років минулого століття в містах, які важко переживали кризу. Системою одразу зацікавилися заможні люди, яким вона давала змогу заощаджувати на обігріві житла. Потім вона почала дешевшати, і її став застосовувати і бідніший клас населення.

Через деякий час тепло землі для опалення перетворилося на прерогативу більшості власників приватних будинків. У Європі з кожним роком кількість домогосподарств, які використовують опалення будинку теплом землі, лише зростає.

Така тенденція поширення геотермального обігріву цілком зрозуміла. Використання тепла землі для опалення дозволяє суттєво економити сімейний бюджет, воно безпечне та економічне.

Функціонування геотермального обігріву

Його принцип роботи можна порівняти із звичайним холодильником, лише навпаки. Земля постійно утримує тепло, тому ним можна нагрівати об'єкти, розташовані на її поверхні.

Сенс способу в тому, що зсередини планета прогрівається гарячою магмою, а зверху ґрунт не дає їй промерзати. Теплова енергія, що виходить, використовується геотермальною системою обігріву, заснованої на спеціальному тепловому насосі.

Отримати опалення від тепла землі можна завдяки тепловому насосу

Відбувається наступний процес:

1. Тепловий насос встановлюють на поверхні.
2. У землі бурить отвір, в яку опускають теплообмінник.
3. Грунтова вода, що проходить через насос, нагрівається і використовується потім в побутових і промислових цілях.

За допомогою теплового насоса вдається перетворити 1 кВт електрики на 4-6 кВт теплоенергії.

Основною перевагою системи є співвідношення електричної енергії та отримуваної потужності – 1 до 4-6 кВт. Наприклад, при використанні звичайного кондиціонера виходить 1 до 1. Тому установка цілком зможе окупити незабаром.

Особливості

Самостійне опалення будинку від землі має певні труднощі, про які ми розповімо нижче:

1. Починаються вони з виготовлення шахтного ствола. Його розрахунок ведеться окремо для кожного конкретного випадку, до уваги беруть:

• клімат у цій місцевості;
• тип ґрунту;
• характеристику будови земної кориу цьому регіоні;
• площа обігріву.

На фото – основу геотермального обігріву будинку складають глибинна свердловина та тепловий насос.

Зазвичай глибина варіюється в межах 25-100 м-коду.

1. На наступному етапі в ствол опускають труби, які повинні поглинати тепло з надр і подавати його в насос, що підвищує температуру теплоносія в системі опалення.

Порада: роботи краще проводити з помічником, тому що труби часто бувають досить великою масою.

Влітку опалення енергією землі можна запустити як кондиціонер. Навіщо активується зворотний механізм. Під час роботи теплообмінник почне брати охолоджувальну енергію.

Види

Для екологічно нешкідливої ​​та ефективної роботи системи є три основні варіанти:

Грунтові води	У цьому випадку застосовують для обігріву будівлі теплову енергію ґрунтових вод, розташованих на великій глибині. У неї досить висока температура, тому тепловий насос опалення піднімає її та нагріває. Після цього вода через теплообмінник віддає основну частину існуючої енергії.
Антифриз	Метод потребує додаткових витрат. На глибину 75 м і нижче опускається резервуар з антифризом, ціна якого є досить високою. Коли він нагріється, його тепловим насосом піднімають до теплообмінника. Після віддачі тепла антифриз надходить знову в ємність.
Водойма	Цей спосіб не вимагає обладнання ґрунтової шахти. Таке опалення будинку від землі підходить у тому випадку, якщо є вихід на водойму. Від теплообмінника по дну водоймища ставлять горизонтальні зонди, які допомагають перетворювати тепло води.

Види геотермального обігріву

Тепер дізнаємося, які переваги мають такі системи, і чи зможуть вони задовольнити наші запити:

1. Теплова енергія виділяється в кілька разів більше, ніж витрата електроенергії на роботу насоса.
2. Немає шкідливих викидів, тому опалення заміського будинку від землі екологічно чистий спосіб.
3. Для функціонування системи потрібна лише електрика. Не потрібне використання хімічних засобівта палива.
4. Під час роботи немає небезпеки вибуху чи займання.
5. Правильний монтаж опалювальної системи гарантує функціонування без техпідтримки приблизно 30 років.

Як самостійно скористатися теплом землі для обігріву будинку

Самостійне встановлення геотермального обігріву

Потрібно сказати відразу, що опалення будинку енергією землі вимагатиме одномоментного великого вкладення коштів. Левова частка з яких піде на облаштування шахтного ствола.

Порада: найдорожча частина у тепловому насосі – компресор. Якщо не бажаєте проблем, не купуйте його з китайського заводу. Найкраще використовувати Danfoss або Copeland (бажано не з Китаю).

Рекомендуємо також використовувати замість радіаторів опалення систему теплу підлогу. Так можна знизити окупність обладнання у рази. Врахувати слід і щорічне підвищення тарифів на традиційні енергоносії, у той же час геотермальна система опалення будинку дозволить уникнути цінових стрибків.

Усередині будинку нічого не нагадуватиме про те, що ви використовуєте земляне опалення. Основна частина схеми – свердловина та теплообмінник, будуть приховані під землею. Необхідно лише виділити невелике місце для приладу, наприклад, у підвалі, що генерує теплоенергію.

Конструкція теплового насосу

Пристрій дозволяє проводити регулювання температури та подачу теплоенергії. Інструкція з монтажу системи опалення в будинку не відрізняється від традиційного способутому ніяких особливостей у ньому немає.

Висновок

Застосування теплових насосів дозволяє позбутися традиційних видів палива, що дорожчають щороку, хоча початкові витрати будуть досить великими. Монтаж геотермального опалення можна проводити самостійно, тільки при установці труб в шахтний стовбур бажано пригасити помічника.

Окупність проекту залежить від утеплення житла, а також методу обігріву – радіаторна або тепла підлога. Відео у статті дасть можливість знайти додаткову інформацію з вищезгаданої теми.

Page 2

Однією з основних тенденцій сучасного світу є те, що ціна на традиційні види енергоносіїв, які використовуються для опалення будинку, постійно зростає. Тому все Велика кількістьлюдей замислюються про повний або частковий переведення своїх жител на альтернативні види обігріву, які не використовують палива в традиційному розумінні цього слова.

Особлива увага приділяється невичерпним природним ресурсам, яких, наприклад, відноситься сонячне світло.

Альтернативні джерела енергії – майбутнє систем опалення

Способи отримання безкоштовної теплової енергії

Хоч як це дивно звучить, існує навіть не один, а кілька різних способів опалення власного будинку без використання газу чи твердого палива.

До них відносяться:

1. Енергія землі. Грунт нижче за рівень промерзання навіть взимку має постійну температуру, правильно використовуючи яку можна опалювати приміщення будинку.
2. Енергія води. Принцип використання той самий, що й у землі. Якщо недалеко від будинку є відкрита водойма, яка не промерзає до дна в зимовий час, цю енергію також можна перетворити на тепло, що йде на опалення.
3. Енергія повітря. Повітря на вулиці є джерелом тепла. Охолодивши його за допомогою спеціальної апаратури, отриману енергію можна направити на підвищення температури в будинку.

Теплова енергія землі може використовуватись для опалення будинку

Усі перелічені вище технології відомі інженерам вже досить давно, але вони мають суттєвий недолік: для отримання теплової енергії повинні бути використані спеціальні пристрої, які працюють від електрики. Тому отримати повністю безкоштовне тепло тут не вдасться.

Єдиним варіантом залишається сонце. Хоча обладнання, необхідне для трансформації сонячної енергії на теплову, коштує досить дорого, інструкція з його монтажу проста. Ви зможете сконструювати колектори опалення та своїми руками, забезпечивши себе безкоштовним теплом у майбутньому.

Зверніть увагу! Ефективно працюватиме така установка лише у південних районах, де сонце добре обігріває землю.

Для інших регіонів нашої країни можна порадити використовувати таку конструкцію як доповнення до традиційним методамопалення.

Сонячна енергія – найперспективніше джерело тепла для опалення будинку

Використання геліосистеми для опалення

Загальні вимоги

Перед прийняттям рішення про встановлення сонячної системи опалення врахуйте такі обставини:

1. Доцільно встановлювати сонячну систему опалення лише як основну частину. У певні дні та місяці вона збільшує потужність традиційної кліматичної мережі, знижуючи витрати на оплату палива. Сучасне обладнання ще не дозволяє використовувати сонячні колектори як джерело тепла.
2. Сонячна система обігріву не зменшує ефективність основної системи опалення, оскільки функціонує окремо.
3. Існує обладнання, здатне акумулювати енергію сонця, накопичуючи її у спеціальних пристроях. Однак ці технології знаходяться на стадії розробки та широко не застосовуються. Тому будинок і має бути обладнаний традиційним котлом.
4. Влітку опалювальна система може бути використана як джерело гарячої води для побутових потреб. Контур опалення вимикається.

Геліосистема не здатна покрити всю потребу будинку в тепловій енергії

Площа сонячних колекторів

Для визначення площі полів, які збирають сонячну енергію та перетворять її на теплову, необхідно взяти за основу потребу в теплі всіх літніх споживачів.

Сюди відносяться:

• система постачання гарячої води;
• система запобігання конденсації вологи в підвальних приміщеннях;
• інші інженерні мережіне пов'язані з опаленням.

Потім отримане значення необхідно збільшити в 2-2,5 рази, отримавши цим шукану потужність геліосистеми. Точні розрахункидоцільно доручати фахівцям, оскільки на цей параметр впливає багато інших факторів.

Порада! Для зразкового (дуже грубого) визначення площі сонячних колекторів можна взяти таке співвідношення: на опалення 1 км.метра будинку необхідно геліополі площею від 0,1 до 0,2 кв. метри.

Кут нахилу сонячних панелей

При монтажі геліосистеми дуже важливо дотримуватися кута нахилу колекторів, що рекомендується, по відношенню до горизонту. Якщо ви маєте можливість вибрати цю величину, що буває не завжди, то сонячні панелі необхідно розміщувати під кутом 60 градусів до горизонту, спрямованими в південну сторону.

Зверніть увагу! Цей параметр дещо відрізняється від того, який використовується у системах забезпечення гарячою водою.

Таким чином, досягається велика ефективність роботи панелей у зимовий час, і зменшуються надлишки теплової енергії, що утворюється влітку.

Якщо панелі, що вловлюють сонячне тепло, передбачається монтувати на даху, кут якого не перевищує 30 градусів, доцільно віддати перевагу не плоским, а трубчастим конструкціям (з вакуумними трубками). Їхні кронштейни передбачають можливість індивідуального орієнтування та зміни кута нахилу над горизонтом, що суттєво збільшує ефективність.

На фото – сонячні колектори, що складаються з вакуумних трубок

Місткість накопичувача води

Щоб покрити потребу мешканців будинку у гарячій воді, необхідно до складу сонячної кліматичної системи включити накопичувальну ємність. Вона дозволяє забезпечувати мешканців водою у похмурі дні.

Місткість бака розраховується так:

• 50 літрів на кожен квадратний метрплоских сонячних колекторів;
• 90 літрів за кожен квадратний метр трубчастих накопичувачів.

Схема роботи сонячної системи опалення

Різновиди сонячних систем опалення

При конструюванні кліматичної геліосистеми ви можете вибрати між двома основними варіантами:

1. Акумулювати сонячну енергію у спеціальних пристроях для подальшого використання. У цьому випадку частиною системи є накопичувальний бак, В якому нагрівається вода. Щоб забезпечити роботу системи у похмурі дні, потрібний додатковий котел на традиційних джерелах енергії. Він грітиме воду в баку при недостатньо ефективної роботиСонячна кліматична система.

   З ємності трубопроводами розігрітий теплоносій надходить у радіатори опалення, які працюють так само, як і в класичній системі обігріву.

2. Безпосередньо використовувати отримане тепло в систему обігріву будинку. Тут сонце гріє воду, що йде від батарей (зворотку). Таким чином в котел надходить теплоносій з більш високою температуроюЩо істотно знижує витрати на обігрів – нагрівач працюватиме з набагато меншим навантаженням.

Комбінована система опалення з котлом та сонячними панелями

Деякі особливості експлуатації

Зазначимо найбільш важливі моменти щодо використання геліосистем:

• вона може покрити трохи більше третини потреб будинку в опаленні;
• її роблять частиною традиційної системи з рідким теплоносієм, де як нагрівальне обладнання використовуються радіатори;
• як основне джерело енергії доцільно використовувати конденсаційний газовий котел, що володіє найвищим ККД;
• кут нахилу колекторів необхідно робити рівним 60 градусів, інакше ефективність роботи геліосистеми суттєво знижується взимку.

Тепло Сонця можна використовувати по-різному

Висновок

Хоча геліосистеми, що існують в даний час, і не можуть замінити традиційне опалення, вони істотно знижують навантаження на котел, заощаджуючи паливо, що використовується. І сонце не єдиний помічник у цьому. Більш детально про комбіновані схеми опалення ви можете дізнатися з відео в цьому матеріалі.

gidroguru.com

• Які труби краще використовувати для опалення квартири

Перед кожним власником заміського будинку постає таке важливе питання, як забезпечення подачі тепла у всі житлові приміщення. Сьогодні різні виробники пропонують свої варіанти індивідуального опалення приватних котеджів за межами міста. Новинкою у цій сфері можна назвати геотермальне опалення. Звичайно, більшість власників будинків впевнені, що таку зручну та економічну систему подачі тепла можна монтувати лише в тих районах, де є гейзери, вулканічні утворення та гарячі водні джерела. Сучасні установки такого типу здатні успішно працювати і в помірних широтах. теплими джереламипри низьких температурних показниках.

Особливості геотермального опалення

Геотермальне опалення відноситься до альтернативних видів подачі тепла в будинку. Такий варіант теплової установки можна назвати практично ідеальним для облаштування приватного будинку або заміської дачі. Для роботи в системі використовується геотермальна енергія,яка видобувається із різних природних джерел тепла. Основний принцип роботи в такій установці схожий на роботу ходильної системи. Головна відмінність при цьому: якщо в холодильнику рефрижератор продукує з отриманої системи охолодження для повітря, то тут виробляється теплова енергія.Злагоджена робота можлива навіть при низькі температурні характеристики.

Головна особливість геотермального опалення в будинку полягає в тому, що в теплу пору повітря в будинку охолоджується, а ось взимку нагрівається. При цьому витрати на таке опалення дуже низькі в порівнянні з іншими тепловими установками.У чомусь робота такої системи схожа на кондиціювання повітряних потоків. Вона допомагає створити у будинку потрібні теплота затишок, забезпечуючи господарям комфортні умови проживання у будинку.

Принцип геотермального опалення

Геотермальне встановлення працює в автономному режимі, чітко регулюючи при цьому необхідну в приміщенні температуру. Принцип, закладений основою її роботи, однаковий всім установок, тому він незалежний від різних виробниківкомплектуючі елементи. Основна робота покладається на спеціальні насоси,які можуть мати деякі відмінності між собою за дизайнерським рішенням, різновидами, але при цьому коефіцієнтні даніза продуктивністю тепла у всіх них аналогічні. Що стосується енергії, що використовується, то геотермальна система успішно працює з різними видами. енергії землі.

Складається система із двох контурів, а саме:

• внутрішнього;
• зовнішнього.

Перший із згаданих представлений звичною для багатьох опалювальною установкою із з'єднання труб та радіаторних елементів. Зовнішній контур – це габаритний теплообмінник,який монтується під товщею землі або у водному масиві. Усередині нього циркулює особлива рідина з додаванням антифризу, іноді ще його заповнюють звичайною водою. Теплоносій набирає температуру навколишнього середовища,і вже прогрітий надходить далі геотермальний насос. Нагромаджене таким чином тепло передається далі внутрішньому контуру. Це дозволяє прогрівати воду в радіаторних елементах та трубах по будинку.

Способи реалізації геотермальної установки

Таке опалення відрізняється між собою за способами встановлення теплообмінника. На сьогодні використовуються три різновиди:

1. Вертикальнийтеплообмінник: відрізняється компактністю та вищою собівартістю установки порівняно з іншими видами. Для встановлення вертикального теплообмінника не потрібно використовувати велику площу, але знадобиться використання спеціалізованих бурильних установок.Залежно від вибраної технології глибина готової свердловини може досягати показника до 200 метрів, мінімальний показник – 50 метрів. Термін служби системи складає до сотні років.Вигідно встановлювати такий вид геотермального опалення у разі монтажу на вже облаштованій ділянці. Ландшафт місцевості залишиться практично не зворушеним.
2. Горизонтальнийтеплообмінник: такий тип використовується досить часто. При монтажі горизонтального теплообмінника труби укладаються на велику глибину, яка обов'язково перевищує рівень промерзання ґрунту.Основний мінус використання саме такого розведення полягає в тому, що під монтаж колектора необхідно використовувати велику площу. Важко прокласти таку систему на вже облаштованій ділянці.
3. Водорозміщенийтеплообмінник: така установка є найбільш економною за витратами серед усієї різноманітності геотермального опалення, оскільки працює за рахунок енергії водяних масивів.Така система актуальна для тих домовласників, у яких на відстані сотні метрів є якесь водоймище. Такий теплообмінник найбільш вигідний,що робить його монтаж найбільш доцільним серед усіх різновидів такого опалення.

Плюси та мінуси геотермального опалення

Актуальним геотермальне опалення стало в Америці в період кризи у 80-ті роки. Спочатку монтаж установок коштував великих грошей і таке опалення використовувалося виключно заможними людьми, але пізніше геотермальне опалення стало більш доступнимдля масового використання населенням.

Переваги використання геотермального опалення у приватному житлі:

• енергію геотермального виду отримувати та надалі використовувати можна практично в будь-якому місці;
• подача такого виду тепла необмежена;
• використання такої енергії вважається найстійкішим;
• енергія геотермального виду містить у собі різного роду шкідливі викиди від згоряння вуглекислого газу;
• опалення на основі геотермальної установки не вимагає надання будинку постійного обслуговування;
• опалення вважається безкоштовним для власника будинку;
• насоси установки займають набагато менше місця, ніж аналогічні теплові установки, геотермальному насосу під установку потрібно місця приблизно стільки ж, як і, наприклад, холодильнику;
• геотермальна енергія допомагає як нагрівати приміщення, так і при необхідності охолоджувати його, принцип роботи схожий з алгоритмом роботи кондиціонерів;
• за бажання можна встановлювати таке опалення спільно з іншими системами подачі тепла, наприклад, з газовою системою, дизельною або енергією сонця, що працює.

Незважаючи на цілу низку позитивних моментів використання такого виду опалення, геотермальні установки мають і свої недоліки,основні серед яких такі:

• високі показники собівартості для монтажу системи;
• довгий термін окупності.

Такі недоліки системи опалення тьмяніють у порівнянні з нинішніми тенденціями світового подорожчання. різних видівпалива. Звичайно, термін окупності тривалий, але за сотню років геотермальна установка покаже всі свої плюси та доведе свою економічністьна практиці. Такий вид опалення вже гідно оцінили в низці країн Європи та в Америці. Наприклад, у Швеції близько 70% приватних домовласників вибрали як опалення саме таку систему.

Відео

Сергій Єлгазін дізнався все про геотермальне опалення в одному з фінських будинків: