Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!

Ми знаємо, що геотермія - це тепло Землі, а поняття «геотермальний» найчастіше асоціюється у нас з вулканами і гейзерами. У Росії геотермальна енергетика використовується переважно в промислових масштабах, наприклад, існують далекосхідні електростанції, що працюють на основі тепла нашої планети.

Багато хто впевнений, що зробити геотермальне опалення будинку своїми руками - це щось з області фантастики. Чи не так? Але це зовсім не так! З розвитком сучасних технологій побутове використання "зеленої енергії" стало цілком реально.

Ми розповімо про принципи роботи альтернативного опалення, його переваги та недоліки, порівняємо з традиційними системами обігріву. Також ви дізнаєтеся про способи розташування теплообмінника і про те, як змонтувати геотермальне опалення своїми руками.

Кілька історичних фактів

Коли в 70-і роки минулого століття вибухнула нафтова криза, на Заході виникла пекуча потреба в альтернативних джерелах енергії. Саме в тут пору і стали створюватися перші геотермальні опалювальні системи.

Сьогодні вони набули широкого поширення в Сполучених Штатах, в Канаді і в західноєвропейських державах.

Використання енергії земних надр має вагомим перевагою: застосовувані ресурси дістаються безкоштовно і самопроізовольно відновлюються Внутрішній блок геотермальної системи займає небагато місця, зовні нагадує звичну побутову техніку Первинні вкладення в пристрій системи, що використовує геотермальну енергію, вище, ніж установка котла, але мінімальні кошти на утримання і експлуатацію виправдовують і швидко окупають проект Устаткування, яке переробляє енергію землі в тепло, не виділяє продуктів горіння, не спалює безповоротно дрова, вугілля, торф, газ

Наприклад, в Швеції активно використовують воду Балтійського моря, температура якої становить + 4 ° С. У Німеччині впровадження геотермальних опалювальних систем навіть спонсорується на державному рівні.

При згадці геотермальних джерел енергії ми завжди уявляємо собі долину гейзерів або вулкани, але потрібні нам джерела набагато ближче. І вони допоможуть нам зігрітися взимку і охолодитися влітку

У Росії діють Паужетская, Верхньо-Мутновская, Океанська і інші геотермальні електростанції. Але фактів використання енергії Землі в нашому приватному секторі дуже мало.

Реальні переваги і недоліки

Якщо в Росії геотермальне опалення приватного сектора отримало порівняно мале поширення, чи означає це, що ідея не варто витрат на її втілення? Може бути, і займатися цим питанням не варто? Виявилося, що це не так.

Використання системи геотермального опалення житла - рішення вигідне. І тому є кілька причин. У їх числі і швидка установка обладнання, яке здатне тривалий час працювати без будь-яких перебоїв.

Якщо використовувати в опалювальній системі не воду, а якісний антифриз, вона не буде промерзати і її знос буде мінімальним.

Перерахуємо і інші переваги цього виду опалення.

  • Виключена процедура спалювання палива. Ми створюємо абсолютно пожежобезпечну систему, яка, в процесі своєї експлуатації, не зможе завдати житлу ніякої шкоди. Крім того, виключається ряд інших моментів, пов'язаних з присутністю палива: тепер не потрібно шукати місце для його зберігання, займатися його заготівлею або доставкою.
  • Істотна економічна вигода. В процесі експлуатації системи не буде потрібно ніяких додаткових вкладень. Щорічний обігрів забезпечують сили природи, які ми не купуємо. Звичайно, при функціонуванні теплового насоса витрачається електрична енергія, але при цьому обсяг виробленої енергії істотно перевищує розміри споживання.
  • Екологічний фактор. Геотермальне опалення приватного заміського будинку - це екологічно безпечне рішення. Відсутність процесу горіння виключає надходження в атмосферу продуктів згоряння. Якщо це усвідомлюють багато, і така система теплопостачання отримає належне повсюдне поширення, негативний вплив людей на природу багаторазово зменшиться.
  • Компактність системи. Вам не доведеться організовувати в своєму будинку окреме приміщення котельні. Все, що буде необхідно - це тепловий насос, який можна розмістити, наприклад, в підвалі. Найбільш об'ємний контур системи буде розташовуватися під землею або під водою, на поверхні вашої ділянки ви його не побачите.
  • Багатофункціональність. Система може працювати як на опалення в холодну пору року, так і на охолодження в період літньої спеки. Тобто, по суті, вона замінить вам не тільки обігрівач, а й кондиціонер.
  • Акустичний комфорт. Тепловий насос працює практично безшумно.

Вибір геотермальної системи опалення економічно вигідний, незважаючи на те, що доведеться витратитися на покупку і установку устаткування.

До речі, як недолік системи згадують саме витрати, на які доведеться піти, щоб встановити систему і підготувати її до роботи. Потрібно буде купити сам насос і деякі матеріали, виконати роботи з монтажу зовнішнього колектора і внутрішнього контуру.

Не секрет, що ресурси дорожчають рік від року, тому автономна система опалення, яка здатна окупитися протягом декількох років, завжди буде економічно вигідна для її власника

Втім, ці витрати окупаються лише за кілька перших років експлуатації. Подальше використання покладеного в грунт або зануреного в воду колектора дозволяє заощадити значні кошти.

До того ж, сам процес монтажу не настільки складний, щоб запрошувати для його виконання сторонніх фахівців. Якщо не займатися бурінням, то все інше можна зробити самостійно.

Внутрішній блок системи, що використовує тепло надр землі, включає безпосередньо сам тепловий насос, окремо встановлений або вбудований в насос водонагрівач і буферну ємність Теплової енергії гірських порід і грунтової води цілком достатньо для організації опалення та гарячого водопостачання заміського будинку Незважаючи на реальну вигоду експлуатації теплових насосів, обігрів будинку із застосуванням газового котла поки обходиться дешевше, але геотермальну енергію все одно застосовують, наприклад, для підігріву води в басейні Однак в негазифікованих районах, містечках, в які не проведено електрику, тепловий насос з забором енергії грунтів і води здатний стати агрегатом, що забезпечує системи ГВП і опалення Безкоштовну енергію підземної води і гірських порід розумно використовувати в забезпеченні теплом побутових будівель, теплиць, спортивних комплексів Теплонасоси з забором енергії з надр землі можуть служити додатковими джерелами енергії, необхідними на випадок перебоїв з подачею електроенергії У разі переходу будинку повністю на геотермальне опалення найчастіше доводиться споруджувати кілька контурів, для обслуговування певних кілець, наприклад, для радіаторного опалення та теплої підлоги краще задіяти два теплонасоса, а для ГВП третій Геотермальні схеми пристрою опалення чудово поєднуються як з традиційними варіантами, так і з іншими видами альтернативних джерел: сонячними батареями, вітрогенераторами і іншим

Треба відзначити, що деякі умільці, в прагненні заощадити навчилися збирати геотермальний тепловий насос власноруч.

Про джерела геотермального опалення

Для геотермального опалення можна використовувати такі джерела земної теплової енергії:

  • високотемпературні;
  • низькотемпературні.

До високотемпературним відносяться, наприклад, термальні джерела. Використовувати щось їх можна, але область їх застосування обмежується фактичним місцем знаходження таких джерел.

Якщо в Ісландії цей вид енергії активно застосовується, то в Росії термальні води знаходяться далеко від населених пунктів. Максимально вони сконцентровані на Камчатці, де підземну воду застосовують в якості теплоносія і поставляють в системи ГВС.

Для ефективного використання теплової енергії землі не потрібен вулкан. Досить використовувати ті ресурси, які знаходяться всього в 200 метрах від земної поверхні

Зате для застосування низькотемпературних джерел у нас є всі необхідні передумови. Для цієї мети підійдуть навколишні повітряні маси, земля або вода.

Для вилучення потрібної енергії використовують тепловий насос. З його допомогою відбувається процедура перетворення температури навколишнього середовища в теплову енергію не тільки опалення, але і гарячого водопостачання приватного домоволодіння.

До геотермальних джерелах енергії відносяться підземні природні об'єкти: грунти і вода По контуру циркулює соляний розчин, що забирає тепло грунтів. При стисненні рідини компресором підвищується її температура, яка використовується в підготовці теплоносія для систем опалення Аналогічним чином забирається теплова енергія води природних водойм, в які поринає зовнішній колектор теплового насосу При заборі тепла грунтової води з геотермальної свердловини теплообмінник петлею занурюється в стовбур і по трубопроводу з'єднується з компресором внутрішнього блоку

Принцип роботи такого опалення

Якщо ви знайомі з тим, як працює кондиціонер або холодильник, то схожість цих процесів з принципом функціонування геотермального опалення очевидна. Основу системи складає тепловий насос, який включається в два контури - зовнішній і внутрішній.

Щоб організувати традиційну систему опалення в будь-якому будинку, необхідно змонтувати в ньому труби для транспортування теплоносія, і радіатори, при нагріванні яких тепло надходитиме в приміщення. У нашому випадку труби і радіатори теж потрібні. Вони і утворюють внутрішній контур системи. У схему можуть бути додані теплі підлоги.

Зовнішній контур виглядає набагато масштабніше внутрішнього, хоча його розміри можна оцінити тільки в період планування і монтажу. В процесі експлуатації він не видко, оскільки знаходиться під землею або під водою. Усередині цього контуру циркулює звичайна вода або антифриз на основі етиленгліколю, що набагато краще.

До складу геотермальної системи опалення входять два контури - внутрішній і зовнішній, а так же серце опалювальної системи - тепловий насос, який, стискаючи теплоносій, підвищує його температуру (+) Теплоносій в зовнішньому контурі прогрівається до стану середовища, в яку він занурений, і відправляється в «підігрітому» вигляді в тепловий насос. Через нього сконцентроване тепло повідомляється внутрішньому контуру, в результаті чого вода в трубах, радіаторах і теплих підлогах нагрівається.

Таким чином, ключовим елементом, оживляючим всю систему, є тепловий насос. Якщо у вашому будинку є звичайна пральна машинка, то знайте: цей насос займе приблизно аналогічну площу.

Для роботи йому потрібна електроенергія, але, споживаючи всього 1 кВт, він забезпечує вироблення 4-5 кВт тепла. І це не диво, оскільки джерело «додаткової» енергії відомий - це навколишнє середовище.

Два види розташування теплообмінника

Є два варіанти опалення приватного будинку з використанням низькотемпературної енергії елементів навколишнього середовища. Основу системи у всіх трьох випадках становить геотермальний насос.

Внутрішній контур залишається без змін для будь-якого способу опалення, а основна відмінність полягає в розташуванні зовнішнього контуру.

Геотермальне опалення буває з теплообмінником, розташованим:

  • вертикально - розташовуються в свердловинах, розкривають або не розкривати водоносний пласт;
  • горизонтально - теплообмінники систем укладають в котлован або відкрита водойма у вигляді своєрідного змійовика.

Кожен з наведених тут видів опалення характеризується своїми особливостями, недоліками і перевагами.

Якщо ви маєте намір створити таку систему опалення власними руками, вам буде цікаво дізнатися про кожного з видів докладніше.

Вибір способу розміщення зовнішнього колектора залежить від наявності вільних площ поряд з облаштовують оселі Горизонтальне розташування зовнішнього колектора геотермальної опалювальної системи для невеликого будинку зажадає виведення з користування всього 36 м² У разі влаштування теплопостачання будинку площею від 300 до 600 м² з користування доведеться вивести ділянку в 110 м² Для спорудження горизонтального варіанту колектора, розташованого в землі, буде потрібно від 200 до 500 м² вільної площі Для того щоб скоротити розміри ділянок, виведених з користування через пристрої теплозаборних колекторів, використовуються різні методи, наприклад, часткова прокладка в траншеї уздовж кордонів ділянки або доріг Для угруповання труб колектора під землею застосовуються різноманітні варіанти. Один з них - установка петель у вигляді кошиків При виборі схеми укладання трубопроводу зовнішньої частини теплонасоса слід пам'ятати, що робоча частина системи повинна бути заглиблена нижче рівня сезонного промерзання грунтів Скоротити розміри виведеного з користування ділянки допоможе грамотне поєднання горизонтально покладених труб і вертикальних свердловин

Варіант 1. Вертикальне розміщення зовнішнього колектора

Цей вид опалення заснований на цікавому природне явище: на глибині 50-100 м і більше від своєї поверхні земля цілий рік має однакову і постійну температуру 10-12 ° С.

Щоб мати можливість використовувати цю енергію землі, необхідно бурити вертикальні свердловини. Технологія практично аналогічна з підготовкою водозабірного джерела.

З метою максимального збереження ландшафту можна пробурити кілька труб з однієї вихідної точки, але під різними кутами.

Зовнішній контур системи буде змонтований безпосередньо в цих свердловинах. Це дозволить ефективно відібрати у землі її тепло. Зрозуміло, цей спосіб важко назвати простим і малобюджетним.

Для створення вертикальної системи геотермального опалення потрібно використовувати обладнання для буріння свердловин, без застосування бурової установки вирішення завдань по влаштуванню системи буде досить трудомістким (+)

Актуальний він в тому випадку, коли прилегла до будинку територія вже облаштована, і порушення її ландшафту недоцільно. Глибина буріння свердловини може досягати від 50 до 200 метрів.

Конкретні параметри свердловини залежать від геологічної обстановки на ділянці і параметрів майбутньої споруди. Термін служби такої конструкції становить приблизно 100 років.

Для пристрою вертикального варіанту системи з теплообмінником, енергії, яку можна підземної води, потрібно пробурити дві водоносні свердловини.

З однією з них, що називається дебетової, за допомогою насоса проводиться забір води, яка після передачі тепла зливається в другу, приймальню вироблення.

Мінус геотермальної системи з двома свердловинами в недостатній ефективності для обігріву заміського будинку. Занадто багато енергії витрачає циркуляційний насос. Зате для поставки теплоносія контуру теплої підлоги одержуваної теплової енергії цілком достатньо

Варіант 2. Горизонтальне розташування грунтового колектора

Щоб укласти зовнішній контур при горизонтальному вигляді опалення, потрібно знати, на яку глибину промерзає земля в вашій місцевості.

Труби укладають нижче за рівень промерзання в заздалегідь підготовлені траншеї, захоплюючи при цьому досить великий простір: щоб опалити будинок, площа якого становить 200-250 кв. м, потрібно використовувати приблизно 600 кв. м теплообмінника. Тобто шість соток.

Недоліком цієї конструкції є велика площа, яку вона займає. Якщо вам потрібна на ділянці галявина, вкрита травою і квітами - це ваш варіант. А від плодоносних дерев труби колектора краще тримати подалі (+)

Зрозуміло, що при таких умовах, обсяг земляних робіт буде значним. Крім того, потрібно врахувати в плані розташування дерев та іншої рослинності на ділянці, щоб не заморозити їх. Наприклад, не можна розташовувати труби колектора ближче, ніж в півтора метрах від дерев.

Цей спосіб монтажу використовують, як правило, в тих випадках, коли ділянка тільки освоюється під будівництво. Всі розрахунки і плани з будівництва котеджу, організації його опалення та плануванні земельної ділянки найкраще виконувати одночасно.

Етап 1: Пристрій теплонасоса земля-вода з горизонтальним колектором починається з розробки котловану або траншей і укладання колектора, забирає тепло грунтових шарів Етап 2: Петлі колектора підключаються до труб, одна з яких збирає забрав тепло грунтів соляний розчин, друга повертає його після передачі енергії теплового насосу Етап 3: Поступово в тепловий насос соляний розчин віддає енергію, яка надходить в накопичувальний водонагрівач, який здійснює підготовку теплоносія для контурів опалення Етап 4: Після підключення і збірки мережі її працездатність тестується. При отриманні позитивних результатів котлован заповнюється грунтом і облаштовується майданчик над ним

Занурення горизонтального теплообмінника у водойму

Цей спосіб вимагає особливої прихильності домоволодіння - на відстані приблизно в 100 м від водойми, що має достатню глибину. Крім того, зазначений водойма не повинен промерзати до самого дна, де і буде розташований зовнішній контур системи. А для цього площа водойми не може бути менше 200 кв. м.

Цей варіант розміщення теплообмінника вважається найменш витратним, але подібне розташування домоволодіння все-таки зустрічається не часто. Крім того, можуть виникати складнощі, якщо водойма відноситься до об'єктів загального користування

Очевидною перевагою цього методу є відсутність обов'язкових трудомістких земляних робіт, хоча з підводним розташуванням колектора все-таки доведеться повозитися. І спеціальний дозвіл на проведення таких робіт теж знадобиться.

Втім, геотермальна установка, яка використовує енергію води, все-таки є найбільш економічною.

Своїми руками: що і як

Якщо вже й монтувати геотермальне опалення своїми руками, то зовнішній контур краще все-таки купити в готовому вигляді. Звичайно, ми розглядаємо лише способи горизонтального розташування зовнішнього теплообмінника: під поверхнею грунту або під водою.

Свердловинний вертикальний колектор змонтувати самостійно набагато складніше, якщо ви не володієте обладнанням і навичками буріння.

Тепловий насос - не дуже габаритне обладнання. У вашому будинку він не займе багато місця. Адже за розміром його можна порівняти, наприклад, з звичайним твердопаливним котлом. Підключити до нього внутрішній контур вашого будинку - завдання нескладне.

Взагалі-то робиться все точно так же, як і при організації та розведення опалення з використанням традиційних джерел тепла. Головні труднощі - пристрій зовнішнього контуру.

Таке розташування будинку щодо ставка зустрічається частіше. Головне, щоб водойма був не далі, ніж в 100 метрах від котеджу

Кращим варіантом буде використання водойми, якщо такий знайдеться на відстані не більше 100 м. Необхідно, щоб його площа перевищувала 200 кв. м, а глибина - 3 м (середній параметр промерзання). Якщо цей водойму вам не належить, то проблемою може стати отримання дозволу на його використання.

Якщо ж водойма - це ставок, який знаходиться у вас у власності, то справа спрощується. Воду зі ставка можна тимчасово відкачати. Тоді роботи на його дні можна буде виконувати легко: потрібно буде укласти труби по спіралі, закріпивши їх в цьому положенні.

Земляні роботи знадобляться тільки для риття траншеї, яка потрібна буде для приєднання зовнішнього контуру до теплового насосу.

Після виконання всіх робіт, ставок може бути знову заповнений водою. У найближчі років сто зовнішній теплообмінник повинен працювати справно і не доставляти клопоту його власнику.

Якщо у вашому розпорядженні виявився земельну ділянку, на якому вам тільки належить зводити житло і ростити сад, має сенс розпланувати горизонтальний теплообмінник грунтового типу.

Для цього слід зробити попередній розрахунок площі майбутнього колектора, виходячи з параметрів, які вже вказані вище: 250-300 кв. м колектора на 100 кв. м опалювальної площі будинку.

Якщо вам дісталася ділянка без будівель і рослинності, яку б хотілося зберегти, грунт при спорудженні зовнішнього горизонтального ґрунтового контуру можна просто зняти: це легше, ніж викопувати траншеї

Траншеї, в які має бути укладати труби контуру, потрібно викопувати нижче рівня промерзання грунту.

А ще краще - просто зняти грунт на глибину його промерзання, укласти труби, а після повернути грунт на місце. Робота трудомістка, складна, але, маючи велике бажання і цілеспрямованість, ви зможете її виконати.

Витрати і перспективи окупності

Витрати на обладнання та його монтаж в процесі спорудження геотермального опалення залежать від потужності агрегату і від виробника.

Виробника кожен вибирає, керуючись власними міркуваннями і відомостями про репутацію і надійності того чи іншого бренду. А ось потужність залежить від площі приміщення, яке належить обслуговувати.

У цьому малюнку коротко відображена вся суть вигоди, одержуваної від застосування геотермальної опалювальної системи. Саме таке співвідношення вхідної та вихідної енергії дозволяє система спочатку швидко окупитися, а потім і економити кошти свого власника (+)

Якщо брати в розрахунок саме потужність, то вартість теплових насосів коливається в наступних діапазонах:

  • на 4-5 кВт - 3000-7000 умовних одиниць;
  • на 5-10 кВт - 4000-8000 умовних одиниць;
  • на 10-15 кВт - 5000-10000 умовних одиниць.

Якщо до цієї суми ми додамо витрати, які потрібні на виконання монтажних робіт (20-40%), то ми отримаємо суму, яка для багатьох видасться абсолютно нереальною.

Але всі ці витрати окупляться за цілком прийнятні терміни. Надалі ж вам доведеться оплачувати лише незначні витрати на електрику, необхідну для роботи насоса. І це все!

Через недостатню для обігріву житлових будівель ефективності геотермальних систем їх використовують в якості доповнення до основних опалювальних мереж або споруджують комплексно з двома і більше теплообмінниками

Як показує практика, геотермальне опалення особливо вигідно для будинків, загальна опалювальна площа яких становить 150 кв. м. За п'ять-вісім років всі витрати на облаштування систем опалення в цих будинках повністю окупаються.

Якщо геотермальне опалення не особливо затребуване серед власників приватних будинків, то ефективність гелеосистем вже оцінили жителі південних регіонів. Технологія спорудження сонячного опалення достатня проста, а її економічність і практичність підтверджена багаторічним досвідом використання західними країнами і нашими співвітчизниками.

Додаткова інформація про альтернативні джерела енергії представлена в цій статті.

Висновки і корисне відео по темі

Якщо вам простіше сприймати наочну інформацію, то цей відеоролик дозволить вам своїми очима побачити, як саме функціонує геотермальна система, а також більше дізнатися про те, кому і чому цей вид опалення вигідний.

Пропонуємо вам подивитися невеликий відеоролик, в якому власник горизонтального підгрунтового колектора, розповість про свої враження від його експлуатації. Крім того, подивившись це відео, ви дізнаєтеся про поточні витрати, пов'язані з експлуатацією системи геотермального опалення.

Кожен власник приватного будинку вибирає сам, чи купувати йому послуги ресурсоснабжающих організацій або сподіватися тільки на себе самого. При цьому він керується цілим списком міркувань.

Мета, яку ми перед собою поставили, полягає не в тому, щоб підштовхнути вас до готового висновку, а в тому, щоб поділитися інформацією про варіанти вирішення що стоїть перед вами завдання.

Є, що доповнити, або виникли питання по темі геотермального опалення приватного будинку? Чекаю на ваші коментарі публікації. Форма для зв'язку знаходиться в нижньому блоці.

Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!

Категорія:

Будівництво