Что такое геотермальное отопление
Геотермальное отопление: что это такое и главные особенности его построения
Отправим материал на почту
Каждый хозяин ищет экономичные способы обогреть собственное жилище, поэтому если вы один из таких, то вам будет полезно узнать, что такое геотермальное отопление. Кроме того, в рамках этой статьи мы рассмотрим не только его особенности, а также плюсы и минусы и детали касательно собственноручного монтажа. Поэтому настоятельно рекомендуем дочитать эту публикацию до конца, чтобы не упустить важные моменты.
Геотермальное отопление: что это и его принцип работы
Принцип работы геотермального отопления заключается в наличии в устройстве специальной системы, которая помогает черпать тепловую энергию из недр земли. Состоит конструкция из внутренней и внешней части системы отопления. Получается, что она включает насос, а также два контура.
Теплоноситель, который проходит по трубкам и радиаторам отдает тепло внутренней части помещения. Также возможно подключение к этой системе и теплого пола, при условии, что он является составляющей внутреннего контура.
Внешняя часть системы находится глубоко в грунте или в воде, имеет достаточно большие габариты. В качестве теплоносителя часто выступает антифриз (используется и обычная вода). Основным элементом во всей этой конструкции является тепловой насос. Во время своей работы он затрачивает до 1 кВт мощности, при которых способен выдавать энергию в количестве 4-5 кВт.
Все тепло, которое вырабатывается наносом отдается дому через батареи, радиаторы, теплые полы, на этом и выстраивается принцип работы экономного геотермального отопления.
Что происходит в рабочем состоянии
На данном этапе рассмотрим, как работает геотермальное отопление дома. Для этого распишем все в виде пошаговых пунктов:
На заметку! При правильной реализации монтажа системы геотермального отопления удастся окупить разработанную конструкцию за короткий промежуток времени.
Виды разработанной системы
Теплообменник, который используется в системе и функционирует от источника с низким показателем температуры может устраиваться по-разному. Обычно для этой цели применяется вертикальной или горизонтальное размещение внешнего контура. Насос и внутренний контур остаются в стандартном положении без изменений.
Вертикальный способ размещения предполагает использование специальной вытянутой шахты, которая может пересекать или не пересекать водный горизонт в глубине грунта. При выборе такого типа отопления происходит бурение сразу нескольких скважин в предполагаемом месте. Они имеют наклонное положение. Внутри них монтируется внешний контур. Такой прием используется с целью сохранить ландшафтный дизайн на придомовом участке. Глубина скважины в вертикальном расположении составляет 50-100 метров. Все зависит от геологических условий на выбранной местности. Специалисты считают, что данный способ будет эффективным в ходе эксплуатации.
Горизонтальный вариант расположения требует обязательного устройства трубопровода-змеевика в глубине грунта. Для организации такой разновидности отопления подготавливают специальный котлован или контур размещается в водоеме. Закладка горизонтального контура оправдана только в случае, когда имеется свободное месторасположение или же дом только начинает возводиться с нуля.
Видео описание
Геотермальное отопление дома: плюсы и минусы.
Важно! При закладке контура горизонтальным путем, рекомендуется узнать точную глубину промерзания грунта, так как конструкцию необходимо устанавливать ниже этой отметки.
Источники энергии, которые могут использоваться для отопления
Геотермальное тепло может приходить в дом от двух типов источников земляной энергии. Их делят на:
Таким образом, удается преобразовать энергию из недр земли: из теплой в холодную, а из холодной в теплую. Этот процесс происходит с помощью специально предусмотренного насоса.
Виды геотермальных установок
Разобравшись с геотермальным отоплением и что это такое, целесообразно изучить возможные его варианты. К ним относится:
Преимущества и недостатки
Работа конструкции геотермального отопления, как и все остальные системы имеют свои положительные и отрицательные качества. Начнем с преимуществ:
В вопросе организации данного типа оборудования необходимо выделить один условный минус — крупные первичные затраты, которые понадобятся на обустройство.
Важно! Также в качестве недостатка может выступать и ограниченность использования данного способа отопления. Например, в районах с крупной застройкой, трудно получить разрешение на проведение соответствующих видов земляных работ.
Принципы обустройства
Отопление за счет тепла земли выполняется в несколько этапов. Для их реализации не обязательно привлекать специалистов, единственное, что может потребоваться — профессиональная бурильная установка, и то, в крайних случаях.
Первый этап: выполнение предварительных расчетов
Расчеты производятся для того, чтобы конструкция стала работать эффективно в период отопительного сезона. Здесь могут быть отличия в цифрах в случае разного уровня теплоизоляции постройки. Чтобы обогреть площадь в виде 1 квадратного метра, понадобятся насосные установки следующей мощности:
Кроме этих значений рекомендуется учесть еще и возможные потери тепла непосредственно в домашних условиях. Например, для более крупных домов этот показатель может достигать 9 кВт. В таком случае насосная установка должна обеспечивать показатель мощностью 216 кВт/ч. Но, лучше, если к этому показателю прибавить еще 10-15%. В соответствии с этими значениями, оптимальная мощность насосной установки для геотермального отопления дома — это 10,8 кВт.
Сюда же следует отнести и температуру грунта на уровне, где находится скважина. К сожалению, многие игнорируют этот фактор, вследствие чего происходит нарушение работоспособности системы отопления. Температура внутренних слоев почвы может варьироваться в зависимости от уровня присутствующей влажности в них. Параметры в зависимости от этого могут быть следующими:
После проведения расчетов и выбора в соответствии с ними оборудования, можно приступать к монтажу.
Видео описание
Принцип работы теплового насоса.
Второй этап: монтаж и подходящее оборудование
Для устройства геотермального отопления можно использовать уже готовые приспособления. В качестве них подойдет задний змеевик от холодильника, а также кондиционер с измененным внешним и внутренним контуром. Определившись со средством, играющим роль контура, можно приступать к бурению скважины.
Ее глубина должна быть не менее 20-100 метров. Для этой цели пригодится профессиональный бур (это единственная манипуляция, которая может потребовать соответствующей специализации при монтаже).
Также в качестве места, куда будет заложен внешний контур, может быть подготовлен котлован (но, только при условии, если для этого имеется достаточно свободной площади). На его дно насыпают песок. Достаточно присыпать, чтобы полностью перекрыть видимость грунта.
В подготовленной траншее выкладывают трубы внешнего контура, образуя спираль или змейку. Для этой цели подходят и пластиковые трубы, главное, чтобы они выдерживали давление до 6 бар. Получается, что эти каналы должны будут выполнять роль зондов. Обвязку составляют из трех-четырех линий, причем крайние участки формируют в загибы U-образной формы.
Третий этап: подключение теплового насоса к отоплению
Подключение теплонасоса для отопления дома теплом земли осуществляется по стандартной схеме, как и по отношению к другим видам отопительных систем. Для этой цели используется следующий принцип:
Подобным образом, организованная система отопления работает намного эффективнее не только в плане теплоотдачи, но и затрат на коммунальные платежи.
Особенности эксплуатации и содержания оборудования
Смонтировать отопление теплом земли и наслаждаться им еще недостаточно. Важно знать некоторые принципы его эксплуатации и обслуживания. Об этом рассказываем в данном разделе:
При регулярном соблюдении таких манипуляций, отопление проработает отведённый ему срок без нареканий.
Варианты лучших геотермальных насосов
Выбор типа насосного оборудования — не последняя необходимость, о которой нужно знать при попытке организовать отопление дома теплом земли. В этом разделе рекомендуем изучить наиболее распространённые и высокоэффективные агрегаты от именитых брендов. Обратить внимание следует на производителей:
Можно сделать вывод, что обойтись можно и лишь геотермальным отоплением при условии правильно выбранной насосной станции.
Видео описание
Отзыв об отоплении дома теплом земли.
Заключение
Геотермальное отопление — это удачный альтернативный вариант другим системам. Для его организации нужно только соответствующее разрешение и правильная планировка составляющих. Взамен укомплектованное отопление порадует теплом, а возможно и приятной прохладой в летний период.
Революционные методы обогрева жилища! Геотермальное отопление: что это такое
Вы просматриваете раздел Геотермальное, расположенный в большом разделе Виды.
Геотермальным называется способ обогрева помещений за счет энергии, полученной из недр земли.
В 70-х годах XX века разразился нефтяной кризис. Промышленники стали искать способ замены топлива альтернативным источником.
Так появилось первое геотермальное отопление.
Сегодня подобный вид получения тепла распространен в Северной Америке и Западной Европе.
Геотермальное отопление из-под недр земли: что это такое, принцип работы
Геотермальное отопление работает как холодильник, только для нагрева. На поверхности земли устанавливается тепловой насос, из которого опускают теплообменник в шахту.
Через устройство наверх поступает грунтовая вода, по пути нагреваясь. Прогретая жидкость используется для обогрева помещений.
Расход энергии на нагрев воды меньше, чем получаемая теплоотдача.
Принцип работы
Коллектор поставляет теплую воду в испаритель. Хладагент, нагреваясь, испаряется. Пар прогревается компрессором за счет электричества. Конденсатор охлаждает пар, вызывая выброс теплой энергии и возвращение хладагента в начальное жидкое состояние.
Для прогрева воды требуется электроэнергия. Каждый затраченный кВт приносит, в среднем, 5 полезных кВт энергии.
Список оборудования
Для создания геотермальной установки требуются 4 устройства:
Среди перечисленных компонентов два требуют подключения электричества: компрессор и конденсатор.
Достоинства
Геотермальное отопление имеет преимущества над прочими типами обогрева:
Недостатки
Хотя геотермальное отопление имеет много преимуществ, у него есть и недостатки:
Внутренний и внешний виды земляных контуров
Основа системы — тепловой насос, подключенный к двум контурам: внешнему и внутреннему.
Внутренний контур состоит из труб и радиаторов, передающих энергию нагретой воды в помещение. Их может дополнять подогрев полов.
Внешний контур — система, занимающаяся подачей тепла к внутреннему. По контуру циркулирует вода, дополненная незамерзающим компонентом. В геотермальном отоплении жидкость называется теплоносителем. Так теплоноситель поступает в тепловой насос, нагреваясь за счет повышения давления. Прогретая жидкость поступает во внутренний контур, передавая тепло в помещение. Затем остывшая вода уходит на глубину, где прогревается. Таким образом, цикл повторяется.
Тепловой насос воздух-вода: схема
Тепловой насос — оборудование, применяемое для отопления. Устройство собирает тепло из воздуха, перерабатывая в энергию. С её помощью насос греет воду, которая отдает тепло в помещение. Принцип работы насоса воздух-вода заключается в обратном цикле Карно. Устройства способны функционировать пока на улице температура превышает 20—25 градусов ниже нуля.
Фото 1. Схема строения теплового насоса воздух-вода. В данном случае тепло, собранное из воздуха перерабатывается в энергию.
Система состоит из четырех компонентов. По внешнему контуру циркулирует фреон, преобразующийся в пар в испарителе. Далее газ сжимается в компрессоре и переходит в конденсатор. Пар конденсируется в воду, которая возвращается в цикл, а тепло, выделенное в процессе, нагревает воду внутреннего контура. Таким образом, происходит два цикла: циркуляция воды с хладагентом через землю; обогрев помещений через радиаторы.
Если на улице температура упала до предельного уровня работы фреона, система автоматически подключает альтернативное отопление за счет электричества или газа. С повышением температуры и возобновлением работы геотермальной установки, альтернативный источник отключается.
Принцип работы геотермального отопления дома с тепловым насосом
Способы получения тепла из альтернативных источников приобретают большую популярность у владельцев домов, вынесенных за пределы города. В условиях невозможности подключения к центральным магистралям, частых перебоев подачи электричества геотермальное отопление дома может стать хорошим выходом и получить тепло для прогрева дома любой площади. Рассмотрим особенности и возможности применения оборудования.
Что такое геотермальное отопление?
Геотермальным отоплением называется система добычи тепла из постоянных источников – земли, воды. На определенных глубинах грунт и вода не промерзают, сохраняя плюсовые температуры, задача насосов взять тепловую энергию и направить ее на отопление дома.
Оборудование представляет собой кондиционер, но с обратной функцией, направленной не на выработку холода, а тепла. Алгоритм теплового насоса выстроен на передаче энергии от источника с низким потенциалом к теплоносителю. Источники низко потенциальной тепловой энергии – это как раз земля или вода.
Преимущества и недостатки системы
На заметку! Чтобы добиться максимальной экономической выгоды, владельцу придется основательно вложиться в оборудование, настройку и запуск схемы в работу. Но затраты будут однократными.
К дополнительным плюсам относят расположение всех основных узлов системы за пределами строения. Благодаря такому устройству системы подходят для применения в домах небольшой площади. Также к преимуществам относят возможность применения установки не только для прогрева, но и охлаждения помещений – тепловые насосы геотермального типа работают вне зависимости от погоды на улице, зимой они прогревают теплоноситель, а летом – охлаждают, а значит, можно сэкономить на покупке кондиционера.
Минус один – большие разовые затраты. Расходы связаны с покупкой станции, заказом услуг мастеров для формирования системы – своими руками тут не обойтись. Также придется составлять проект, покупать насос, материалы для первичного контура и создания тепловой магистрали в доме.
Источники и принцип работы термального отопления
Чтобы получить отопление из земли, используется высоко- и низкотемпературный источник. Это может быть термальный источник с горячей водой, что встречается нечасто, или любая другая энергия, добываемая из земли, воды, воздуха. Добывается тепловая энергия насосом, который монтируется на поверхности, а теплообменник системы погружается в шахту.
Рассматривая термальное отопление, принцип работы которого основан на передаче тепловой энергии из земли, можно отметить, что постоянство прогрева достигается стабильностью плюсовых температур в толще грунта. Теплоноситель внешнего контура прогревается только до показателей внешней среды грунта, затем энергия передается в тепловой насос, где аккумулируется и направляется для обогрева дома.
На заметку! Размеры теплового насоса не превышают размеров стиральной машины. Для питания требуется электроэнергия. На 1 кВт электрической энергии насос вырабатывает до 5 кВт тепловой энергии, а электрокотел всего 0,09-0,99 кВт тепловой энергии на 1 кВт электричества.
Виды геотермальных установок
Различается всего три типа установок:
Варианты расположения теплообменников
Теплообменник можно выкладывать горизонтально или вертикально. В первом случае укладка петель производится на дно водоема, в котлован, монтаж контура выглядит как змеевик. При вертикальном обустройстве теплообменник погружается в шахты или скважины.
Рассмотрим оба варианта подробнее:
Важно! Горизонтальна укладка контура чаще всего выполняется на этапе возведения дома, при работах по очистке придомового участка. Вертикальный монтаж не требует много места, но придется бурить скважины.
Как сделать геотермальный агрегат своими руками?
Разобравшись, что такое отопление от земли, как работает насос, стоит продумать варианты изготовления оборудования своими руками.
Простых способов два:
На заметку! Если делать геотермальное отопление дома своими руками с помощью кондиционера, мастеру может потребоваться помощь специалиста – установка четырехходового клапана требует опыта.
Тепловые насосы продаются в магазине, причем фабричные изделия могут оснащаться дополнительными функциями. Стоят насосы дорого, а учитывая затраты на все элементы контура, следует попытаться сделать насос из холодильника или кондиционера. Иногда мастера разбирают старые кондиционеры, затем из деталей комплектуют стандартные системы с испарителем, компрессором и конденсатором – схема простая, особого опыта не требует и обходится намного дешевле покупного насоса.
Примерные затраты и окупаемость системы
Чтобы добыть тепло из земли, потребуются разовые значительные расходы. Перед тем как покупать оборудование, следует обратиться к проектировщикам за составлением схемы отопления, затем будут проводиться геологические промеры на местности, это нужно для выявления особенностей грунта и подбора оптимального типа оборудования. Только после предварительных этапов осуществляется покупка прибора, который также выбирается по мощности, функциональным возможностям.
Оборудование в 4-5 кВт мощности оценивается от 3000-7000$ (от 200000 рублей), агрегаты на 5-10 кВт стоят 4000-8000$ (от 260 тысяч рублей), если нужен насос с мощностью в 10-15 кВт для отопления больших площадей, то придется выложить 5000-10000$ (от 325000 рублей).
Плюс 50% от суммы потратится на работы по монтажу, запуск системы. Смета на работы получается весьма значительной, однако при постоянной эксплуатации схемы зимой на отопление, а летом на охлаждение, расходы окупаются за 5-7 лет. А работает вся система не менее 100 лет – это выгодное вложение капиталов.
На заметку! Если установить солнечные батареи, накопительные коллекторы, то можно получить автономную схему обеспечения без нужды в подаче электрического тока. Такая система будет экономить очень немалые средства и проработает без техобслуживания минимум 30 лет.