Геотермальное отопление дома – принцип работы, способы установки

За последние несколько десятилетий использование альтернативных источников энергии и обогрева помещений стало популярным выбором. Из-за повышения стоимость ископаемых ресурсов, нефти и газа традиционные источники энергии. Один из таких способов, использование геотермального отопления. Такая система не отличается сложностью, поэтому организовать её можно самостоятельно и в краткие сроки.

В Европе и США использование такого вида обогрева вышло на первое место, однако в России и странах СНГ оно является малопопулярным. Однако рентабельность и безвредность позволят данному виду быстро найти поклонников.

Общая схема

Принцип функционирования

Согласно принципам работы явление отопления за счет геотермальных источников сходно по работе с обычным рефрижератором, к которому подключили инверторное устройство. То есть, вместо охлаждения, происходит нагрев. Почва земли отлично сохраняет тепло и при определенных условиях передает его.  За счет высокой температуры ядра планеты, которая даже на незначительных глубинах достигает литосферы грунт практически не промерзает.

Принцип работы

За счет данной особенности нагрева почв была создана технология обогрева помещений. Принцип работы отопления имеет следующий вид: в подвале устанавливается насос, который через сеть труб проходит в специально просверленную шахту. Теплообменная жидкость за счет взаимодействия с более теплой поверхностью нагревается, после чего обратно её выкачивает помпа. В результате чего, можно использовать жидкость для обогрева или других целей. При подключении к трубопроводу, который расположен внутри дома реализуется система отопления подземным теплом.

Система состоит из двух главных компонентов:

• Внутренний контур – устанавливается внутри дома, включает набор труб, радиаторов, отопления теплоизоляции дома и стен. За счет закольцованной системы ветвей сообщается с внешней частью конструкции и осуществляет циркуляцию воды и обогрев помещений.

Составные части

• Внешний контур представляет собой сложную конструкцию, которая требуется для того, чтобы набирать и передавать энергию от земли или воды к внутреннему контуру. Состоит из теплового насоса, и при необходимости обогревательного прибора, который дополнительно увеличивает температуру воды.

К достоинствам подобного подхода к обогреву относят высокий коэффициент полезного действия. Требуется обеспечивать энергией насос, который при затратах 1 киловатт/час будет предоставлять тепла на 4-6 киловатт в зависимости от географического положения.

К примеру, кондиционер с системой обогрева преобразовывает электричество в тепло с куда меньшим КПД, что обусловлено высоким уровнем потерь при реакциях. Именно поэтому, постройка такого отопления является способом экономии. Особенно при правильной реализации.

Принцип функционирования

Особенности системы

Процесс организации сети достаточно сложен, и пройти его без привлечения спецтехники и специалистов затруднительно. Наиболее важным элементом является шахта, глубину которой рассчитывают исходя из множества факторов:

• Климат;
• Среднегодовая температура;
• Характерные типы почвы;
• Площадь помещений.

В неблагоприятных условиях глубина достигает 100 метров. Чтобы её достичь придется вызывать специалистов с бурильной установкой. Подбор габаритов будущего отверстия в почве требуется рассчитать индивидуально, при необходимости несколько раз повторяя замеры.

Внутренний контур устройства

После чего требуется расположить в шахту трубы теплопоглощающего трубопровода. Материал, из которого изготовлены эти трубы должен обладать высокой степенью теплопроводности. Требуется обеспечить трубам достаточную степень защиты от коррозии. Материалу придется длительное время находиться в условиях сырости, поэтому обычная сталь плохо подойдет для использования. Придется использовать нержавейку или другие, синтетические материалы.

Функциональное значение труб заключается в передаче теплоносителя к помпе, который в дальнейшем будет служить для повышения температуры жидкости и направлять её к сети трубопроводов. В зависимости от длины труб, их масса достигает несколько десятков килограммов. Притом, что нужно соединить несколько труб, масса которых складывается без подвесного оборудования справиться с этим будет затруднительно. Нужна команда специалистов или несколько помощников.

Способы работы системы

Термальное отопление представляет собой эффективную систему, не наносящую ущерба окружающей среде. Соорудить конструкцию можно несколькими различными способами, каждый из которых в процессе использования задействует собственные источники получения тепловой энергии:

Горизонтальное размещение

1. При наличии в глубоких слоях почвы под территорией дома резервуаров или протоков вод можно обогревать помещения ею. Если жидкость циркулирует на глубине более 25 метров, её температуры достаточно для прогрева. Помпа выкачивает по трубам жидкость и передает её в трубопровод, после чего нагревает помещение и возвращается обратно.
2. Второй способ задействует поверхность почвы. На большую глубину опускается емкость, которую заполняют хладагентом, который не замерзает. За счет контакта с горячей поверхностью он согревается, затем с помощью тепловой помпы поднимается к теплообменной жидкости, температура которой повышается, затем антифриз возвращается в емкость.
3. Последний способ подойдет для владельцев домов с выходом на водоем. Через дно протягиваются специальные горизонтальные зонды, которые за счет взаимодействия с теплой жидкостью близ дна нагревают и передают её в централизованную часть.

Виды теплообменников

Трубы, проложенные по второму способу, могут укладывать в нескольких плоскостях: вертикальной и горизонтальной:

Первый способ используется редко, поскольку требует значительных затрат площади. Сеть из труб монтируется на незначительную глубину, которая превышает максимальный уровень промерзания грунта, характерный для конкретной местности.

Такой вид устройства имеет несколько недостатков, основные из которых потребность задействовать большое количество резервуаров с антифризом, огромная площадь, которую требуется отдать под размещение трубопровода, которая в значительной мере будет превышать площадь отапливаемого помещения. К тому же, застройка займет большое количество времени и потребует траты денег, а земельные работы существенно ухудшат ландшафт. При наличии газона, растительный покров будет полностью испорчен.

Вид в разрезе

При наличии на участке деревьев, придется проводить трубы на расстоянии не менее полутора метра от них. Иначе, разрастающиеся корни могут привести к порче системы.

Вертикальное размещение резервуара занимает куда меньше места, однако сложность работ высока. Придется привлекать специалистов по бурению, что затрачивает значительный объем денежных средств.  Скважина достигает глубины 200 метров, если система размещается в северных районах. При работах территория не затрагивается. Часто используется для загородных домов. Срок эксплуатации такого вида может превышать 100 лет.

Преимущества геотермальной системы отопления

Для применения в загородных домах у такого способа обогрева имеется несколько основных достоинств:

1. Высокий уровень рентабельности. Постройка окупается за несколько месяцев, за счет большого количества выделяемой таким способом энергии, относительно потерь электрического тока. Поэтому, срок окупаемости короткий.
2. Безопасность. Подобные конструкции выделяют крайне низкое количество вредоносных веществ в почву и окружающую среду, что выгодно отличает их от аналогов на ископаемом топливе.
3. Для работы система требует только электричество, которое может быть получено от солнечной батареи или ветряка. Не требуется использования легковоспламеняющихся материалов.
4. Если отопление правильно установлено и закреплено, он может прослужить несколько десятилетий, без необходимости дополнительного обслуживания.

Таким образом, использование подобных видов отопления представляет собой лучший выбор для следующих категорий населения:

• обитает в частном доме, который не подключен к газовым магистралям;
• сталкивается с частыми проблемами в снабжении электричеством;
• у которых могут быть проблемы с доставкой газа или угля;
• по каким-либо причинам желают перейти на альтернативные источники тепла и энергии;
• имеют на руках достаточную сумму для возведения и монтажа конструкции.

Устанавливаем геотермальное отопление самостоятельно

Стоимость проекта и проведения работ при установке геотермальной конструкции достаточно значительна, покупка всего необходимого оборудования, привлечения команды специалистов, а также необходимость длительных земляных работ не могут обойдись дешево.

Однако за счет рентабельности установки такого типа отопления в доме, срок окупаемости достаточно быстрый. Дополнительно сэкономить поможет установка других источников альтернативной добычи энергии, например, солнечных панелей, которые могут питать геотермальную сеть. Даже при существенных скачках цен на ископаемые ресурсы и газ, они не повлияют на стоимость отопления.

Главная часть сети проводов скрывается глубоко под землей, резервуар с хладагентом, который помещается в скважину подает топливо к дому. Причем в подвале или другом хозяйственном помещении потребуется разместить генератор тепла. Большинство таких приборов достаточно компактны. Для согрева помещений придется установить несколько радиаторов.

На установленном генераторе возможно регулировать температуру в доме и расход энергии. Монтаж сопровождается установкой оборудования для обогрева комнат, разветвлением трубопровода. В большинстве помещений тепловой генератор выносится в отдельное помещение, чтобы шум от работы не мешал жильцам заниматься своими делами.

Распространение геотермального отопления

Такой вид обогрева зданий стал популярным с 1980 в соединенных штатах, в который последствия скачка цен на нефть не позволяли отапливать ею дома. После изобретения система было достаточно дорогой в установке и монтаже, поэтому использовать её могли исключительно богатые слои населения.

Однако, с ростом количества домов, применяющих тепло земли как источник горячей жидкости, снижалась цена на комплектующие и установку, и количество домов, которые применяли такое отопление.

В начале 90х годов согласно опросам населения в разных регионах, количество граждан в США, которые применяли данную систему для отопления достигло 12 миллионов человек. После чего, технология распространилась в Европе, особенно северных регионах.

Аналогом по стоимости обогрева является система обогрева на природном газу, однако это топливо истощается с каждым годом. Тоже касается угля, дров. Для небольших домов можно использовать традиционные печи, однако в зданиях с крупной площадью отопление за счет твердотопливных элементов требует значительных сил. Поэтому, необходимость чем-то заменять традиционные источники топлива привела к появлению альтернативы в виде геотермальных конструкций.

Использование нетрадиционных источников энергии стало распространенным в последнее время за счет подорожания традиционного топлива. Используют с целью обогрева тепло земли, солнечный свет и ветер, что при комбинации на участке позволяет существенно экономить средства.

Геотермально обогревать дом гораздо дешевле, чем использовать как отопительный элемент уголь иди дрова. Для этого потребуется постоянный доступ к току, поэтому нужна или электростанция, работающая без перебоев или источник бесперебойного питания.

Вконтакте

Facebook

Twitter

Google+

принцип работы, преимущества, выполнение монтажа

Из-за постоянного роста цен на энергоносители люди стараются стать энергетически независимыми. Так, более актуальным становится использование альтернативных источников тепла. Речь идет о геотермальной системе отопления, предполагающей применение специальных насосов. Благодаря ей становится возможным получение тепла непосредственно из земли.

Принцип работы системы отопления

Люди всегда старались получить тепло, исходящее из недр земли. Благодаря появлению геотермального отопления это стало возможным.

В центре земли располагается магма, прогревающая землю. Из-за наличия верхнего слоя грунта она не охлаждается. Достаточно было научиться применять такое тепло, чтобы открыть альтернативный источник тепла. При его грамотном использовании удастся решить проблему теплообеспечения любых загородных домов.

Многие люди считают принцип работы геотермального теплового насоса довольно сложным. На самом деле достаточно разобраться с особенностями отопления из земли. Работа системы возможна благодаря наличию внешнего контура, выполняющего функции теплообменника. Он располагается в воде либо под землей. Внутри этого элемента располагается вода или любая другая жидкость, вбирающая в себя тепло. Теплоноситель попадает в геотермальный насос, аккумулирующий тепло. Это оборудование распределяет полученную энергию по всему внутреннему контуру.

Стоит отметить, что подобные тепловые насосы соответствуют стандартным размерам, однако их производительность оказывается действительно высокой.

Разновидности геотермальных систем

Существует несколько видов таких систем отопления. Все они отличаются только теплообменником. Его выбор зависит от особенностей участка и некоторых нюансов местности.

• Горизонтальный теплообменник используется для отопления только при наличии значительной территории, где нет огорода либо сада. Если вы хотите обеспечить тепловую энергию для загородного дома площадью в 200 м², то размеры земельного участка должны составлять минимум 600 м². Трубы располагаются в подготовленных траншеях, находящихся ниже уровня промерзания земли. Естественно, эта глубина может быть разной в зависимости от региона.
• Вертикальный теплообменник помогает сэкономить место. Устанавливать такое оборудование можно, сохраняя ландшафт местности. Для углубления зондов применяется бурильное оборудование, что делает использование тепловых насосов дорогим. Важно помнить о том, что глубина скважины составляет около 100 м, а диаметр – не более 150 мм.
• Некоторые теплообменники размещаются в толще воды. Подобный вариант отопления признан наиболее экономным, однако он подойдет только для тех людей, чей дом находится на расстоянии в 100 м от ближайшего водоема. В таком случае удастся использовать тепловую энергию воды. Соответственно, все трубы укладывают непосредственно на дно озера или пруда глубиной минимум в 2,5–3 м. Площадь водоема должна составлять хотя бы 200 м².

Многие люди затрудняются сделать выбор. Чтобы не ошибиться, стоит учесть финансовые возможности и некоторые особенности земельного участка. Если рядом с домом располагается водоем, который соответствует всем упомянутым требованиям, то удастся организовать геотермальное отопление своими руками. Причем разрешение на использование тепловых насосов и выполнение работ от каких-либо инстанций не потребуется. Если говорить об использовании других систем, то для вертикального теплообменника потребуются значительные финансовые вложения, а для горизонтального – много незанятой земли.

Преимущества подобного способа отопления

Существует много противоречивых мнений об альтернативных источниках тепла. Естественно, геотермальное отопление дома не стало исключением. Однако объективных преимуществ у такой системы действительно много.

• В ходе экспериментов было доказано, что благодаря использованию тепловых насосов удастся получить тепло с минимальными затратами. Подобный вид отопления отличается действительно высоким КПД, а средства окупятся очень быстро.
• Количество энергии, которое может выделять грунт, считается безграничным. Соответственно, даже самой холодной зимой в помещении будет тепло.
• Благодаря подобной системе не придется покупать топливо и организовывать место для его хранения.
• Работа геотермального отопления осуществляется в автономном режиме, а значит, контроль или обслуживание не потребуются.
• Подобный вариант считается действительной экологичным. Это объясняется тем, что в процессе работы системы химические вещества не применяются. В свою очередь, это помогает избежать возможного возгорания.
• При желании можно реализовать подобную систему своими руками. Причем на выполнение работ потребуется минимум средств.
• Если вы правильно установили тепловой насос и учли особенности оборудования, то получите вечный источник тепла.

Самостоятельная организация геотермального отопления

Как уже упоминалось ранее, подобная система является наиболее доступной, а значит, каждый владелец дома может воспользоваться энергоресурсами земли. При этом организация геотермального отопления не потребует значительных вложений или человеческих ресурсов. Монтаж системы своими руками довольно прост. В данном случае главное – выполнить правильные расчеты.

Естественно, установка оборудования и самих тепловых насосов зависит от выбранного типа теплообменника.

• Проще всего выполнить монтаж при условии, что дом расположен возле водоема. В таком случае достаточно нанять нескольких помощников и спецтехнику, чтобы проложить трубу на дне. После этого останется лишь подключить тепловой насос, после чего в доме станет тепло.
• Если вы отдали предпочтение горизонтальному теплообменнику, то придется перекопать участок. Впоследствии здесь не удастся организовать сад или огород.
• Наиболее сложной считается установка вертикального теплообменника. Выполнение такой работы стоит доверить специалистам, имеющим соответствующий опыт и профессиональное бурильное оборудование.

Помимо укладки труб, необходимо обратить внимание на монтаж самого теплового насоса. Подобный прибор должен быть правильно установлен, иначе система окажется неэффективной.

Геотермальное отопление стало использоваться совсем недавно. Благодаря ему удается получить дешевую энергию с минимумом расходов. Чтобы такой альтернативный вариант оказался эффективным, необходимо учесть все требования, а также правильно установить тепловой насос.

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

особенности, плюсы и минусы, принцип работы

Содержание статьи:

Геотермальное отопление дома — это перспективная технология получения альтернативной энергии, рассчитанная на окупаемость в течение нескольких лет. Постоянно растущие расценки на коммунальные услуги заставляют владельцев частной недвижимости искать новые и нетрадиционные способы экономии энергии. Решить проблему можно, используя геотермальное тепло земли. Изготовить такую систему можно и самостоятельно, тем самым неплохо сэкономив на услугах профессионалов. Достаточно изучить технологию земляного отопления, составить грамотную схему, закупить оборудование и выполнить его установку.

Особенности геотермального отопления

Стабильность температуры глубинных слоев грунта позволяет использовать энергию для отопления дома

Геотермальная система отопления — это полуавтономная установка, которая работает от двух источников энергии:

1. Потенциальная энергия земли. Ее температура на глубине практически стабильна, независимо от погоды и времени года.
2. Электричество. Необходимо для работы теплового насоса, осуществляющего сжатие жидкости, вследствие чего происходит ее нагревание или охлаждение.

Поскольку часть энергии берется извне, эффективность установки составляет 90%, что позволяет снизить расходы на отопление до минимума. Система надежна настолько, насколько качественно изготовлен силовой агрегат. Срок службы ограничен только ресурсом электрической установки.

Принцип работы

Тепло земли для отопления дома используется в странах, где есть большое количество горячих источников. Там теплоноситель закачивается в трубы и подается для обогрева в жилые и административные здания. Для отдельного строения такой вариант не подходит, так как никто не станет делать миллионные вложения, которые никогда не окупятся.

Два контура отопления – внешний и внутренний

Геотермальная система отопления частного дома работает по-другому. В основе лежит закон выделения энергии при совмещении носителей, имеющих разную температуру. При этом происходит выделение тепла, которое идет на обогрев помещений. Геотепло имеет схожий принцип работы с технологией холодильника и кондиционера, где энергия распределяется на образование жара и холода. Разница состоит в том, что низкая температура уже имеется.

Термальное отопление представляет собой систему, состоящую из таких частей:

• Внешний контур. Представляет собой замкнутый трубопровод, в котором циркулирует жидкость. В процессе тока она приобретает температуру окружающей среды, тем самым становясь носителем энергии.
• Внутренний контур. Это стандартная обвязка, состоящая из труб и радиаторов. В него поступает нагретая жидкость. Для работы в режиме охлаждения устанавливаются конвекторы.
• Тепловой насос. Компактный прибор, сжимающий жидкость, придавая ей заданную температуру, обеспечивающий циркуляцию теплоносителя по внутреннему и внешнему контуру.

Энергетическая установка обладает отличной производительностью. При потреблении 1 кВт от сети, она выдает до 5 кВт тепла, нагревая воду до 45 градусов.

Классификация по конструкционному типу

Три типа теплообменников-горизонтальный, вертикальный и водоразмещенный

Конструкция геотермической бытовой системы выбирается исходя из географического расположения участка, типа и уровня промерзания грунта, наличия глубоких водоемов рядом со строением.

Существуют такие виды внешних теплообменников:

• Горизонтальные. Представляют собой контур, закопанный на глубине 2 м и более на площади не менее 60 квадратных метров. Необходимым условием для строительства является отсутствие деревьев вблизи трубопровода. Их корни могут повредить конструкцию и пострадать от перепадов температуры. Выкопать котлован можно вручную, но при наличии средств лучше нанять технику. Целесообразно над трубами обустроить газон.
• Вертикальные. Предполагает бурение нескольких скважин глубиной до 150 м. С целью экономии полезной площади, из одной точки делается несколько отверстий под разными углами. Своими руками выполнить такую работу невозможно, необходимо приглашать специалистов. Отсюда большие затраты на установку.
• Водоразмещенные. Трубопровод размещается на дне пруда, озера или реки. Метод требует минимум затрат, как в финансовом плане, так и в плане приложения усилий. Сложность состоит в том, что для строительства в водоеме общего пользования требуется разрешение. Кроме этого, нужно выбирать место, где вода зимой не будет промерзать до дна.

При выборе способа необходимо учитывать стабильность среды, где будет размещен контур. Чем меньше перепады температуры, тем эффективнее будет работать система.

О достоинствах и недостатках системы

Установка теплового котла требует больших первоначальных вложений

Использование энергии земли для обогрева жилья — идея выгодная во всех отношениях, несмотря на то, что в нашей стране она еще не получила должного распространения.

Данная технология имеет следующие достоинства:

• Быстрота монтажа внутреннего и наружного оборудования, отсутствие сложных процессов, каких-либо подготовительных мероприятий.
• Надежность техники, которая отличается простотой и способностью работать годами без обслуживания, ремонта и перебоев.
• Экологическая чистота процесса выработки энергии. Не проводится сжигание топлива, нет вредных выбросов в окружающую среду.
• Экономическая выгода. Обогрев и охлаждение осуществляется за счет использования сил природы, которые бесплатны и практически безграничны. При минимальных затратах электричества объем производимого тепла намного превышает его потребление.
• Функциональность. Система одинаково эффективно работает как на нагрев зимой, так и на охлаждение летом.
• Компактность и экономия полезного места. Размер котла сопоставим со стиральной машиной, нет необходимости выделять место для топлива.

Недостаток у технологии только один — большие первичные вложения по обустройству контура, монтажу и подключению геотермального котла.

Геотермальное отопление своими руками

Сборка внешнего контура геотермального отопления

Пошаговая инструкция по строительству геотермальной системы своими руками:

1. Обследовать участок, выбрать место для установки внешнего контура, составить чертеж.
2. Провести закупку необходимого материала и оборудования.
3. Собрать внешний контур. Приглашаются бурильщики, экскаваторщик, из пруда предварительно сливается вода.
4. Система заполняется соленой водой или антифризом.
5. Устанавливается нагревательный котел, к нему присоединяются оба контура.

По окончании сборки проверяется герметичность системы и пробный пуск. Если все соответствует проектным данным, выполняются финишные и отделочные работы.

Геотермальное отопление дома теплом земли

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

Геотермальное отопление дома за счет энергии земли

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

Способы получения природной тепловой энергии

Геотермальные тепловые насосы различаются по способу извлечения тепла:

1. Установки, использующие тепло грунтовых вод глубокого залегания, горячих гейзеров и т.д.
2. Системы, в состав которых входит резервуар с антифризом, устанавливаемый в грунте на глубине от 75 метров. Отопление из недр земли обеспечивается за счет естественного нагрева емкости с антифризом; в результате хладагент, проходя через теплообменник, отдает полученное тепло и возвращается в емкость.
3. Геотермальный контур укладывается по дну водоема, который является естественным аккумулятором тепла. В данном случае нужно учесть, что водоем может полностью промерзнуть в зимнее время.

Виды геотермальных тепловых насосов

Отопление дома энергией земли требует масштабных работ по монтажу системы, но зато это экологичный способ получить практически бесплатную тепловую энергию. Чтобы отопить дом, потребуются незначительные расходы на электроэнергию, необходимую для функционирования системы.

Принципы функционирования геотермального отопления

Отопление за счет энергии земли успешно применяется в различных климатических зонах: системы способны работать и в южных, и в северных регионах.

Геотермальная установка в процессе своего функционирования использует такое физическое свойство некоторых жидкостей, как способность испаряться, что приводит к охлаждению поверхности. Именно это явление лежит в основе работы холодильного оборудования.

Принцип работы геотермального отопления представляет собой запущенный в обратную сторону процесс охлаждения. Именно так работают кондиционеры, способные не только охлаждать, но и подогревать воздух в помещении.

Принцип работы теплового насоса

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

Устройство геотермальной отопительной системы

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

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

Как происходит процесс обогрева

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

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

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

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

В данном случае система состоит из трех составляющих:

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

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

Оборудование для обустройства геотермального отопления

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

Список оборудования для обогрева с помощью тепла земли включает:

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

Схема устройства теплового насоса

Монтаж системы

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

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

Монтаж горизонтального теплообменника геотермальной системы отопления

Для обеспечения отопления дома теплом земли необходим монтаж системы:

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

Как выглядит геотермальное оборудование в доме

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

Различают два типа коллекторов:

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

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

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

3. Горизонтальный. Использование такого коллектора допускается в регионах с теплым и умеренным климатом, так как глубина промерзания грунта не должна превышать 1,5 метров.

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

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

Горизонтальный и вертикальный тип коллектора

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

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

Преимущества и недостатки

Отопление энергией земли имеет целый ряд преимуществ:

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

Экологичность использования тепловой энергии недр

К недостаткам можно отнести:

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

В умеренном климате геотермальные установки доказали свою эффективность. В северных же регионах данный вид отопления подходит для домов небольшой площади (до 200 м²).

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

Видео по теме:

Геотермальное отопление дома своими руками

Многие владельцы частных домов все еще считают, что геотермальное отопление – это термин чуть ли не из области научной фантастики, и актуален он только для тех регионов, где бурлят горячие источники и имеется высокая вулканическая активность. А поскольку такие природные явления – редкость, то перспективы использования данной альтернативной энергии в наших условиях выглядят для многих туманно. На самом деле геотермальный насос с успехом генерирует тепло и при невысоких температурах, так что даже в умеренном климате применять его можно довольно эффективно. А вот под силу ли смонтировать геотермальное отопление дома своими руками? С этим попробуем разобраться.

Классификация по конструкционному типу

Принцип работы геотермального отопления схож с принципом работы кондиционера или холодильника. Основным элементом является тепловой насос, включенный в два контура.

Принцип работы геотермального (теплового) насоса

Внутренний контур представляет собой традиционную систему отопления, состоящую из труб и радиаторов. Внешний – внушительных размеров теплообменник, находящийся под землей или толщей воды. Внутри него может циркулировать как специальная жидкость с антифризом, так и обычная вода. Теплоноситель принимает на себя температуру среды и «подогретый» поступает в тепловой насос, аккумулированное тепло передается внутреннему контуру. Таким образом происходит нагрев воды в трубах и радиаторах.

Геотермальный (тепловой) насос – ключевой элемент системы. Это компактный агрегат, занимает места не больше, чем привычная нашему взгляду стиральная машина. Если говорить о производительности, то на каждый 1 кВт потребленной электроэнергии, насос «выдает» до 4-5 кВт тепловой энергии. В то время как обычный кондиционер, который имеет схожий принцип работы, на 1 кВт затраченной электроэнергии «ответит» 1 кВт тепловой.

Схема устройства геотермального отопления в частном доме

Надо признать, что устройство этого вида отопления является самым дорогим и трудоемким на сегодняшний день. Львиную долю его стоимости составляет покупка оборудования и, конечно, земляные работы. Естественно, что бережливый хозяин задумывается, а нельзя ли сэкономить, например, на монтаже и сделать геотермальное отопление своими руками? Для того, чтобы ответить на этот вопрос, необходимо разобраться, какие же системы применяют чаще всего и уяснить особенности их устройства.

Существуют и другие типы насосов, используемых в системах отопления. Более подробно об этом вы узнаете из нашей статьи: https://aqua-rmnt.com/otoplenie/alt_otoplenie/teplovye-nasosy-dlya-otopleniya-doma.html

Горизонтальный теплообменник

Довольно часто используют горизонтальный контур, при устройстве которого трубы укладывают в траншеи на глубину большую, чем уровень промерзания почвы в данной местности.

Недостаток системы геотермального отопления с горизонтальным контуром — большая площадь, занимаемая коллектором

Недостаток – территория, занимаемая контуром, должна быть намного больше самого дома, так, для отопления здания площадью в 250 м², под трубы «уйдет» около 600 м². Не каждый застройщик может позволить себе подобную роскошь.

К тому же возникают неудобства, если участок уже облагорожен, приходится соблюдать, например, расстояние от деревьев (1,5 м) и многие другие нюансы.

Вертикальный теплообменник

Более компактный, но и более дорогой вариант – вертикальный теплообменник. Для его установки не потребуется большая площадь, но зато потребуется специальное бурильное оборудование.

Монтаж вертикального теплообменника требует использования специального бурильного оборудования

Глубина скважины, в зависимости от технологии, может достигать 50-200 м, зато срок ее службы до 100 лет. Особенно актуален этот способ, когда планируют геотермальное отопление загородного дома с обустроенной прилегающей территорией, он позволяет сохранить ландшафт практически в первозданном виде.

Водоразмещенный теплообменник

Наиболее экономичная геотермальная установка использует тепловую энергию воды. Ее рекомендуют, если расстояние до ближайшего водоема не превышает 100 м.

Водоразмещенный теплообменник является наиболее выгодным и следовательно более целесообразным для устройства

Контур из труб в виде спирали укладывают на дно, глубина залегания должна быть меньше 2,5-3 м, то есть глубже зоны промерзания. Площадь водоема – от 200 м². Главный плюс – нет необходимости выполнять трудоемкие земляные работы, но необходимо получить разрешение специальных служб. Затратив значительные средства на дорогостоящее оборудование, не стоит экономить на качественном монтаже. Ведь именно от него будет зависеть качество и эффективность всей системы.

Как видим, смонтировать геотермальное отопление дома своими руками не так уж просто. Из всех перечисленных видов, пожалуй, только последний вариант будет достаточно просто воплотить в жизнь самостоятельно. Но даже в этом случае стоит взвесить, все «за» и «против».

О достоинствах и недостатках системы

Впервые к геотермальному отоплению пристально присмотрелись в США, во время кризиса в 80-х. Достаточно дорогие установки прописались в домах самых богатых и продвинутых, но постепенно они становились все доступнее и популярнее. Европа взяла новинку на заметку и стала активно внедрять на своих просторах. Сейчас этот вид отопления уже совсем не диковинка, в Швеции, например, около 70% всего тепла синтезируется при помощи тепловых насосов.

Производители чудо-оборудования и зеленые в один голос твердят о преимуществах этого вида отопления перед всеми остальными, главные плюсы, на которые делается акцент, такие:

• для отопления используется тепловая энергия земли, которая является возобновляемой и неисчерпаемой;
• не существует риска возгорания;
• отпадает потребность в доставке и хранении топливных материалов;
• при работе оборудования не образуются какие-либо вредные выбросы, система абсолютно безопасна и экологична;
• система работает автономно, не нуждается в постоянном контроле и вмешательстве;
• она экономична, практически не требует от владельца затрат на обслуживание;
• при всем разнообразии моделей, коэффициент производительности оборудования остается неизменно высоким.

Геотермальная система отопления хорошо проявила себя в сочетании с «теплыми полами». Подобный дуэт обеспечивает равномерное распределение температуры и препятствует образованию зон перегрева.

Важно! Наиболее выгоден этот вид отопления для домов, площадью до 150 м², владельцы таких небольших коттеджей уверяют, что затраты окупаются за каких-нибудь 3-4 года.

О других вариантах отопления читайте в нашем следующем материале: https://aqua-rmnt.com/otoplenie/alt_otoplenie/energosberegayushhee-otoplenie-chastnogo-doma.html.

Отметим, что на постсоветском пространстве эти системы пока еще не стали популярными. Во многом это объясняется достаточно весомыми капиталовложениями, которые потребуется сделать в самом начале, и довольно длительным сроком окупаемости. Убедить наших сограждан, что это, в конце концов, все равно экономически выгодно, достаточно сложно. Хотя, если учесть ежегодное подорожание привычных теплоносителей и то, что система рассчитана в среднем на 100 лет эффективной работы, то выбор покажется вполне оправданным.

Геотермальное отопление в загородном доме: плюсы и минусы

Земля поглощает около половины суммарной энергии, получаемой от Солнца, в результате в ее недрах, чуть ниже поверхности, сохраняется постоянная температура круглый год. Однако над поверхностью Земли температура воздуха сильно меняется со сменой сезонов от лета к зиме, и люди вынуждены искать источники обогрева и охлаждения для того, чтобы сделать свою жизнь более комфортной.

Ученые предложили использовать для этого силы природы, позволяющие добиваться впечатляющих результатов при минимальной затрате энергоресурсов. Среди инновационных технологий, вызвавших ажиотаж на рынке отопительных приборов, стоит отметить отопление геотермальное, принцип работы которого опирается на использование энергии Земли для обогрева домов с помощью высокотехнологичных насосов.

История технологии

На самом деле, система отопления геотермальная цена которой зависит от вида используемого оборудования и сложности геодезических работ – это не новое изобретение. Сам термин «геотермальная» был известен еще древним грекам, которые использовали «тепло земли» для различных целей. В древние времена людям не было доступно высокотехнологичное оборудование, такое как геотермальный насос для отопления дома, поэтому они использовали горячую воду гейзеров, теплую поверхность вулканов и прочие источники возобновляемой энергии в бытовых целях.

Со временем жители планеты стали активно добывать уголь и нефть, используемые для обогрева домов на протяжении нескольких веков кряду, и про технологию использования тепла из недр земли забыли. Лишь столкнувшись с угрозой полного истощения ресурсов земли, люди задумались о перспективе разработки альтернативных источников обогрева. Так, в последние десятилетия ученые начали активно работать над созданием устройств, способных использовать полностью возобновляемое тепло земли для отопления дома или квартиры.

По какому принципу работает система?

Основной принцип, по которому работает система отопления геотермальная, состоит в том, что в недра земли укладывают систему теплообменников. Они сохраняют и передают тепло земли воде, циркулирующей по контуру. Главным элементом системы является геотермальный насос для отопления дома отзывы о котором позволяют судить про эффективность устройства. Этот прибор обладает впечатляющими показателями работы и в зависимости от мощности и внешних условий способен генерировать КПД от 400 до 600%.

Используя отопление дома геотермальное, собственник сможет сократить до 80% расходов, ранее предназначавшихся для оплаты содержания традиционной системы отопления.

В процессе работы оборудования, тепло из земли для отопления дома не вырабатывается, как в случае сжигания нефти или газа, а лишь переносится из недр земли вовнутрь здания. Такая система является стабильной в работе, независимой от наличия других ресурсов и может обеспечить потребности дома в отоплении и горячем водоснабжении. О других альтернативных способах отопления можно почитать здесь.

Преимущества и недостатки системы

Прежде чем собственник решит инвестировать средства в геотермальное отопление дома под ключ цена которого зависит от многих критериев, он должен знать все плюсы и минусы. Они довольно обширны и не ограничиваются лишь большими первоначальными вложениями и отличной отдачей в работе оборудования в перспективе.

Положительные моменты

Если не брать в расчет огромные финансовые затраты, необходимые для проведения земляных работ и покупки насоса, то геотермальная энергия может дать отличные дивиденды. По сравнению с другими возобновляемыми источниками энергии, геотермальная энергия имеет весомые преимущества – она использует относительно постоянный источник энергии. Это означает, что она не зависит от ветра, солнца, температуры за окном и может работать в режиме 365/24/7 независимо от времени года и прочих внешних условий.

Для геотермальной системы характерен простой и понятный принцип работы. Геотермальное отопление дома при этом является выбором людей, проявляющих заботу об экологии, ведь в процессе эксплуатации побочные выбросы минимальны, а тепло вырабатывается из возобновляемых источников энергии.

Высокая эффективность в сочетании с низкими эксплуатационными расходами позволяет геотермальной системе занять лидирующие позиции в рейтинге альтернативных источников энергии. При этом оборудование, необходимое для функционирования системы имеет малые габариты и отнимает незначительное количество полезного пространства. Так, насос на отопление занимает столько же места, сколько и традиционный газовый котел.

Кроме того, срок службы геотермального теплового насоса достаточно велик – он составляет минимум два десятка лет, при этом трубы, используемые для оборудования теплообменника под землей, имеют еще более солидную гарантию. Производители обещают, что они надежно прослужат в системе отопления до пятидесяти лет. Также стоит добавить, что делая своими руками геотермальное отопление собственник может рассчитывать на бесшумную работу всех компонентов системы, их долговечность и функциональность. Если в доме нет газа, то наша статья «Как организовать отопление загородного дома без газа?» будет полезной.

Критика геотермальной системы

Среди характеристик геотермальных систем встречаются и негативные моменты. Специалисты отмечают, что монтаж геотермальных систем отопления подходит далеко не для всех домов. В частности, дома, расположенные на скалистых участках не могут быть оборудованы геотермальными энергоблоками. Еще одним минусом является то, что насос для отопления в частном доме купить могут далеко не все, ведь прибор отличается от аналогов очень высоким ценником.

Реалии таковы, что на сегодняшний день позволить себе использование экологичного геотермального отопления могут лишь состоятельные люди, бюджет которых рассчитан на огромные капиталовложения в обустройство дома.

Подбор насоса для системы отопления должен проводить грамотный специалист после проведения ряда тепловых, гидравлических и геодезических расчетов.

Установка системы сопровождается масштабными и дорогостоящими работами, поэтому собственнику в процессе монтажа трубопроводов придется постоянно увеличивать статьи затрат и быть готовым к непредвиденным расходам. Непосредственная установка оборудования предполагает работу целой команды профессионалов, имеющих достаточный уровень квалификации для реализации столь сложного и ответственного проекта.

Окончательное решение

При принятии окончательного решения стоит учитывать, что геотермальная система отопления своими руками имеет огромный потенциал, и в перспективе может стать одной из самых востребованных и рациональных систем обогрева домов. Термальные и грунтовые тепловые насосы являются отличной альтернативой другим источникам энергии. Несмотря на то, что монтаж системы изначально обойдется дороже, значительные первоначальные затраты окупятся с течением времени и позволят на протяжении долгих лет пользоваться недорогим и эффективным отоплением, которое дает энергия земли для отопления дома или квартиры.

Геотермальное отопление – виды и принцип работы

Рост стоимости традиционных видов энергоносителей подталкивает человечество на поиски других возможностей производства тепла, чтобы отойти от больших финансовых затрат. В этом плане американские и европейские потребители давно пользуются системой, которая работает по принципу низкотемпературного обмена. Она известна как геотермальное отопление. В чем суть данной системы? Как и за счет чего она работает?

Принцип работы

Тепловой насос получает тепловую энергию грунта на большой глубине

Основа этой отопительной системы – постоянное тепло недр земли. В разных регионах уровень нахождения тепла разный — на севере глубже, а на юге ближе к поверхности. Но суть не в этом. Принцип работы тепловых насосов (а именно они являются преобразователями низкой тепловой температуры в высокую) состоит в том, что по трубкам, которые укладываются в грунт, где расположено тепло, проходит хладагент. Он-то и забирает на себя эту низкую тепловую энергию. Но в процессе перехода его состояния из жидкого в парообразное выделяется большое количество тепла, которое и используется для нагрева теплоносителя. Принцип работы схож с функционированием холодильной установки, только в обратном порядке.

Понятно, что геотермальное отопление дома не требует наличия традиционных энергоносителей, кроме электричества. К сожалению, сам насос работает только от него. Но дело здесь еще и в том, что, забирая из сети электрического тока один киловатт электроэнергии, насос выделяет четыре-шесть киловатт тепловой энергии. Чувствуете разницу? В этом состоит огромная экономия. Получается, что воедино сплелись два принципа, два критерия – экономия и отказ от традиционных источников питания.

Для сравнения можно привести пример работы обычного кондиционера «зима-лето». Он выделяет столько тепловой энергии, сколько потребляет электрической.

Особенности системы

Геотермальная система – это не только оборудование и трубопроводы. Это еще и несколько скважин, в которые необходимо уложить трубы с хладагентом. В этом случае придется провести буровые работы. Стоит такая услуга по бурению недешево. Но все окупится уже за один отопительный сезон.

Сложность буровых работ, а значит, и их стоимость, в основном, зависит от типа грунта. Чем он прочнее и жестче, тем больше времени уйдет на бурение, и тем больше вы заплатите. Глубина таких шахт варьирует в диапазоне 25-100 метров.

Варианты работы системы

Существует три основных варианта функционирования таких систем:

1. За счет температуры грунтовых вод. Как все происходит? Тепловой насос сжимает грунтовые воды и тем самым поднимает их на поверхность, увеличивая их температуру. Вода, пройдя через теплообменник, охлаждается, передавая свое тепло теплоносителю.
2. Шахтный метод. Это когда хладагент, проходящий по трубам, забирает тепло у грунта. Как уже было сказано, глубина таких шахт может быть довольно значительной. Но все зависит от региона.
3. Бесшахтный способ. Этот вариант подойдет для тех домов, которые расположены около открытых водоемов. Трубопроводы прокладываются по их дну в горизонтальной плоскости. Здесь происходит трансформация тепла воды, которая на большой глубине никогда не замерзает. Тепло передается хладагенту, проходящему через теплообменник.

Преимущества

Экологически безопасная система отопления

Еще раз повторимся, что геотермальное отопление загородного дома имеет одно очень важное положительное качество – оно выделяет тепла в несколько раз больше, чем потребляет энергии.Его экологическая безопасность — на самом высоком уровне. Такие установки не являются источником загрязнений или других выбросов, потому что в их работе не используются нефтепродукты или химические соединения.

Единственный материал, который может навредить природе, это хладагент, но он располагается в герметичной и замкнутой системе, выйти из которой крайне затруднительно. А качественная эксплуатация данного типа отопления – гарантия его долгосрочной и эффективной работы.

Заключение по теме

Если обратиться к статистике, то можно заметить, что геотермальная отопительная система сегодня на подъеме. К примеру, лет двадцать назад ею пользовалось двадцать миллионов европейцев. Сегодня эта цифра зашкаливает за семьдесят миллионов. Выглядит внушительно!

Подъем стал особенно заметен совсем недавно, когда Европу накрыл мировой экономический кризис. Те потребители, которые имели деньги, стали переходить на этот вид отопления в своих собственных частных домах. Стоимость установки и монтаж недешевы, но вложения окупаются за два-три года. К тому же такую систему можно летом перевести на функцию охлаждения, а значит, исключить использование вентиляторов и кондиционеров.