Отопление дома теплом земли, тепловая энергия земли
Надо признать, что среднестатистический обыватель мало задумывался об истощении земных недр, загрязнении атмосферы и окружающей среды в целом от сжигания углеводородов. И только сейчас люди всерьез стали обращать внимание на экологически чистые и возобновляемые источники энергии, поскольку стоимость углеводородного топлива стала неуклонно расти. Один из способов использования таких неиссякаемых источников — отопление дома теплом земли. Информацию о том, как оно действует и каким образом претворяется в жизнь, вы найдете в этой статье.
Как это работает?
Общеизвестный факт, что температура грунта на глубине около 1.5 м и более постоянна в течение всего года. Ее значение лежит в диапазоне плюс 5—7 °С, причем температура постепенно повышается с ростом глубины. Благодаря такому явлению люди хранят продукты и овощи с огорода в подвалах.
Получается, что температура там всегда положительна и грех не использовать это тепло из земли для обогрева жилья.
Больше всего человека привлекает тот факт, что тепловая энергия грунта – бесплатная. Но вот извлечь ее и направить в дом обойдется в кругленькую сумму, о чем мы поговорим далее.
Перемещать в помещения такое слабенькое тепло, как +7 °С абсолютно бессмысленно. Задача стоит не так: нам нужна именно энергия, а не температура. И в этом может помочь обычный кондиционер, только перевернутый наоборот. Ведь что он делает? Летом берет энергию изнутри здания и перемещает его наружу, а зимой – в обратном направлении. Это происходит благодаря теплообменным процессам внутри холодильной машины (цикл Карно).
Если вкратце и простыми словами, то внутри кондиционера циркулирует между двумя теплообменниками жидкость – хладоноситель. В первом она испаряется, отбирая теплоту от воздуха помещения, а во втором – конденсируется, отдавая ее в окружающую среду. Переходу хладагента из одного агрегатного состояния в другое способствуют 2 главных агрегата – компрессор и расширительный клапан.
Таким же образом выделяется тепловая энергия земли. По контуру из труб, помещенному вглубь грунта, движется теплоноситель, нагретый до температуры +7 °С. В первом теплообменнике он встречается с рабочим телом – фреоном, заставляя его испариться. Во втором фреон конденсируется, передавая полученную тепловую энергию системе отопления.
В результате такого перемещения земля охлаждается на 2—3 °С, а вот дом прогревается на 20—40 °С. Не стоит обращать внимание на несоответствие температур, ведь в земляном контуре тоже циркулирует в 10 раз больше жидкости, чем в отопительном. Энергозатраты – мизерные, расходуется электричество для работы компрессора, насоса и автоматики. В целом соотношение затрат энергии к добытой из земли – примерно 1 : 5—1 : 7.
Установка, обеспечивающая использование энергии земли для отопления, имеет свое название – геотермальный тепловой насос.
Виды установок для отбора тепла земли
Внутреннее устройство теплового насоса, кратко описанное выше, остается неизменным в любом случае. А вот конструкция наружного контура, что извлекает энергию из грунта, бывает 2 типов:
- горизонтальный: в котлован расчетного размера и глубиной 1.5—2 м укладывается полимерная труба с определенным шагом;
- вертикальный: трубы контура опускаются в глубокие скважины. Их количество также определяется расчетом.
Рыть котлован удобно на этапе строительства частного дома, это делается как раз в том месте, где планируется возводить здание. Также горизонтальный контур можно устроить в том случае, если имеется достаточно большой участок земли у дома. Когда такого участка нет и места совсем мало, энергия земли отбирается геотермальными зондами из глубоких скважин. Их придется сделать несколько в разных местах.
Концы труб от одного или нескольких наружных контуров прокладываются к дому под землей и входят в подвальную часть здания, где и присоединяются собственно к тепловому насосу. Теплоносителем, протекающим в подземных змеевиках, обычно служит вода либо незамерзающая жидкость, в зависимости от региона строительства.
По эффективности получения энергии земли вертикальные контуры превосходят горизонтальные, так как часто проходят сквозь водоносные горизонты, а это улучшает отбор теплоты. Держат они первенство и по стоимости монтажа, особенно если бурение скважин происходит в затрудненных условиях.
Плюсы и минусы
Добытая из грунта тепловая энергия, как мы уже выяснили, практически ничего не стоит и это главный плюс. Но есть и другие:
- источник тепла – возобновляемый, проще говоря – неиссякаемый;
- экологичность и безопасность тепловой установки не имеют себе равных;
- хороший выход энергии при малых затратах;
- не требуется никаких разрешений на монтаж или подключение;
- высокая степень автоматизации, а значит, и комфорта;
- нечастое обслуживание;
- низкая степень пожарной опасности.
Есть еще одно важное достоинство геотермальной системы. Поскольку температура грунта на глубине остается неизменной круглогодично, то летом насос перестает быть тепловым, а становится охлаждающим. Установка переключается в летний режим, хладагент движется в другую сторону, а теплообменники функционально меняются местами. Если частный дом оборудован агрегатами воздушного отопления – фанкойлами, то система подает к ним холодную воду, от которой охлаждается воздух в помещениях.
Недостаток у гелиосистем только один, но настолько существенный, что зачастую перечеркивает все достоинства. Как нетрудно догадаться, это стоимость оборудования и монтажных работ. Всякий поймет, что рытье котлованов и бурение скважин влетит в копеечку, такую работу своими руками не сделаешь. Трубы длиной около километра, сама установка, автоматика, — все это обойдется в кругленькую сумму. Вот почему использование тепла земли до сих пор доступно очень немногим людям.
Заключение
Совершенно ясно, что применение тепловой энергии грунта для обогрева дома имеет долгосрочные перспективы. Это в Европе подобные системы стали обыденностью, у наших граждан доходы пока что не достигли необходимого уровня. Но за тепловыми насосами – будущее, это тоже не вызывает сомнений.
Минусы и недостатки системы геотермального отопления
Земные недра – известный с древнейших времен источник тепла. На глубине 6 метров от поверхности грунта начинается область стабильной температуры, которая круглогодично равняется средней годовой температуре атмосферы региона (примерно +15 ⁰С в умеренной климатической зоне). Поговорим про минусы геотермального отопления.
Сегодня тепло Земных недр активно используется для организации геотермального отопления.
Главные недостатки геотермального отопления
1. Необходимость электрической энергии. Простейшая геотермальная система требует для получения 4 (кВт) тепловой энергии не менее 1 (кВт) электричества.
Забор тепла от грунта не происходит сам по себе. Для теплообмена обязательно и непременно используется насос. Случись что с электросетью, отопительный контур сразу перестанет обеспечивать объект теплом, так как тепловой насос остановится без электропитания.
2. Низкий уровень теплоотдачи. Традиционная горизонтальная система геотермального отопления, которая уходит под землю на глубину 15-30 метров, обеспечивает лишь 40 (Вт) тепловой энергии с каждого погонного метра подземной магистрали.
Для получения 4 (кВт) тепловой энергии нужно задействовать не менее 100 (м) трубопроводного контура. Если же планируется отапливать объект общей площадью 250 (м2) (высота потолка 2,5-3 метра), нужно задействовать систему отопления мощностью не менее 27,5 (кВт). Для работы такого оборудования понадобится минимум 688 метров погонных подземного трубопровода.
Это далеко не все недостатки геотермального теплового насоса.
3. Ограниченная сфера применения. Геотермальное отопление возможно установить далеко не на каждом объекте. К примеру, отапливать отдельную квартиру в многоэтажке или какой-нибудь магазин в центральных районах города
Другое дело, если геотермальное отопление организовывается на территории жилищного объекта из частного сектора или для какого-нибудь предприятия на окраине города.
4. Высокая стоимость установки геотермального отопления. Само оборудование для организации геотермального отопления стоит минимум в 10 раз дороже аналогичной по мощности газовой техники.
Но покупка оборудования является далеко не полной статьей расходов. В сумму установки геотермального отопления нужно дополнительно включить расходы на создание и обустройство подземных коммуникаций. Не нужно забывать и про пусконаладочные работы, а также обслуживание.
Геотермальное отопление обходится очень дорого.
5. Длительная окупаемость. Срок окупаемости среднестатистической геотермальной системы во многом превышает 10-15 лет
. Большой срок окупаемости обусловлен высокой стоимостью оборудования и монтажа коммуникаций.Для сравнения, традиционный бытовой газовый котел мощностью до 12 (кВт) окупается в среднем за 5 лет.
Вывод
Конечно, минусы данного типа отопления хорошенько компенсируются преимуществами геотермальных систем. Стоит отметить, что геотермальное отопление не наносит вреда экологии. Если вы приверженец “зеленой энергетики” и не сильно ограничены в бюджете, то грех не использовать геотермальную энергию.
Еще одним важным преимуществом геотермальных коммуникаций является неприхотливость к обслуживанию. Так же как и к хорошему холодильнику, к геотермальному насосу можно не подходить для сервиса на протяжении первых 30 лет точно.
обогрев загородного дома за счёт тепла земли современные способы и технологии
В современном мире практически каждый владелец частного дома мечтает о том, чтобы его жилище было действительно комфортным в любой сезон: летом в здании было немного прохладно, а вот в зимнюю стужу — тепло.
Сегодня существует огромное количество видов топлива для обогрева домов – это дрова, электроэнергия, торф, газ и уголь, а также геотермальное отопление загородного дома.
Стоит отметить, что оборудование, которое может работать на газе, угле, торфе и прочем горючем материале нельзя отнести к безопасным для окружающей среды. Вред от таких видов отопления очевиден.
К тому же стоимость топлива постоянно возрастает. Сегодня многие потребители желают применять для отопления частного дома использовать тепло, полученное из земли.
Современный вид отопления
Достоинства геотермального отопления — это экономность, экологичность, чистота и безопасность
Пользователи уверены в том, что именно газовое отопление частного дома является наиболее оптимальным вариантом, однако стоит обратить внимание на некоторые, весьма отрицательные, качества. Недостатки такой системы отопления «налицо».
Установить именно такой обогрев в принципе невозможно, если к дому или коттеджу не была проведена газовая магистраль. Монтаж самой газовой установки требует практически постоянного обслуживания и строгого исполнения всех норм безопасности.
Владельцы к тому же должны иметь и специальные разрешения на такой вид обогрева помещения.
Наиболее оптимальным решением проблемы обогрева загородного дома или просто частного коттеджа считается геотермальное отопление.
Практически ежедневно число пользователей, которые убедились в эффективности данной системы и теперь применяют ее, растет очень быстро.
Обогрев такого типа имеет огромное количество преимуществ. Одним из наиболее значительных достоинств считается экономность данной системы отопления, а также ее экологичность, чистота и безопасность.
Как отопить загородный дом с помощью природы?
В последние годы некоторые потребители стали осуществлять отопление дома теплом земли. Сегодня многих интересует такой вопрос: «Что же из себя представляет геотермальная установка?».
Сама конструкция и схема работы данной системы достаточно сложная для восприятия и понимания, поэтому для большей ясности стоит привести пример.
Геотермальная система отопления в некотором роде работает по принципу холодильника, только наоборот. Роль морозильника в данной схеме играет испаритель, что находится очень глубоко под землей.
В виде медного змеевика выполнен конденсатор, который применяется для доведения воздуха или же воды до нужной температуры. Стоит отметить, что температура испарителя, которая находится под землей, является существенно ниже, чем над самой поверхностью.
Производители подобных систем отопления смело заявляют, что температура колеблется в таком диапазоне как 5-8 градусов Цельсия. Сегодня отопление от земли — это проверенная практика, которая становится все более популярной в разных уголках страны.
Именно благодаря использованию надежных и прочных компрессоров, а также других инновационных технологий рефрижераторных систем, появилась возможность создавать необычные и уникальные в своем роде способы получения «некачественного тепла», которое на поверхности земли можно преобразовать в «качественное тепло» и в дальнейшем беспрепятственно применять в геотермальном отоплении загородного дома.
Эффективность подобной системы отопления доказана специалистами, поэтому есть все основания для начала промышленного производства основного элемента такого способа обогрева помещения — тепловых насосов.
Принцип работы геотермальных систем
Принцип действия теплового насоса. Нажмите для увеличения.
Отопление за счет тепла земли — это уже давно не миф, а распространенная практика.
Геотермальные системы отопления могут работать по принципу физической передачи тепловой энергии от окружающей среды к хладагенту.
Подобный процесс наблюдается и в работе обычного холодильника.
Больше чем 75% всего объема тепла, которое может выделяться при работе системы, исполняющей отопление дома теплом земли, являет собой энергия окружающей среды.
В дальнейшем она накапливается, и далее поступает в жилые комнаты и другие помещения коттеджа или загородного дома.
Эксперты обращают внимание на то, что именно такой вид энергии имеет удивительную способность к самовосстановлению, поэтому геотермальная система отопления не наносит абсолютно никакого вреда или ущерба энергетическому или же экологическому балансу окружающей среды и нашей планете.
Система отопления имеет одно важное достоинство — она является абсолютно безопасной для использования.
Оборудование, которое не займет много пространства.
Отопление частного дома теплом земли стало активно внедряться совсем недавно. Основной причиной возникновения таких систем отопления для частных домов специалисты называют энергетические кризисы, которые нередко появлялись в 70-х годах 20-го столетия.
Поначалу отопление энергией земли считалось роскошью, поэтому только самые богатые и элитные семьи могли позволить себе абсолютно инновационную систему отопления дома.
Далее, в связи с активным развитием науки, техники и появлением совершенно новых технологий, геотермальные системы обогрева приобретали все большее распространение, а стоимость их монтажа и обслуживания — снижалась.
Тепловой насос занимает достаточно мало места в Вашем доме. Нажмите для увеличения.
Сегодня небольшая семья даже со средним достатком может позволить себе установить систему для обогрева дома без серьезного нарушения своего семейного бюджета. Современное геотермальное оборудование качественно улучшено и модернизировано.
Усовершенствование систем происходит и по сей день, так как создание новых агрегатов приводит к уменьшению расхода энергии и большей экономии.
На качественно новом уровне осуществляется функционирование подобных отопительных систем, ведь новое и необычное топливо, такое как энергия земли, используется для кондиционирования, и обогрева частного дома.
Отопление частного дома теплом земли пользуется популярностью во всех уголках планеты.
Ведь именно такая энергия может создавать уютные, комфортабельные и оптимальные условия для жизни каждого человека, не загрязняет окружающую среду вредными и негативными веществами, как это происходит во время сгорания торфа, угля или газа.
Геотермальное отопление может легко работать и обходиться без любых процессов сгорания, поэтому владельцам не стоит беспокоиться о таком вопросе, как возгорание и взрыв системы, она полностью безопасная в эксплуатации.
Преимущества геотермального отопления
Кроме всех вышеперечисленных достоинств, еще одним важным преимуществом считается отсутствие необходимости приобретать дополнительные дымоходы или вытяжки, которые возможно могут применяться для бесперебойного функционирования иных видов отопительных систем.
Геотермальная система отопления практична тем, что не выделяет вредных испарений, запахов и прочего, также стоит отметить отсутствие шума. Само оборудование является компактным, то есть экономит пространство.
Отопление из земли практично и тем, что его оборудование незаметно для людей, в отличие от жидкотопливных и твердотопливных систем обогрева. Целостность фасада и интерьера коттеджа или загородного дома не пострадает.
Сравнительная характеристика различных систем отопления. Нажмите для увеличения.
К тому же нет необходимости тратить время на такие вопросы, как приобретение, хранение и доставка топлива, ведь специалисты считают, что энергия планеты — неиссякаемая.
Еще одним весьма примечательным фактом считается удивительная возможность геотермального насоса во время зимы нагревать помещения, а летом в зной, опять же, с помощью насоса охлаждать дом.
Да, использование для отопления частного дома или загородного коттеджа тепла, полученного из земли, требует немалых затрат. Так, оно стоит в несколько раз дороже, чем газовое или дизельное оборудование.
Однако необходимо помнить, что такая система потребляет значительно меньше энергии, поэтому, если рассчитывать на долгосрочное ее применение, то такая система себя вполне окупит.
Перспектива и экономическая целесообразность применения именно такого оборудования становится сегодня все более очевидной.
Экономия площади при монтаже тепловых насосов
Сегодня есть три способа для того, чтобы сэкономить пространство при установке тепловых насосов:
- эксплуатация тепловых грунтовых вод;
- эксплуатация подземных зонтов;
- прокладка особых зонтов в горизонтальном положении, которые будут находиться ниже уровня зимнего оледенения на дне водоема.
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.
принцип работы, как работает обогрев от тепла земли и воды
ИБП — источник бесперебойного питания. Это аппарат, поддерживающий питание электроприборов при отключении электроэнергии.
Их часто используются совместно с компьютером или серверами, когда нужно поддерживать работу 24 часа в сутки. ИБП, работающие на геотермальной основе, не дают дому с электрическим котлом остыть.
Google+
Vkontakte
Odnoklassniki
Особенности геотермального отопления дома
Геотермальное отопление — вид отопительной системы, в которой энергия берётся из земли.
Такую систему можно соорудить собственноручно, по этой причине они популярны в Европе, а также средней полосе России. Но некоторые считают, что это мода, которая в скором времени пройдёт.
Такой аппаратурой трудно нагреть большие помещения, потому что температура почвы в местах, где расположены теплообменники, как правило, составляет 6—8 °C.
Но, особо дорогая аппаратура, предназначенная для производственных масштабов, способна вырабатывать большое количество энергии. Только приборы такого типа имеют огромную стоимость.
Принцип работы
Тепловая энергия забирается у земли специальными тепловыми насосами. В землю опущены трубы, по которым циркулирует жидкость, которая нагревается и доставляет тепло в дом. При сжатии и расширении температура газа изменяется, такой температуры хватает для отопления дома.
Справка! Процесс называют циклом Карно. Открытие произошло в 1824 году французским учёным-физиком Сади Карно. По этой же схеме работают холодильники, а также тепловая машина, изобретённая самим Карно.
Аппарат состоит из трёх контуров и насоса, поддерживающего обмен между процессами внутри системы, число которых равно трём.
Внутренний конту
видео-инструкция по монтажу своими руками, особенности отопительных систем, использования земляного тепла, цена, фото
Большинство из нас понимают, что использование в качестве топлива угля, газа и древесины не обходится бесследно для экологии. Однако, внедрение альтернативных источников энергии тормозится их высокой стоимостью и КПД, которые пока уступают традиционным. Но в последнее время производители все чаще и чаще стали обращать внимание на подобные продукты, поэтому надеемся, что в скором времени они будут более просты в установке и не такие дорогие.
Сегодня рассмотрим геотермальное отопление, которое можно установить для частного дома своими руками. Вы узнаете о принципе его работы, видах, особенностях и самостоятельном монтаже.
Как происходит отопление теплом земли загородного дома
Стоит сказать, что в европейских странах и США отопление от земли постепенно становится основным источником отопления дома, но у нас пока такие системы выступают лишь альтернативой более традиционным.
Появление и распространение
Энергия земли для отопления стала распространяться в США ближе к концу 80-х годов прошлого века в городах, тяжело переживавших кризис. Системой сразу заинтересовались состоятельные люди, которым она давала возможность экономить на обогреве жилья. Затем она стала дешеветь, и ее стал применять и более бедный класс населения.
Спустя некоторое время тепло земли для отопления превратилось в прерогативу большинства владельцев частных домов. В Европе с каждым годом число домохозяйств, использующих отопление дома теплом земли, только увеличивается.
Такая тенденция распространения геотермального обогрева вполне понятна. Использование тепла земли для отопления позволяет существенно экономить семейный бюджет, оно безопасное и экономичное.
Функционирование геотермального обогрева
Его принцип работы можно сравнить с обычным холодильником, только наоборот. Земля удерживает тепло постоянно, поэтому ним можно нагревать объекты, расположенные на ее поверхности.
Смысл способа в том, что изнутри планета прогревается горячей магмой, а сверху грунт не дает ей промерзать. Получаемая тепловая энергия используется геотермальной системой обогрева, основанной на специальном тепловом насосе.
Получить отопление от тепла земли можно благодаря тепловому насосу
Происходит следующий процесс:
- Тепловой насос устанавливают на поверхности.
- В земле бурится отверстие, в которую опускают теплообменник.
- Проходящая через насос грунтовая вода нагревается и используется затем в бытовых и промышленных целях.
С помощью теплового насоса удается преобразовать 1 кВт электричества в 4-6 кВт теплоэнергии
Основным преимуществом системы является соотношение электрической энергии и получаемой мощности – 1 к 4-6 кВт. К примеру, при использовании обычного кондиционера выходит 1 к 1. Поэтому установка вполне себя сможет окупить в скором времени.
Особенности
Самостоятельное отопление дома от земли имеет определенные трудности, о которых мы расскажем ниже:
- Начинаются они с изготовления шахтного ствола.
Его расчет ведется отдельно для каждого конкретного случая, во внимание принимают:
- климат в данной местности;
- тип грунта;
- характеристику строения земной коры в данном регионе;
- площадь обогрева.
На фото – основу геотермального обогрева дома составляют глубинная скважина и тепловой насос
Обычно глубина варьируется в пределах 25-100 м.
- На следующем этапе в ствол опускают трубы, которые должны поглощать тепло из недр и подавать его в насос, повышающий температуру теплоносителя в системе отопления.
Совет: работы лучше проводить с помощником, так как трубы часто бывают достаточно большой массы.
Летом отопление энергией земли можно запустить в качестве кондиционера. Для чего активируется обратный механизм. Во время работы теплообменник начнет брать охлаждающую энергию.
Виды
Для экологически безвредной и эффективной работы системы есть три основных варианта:
| Грунтовые воды | В этом случае применяют для обогрева здания тепловую энергию грунтовых вод, расположенных на большой глубине. У нее достаточно большая температура, поэтому тепловой насос отопления поднимает ее и нагревает. После этого вода через теплообменник отдает основную часть имеющейся энергии. |
| Антифриз | Метод требует дополнительных расходов. На глубину 75 м и ниже опускается резервуар с антифризом, цена которого довольно высокая. Когда он нагреется, его тепловым насосом поднимают к теплообменнику. После отдачи тепла антифриз поступает снова в емкость. |
| Водоем | Данный способ не требует оборудования грунтовой шахты. Такое отопление дома от земли подходит в том случае, если есть выход на водоем. От теплообменника по дну водоема ставят горизонтальные зонды, которые помогают преобразовывать тепло воды. |
Виды геотермального обогрева
Преимущества геотермального обогрева
Теперь узнаем, какими достоинствами обладают такие системы, и смогут ли они удовлетворить наши запросы:
- Тепловой энергии выделяется в несколько раз больше, чем расход электроэнергии на работу насоса.
- Нет вредных выбросов, поэтому отопление загородного дома от земли экологически чистый способ.
- Для функционирования системы необходимо только электричество. Не требуется использование химических средств и топлива.
- Во время работы нет опасности взрыва или возгорания.
- Правильный монтаж отопительной системы гарантирует функционирование без техподдержки примерно 30 лет.
Как самостоятельно воспользоваться теплом земли для обогрева дома
Самостоятельная установка геотермального обогрева
Нужно сказать сразу, что отопление дома энергией земли потребует одномоментного большого вложения средств. Львиная доля из которых пойдет на обустройство шахтного ствола.
Совет: самая дорогая часть в тепловом насосе – компрессор. Если не хотите проблем, не приобретайте его с китайского завода.
Лучше использовать Danfoss или Copeland (желательно не из Китая).
Рекомендуем также использовать вместо радиаторов отопления систему теплый пол. Так можно снизить окупаемость оборудования в разы. Учесть следует и ежегодное повышение тарифов на традиционные энергоносители, в тоже время геотермальная система отопления дома позволит избежать ценовых скачков.
Внутри дома ничего не будет напоминать про то, что вы используете земляное отопление. Основная часть схемы – скважина и теплообменник, будут скрыты под землей. Необходимо только выделить небольшое место для прибора, к примеру, в подвале, генерирующего теплоэнергию.
Конструкция теплового насоса
Устройство позволяет производить регулировку температуры и подачу теплоэнергии. Инструкция по монтажу системы отопления в доме не отличается от традиционного способа, поэтому никаких особенностей в нем нет.
Вывод
Применение тепловых насосов позволяет избавиться от дорожающих каждый год традиционных видов топлива, хотя первоначальные затраты будут довольно большими. Монтаж геотермального отопления вполне можно проводить самостоятельно, только при установке труб в шахтный ствол желательно пригасить помощника.
Окупаемость проекта зависит от утепленности жилья, а также метода обогрева – радиаторный или теплые полы. Видео в статье даст возможность найти дополнительную информацию по вышеуказанной теме.
Использование тепла земли для обогрева дома
Доступность и рациональное использование топливно-энергетических ресурсов сегодня считается одной из важнейших мировых проблем.
С помощью теплового насоса можно оборудовать работу отопительной и водонагревательной систем.
Столь глобальный вопрос напрямую влияет как на развитие всего мирового сообщества, так и на сохранение среды его обитания. К тому же, в будущем не избежать роста цен на энергоносители. Практически во всех развитых странах мира в последние десятилетия наблюдается повышенный интерес к данной тематике. Для решения этой проблемы разрабатываются и усовершенствуются новые энергосберегающие технологии, включающие разработку альтернативных источников энергии. Таким образом, у населения возникла потребность в применении новых способов обеспечения своих домов отоплением, используя тепло земли.
Население дальнего зарубежья (Швеция, Германия, Австрия, Канада, США и др.) давно привычно используют тепло земли, воды или воздуха для своих нужд посредством тепловых насосов. Лет тридцать назад применение теплового насоса для отопления своего дома мог позволить себе лишь очень обеспеченный человек. Сейчас же тепловые насосы — это самый популярный вариант использования нетрадиционных и возобновляемых источников тепловой энергии. США является лидером в плане применения тепловых насосов для отопления и горячего водоснабжения своих домовладений. В России пока это не столь распространено, но постепенно популярность использования данного метода, несомненно, будет набирать обороты.
Общая схема работы теплового насоса.
В сравнительно недалеком будущем (к 2020 году) Мировой энергетический комитет прогнозирует увеличение установок с тепловыми насосами для теплоснабжения до 75%. Многие страны, стремясь к очевидной выгоде от внедрения тепловых насосов, поощряют своих граждан в виде различных льгот и субсидий при организации такой системы отопления. Очень заинтересовано этим направлением правительство Украины, поставившим задачу к 2030 году увеличить выработку тепла в 100 раз, внедряя новейшие технологии альтернативного энергообеспечения.
Каким образом это работает?
Источником низкопотенциальной тепловой энергии могут быть как подземные воды с низкой температурой, воздух, так и слои земли глубиной до 400 метров. Основное формирование теплового режима земли происходит за счет падающей солнечной радиации извне и потоком радиогенных тепловых волн изнутри. Более устойчивая температура слоев грунта отмечается на глубине более 20 метров, так как здесь уже не влияют сезонные и суточные температурные колебания. На этой глубине положительная температура около 10 градусов наблюдается постоянно круглый год.
Тепло из земли — восстанавливаемый ресурс. Тепловой насос забирает именно столько тепла, сколько земля сможет воспроизвести. Таким образом, все тепловые насосы работают по принципу «холодильник наоборот», предложенный впервые еще гениальным ученым-физиком своего времени У. Томсоном (Великобритания). Такой насос с полной уверенностью может обогнать и заменить все существующие котлы отопления (на жидком или газовом топливе либо работающие от электричества).
Схема работы теплового насоса типа «грунт-вода».
Типы насосов бывают разные (например, с горизонтальным или вертикальным грунтовым теплообменником). Поговорим о вертикальном типе насосов.
На глубине 100 метров проводится бурение скважины, для того чтобы появилась возможность забрать тепло из земли. Геотермальный тепловой насос с помощью специального зонда, в котором циркулирует особая жидкость (рассол), забирает тепло от земли. Именно она позволяет преобразовывать и направлять тепло в систему отопления и горячего водоснабжения, повышая на выходе температуру до +65°C. Электроэнергия затрачивается лишь при работе приводов. Единственным движущим элементом теплового насоса является компрессор со сроком эксплуатации в среднем порядка 15 лет. Даже при его замене такая установка отопления может прослужить еще долгие десятилетия.
Так, из одного потраченного кВт электроэнергии выходит 4 кВт преобразованной тепловой энергии, что соответствует коэффициенту эффективности теплового насоса, равному 1:4. На практике проверено, что такая установка окупается приблизительно через 5 отопительных сезонов. Но следует помнить, что если вы выберете подобный вариант отопления своего жилища, то организацию этой задачи следует планировать еще на начальном цикле строительства, так как установка теплового насоса потребует больших объемов земляных работ.
Преимущества установки теплового насоса
- Экономичность. Тепловые насосы имеют высокий КПД (до максимальных 700%) при низком энергопотреблении, что не может не радовать. Более того, подобные установки исключают необходимость дополнительных денежных трат на закупку, транспортировку топлива, а также освобождает требуемые для его размещения площади помещения.
- Безопасность. Данные установки не связаны с использованием горючих и взрывоопасных материалов даже при высоких мощностях. Защищены от пожаров и взрывобезопасны.
- Функциональность. Тепловые насосы успешно применяются для отопления, горячего водоснабжения и в качестве кондиционеров в помещении.
- Экологичность. Данное оборудование для получения тепла не использует какое-либо топливо, а поэтому и ничего не сжигает, что положительно сказывается на экологии. Вредные выбросы (СО, CO2, SO2 и др.) тепловая установка не выделяет.
- Долговечность и надежность.
- Автоматический режим работы. Не требует особых условий в эксплуатации. Достаточно в начале отопительного сезона проверять технические параметры и проводить периодический режим работы.
Выбирая тепловой насос, следует помнить, что мощный агрегат будет дольше окупаться, в то время как слабый не позволит достигнуть желаемых результатов и увеличит расход электроэнергии. Лучше выбрать «золотую середину», позволяющую сочетать все необходимые плюсы.