Геоотопление принцип действия

Геотермальное отопление дома: принцип работы

В связи с повышением цен на традиционное топливо, потребители все чаще задумываются об использовании альтернативных источников энергии. Достойной альтернативой газовым котлам и работающим на угле, стали теплонасосы — отбирают тепло из грунта или подземных вод.

Принцип действия таких агрегатов основан на переносе преобразованной теплоэнергии от источника к потребителю. Грунт и подземные воды имеют стабильную среднегодовую температуру, которая колеблется в пределах 7-12°C, на глубине ниже уровня промерзания. Этого условия достаточно, чтобы обеспечить эффективное геотермальное отопление дома.

Геотермальные тепловые насосы требуют установки коллектора, внешнего контура, который может быть:

• Горизонтальный. Укладывается ниже уровня промерзания грунта. Извлекает энергию из почвы.
• Вертикальный. Требует бурения специальных скважин, получает тепло из грунта или подземных вод.

Расчет геотермального отопления дома

Владельцы частных домов, решившие перейти на более экономичный вид энергоресурсов, могут оценить эффективность геотермального теплонасоса, вычислив мощность, которая потребуется ему для отопления здания. Делается это по формуле:

Q = (k x V x ∆T)/860, где:

Q — теплопотери здания, по этому параметру выбирается мощность теплового насоса для обогрева помещения (ккал/час). 1 кВт/ч = 860 ккал/ч;

k — усредненный коэффициент теплопередачи конструкций здания: например, если k=1, здание из кирпича, k=0,6 — хорошо утеплено, а 4 — это пристройка из досок;

V — суммарный объем всего отапливаемого помещения, в куб.м.;

∆T — максимальный перепад температур внутри и снаружи помещения.

Возьмем капитальный кирпичный дом площадью 100 м и высотой стен 3 м. Минимальная внешняя температура зимой составляет -25ºС, в доме 20ºС. В итоге, получаем:

Q = (1*300*(20-(-25))/860 = 15,698 кВт.

Таким образом для отопления нашего здания нам потребуется тепловой насос мощностью 16 кВт.

Каким будет геотермальное отопление для дома и принцип его работы выбирают, исходя из географических особенностей местности — наличия свободных участков земли, водоемов, глубины промерзания грунта. Если местность не позволяет установку горизонтального коллектора. Все расчеты лучше доверить специалистам профильной компании, имеющим практический опыт монтажа геотермальных систем.

Схема системы геотермального отопления дома

Устройство геотермальной системы отопления состоит из:

• непосредственно насоса,
• внешнего теплообменника — коллектора,
• внутреннего отопительного контура, в который поступает тепло. Это могут быть радиаторы, теплые полы, и т.д.

Во внешнем элементе хладагент забирает тепло из источника — грунта или воды. Далее хладагент циркулирует в системе и в конце отдает тепло в отопительный контур.

Учитывая, что земля и вода — ресурсы неисчерпаемые, а за использование их в качестве источников тепла не нужно платить, то геотермальное отопление дома выгодно в долгосрочной перспективе и окупается за несколько лет. Причем рабочий ресурс системы в несколько раз выше. Естественно, теплонасос потребляет какое-то количество электроэнергии, но оно в 4-5 раз меньше количества тепла, которое он генерирует.

Геотермальное отопление дома

Существует ряд автономных инженерных систем, которые являются неотъемлемой частью любого частного загородного дома. Одна из них – система отопления, обеспечивающая комфортную температуру внутреннего воздуха дома для проживания в любое время года, в соответствии с погодными условиями.

Геотермальное отопление — перспективный вариант отопления, в основе которого лежит использование природных ресурсов — тепла земли, которое является неисчерпаемым ресурсом. Тепловой насос передает тепло грунта или поверхностной воды теплоносителю, циркулирующему по отопительной системе внутри дома.

Преимущества геотермального отопления

• Экономичность. Высокая эффективность работы – затратив 1 киловатт электричества, тн выделяет 3–5 квт тепловой энергии. Для сравнения — в системах электрообогрева 1 квт электрической энергии преобразуется в 0,7-1,0 квт тепловой.
• Безопасность. В тн не используется взрыво- и пожароопасное топливо.
• Экологическая чистота. Никаких утечек газа. Отсутствие в помещениях дыма и запаха. Нет загрязняющих атмосферу выбросов.
• Комфорт. Простота эксплуатации и обслуживания. Высокая степень автоматизации. Возможность использования в качестве системы кондиционирования в летний период.
• Автономность. Самостоятельная работа под управлением автоматики.
• Долговечность. Срок эксплуатации тепло насоса составляет 25 лет.

Геотермальное отопление дома: принцип работы

Система геотермального отопления дома имеет три замкнутых контура. По трубам внешнего контура, находящимся в грунте или воде, циркулирует солевой раствор или антифриз, осуществляющий теплосъем. Проходя через теплообменник (испаритель) в теплонасосной установке, он отдает тепло хладагенту внутреннего контура. Нагретый хладагент нагнетается компрессором, вследствие чего повышается температура хладагента. Через другое теплобменное устройство (конденсатор) хладагент передает свою энергию в отопительный контур дома.

Внешний контур может представлять собой горизонтальный коллектор или вертикальный зонд.

Горизонтальный коллектор

1. Трубы коллектора укладываются на горизонтальной поверхности дна траншеи, вырытой на глубину 1,5 метра — ниже уровня промерзания грунта. Под укладку труб требуется свободный участок большой площади, в среднем – около 500 квадратных метров.

2. Коллектор укладывается на дне водоема.

Вертикальный зонд

Если поблизости нет реки, пруда, озера, а площадь участка такова, что нет возможности смонтировать горизонтальный теплосборник, можно пробурить артезианскую скважину и опустить в неё вертикальный зонд – пару u-образных ПНД труб, по которым будет течь рассол и собирать тепло грунта. Количество и глубину скважин рассчитывают в зависимости от отапливаемой площади дома и гидрогеологических условий участка.

Недостатки геотермального отопления

• Стоимость геотермальный способ обогрева дома — потребуются значительные капитальные затраты.
• Энергозависимость — для работы системы необходимо электропитание. Чтобы избежать прекращения теплоснабжения дома из-за отключения электричества, необходимо приобрести бензиновый или дизель топливный электрогенератор.
• Переохлаждение грунта бывает в зоне расположения теплосборного коллектора (обычно – по причине ошибок, допущенных при проектировании). Приводит к нарушениям в рабо¬те системы.

Стоимость геотермального отопления

Организация отопления на основе геотермального теплового насоса потребует немалых финансовых затрат. Но в данном случае высокую стоимость к недостаткам отнести можно лишь с натяжкой. Эффективная, экологически чистая и экономная система вполне оправдывает большие первоначальные затраты (которые со временем окупятся). Стоимость системы зависит от многих факторов: от площади отапливаемых помещений, мощности тн, варианта монтажа коллектора и пр. Например, стоимость теплонасосной установки мощностью 11 квт (подходит для отопления дома площадью 150-170 кв. м) под ключ будет лежать в пределах от 700 000 до 850 000 рублей.

Другие варианты систем отопления

На сегодняшний день существует много разных систем отопления, но наиболее широкое применение приобрела система отопления с применением жидкого теплоносителя. В сравнении с другими системами она обладает самой высокой эффективностью, практичностью и безопасностью. Принцип её работы заключается в том, что теплогенератор (котел) нагревает воду или незамерзающую жидкость (антифриз), которая по трубам поступает в отопительные приборы (радиаторы, конвекторы), нагревая их, которые в свою очередь греют воздух помещения, и возвращается к месту своего нагрева.

По типу энергоносителя теплогенераторы делятся на 4 группы:

Газовые.
Самый распространенный и относительно недорогой вариант. Для газового отопления требуется наличие магистрального газопровода или установка газгольдеров. Достоинства: экономичность и высокая степень автоматизации.

Жидкотопливные.
Отопление на жидком дизельном топливе – более дорогой способ.

Электрические.
Удобно, но не дешево, обогревать помещения жилища с помощью электрокотла.

Твердотопливные.
С котлом, работающим на дровах или других твердых горючих материалах, – много хлопот: нужно регулярно загружать топливо и очищать топочную камеру от золы.

Принцип работы теплового насоса

Принцип работы теплового насоса

С термином «тепловой насос» (ТН) значительной части белорусских граждан сталкиваться не приходилось. В то же время, многие из нас регулярно эксплуатируют тепловые насосы в повседневной жизни, ведь они являют собой неотъемлемую конструктивную часть холодильников и систем кондиционирования. Мы настолько привыкли к этим бытовым агрегатам, что даже не замечаем их. В этой статье мы объясним, как работает тепловой насос для отопления дома.

Геотермальное отопление: как это работает

Для швейцарцев, отопительные системы зданий на основе геотермальных теплонасосных установок, являются такой же обыденной вещью как для нас холодильники. Правила работы этого устройства схожи с кондиционером реверсного типа. Это означает, что тепловой насос способен не только отапливать помещение, но и давать холод в жаркие дни.

Главное отличие устройства от систем кондиционирования — адаптация изделия для эксплуатации при отрицательных температурах. Если кондиционер при минусе за окном существенно снижает производительность тепла, вплоть до остановки, то геотермальный насос продолжает с должным эффектом выполнять свои функции в любой обстановке. Даже в самые сильные морозы отопление тепловым насосом высокоэффективно обеспечивает комфортный уровень температуры внутри всех помещений.

Изобретение теплового насоса

Основные правила функционирования теплового насоса отражены в цикле Карно. Принципы функционирования базового устройства французский ученый описал в далеком 1824 г. в своей диссертации. Теплонасосная система, которая пригодна для практического использования, была разработана и представлена общественности лордом Кельвином в 1852 году. Свое детище лорд назвал «умножителем тепла». Изобретение позволило делать забор тепловой энергии в одной или нескольких точках и переносить ее в другую посредством системы коллекторов. К примеру, морозильная камера в бытовом холодильнике поглощает тепло из продуктов и в последующем выбрасывает его в пространство кухни. В камере морозилки происходит охлаждение продуктов, а задняя решетка холодильника накапливает тепло.

Принцип работы теплового насоса

В основу функционирования геотермального теплового насоса, положено несколько базовых принципов. Любое вещество, имеющее температуру превышающую абсолютный ноль (минус 273C) — обладает тепловой энергией, наша задача преобразовать ее и перевести в пригодный для обогрева температурный интервал (+35…+65С). Поэтому принцип действия теплового насоса основан на аккумулировании природного низкопотенциального тепла из естественных источников (земля, водоем или воздух), окружающих строение, и передаче сконцентрированной энергии системе отопления здания. Тепловая энергия может также передаваться системе водоснабжения (ГВС), оборудованной в здании. Используя насос мы, грубо говоря, вкапываем «морозильную камеру» в землю либо погружаем в озеро в непосредственной близости от объекта. Важно то, что вне зависимости от температуры окружающей среды морозилка пребывает в незамерзающем состоянии, не покрывается льдом. Это позволяет сохранять высокий уровень эффективности сбора тепловой энергии. При этом устройство теплового насоса позволяет агрегату производить отбор тепла у источников различного типа – почвы, озера, реки, воздуха, канализационных стоков и т.д.

Коллекторы для сбора рассеянного тепла размещают в грунте или водоеме рядом с зданием, для которого нужно наладить отопление. Жидкость (незамерзающая смесь на основе гликоля) перемещается по трубкам коллектора, собирает тепловую энергию и возвращается к тепловому насосу. Насос, как и холодильник, производит отбор тепла, понижая температуру гликолевой смеси примерно на 4-6 градусов по Цельсию. Энергия, которую изъяло устройство, переходит отопительной системе здания. Далее цикл повторяется: жидкость начинает двигаться по трубам в почве либо водной среде, восстанавливая нужный уровень температуры, после чего снова подается на насосный агрегат. В условиях климата Беларуси, для круглогодичного использования, применяют коллекторы, изымающие энергию из почв и водоемов, так как в этих средах зимой температуры меняется не так сильно. «Воздушные» тепловые насосы используются для подогрева бассейнов в летний период, или как дополнительный источник тепла к существующим твердо- и жидко-топливным системам отопления (снижение расхода топлива на 70-80%). При необходимости охлаждения (кондиционирования) дома в жаркий летний период запускается реверсивный процесс. В этом случае происходит забор тепловой энергии внутри здания и сброс ее в грунт или воду. Один и тот же агрегат способен в зимние месяцы давать зданию тепло, а летом охлаждать его.

Основные функции теплового насоса

Тепловые насосы способны в один момент времени выполнять сразу несколько попутных функций:

• отопление здания;
• подогрев воды для ее последующего использования в быту (ГВС);
• кондиционирование помещений посредством фанкойлов;
• подогрев воды в бассейнах;
• подогрев кровли и тропинок для недопущения образования ледяной корки.

Получается, что одна установка геотермального отопления способна справляться сразу со всеми функциями по отоплению или охлаждению здания в зависимости от потребностей в конкретный момент времени.

Внешние коллекторы с открытым и закрытым циклом

Внешний контур (коллектор) для сбора тепловой энергии может работать в открытом и закрытом цикле. Выбор цикла влияет на способ обмена тепла с природной средой.

Коллектор открытого цикла.

Из озера, реки либо скважины с грунтовой водой осуществляется забор воды. Затем происходит ее подача к тепловому насосу. Жидкость передает (отбирает) тепло у насосного агрегата и отводится обратно в водоем, либо в приемную грунтовую скважину на некотором удалении от точки, где был выполнен забор. Главное преимущество открытого цикла является относительная дешевизна его устройства и возможности одновременного получения воды для бытового использования. Из недостатков можно отметить необходимость в частом обслуживании (чистке) теплообменника.

Коллектор закрытого цикла.

Использует в работе особый состав, выполняющий роль теплоносителя. Функционирование системы в этом случае основано на прокачке этого теплоносителя сквозь коллекторы, которые располагаются на дне водоема, либо помещенные в почву. Теплоноситель изымает энергию у воды (земли), затем возвращается и передает ее насосу. Агрегат, с помощью компрессора, трансформирует низкотемпературную тепловую энергию (0-5С), в высокотемпературную (+35…+65С), и распространяет тепло по дому, а охлажденный теплоноситель отправляется на повторное прохождение цикла. Главное преимущество закрытого контура – не происходит смешения и взаимодействия сред, тепло передается через стенки коллектора. Такая система практически не требует обслуживания и рассчитана на срок эксплуатации 80-100 лет.

Если углубиться внутрь земли 1,5 метров, то там сохраняется температура около 10-12C вне зависимости от времени года.Увеличивая глубину, мы можем добиться повышения температуры. Данный способ является лучшим в плане эффективности работы теплового насоса. Мы получаем низкий расход электричества и самую дешевую тепловую энергию. Так, затратив 1кВт электроэнергии, мы получаем до 5кВт энергии тепла. Минус системы – значительные капиталовложения на первом этапе.

Геотермальные тепловые насосы — перспективы использования.

На сегодняшний день в таких странах как Швеция и Япония более 90% всех вновь возводимых частных домов используют для отопления геотермальные источники энергии. В нашей стране, при наличии в населенном пункте газопровода, срок окупаемости теплового насоса довольно высок. Но судя по последним государственным программам, стоимость возмещению расходов на отопление будет постепенно приближаться к 100%, что уже является поводом задуматься о перспективах отопления газом через 5-10 лет. В том случае, если для газификации участка необходимо разрабатывать проект, прокладывать 200-300 метров трубы, строить повысительную станцию и пр. выбор в пользу теплового насоса становиться очевидным.

Принцип работы геотермального теплового насоса

Принцип работы геотермального теплового насоса

Большинство населения пока не знакомы с понятием «тепловой насос», но постоянно используют тепловые насосы в обычных холодильниках и кондиционерах.
Холодильники и кондиционеры стали настолько надежными, удобными и привычными, что мы перестали обращать внимание на их работу.
Таким же привычным является отопление зданий геотермальными тепловыми насосами, например для жителей Евросоюза. Геотермальный тепловой насос по принципу работы похож на обычный кондиционер реверсивного типа ( отопление и охлаждение). В отличие от кондиционеров, геотермальный тепловой насос адаптирован для работы при любых погодных условиях и минусовых температурах. Главная проблема кондиционеров — уменьшение производительности и остановка кондиционеров при минусовых температурах, когда отопление наиболее важно. Эта проблема решена в геотермальных тепловых насосах. Тепловой насос следует рассматривать как любое другое отопительное устройство, которое используется для производства тепла, и в отношении которого действуют все законы, касающиеся энергии. Как и у каждого спсоба отопления, у теплового насоса есть свои особенности, сильные и слабые стороны. Теплотехнические расчёты у всех способов получения тепла одинаковые. Правила термодинамики действуют как при дровяном печном отоплении, так и при управляемой через Интернет геотермальной климатической установке.

Технические подробности роботы тепловых насосов.

Принцип работы основного элемента теплового насоса – фреонового компрессора отображен в цикле Карно, опубликованном в 1824 г. Практическую теплонасосную систему предложил лорд Кельвин в 1852 г. под названием „умножитель тепла”.

В соответствии с изображенным принципом действия, тепловой насос берет тепловую энергию из одного места, « сжимает» ее, и отдает в другое место. Например, в обычном холодильнике тепло отбирается морозильной камерой из продуктов и выбрасывается в кухню, при этом задняя стенка холодильника нагревается. Принцип действия геотермального теплового насоса основан на сборе тепла из почвы или воды, и передаче в систему отопления здания. Для сбора тепла незамерзающая жидкость течет по трубе, расположенной в почве или водоеме возле здания, к тепловому насосу. Тепловой насос, подобно холодильнику, охлаждает жидкость (отбирает тепло), при этом жидкость охлаждается приблизительно на 5 °С. Жидкость снова течет по трубе в наружном грунте или воде, восстанавливает свою температуру, и снова поступает к тепловому насосу. Отобранное тепловым насосом тепло передается системе отопления и/или на подогрев горячей воды. Возможно отбирать тепло у подземной воды — подземная вода с температурой около 10 °С подается из скважины к тепловому насосу, который охлаждает воду до +1. +2°С, и возвращает воду под землю. Тепловая энергия есть у любого предмета с температурой выше минус двести семьдесят три градуса Цельсия — так называемый «абсолютный ноль». То есть тепловой насос может отобрать тепло у любого предмета — земли, водоема, льда, скалы и т.д. Если же здание, например летом, нужно охлаждать (кондиционировать), то происходит обратный процесс — тепло забирается из здания и сбрасывается в землю (водоем). Тот же тепловой насос может работать зимой на отопление, а летом на охлаждение здания. Очевидно, что тепловой насос может греть воду для горячего бытового водоснабжения, кондиционировать через фанкойлы, греть бассейн, охлаждать например ледовый каток, подогревать крыши и дорожки от льда. Одно оборудование может выполнить все функции по тепло-холодоснабжению здания. Обмен теплом с окружающей средой геотермальные тепловые насосы осуществляют такими основными способами:
• Насос с открытым циклом — из подземного потока (плывуна) забирается подземная вода, подается в размещенный внутри здания тепловой насос, вода отдает/забирает тепло у теплового насоса, и возвращается в подземный поток на расстоянии от места забора. Плюсом такого способа является возможность одновременно получить воду для водоснабжения дома. Открытые системы являются очень эффективными, поскольку температура подземной воды является относительно высокой и круглогодично стабильной. Использование воды из скважины не наносит ущерба грунтовым водам, не изменяет уровень грунтовых вод в водном горизонте, поскольку открытую систему можно рассматривать как соединённые сосуды, где вода, забираемая из одного колодца, направляется обратно под землю через второй колодец, не изменяя общий уровень воды. Корректно, сооружённые в соответствии с нормативами скважины обеспечивают безопасную для окружающей природы стабильную работу системы отопления.

• Насос с закрытым циклом и горизонтальным теплообменником, размещенным в земле — трубки (коллекторы), в которых прокачивается теплоноситель, размещены горизонтально на глубине не менее 4 метра от поверхности земли. Такой теплообменник обычно называют поверхностным коллектором. Основной опасностью является неосмотрительность при проведении землекопных работ в зоне нахождения поверхностного коллектора. Для современно жилого дома с отапливаемой площадью в 200 м2 под основание коллектора требуется около 500 м2 поверхности грунта. При прокладке коллектора вблизи деревьев трубу коллектора не следует укладывать ближе, чем 1,5 метра от кроны. Правильно выбранный по размерам и правильно уложенный почвенный коллектор не влияет негативно ни на рост растений, ни на экологические условия.

• Насос с закрытым циклом и вертикальным теплообменником — трубки, в которых прокачивается теплоноситель, размещены вертикально в земле и уходят в глубину земли обычно 50 — 100 метров. Такой теплообменник обычно называют зондом.

Как известно, на глубине более 8 метров от поверхности земля имеет стабильную температуру (для Приморского края +7,2 градуса Цельсия) независимо от поры года. Этот способ обеспечивает самую высокую эффективность работы теплового насоса, малый расход электроэнергии и дешевое тепло — на 1 кВт электроэнергии получают до 5 кВт тепловой энергии, но требует больших первоначальных капиталовложений на буровые работы

Обращаем внимание на нецелесообразность использования в Дальневосточном регионе систем отопления на так называемых «воздушных тепловых насосах», по сути обычных кондиционерах, в которых тепло для отопления здания забирается из наружного воздуха. Эти системы разработаны и успешно используются в более теплых странах, где не бывает значительных морозов — южных штатах США, Греции, Японии и т.д. Проблема в том, что размещенный снаружи теплообменник при температуре на улице около плюс 5 градусов Цельсия начинает покрываться льдом из-за замерзающего конденсата, резко снижается теплопередача, эффективность уменьшатся. При дальнейшем понижении температуры наружного воздуха эффективность становится близкой нулю, воздушный тепловой насос переходит на обычное электроотопление, что резко увеличивает расход электроэнергии.

Количество компрессоров в тепловом насосе — один или два. Тепловые насосы с двумя компрессорами значительно дороже однокомпрессорных, но более надежны, имеют больший моторесурс. Кроме того, при выходе из строя одного из компрессоров (любая техника когда-нибудь выходит из строя), возможно частично отапливаться одним компрессором до завершения ремонта.
Конструкция внешнего коллектора. В качестве внешнего коллектора большинство производителей тепловых насосов предусматривает полиэтиленовую трубу диаметром 25 — 40 миллиметров с циркуляцией незамерзающей жидкостью — водным раствором гликоля. Существуют также геотермальные тепловые насосы с медной трубой диаметром 6 — 10 миллиметров и циркуляцией фреона:

— полиэтиленовая труба в зависимости от диаметра имеет толщину стенки 2 — 2,4 миллиметра. Так, например, труба диаметром 40 миллиметров имеет толщину стенки 2,3 — 2,4 миллиметра. Такая толщина обеспечивает высокую надежность и прочность трубы — человек весом 110 килограмм трубу не сдавливает;

— геотермальные тепловые насосы с полиэтиленовой трубой и водным раствором являются конструктивно более сложными, но более эффективными и надежными, чем с медной трубой. Тепловые насосы с медной трубкой и фреоном конструктивно проще, но значительная (часто многокилометровая) длинна медной трубки с фреоном под давлением потенциально более опасна, чем полиэтиленовая.

При проектировании и монтаже целесообразно пользоваться требованиями, технологией и рекомендациями изготовителей оборудования и нормативно-правовой базой Европейского сообщества. Очевидно, что не все рабочие, которые могут взяться за работы по установке, знакомы с этими требованиями и технологиями. Использование неквалифицированного персонала приведет к некачественной установке.

Геотермальное отопление своими руками: отзывы, оборудование, стоимость, принцип работы

На просторах постсоветского пространства геотермальное отопление домов пока еще пользуется не очень большим спросом. А вот в Европе и Северной Америке установки успешно работают уже лет 30, ведь цена геотермального отопления дома – это лишь расходы на оборудование.

Принцип работы геотермального отопления

Принцип работы геотермального отопления домов напоминает принцип функционирования холодильника. Главный действующий узел системы – это тепловой насос, который монтируется на оба контура. Внутренний – это большущий теплообменник, расположенный под водой или в почве. Он заполнен водой или незамерзающей жидкостью. Теплоноситель принимает температуру окружающей среды и несет ее на тепловой насос. Здесь тепло «скапливается» и далее идет на внутренний контур (радиаторы в помещении). Как видите, принцип работы геотермального отопления дома довольно прост.

Итак, вся основная работа достается геотермальному насосу. Это прибор размером меньше холодильника. К сожалению, несмотря на несомненную выгоду геотермального отопления дома, монтаж системы стоит на первом месте по стоимости. Оборудование для геотермального отопления загородного дома само по себе недешево, а к нему прибавляются еще и работы по укладке теплообменника.

Геотермальное отопление своими руками

Оборудовать систему геотермального отопления дома своими руками реально. Но очень трудоемко. В первую очередь это очень объемные земляные работы. Почему они необходимы, смотрите далее. Существует два варианта расположения теплообменника: вертикальный и горизонтальный. Второй используют чаще. Трубы необходимо закопать в землю глубже, чем промерзает грунт на вашей широте.

Площадь, занятая теплообменником должна быть приблизительно в 2,5 раза больше, чем площадь здания. При этом до деревьев должно быть не меньше полутора метров. Стоимость геотермального отопления дома можно несколько уменьшить, использовав вертикальный теплообменник.

Вертикальный теплообменник – здесь не обойтись без специального бурильного оборудования, так как глубина скважин для труб должна быть от 50 до 200 метров. Оборудование, установленное таким методом, прослужит не меньше ста лет. Схема очень удобна, если приусадебный участок уже облагорожен.

Теплообменник в воде – это очень хороший вариант по двум причинам: энергия воды быстрее передается теплообменнику, повышая эффективность работы, земляные работы полностью отсутствуют. Но, до бассейна или пруда должно быть не больше ста метров, а глубина пруда от 2,5 до 5 метров (ниже линии промерзания), площадь пруда больше 200 кв. метров. А еще, уложив трубы в пруд, можно значительно снизить стоимость геотермального отопления дома.

Итак, собрать геотермальное отопление дома своими руками практически нереально.

Отзывы

О геотермальном отоплении дома отзывов наших соотечественников не много. Среди них попадаются и негативные. Например, установив оборудование от очень крупной и серьезной фирмы, специализирующейся именно на таких работах, люди не получают никакого эффекта. По некоторым сведениям, цена геотермального отопления дома составляет в среднем 200 тысяч долларов.

Большинство пользователей, оставляющих о геотермальном отоплении дома отзывы, сходятся к мнению, что это слишком дорогой и пока еще не достаточно эффективный метод отопления. Специалисты же считают, что лучший эффект дает геотермальное отопление загородного дома площадью не более 150 кв. метров.

Геотермальное отопление

В последние десятилетия активная жизнедеятельность людей, удовлетворяющих свои потребности, начала очень негативно воздействовать на природу, окружающую среду. И теплоэлектростанции сыграли не последнюю роль в этом процессе. В то же время, общество стало понимать, что ресурсы природы являются небезграничными, именно поэтому в последние годы начали внедрять аналоги источников теплоснабжения. Одним из таких альтернативных способов отопить дом является геотермальное отопление. Система – проста и эффективна, а сделать ее можно собственноручно.

Заметим, что геотермальное отопление в США и европейских странах стало основным источником тепла, однако в России на сегодняшний день оно рассматривается только в качестве альтернативы газовому, электрическому, твердотопливному и другим видам отопления. Очень скоро геотермальное отопление станет основным, ведь отзывы говорят о том, что это рентабельный способ отопить свой дом без вреда для экологии и с выгодой для себя.

• Принцип функционирования
• Особенности системы
• Способы работы системы
• Преимущества геотермальной системы отопления
• Устанавливаем геотермальное отопление самостоятельно
• Распространение геотермальной системы отопления

Принцип функционирования

Такое явление, как геотермальное отопление, принцип работы которого напоминает обычный холодильник, только наоборот, — становится все популярнее. Земля сохраняет тепло постоянно, можно нагревать объекты, находящиеся на ее поверхности. Суть в том, что изнутри землю нагревает горячая магма, а сверху благодаря грунту она не промерзает.

Тепловую энергию, которая получается в процессе отопления, использует геотермальная система, основанная на специальном тепловом насосе.

И принцип функционирования здесь следующий: сверху ставится тепловой насос, в специальную земляную шахту опускается теплообменник. Грунтовая вода идет через насос и нагревается. Таким образом, тепло, которое получается при этом, используется для промышленных или бытовых целей. Так и работает отопление подземным теплом.

Заметим, что главным преимуществом такой системы является то, что при затратах электроэнергии в 1 кВт получаем полезную тепловую энергию в диапазоне от 4 до 6 кВт. Для сравнения, обычный кондиционер не способен преобразовать 1 кВт электроэнергии в 1 кВт тепловой энергии (закон сохранения энергии, т.к. потери при преобразовании одного вида энергии в другую, увы пока никто не отменял). Отопление за счет тепла земли окупится достаточно быстро при правильном подходе к реализации геотермального отопления.

Особенности системы

Конечно, не так-то и просто сделать геотермальное отопление своими руками, однако это вполне возможно. И для начала делается шахта. Параметры шахты рассчитываются для каждого случая отдельно. Ее габариты будут зависеть от климата в вашей местности, типа грунта, особенностей строения коры земли региона, домашней площади, где будет ставиться такая система. Как правило, глубина шахты составляет от 25 до 100 м.

Далее монтаж геотермального отопления подразумевает такой шаг, как опускание в земную шахту труб, поглощающих тепло. Функции этих труб заключаются в следующем: они будут подавать тепло в насос, который будет повышать температуру жидкости и выводить ее в отопление. Заметим, что если вы решили сделать геотермальные системы отопления своими руками, то вам потребуется помощник, ведь трубы бывают очень тяжелыми.

Заметим, что в летний период отопление от земли, работает в качестве кондиционера. Для этого нужно активировать обратный механизм. В процессе работы теплообменник будет брать охлаждающую энергию.

Способы работы системы

Это эффективная и экологичная система – термальное отопление, принцип работы ее может протекать в трех основных способах:

1. Используется тепловая энергия глубоких грунтовых вод. Такая вода – высокой температуры, тепловой насос ее поднимает и нагревает. Далее вода идет через теплообменник, отдавая основную часть своей энергии.
2. Данный способ требует от владельцев дополнительных расходов. В глубину грунта от 75 м и ниже спускают резервуар, в котором находится антифриз. Он нагревается и при помощи теплового насоса поднимается к теплообменнику. После того, как тепло отдается теплообменнику, антифриз идет обратно в резервуар.
3. А для третьего способа работы системы вообще не требуется оборудовать грунтовую шахту. Такое отопление из земли подойдет для обогрева зданий, имеющих выход на водоем. Так, по дну водоема от теплообменника ставятся зонды горизонтального типа и преобразовывают тепло воды на дне.

Преимущества геотермальной системы отопления

Геотермальные системы отопления обладают несколькими преимуществами:

• Выделение тепловой энергии в несколько раз больше, нежели расход на электричество, которое требует насос.
• Экологическая безопасность больше, чем у других отопительных систем, так как геотермальные отопительные системы не производят никаких вредных выбросов.
• Для того чтобы геотермальная система функционировала, не требуется топлива или дополнительных химических средств. Поэтому она безопасна для владельцев и для окружения.
• В функционировании такого отопления нет риска взрыва или возгорания.
• При условии правильного монтажа отопительной системы она прослужит без техподдержки как минимум – 30 лет.

Устанавливаем геотермальное отопление самостоятельно

Сразу отметим такую особенность: тем, кто решится оборудовать отопление теплом земли, понадобится единожды вложить в это огромную сумму. Конечно, со временем эта стоимость окупится, так как жилье мы строим для себя не на год или два. Кроме того, каждый год стоимость на газ и электроэнергию повышается, а с геотермальной системой вы не узнаете, что такое эти ценовые скачки.

Заметим, что внутри помещения, которое вы хотите отопить, ставятся отопительные элементы, ничем не отличающиеся от водяного отопления. Ваше жилье будут обогревать радиаторы, а тепло в них будет идти по трубам.

Однако в данной системе основная ее часть будет скрыта под землей. Отопление энергией земли – это наличие скважины и теплообменника. В жилище потребуется только поставить прибор, который будет генерировать тепло – обычно он не занимает много места.

На таком устройстве пользователь сможет производить регулирование температуры и подачу тепловой энергии. Установка самой системы отопления в жилье делается, как обычно, — с разветвлением трубопровода и радиаторов. Если у вас частный дом, или же само здание небольшое, то в таком случае генератор системы выводится в отдельное помещение или в подвал.

Распространение геотермальной системы отопления

Отопление с помощью тепла земли стало распространяться еще в конце 80-х годов в городах США, которые особенно тяжело переживали кризис. Сначала такую систему применяли состоятельные люди, которые таким вот образом экономили на отоплении дома, однако скоро система стала дешеветь, и более бедные американцы заинтересовались ею. И вскоре использование тепла земли для отопления стало прерогативой большинства американцев, которые владели частными домами. В европейских странах 20 лет назад статистические данные отмечали, что геотермальные системы отопления использовали примерно 12 миллионов граждан. И в течение всего этого времени до сегодняшних дней эта цифра только возросла.

Тенденции распространения геотермального отопления являются понятными. Ведь отопление за счет энергии земли – это удобно, экономично и безопасно.

Газовая система отопления хоть и является самой популярной, но по этой же причине каждый год запасы природного газа уменьшаются, стоимость на него растет и растет. А применение для обогрева дома твердого топлива – это трудозатратно. Кроме этого, вследствие сжигания дров и угля выделяется вредный углекислый газ, образовывается сажа и смолы. Поэтому геотермальное отопление становится все более распространенным и в России.

Принцип работы системы геотермального отопления

Геотермальная тепловая энергия собирается при помощи устанавливаемых под землей трубопроводов контура сбора тепла. При помощи системы геотермальных насосов она может использоваться для отопления зданий и нагрева бытовой воды.

При помощи геотермального насоса собранная тепловая энергия может использоваться для производства горячей бытовой воды, а также для отопления и охлаждения здания. Геотермальная энергия возникает в результате солнечного излучения и накапливается в земле.

Утилизация тепла

Трубопроводы контура сбора тепла могут быть установлены горизонтально в поверхностные слои почвы, погружены в водоем или установлены в вертикально пробуренных в скале скважинах. Вертикально пробуренные скважины называются геотермальными скважинами и представляют собой наиболее распространенное технологическое решение в области сбора геотермальной тепловой энергии. Такое решение подходит даже для небольших земельных участков и является более энергетически эффективным, чем контуры, установленные горизонтально.

По трубопроводам контура сбора тепла циркулирует незамерзающая, безвредная для окружающей среды жидкость-теплоноситель, которая собирает накопившуюся в земле тепловую энергию. В испарителе теплового насоса энергия теплоносителя передается в хладагент, при этом жидкость-теплоноситель остывает приблизительно на три градуса.

Температура хладагента повышается при помощи компрессора. Через конденсатор тепловая энергия из хладагента передается в воду, циркулирующую в отопительной системе здания (сеть нагрева полов или батареи), а также для подогрева бытовой воды в теплонакопителе.

Распределение тепла

Лучшие показатели КПД теплового насоса достигаются при распределении тепла с помощью системы отопления полов или другой низкотемпературной системы отопления. В системе отопления полов температура прямой сетевой воды ниже (28–40 градусов), чем, например, в отопительных батареях, где температура прямой сетевой воды может составлять 35–60 градусов. Тем не менее, наличие отопительных батарей не является препятствием для установки теплового насоса, так как с помощью геотермальных насосов Gebwell возможна надежная выработка воды с температурой до 60 градусов.