Существует много различных вариантов обогрева жилища. Внимание людей закономерно сосредоточено на поисках таких способов, которые потребляют меньше всего энергии. Ожесточенные споры вызывает такой прогрессивный способ получения тепла, как использование подземных источников.
Принцип работы геотермального отопления подразумевает использование тепловых насосов. Они действуют по классическому циклу Карно, беря глубоко внизу холодный теплоноситель и получая взамен нагретый до 50 градусов поток жидкости внутри отопительной системы.
Аппаратура работает с коэффициентом полезного действия от 350 до 450% (это не противоречит фундаментальным физическим законам, почему – будет сказано позже).
Стандартный тепловой насос обогревает дом или иное здание за счет тепла земли на протяжении 100 тысяч часов (именно таков средний промежуток между профилактическими капитальными ремонтами).
Нагрев до 50 градусов выбран неслучайно. Именно такой показатель по результатам специальных расчетов и при изучении практически реализованных систем был признан наиболее эффективным.
Поэтому земляное отопление, использующее поток энергии из недр, в основном дополняется не радиаторами, а теплым полом или воздушным контуром. В среднем, на 1000 Вт энергии, приводящей в работу насос, удается поднять наверх примерно 3500 Вт тепловой энергии.
На фоне безудержного роста стоимости теплоносителя в магистральной сети и иных способов отопления это очень приятный показатель.
Геотермическое отопление образовано тремя контурами:
- грунтовым коллектором;
- тепловым насосом;
- собственно, греющим комплексом дома.
Коллектором называется подборка труб, которые дополнили насосом для рециркуляции. Теплоноситель во внешнем контуре имеет температуру от 3 до 7 градусов.
И даже такой незначительный внешне разброс позволяет системе эффективно решать поставленные задачи. Для передачи тепла используют либо этиленгликоль в чистом виде, либо его смесь с водой.
Полностью водные контуры подземного обогрева встречаются редко.
Причина проста – та вода, которая встречается в достаточно разогретом слое почвы, быстро разъедает оборудование. И даже такую жидкость можно найти далеко не в любом произвольно взятом месте.
Выбор конкретного теплоносителя определяется конструктивными решениями инженеров. Насос подбирается в зависимости от устройства остальных частей системы.
Поскольку глубина скважины (уровень заложения оборудования) определяется природными условиями, решающие отличия между типами геотермальных систем связаны с устройством коллектора в грунте.
Горизонтальная структура подразумевает расположение коллектора под линией промерзания почвы. В зависимости от конкретной местности это означает углубление на 150-200 см.
Такие коллекторы могут оснащаться различными трубами, как медными (с внешним слоем из ПВХ), так и сделанными из металлопластика. Чтобы получить от 7 до 9 кВт тепла, придется уложить не менее 300 кв. м коллектора.
Такая методика не позволяет приближаться к деревьям более чем на 150 см, а по окончании монтажа придется благоустраивать территорию.
Вертикально выставленный коллектор подразумевает бурение нескольких скважин, причем обязательно устремленных в разные стороны, и каждую ведут под своим углом. Внутри скважин располагаются геотермальные зонды, тепловая отдача от 1 пог. м достигает примерно 50 Вт.
Нетрудно подсчитать, что для идентичного количества тепла (7-9 кВт) придется поставить 150-200 м скважин. Преимущество в этом случае не только в экономии, но и в том, что ландшафтная структура территории не изменяется.
Надо будет только выделить небольшой участок для монтажа кессонного блока и для выставления концентрирующего коллектора.
Нагреваемый от воды контур практичен, если можно вывести наружный узел обмена теплом в озеро или пруд на глубину от 200 до 300 см. Но обязательным условием будет расположение водоема в радиусе 0,1 км от отапливаемого строения и площадь водного зеркала минимум 200 кв. м.
Существуют также воздушные теплообменники, когда получение тепла внешним контуром происходит из атмосферы. Подобное решение отлично проявляет себя в южных областях страны и не требует никаких земляных работ.
Слабости системы – низкий КПД при морозе в 15 градусов и полная остановка, если температура понизится до 20 градусов.
Геотермальное отопление дома, загородного в первую очередь, не расходует дорогостоящее и загрязняющее воздух минеральное топливо. Вот уже 7 из 10 новых домов, возводимых в Швеции, отапливаются именно таким образом.
В жаркие дни геотермальное оборудование из нагревателя становится средством пассивного кондиционирования. Вопреки распространенному мнению, для работы такой отопительной системы не нужны ни вулканы, ни гейзеры.
В самой обычной равнинной местности она действует ничуть не хуже.
Единственным условием оказывается достижение тепловым контуром точки ниже линии промерзания, где температура почвы всегда составляет от 3 до 15 градусов.
Сверхвысокий КПД только кажется противоречащим законам природы; тепловой насос насыщен фреоном, который испаряется под действием даже кажущейся людям «ледяной» воды. Пар согревает третий контур. Такая схема представляет собой вывернутый наизнанку холодильник.
Потому эффективность насоса относится только к количественному соотношению электрической энергии и тепловых ресурсов. Сама по себе работа привода производится «как полагается», с неотвратимыми потерями энергии.
Объективными плюсами геотермального обогрева можно считать:
- превосходный КПД;
- солидный период службы (тепловой насос работает 2-3 десятилетия, а геологические зонды и вовсе до 100 лет);
- стабильность работы практически при любых условиях;
- отсутствие привязки к энергоносителям;
- полная автономность.
Есть одна серьезная проблема, мешающая сделать геотермальное отопление действительно распространенным решением. Это, как показывают отзывы владельцев, высокая цена создаваемой конструкции. Чтобы обогреть обычный дом площадью 200 кв.
м (не так уж и редко встречающийся), надо будет строить систему под ключ за 1 млн рублей, до 1/3 этой суммы стоит тепловой насос. Автоматизированные установки очень комфортны, и если все настроено правильно, могут работать годами без вмешательства людей. Все упирается только в наличие свободных средств.
Еще одним минусом является зависимость от электропитания насосного узла.
Риск воспламенения геотермальной отопительной системы нулевой. Опасаться занятия ею излишнего места не стоит, в самом доме необходимые части потребуют примерно той же площади, что и рядовая стиральная машина.
Более того, высвобождается пространство, которое обычно приходится отводить под запасы топлива. Собственноручно построить необходимые контуры вряд ли получится.
Проектирование тоже лучше поручить профессионалам, поскольку малейшая ошибка может привести к неприятным последствиям.
Геотермальный обогрев своими руками пытаются создать достаточно многие люди. Но чтобы такая система работала, должны быть произведены тщательные расчеты, требуется также составление схемы разводки труб. Нельзя приближать скважину к дому больше чем на 2-3 м. Наибольшая допустимая глубина бурения достигает 200 м, однако неплохую эффективность демонстрируют скважины, достигающие и 50 м.
Основными параметрами, которые учитываются при любых расчетах, являются:
- температура (глубина от 15-20 м и больше прогревается от 8 до 100 градусов в зависимости от создающихся условий);
- значение извлекаемой мощности (средний показатель – 0,05 кВт на 1 м);
- влияние климата, влажности и контакта с грунтовыми водами на теплоотдачу.
Что весьма интересно, полностью сухие породы отдают не более 25 Вт с 1 м, а если есть грунтовые воды, этот показатель вырастает до 100-110 Вт. Нельзя забывать, что стандартным временем работы теплового насоса является 1800 часов за год.
Если превысить этот показатель, система не станет более эффективной, зато износ ее стремительно вырастет. Что гораздо хуже, чрезмерная эксплуатация теплового ресурса недр приводит к их остыванию и даже к промерзанию пород на рабочей глубине.
Вслед за этим может проседать грунт, иногда повреждаются рабочие трубы и надземные сооружения.
Нужно внимательно рассчитывать действия по регенерации свойств грунта. Только подавая периодически в скважину тепло вместо извлечения его наружу, можно гарантировать стабильную работу системы на многие годы вперед.
Как часто это делать и что еще предпринять – подскажут как раз расчеты, производимые опытными проектировщиками. Время окупаемости геотермального обогрева даже при высочайшей эффективности составляет не меньше 10 лет.
Так что кроме инженерных моментов, следует внимательно просчитывать и экономику проекта.
Теплоснабжение за счет подземных источников должно создаваться по строго проработанному алгоритму. Поскольку водяные и воздушные системы применяются ограниченно, большинство практически используемых вариантов подразумевает бурение скважин.
И это еще одна причина, по которой не получится все сделать своими руками. Только специальная техника позволяет проникнуть на глубину 20-100 м, где и создаются необходимые условия для отопления.
В качестве зондов допускается применение пластмассовых труб, рассчитанных на давление около 6 бар.
Чтобы повысить результативность системы, используют обвязки из 3 или 4 линий, конечные участки которых связываются в виде буквы U. Подогрев по контуру очень важен, благодаря ему исключается растрескивание труб при суровом морозе.
Этот подогрев производится через протянутый в центр канала провод, по которому подается ток. Если не удается применить энергетические сваи, приходится использовать горизонтальные приемники.
Для них готовится площадка с габаритами от 15х15 м, с нее убирают почву на глубину до 0,5 м.
Вся эта площадь нужна для укладки подобия зондов. Используют часто электротехнические маты либо трубы, обменивающие тепло. Чтобы повысить эффективность работы отопительной системы, применяют раскладку труб по спирали либо в виде «змейки».
Нельзя точно сказать, что лучше – готовые комплексы, выпущенные серийно, либо самостоятельная сборка.
В первом случае автоматически решается проблема совместимости, зато во втором возрастает гибкость, повышается потенциал модернизации (правда, внимания проектированию надо уделить больше).
Самодеятельные строители могут уйти от типового аккумулятора тепла с заменой его на стяжку из бетона. Геотермальный обогрев в подобной системе позволяет обойтись без значительных рывков температуры.
Можно проводить эксперименты с различными теплоносителями, а также монтировать компрессоры с меняющейся производительностью. Рассчитав нагрузки как следует и правильно распределив тепло по потребляющим контурам, можно сделать систему эффективнее на 15-20%.
Параллельно расходы на электропитание заметно сокращаются.
Горизонтально размещенные трубы закладываются на глубину 50-300 см. Чтобы площадь магистралей была наименьшей, их делают в виде витков. Но между отдельными двумя магистралями должно быть минимум 200 мм.
Любым строительным работам должно предшествовать определение тепловой отдачи грунта. Если она менее 20 Вт на 1 кв. м, никакого смысла в геотермальном контуре нет. Чтобы обеспечить отвод грунтовых вод, дно котлованов покрывают слоем песка.
Отлично проявляют себя трубы на основе сшитого полиэтилена.
Наиболее эффективная работа теплового насоса обеспечивается в помещениях, где температура воздуха составляет от 14 градусов тепла. При любой возможности стоит предпочитать вертикальное расположение контуров горизонтальному, потому что оно самое эффективное из всех.
Судя по отзывам, в чистом виде геотермальный обогрев нерационален, он прогревает воду слишком долго, потому во многих случаях такая система выполняет сугубо вспомогательную роль.
Чтобы добиться высочайшей результативности, следует ориентироваться на максимально допустимую интенсивность вовлечения теплового ресурса и расчетных дебитов скважины.
Если внизу расположены не сухие породы, а горячая вода, это практически оптимальная ситуация. Тогда появляется возможность сэкономить и получить максимальную выгоду.
Но надо помнить, что если планируется попутно использовать горячие подземные источники для водоснабжения, вода в них должна соответствовать типовым санитарным требованиям.
Когда химический анализ показывает присутствие агрессивных компонентов, целесообразно организовать два автономных контура, жидкость в которых не перемешивается, а происходит только обмен теплом. На стенах закрепляют компрессоры либо от холодильников, либо от кондиционеров.
Если проводка в доме довольно слабая, стоит применить пару компрессоров, чтобы сократить пусковой ток благодаря последовательному включению. При монтаже конденсаторов следует заботиться о движении в них фреона от верхней точки к нижней, а не наоборот.
Чтобы коллектор стабильно работал и обогревал помещение, его площадь (для частного дома величиной 100 кв. м) должна составлять 200-250 м2. Горизонтальную схему отопления не стоит использовать, если планируется впоследствии разбить сад или огород.
Для комплектования системы можно использовать даже обычный скважинный насос.
О том, что такое геотермальное отопление и как его установить, смотрите в следующем видео.
Источник: https://stroy-podskazka.ru/otoplenie/geotermalnoe-otoplenie/
Как сделать геотермальное отопление дома своими руками
24089 просмотров
Прогрессивный способ геотермального отопления дома использует принцип работы, заключающийся в применении тепла земли для обогрева помещения. Так как традиционное топливо относится к исчерпаемым природным ресурсам, то стоит побеспокоиться заранее о переходе на новейшие неисчерпаемые источники энергии.
Лидерами в производстве и эксплуатации систем геотермального обогрева домов являются страны Скандинавии. Они популяризируют это вариант установок и предлагают его в регионы, имеющие широкий потенциал его использования.
Применение оборудования
Неверно считать, что отопление от земли можно использовать только там, где присутствуют горячие водные источники, есть теплые гейзеры и прочие природные подземные отопительные источники. Новейшие технологии позволяют успешно эксплуатировать геотермальное отопление дома и в умеренных широтах.
На сегодня в нашей стране этот вид обогрева пока еще относится к альтернативным способам получения тепла. Однако, в большинстве случаев он является практически идеальным для дачных или загородных домов. Установленное геотермальное отопление дома своими руками способно работать в двух режимах:
- обогрев в зимнее время;
- охлаждение во время жарко погоды.
- Таким образом формируется наиболее благоприятная атмосфера в помещении.
- ВИДЕО: Как работает геотермальное отопление
Эксплуатация системы
В доме необходимо установит тепловой насос. Он будет отбирать энергию от грунта или грунтовых вод, отдавая ее циркулирующему в доме по трубам теплоносителю. Этот принцип работы был выявлен еще в 19 веке французским физиком Сади Карно.
Составными элементами базового узла являются:
- компрессор;
- испаритель;
- конденсатор;
- дроссельный клапан.
Компрессор занимается «сжатием» тепла и перемещением его к потребителям. Сам прибор нуждается во внешнем источнике электропитания.
Работа теплового насоса проводится по следующему алгоритму:
- Коллектор-теплозаборник должен содержать внутри жидкость, имеющую низкую температуру замерзания. Часто при изготовлении геотермального отопления своими руками внутрь заливают воду с повышенным содержанием солей, разбавленный водой спирт, гликолевые смеси.
- В модуле испарителя тепло отдается хладагенту, имеющему невысокую температуру кипения, в это время он закипает и переходит в парообразное состояние.
- Установленный в цепи компрессор способствует повышению давления пара, из этого следует повышение температуры вещества до 78-800С.
- Попадая в конденсатор вещество-хладагент переходит в жидкую фазу, одновременно с этим выделяется энергия для контура отопления.
- Возврат образовавшейся жидкости в компрессор осуществляется сквозь дроссельный клапан.
Так как тепловой насос для отопления дома работает по принципу рефрижератора, то его часто называют «холодильником наоборот». Во многих случаях энергия из земли применяется для монтажа теплых полов.
Правильно проведенные расчеты и грамотно выполненный монтаж теплообменника способны обеспечить отдачу от одного потребленного насосом киловатта пятикратное увеличение мощности на выходе.
С этой статьей читают: Альтернатива газовому отоплению
ВИДЕО: Как работает геотермальный тепловой насос
Монтаж теплообменника
Актуальными типами установки являются такие варианты:
- вертикальный, когда нужно бурить несколько скважин;
- горизонтальный, где выкапывают траншеи ниже глубины промерзания;
- подводный, когда укладка проводится по дну ближайшего водоема.
Бурение скважин
Для эффективного использования тепловой энергии земли, если участок возле строения небольшой, необходимо бурить глубинные скважины. В глубине земли на нескольких метрах сохраняется стабильная положительная температура. Применение таких геотермальных скважин обеспечивает теплом контур теплообменника. Далее это тепло передается второму внутреннему контуру, расположенному в помещении.
Часто бурение нескольких скважин обходится даже ниже, чем проведение укладки по дну водоема. Благодаря этому процесс становится доступным для большего количества желающих.
Процесс проводится малогабаритной буровой установкой и небольшим количеством вспомогательной техники. Это практически не затрагивает окружающую территорию. Обустройство скважины допускается даже в воде, но она не должна быть ближе, чем на 2-3 м от жилого строения.
Максимальная используемая глубина составляет до 200 м, но часто эффективность появляется с уровня в 50 м. На следующем этапе выполняется обустройство скважины. Внутрь полости ставится трубка из пластика, диаметром от 40 мм. В нее пропускают от одной до четырех петель коллектора.
Геотермальный зонд
Полость между грунтом и наружной стенкой трубки необходимо заполнить теплопроводным материалом. Выполняется проводка теплотрассы с подключением к тепловому насосу.
Энергия воды
Этот вариант по стоимости – самый рациональный, поскольку не требует подготовки траншей, котлована и прочих земельных работ. Но такой способен доступен далеко не для каждого – минимальный объем водоема, достаточный для отопление дома 100 кв.м. должен быть не менее 200 куб.м и располагаться не далее, чем 100 метров от домостроения.
В водоемы трубы прокладываются по дну, чтобы не допустить их промерзания в пик морозов.
Проведение расчетов
Чтобы выполнить расчет системы, необходимо учитывать базовые параметры:
- на глубине, превышающей в средней полосе России 15-20 м, температура выдерживается на уровне +8-+100С;
- для вертикальных конструкций принято брать в расчетах получаемое значение мощности в 50 Вт на 1 м высоты, а более точные значения зависят от степени влажности породы, присутствия грунтовых вод и пр.;
- сухая порода дает 20-25 Вт/м;
- увлажненная глина либо песчаник 45-55 Вт/м;
- твердые гранитные породы обеспечат до 85 Вт/м;
- наличие грунтовой воды дает до 110 Вт/м.
Использование теплового насоса
Долговечность системы зависит от характеристик и условий, в которых работает тепловой насос. В геотермальных установках он способен работать примерно 1800 часов в год. Это является средним значением для широт без термальных подземных источников.
Принцип работы теплового насоса
Принцип работы системы термального отопления идентичен и никак не связан со страной производителя или брендом. Геотермальные насосы могут различаться по дизайну исполнения, размеру, внешнему виду, но коэффициент производства тепла всегда будет одинаков у насосов разных фирм и разных стран. Связано это именно с особенностью переработки природной энергии в тепловую.
Нельзя допускать слишком большую выработку насоса, так как этот процесс способен привести к значительному понижению температуры грунта вокруг скважины, а иногда доходит до ее промерзания.
Последствия таких просчетов в итоге приводят к пагубным последствиям – грунт проседает неравномерно, в каких-то местах уходит очень глубоко, в результате чего повреждаются защитные пластиковые трубы. Если дом располагается рядом, то может произойти деформация фундамента или стен за счет геологических изменений.
Периодически необходимо принимать меры по «регенерации» грунта, для чего в теплообменник поставляют дополнительную тепловую энергию. Это может быть энергия солнечного коллектора либо подогрев зонда, когда используется тепловой насос в режиме охлаждения помещений.
В заключение необходимо отметить, что геотермальная установка пока доступна не всем. В некоторых случаях срок окупаемости может продлиться более 10 лет, но в конечно итоге именно такие способы обогрева дома в скором будущем станут не просто альтернативными, но единственно возможными.
ВИДЕО: Геотермальные тепловые насосы
Источник: http://www.PortalTepla.ru/montagh-otopleniya/geotermalnoe-otoplenie-doma-svoimi-rukami/
Геотермальное отопление дома тепловым насосом: принцип работы от земли и как своими руками
Для существенной экономии расходов на покупку энергоносителей с целью обогрева дома в последнее время используют альтернативные источники энергии. Геотермальное отопление дома дает множество преимуществ его владельцам, но не лишено недостатков.
Затраты на устройство обогрева постройки за счет тепловой энергии существенные, но они полностью окупаются в течение 4-5 лет. Существует несколько разновидностей геотермальных установок.
Мы расскажем, как своими руками сделать тепловую станцию, а также опишем принцип работы термального отопления.
Что такое геотермальное отопление?
Отопление за счет тепла земли называется геотермальным. Оно основано на том, что ниже точки промерзания почва всегда положительной температуры. По сути, это автономные тепловые станции, использующие низко потенциальное тепло почвы и грунтовых вод.
Поскольку коллектор для забора тепла располагается ниже отметки промерзания грунта, оборудование можно использовать даже в северных широтах. По сути, это агрегат, который работает на подогрев или охлаждение, но не нуждается в постоянной положительной температуре среды.
Преимущества и недостатки системы
Отопление из земли дает владельцам дома следующие преимущества:
- Система не зависит от поставок топлива. Не нужно выделять место для его хранения и тратить деньга на покупку. Кроме этого, станция полностью пожаробезопасная.
- При работе тепловой насос не издает шум, благодаря чему обеспечивается комфорт в доме.
- Главное преимущество – экономность системы. Вам не нужно покупать топливо, потому что используется бесплатная энергия земли. Конечно, во время работы насос использует электроэнергию, но ее расход несравним с тем, сколько потребляет электрический котел.
- Экологическая безопасность оборудования еще один его плюс. Станция не выбрасывает вредные вещества в атмосферу.
- Компактный тепловой насос можно установить в подвале дома, а протяженный контур укладывается под землей за пределами постройки, поэтому вам не придется выделять много места в доме для монтажа оборудования.
- Станция многофункциональная. Она может обеспечивать дом теплом, охлаждать помещения в жару и подогревать воду для горячего водоснабжения.
Отопление тепловым насосом имеет свои минусы. К недостаткам можно отнести то, что к местности, типу грунта предъявляются определенные требования, поэтому монтировать геотермальную установку можно не везде. Еще одним минусом являются существенные расходы на покупку оборудования и его монтаж. Однако затраты окупаются в течение первых лет эксплуатации.
Источники и принцип работы термального отопления
Можно использовать высоко- и низкотемпературные источники тепловой энергии. К первой разновидности относятся термальные гейзеры. Однако они есть не в каждой местности. В качестве низкотемпературных источников применяется тепло воды, земли и воздуха. Для извлечения энергии понадобится тепловой насос.
Теперь разберемся, как работает отопление от земли. Основой системы является тепловой насос, подключенный к внутреннему и внешнему контуру. В доме должны быть проложены трубы и установлены радиаторы для циркуляции жидкого теплоносителя. В отопительную сеть можно включить теплые полы.
Внешний контур укладывается под землей. В нем циркулирует антифриз на базе этиленгликоля. Подогрев теплоносителя во внешнем контуре происходит за счет тепловой энергии земли или другой среды, в которую он погружен. Тепловая энергия преобразуется и усиливается в насосе и передается теплоносителю в отопительном контуре дома.
Важно! Тепловой насос, потребляющий 1 кВт электроэнергии, вырабатывает 4-5 кВт тепловой энергии.
Виды геотермальных установок
Принцип работы геотермального отопления дома мы рассмотрели, теперь разберемся, какие существуют разновидности тепловых установок. Они разливаются по виду используемых теплоносителей и среды, в которую погружены контуры.
Земля-вода
Этот тип насосов отбирает тепловую энергию у почвы и передает ее воде в отопительной системе дома. Для отбора тепла используются коллекторы или зонды.
Внешний контур для получения тепла из земли может быть размещен вертикально и горизонтально. В первом случае обеспечивается постоянная положительная температура на дне скважины, но чтобы ее пробурить, понадобится специальное оборудование. Для устройства вертикального теплообменника нужно бурить скважину диаметром 150 мм на глубину 50-200 м.
Во втором случае трубы контура укладываются горизонтально на 1 м глубже поверхности, поэтому котлованы можно вырыть собственноручно. Но из-за значительной протяженности контура горизонтальные контуры применяют только на больших придомовых участках.
Важно! Площадь горизонтального внешнего контура должна в три раза превышать отапливаемую площадь дома.
Вода-вода
Обычно используют теплообменник, который уложен на дне водоема, расположенного на расстоянии не более 100 м от дома. Подойдут только естественные водоемы – пруды, озера. Для укладки труб в реку нужно получать разрешение. Главное требование – глубина водоема не может быть меньше 3-х метров.
Вместо водоема тепло воды можно получать из артезианской скважины. Добытая вода пропускается через тепловой насос. Однако откачанную воду нужно сбрасывать обратно в грунт, поэтому делают вторую скважину. Благодаря этому поддерживается постоянное давление в земном пласте.
Воздух-вода
Для работы оборудования понадобятся испарители и вентиляторы. Наибольшая эффективность работы достигается при температуре окружающего воздуха не ниже -15°С. Если температурные показатели опускаются ниже, теряется часть мощности.
Преимущество станций заключается в простоте монтажа. Не нужно рыть котлованы или бурить скважины. Всю конструкцию можно расположить на крыше дома. Оборудование работает бесшумно и может повторно использовать тепло, выходящее из помещений.
Варианты расположения теплообменников
Расположение внутреннего контура у всех типов насосов одинаковое. А вот внешний контур может быть горизонтальным и вертикальным. Вертикальные скважины могут вскрывать или не вскрывать пласт с водой. А горизонтальные теплообменники укладываются на дне водоемов или в котлованах на глубине не менее 1 метра.
Глубина вертикальных коллекторов достигает 100-200 м. На такой глубине земля в течение всего года имеет одинаковую температуру. Для сохранения ландшафта бурят несколько скважин под разными углами из одной точки. Внешний контур монтируется в скважинах. Конструкция может прослужить до 100 лет.
Важно! Для установок вода-вода бурят две вертикальные скважины – для забора и слива воды.
Горизонтальные теплообменники укладывают на глубине ниже точки промерзания почвы. Площадь горизонтальных коллекторов должна в 3 раза превышать площадь дома. Из-за этого объемы земляных работ значительные. Кроме этого, трубы можно укладывать на расстоянии не менее 1,5 м от деревьев. Если теплообменник укладывается в водоеме, то трудоемкие земляные работы отсутствуют.
Как сделать геотермальный агрегат своими руками?
Чтобы сделать геотермальное отопление дома своими руками, понадобятся следующие составляющие элементы:
- испаритель;
- компрессорный узел;
- дроссельный клапан;
- конденсатор.
Тепловой насос можно сделать из старого холодильника. Для этого с него снимают змеевик. Он будет выполнять функции конденсатора. Его помещают в емкость из прочного материала. К емкости крепят компрессор, а испаритель делают из пластиковой бочки. Все составляющие элементы соединяют между собой, а затем агрегат подключают к системе отопления дома с помощью полимерных труб.
Для изготовления насоса из кондиционера внешний и внутренний блок нужно поменять местами. В качестве теплоносителя используют воду или воздух. Систему укомплектовывают четырехходовым клапаном. Для его установки понадобится помощь специалистов.
Примерные затраты и окупаемость системы
Расходы на покупку оборудования и его монтаж зависят от типа теплового насоса, особенностей теплообменника и мощности установки.
Цена насосного оборудования зависит от его производительности:
- Агрегат с мощностью 4-5 кВт обойдется в 3-7 тыс. долларов (195-455 тыс. рублей).
- Оборудование производительностью 5-10 кВт продается по 4-8 тыс. долларов (260-520 тыс. руб.).
- Насосы мощностью 10-15 кВт обойдутся в 5-10 тысяч долларов (325-650 тыс. руб.).
Затраты на монтажные работы составят 20-40% стоимости оборудования. Несмотря на существенные первоначальные расходы, в процессе эксплуатации системы вы сможете экономить, потому что энергоресурсы совершенно бесплатные. Все расходы окупятся в течение первых 4-8 лет эксплуатации системы для дома площадью в пределах 100-150 квадратов.
Источник: https://build-experts.ru/geotermalnoe-otoplenie/
Геотермальное отопление, принцип работы, монтаж своими руками
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
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.
Принципиальная схема работы теплового насоса
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.
Бурение скважин под тепловой насос
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:
- 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.
- 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.
- 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.
Принцип работы теплового насоса
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.
Источник: https://otoplenie-doma.org/geotermalnoe-otoplenie.html
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.
Разумеется, несмотря на неиссякаемость тепловой энергии грунта, организация геотермального отопления сопряжена со множественными сложностями, как технического, так и экономического характера.
С точки зрения финансовой выгоды, установка геотермальной системы уступает традиционному твердотопливному, газовому и электрическому обогреву.
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 точно не получится. Разрабатывать грунт на территории густонаселенных жилмассивов вряд ли кто-то разрешит.
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.
Источник: https://otopleniesam.ru/alternativnoe-otoplenie/geotermalnoe-otoplenie/minusyi-geotermalnogo-otopleniya.html
Загрузка...
