Геотермальное отопление, что это?

Тема этой статьи — использование тепла земли для отопления. Можно ли брать тепловую энергию из недр?

И если да — идет ли речь исключительно о сложных и дорогих высокотехнологичных конструкциях или что-то можно сделать своими руками?

Под тонкой корой ядро планеты продолжает кипеть. Можно ли использовать это тепло на поверхности?

Предпосылки

Зачем, собственно, нужно отопление от земли? Ведь современный рынок предлагает очень много готовых решений на электричестве, газе, соляре и твердом топливе…

Все просто. Цены на энергоносители растут, значительно опережая рост доходов россиян. При этом несложно предсказать дальнейший рост по экспоненте: поскольку запасы газа и нефти подойдут к концу уже при жизни нашего поколения, их остатки будут продаваться втридорога.

Логично перейти на восполнимые источники тепловой энергии. Но какие?

Давайте оценим возможности.

• Солнце — прекрасный источник тепла. Но слишком уж непостоянный: несколько недель ясной погоды могут смениться снегом и серой пеленой над головой.
  Кроме того, ночь заставит либо аккумулировать тепло, либо использовать солнечные коллекторы отопления дома лишь как вспомогательный источник энергии.

Полезно: в теплом солнечном климате отопление на солнечных коллекторах в принципе работоспособно, но при огромной их площади и при наличии емкого теплоаккумулятора.
Впрочем, резервный источник тепла на случай длительной непогоды все равно нужен.

• Ветер тоже слишком непостоянен. Кроме того, не везде его можно использовать: долины и складки рельефа создают много областей с постоянным штилем.

А вот отопление дома теплом земли, с помощью геотермальной энергии такой проблемы не имеет. На глубине от метра до пяти-шести грунт везде и всегда имеет постоянную температуру, которая растет с увеличением глубины.

Глубина промерзания, однако, сильно различается в зависимости от региона.

Геотермальный насос

Каким же образом можно использовать тепло земли для отопления?

Готовые решения существуют уже пару десятилетий. Это геотермальные тепловые насосы для отопления дома. Как они устроены?

Представьте себе, как работает холодильник.

• Газообразный хладагент сжимается компрессором, сильно нагреваясь при этом.
• Затем он прогоняется через теплообменник, рассеивая избыточное тепло и охлаждаясь до комнатной температуры.
• Остывший хладагент поступает в контур охлаждения морозильной камеры, где расширяется и, как любое вещество при изменении агрегатного состояния с жидкого на газообразное, резко остывает при этом и… остужает пространство вокруг себя.
• Затем хладагент снова поступает к компрессору для сжатия — и далее по кругу.

Нам любопытны два факта:

1. Холодильник способен отобрать тепло у холодного объекта и отдать его теплому. В данном случае тепло переносится от морозилки с ее -18С к воздуху комнаты.
2. Количество перекачиваемой тепловой энергии в несколько раз больше энергозатрат на работу компрессора.

А теперь подставьте на место морозилки грунт на небольшой глубине с его постоянной температурой — и вы получите рабочую модель геотермального теплового насоса. Заметьте — большей частью им используется именно энергия земли для отопления вашего дома. Затраты на электричество покрывают не больше 30 процентов его тепловой мощности.

Отопление дома от земли ассоциируется, прежде всего, с геотермальными насосами.

Понятно, что земляное отопление нуждается не только в радиаторе для отдачи тепла, но и в теплообменнике на второй стороне контура, который будет отбирать тепло у грунта. Каким он может быть?

Вертикальный коллектор

Чаще всего переносом тепла занимаются погруженные на глубину нескольких десятков метров вертикальные зонды. На небольшом расстоянии от дома бурится несколько скважин, в которые погружаются трубы (как правило, из сшитого полиэтилена). Большая глубина означает абсолютно стабильную и высокую температуру; кроме того, при этом теплообменники не требуют для размещения большой площади.

Существенный недостаток, который имеет отопление дома энергией земли в такой реализации — высокая стоимость работ по монтажу. Точнее, цена бурения: она начинается от 2000 рублей за погонный метр скважины. Суммарную стоимость 2-4 скважин глубиной 50-60 метров посчитать несложно.

Горизонтальный коллектор

Однако в тех регионах страны, зима в которых не слишком сурова, а глубина промерзания грунта не превышает метра — полутора, часто применяются горизонтальные коллекторы. Те же трубы-теплообменники укладываются в траншею, которую несложно выкопать самому. Понятно, что стоимость монтажа при этом многократно снизиться.

Обратите внимание: не стоит недооценивать масштаб работ. К примеру, общая длина труб коллектора для дома площадью 275 м2 составит примерно 1200 метров.

Помимо мозолей от лопаты, отопление теплом земли в такой реализации сулит вам еще одну проблему. Под коллектор будет занята большая площадь, многократно превышающая суммарную площадь дома. Причем использовать ее под огород или сад вы не сможете: корни растений будут заморожены коллектором.

На фото — укладка горизонтального теплообменника.

Несколько дополнений о работе

Геотермальное отопление дома требует немалых подготовительных и установочных работ, а также немалых затрат, которые, конечно, со временем в разы окупятся. На начальном этапе работы делается шахта. Ее длина, ширина, высота, а также прочие параметры индивидуальны в зависимости от площади отапливаемой территории и некоторых других факторов, например, на параметры раскопок очень влияет климат местности, в которой вы живете, тип почвы, трудность процесса, а также профессиональные качества бригады, которая будет заниматься установкой.
Второй шаг самый ответственный. В землю надо поместить специализированные трубы, которые и будут аккумулировать тепло земли и направлять ее на отопление вашего дома. Роль труб основная, в них и заключается весь принцип: трубы будут подавать тепло в насос, который обеспечивает отопительную жидкость теплом. Обратите внимание, что если вы решили заняться данным делом самостоятельно, то вам обязательно понадобится помощник, так как конструкции могут иметь очень большую массу – в одиночку вы просто не справитесь.

Пути функционирования системы

Чтобы сконцентрировать тепло земли и направить его в нужное русло, применяют несколько установок, которые помогут в этом насосу. Чтобы привести в работу эту, на первый взгляд, непростую систему, нужны следующие элементы:

• тепловой насос. Обеспечивает нормальное функционирование антифриза. По сути, вся работа установки зависит именно от этого элемента;
• испаритель – основная цель нахождения этого устройства под землей заключается в аккумуляции паров тепла, которые выходят из поверхности земли;
• конденсатор. Контролирует работу антифриза и помогает поддержать его постоянную температуру;
• бак. Собирает нагретую воду в одном месте для ее дальнейшего распределения.

Преимущества

Геотермальное отопление имеет ряд преимуществ, которые однозначно склонят вас к решению установки такой системы. Среди плюсов такие свойства, как:

• безопасность для окружающей среды, а также для вашего здоровья и ваших близких. Такие системы не производят никаких вредных отбросов, в отличие от других систем подачи отопления;
• насос требует небольшое количество электричества, но этот расход в несколько раз покрывается объемом обрабатываемой воды и тепла, которое образуется при работе системы;
• функционирование системы не требует поддержания каким-либо посторонним сырьем или химическими средствами;

  Функционирование системы геотермального отопления загородного дома

• полностью безопасно в плане риска взрыва или воспламенения;
• долгий срок службы. Установка гарантированно прослужит вам более сорока лет.

Установка оборудования

Вся сложность в установке оборудования состоит в монтаже обменника тепла в земле. Разумеется, установка геотермальных систем отопления сложна, но возможна, и во Всемирной паутине есть множество советов, как же это сделать, но мы все же не рекомендуем. Как показывает практика, самодеятельность не всегда увенчивается успехом. Если вы хотите получить гарантию нормального функционирования оборудования, а также долгий срок службы, то лучше воспользоваться услугами квалифицированных специалистов. Хотя, конечно, если вы уверены в своих силах, попробовать можно. Мастера проводят процедуру установки в несколько простых шагов:

• выезд проектировщика на место монтажа. В первую очередь берутся пробы грунта, принимается решение о том, где же лучше всего провести установку. Некоторые специалисты считают наиболее эффективным установить оборудование на дне водных ресурсов, или термальных источников;

  Отопительное оборудование на дне водных ресурсов

• заключается договор на тему приобретения всего необходимого, а также о рабочем составе. О цене судить не беремся, так как она зависит от множества факторов: местности, а также, во многом, от производителя, оборудование которого вы приобрели. Но, скажем сразу, расценки немаленькие;
• установка всего необходимого. Эффективность оборудования зависит от того, насколько качественно проведены работы и правильно ли подобрано место для установки. После того как все необходимые работы в грунте завершены, систему подключают к центральному отоплению дома;
• работник должен точно настроить все необходимые параметры для работы системы. Готово!

Проводятся также некоторые профилактические проверки при участии хозяина дома, затем подписывается договор о сдаче работы.

История появления

Основная причина появления подобных систем отопления коттеджей – это энергетические кризисы, имевшие место быть в 70-х годах прошлого века. Изначально, лишь самые элитные и богатые семьи позволяли себе установить инновационную систему отопления из земли.

В дальнейшем благодаря постепенному развитию науки и техники, а также появлению новых технологий, такие системы получили более широкое распространение, ведь их стоимость приобретения постоянно уменьшалась.

Теперь для семьи со средним доходом геотермальная система отопления доступна без серьезного ущерба по бюджету. Усовершенствование и модернизация геотермального оборудования осуществляется до сих пор, поскольку установка новых агрегатов ведет к уменьшению потребления энергии и большой экономии.

Как работает теплонасос

Современный теплонасос очень похож на банальный холодильник

Что же такое геотермальный насос или, другими словами, теплонасос? Это оборудование, способное перенести тепло от источника к потребителю. Рассмотрим принцип его действия на примере первой практической реализации идеи.

Принцип работы геотермальных насосов стал известен еще в 50-х годах XIX века. На практике эти принципы реализовали только в середине прошлого века.

Однажды, экспериментатор по фамилии Вебер, разбирался с морозилкой и случайно прикоснулся к обжигающей трубе конденсатора. Ему пришла в голову идея, почему тепло уходит в никуда и не приносит никакой пользы? Недолго думая, он удлинил трубу и уложил ее в бак для подогрева воды.

Горячей воды, получившейся в результате этого, стало столько, что он не знал куда ее девать. Нужно было идти дальше — как обогреть с помощью этой нехитрой системы воздух? Решение оказалось очень простым и от этого не менее гениальным.

Горячая вода прогоняется по спирали через змеевик, а затем вентилятором теплый воздух раздувается по дому. Все гениальное — просто! Вебер был человеком размеренным, и со временем ему пришла мысль, как обойтись без морозильной камеры. Надо извлекать тепло из земли!

Закопав трубы из меди и накачав их фреоном (тот же газ, который используется в холодильниках) он стал получать тепловую энергию уже из недр. Думаем, что на таком примере каждый поймет принцип работы теплового насоса.

Основные разновидности

Системы отбора тепла. (Для увеличения нажмите)

• воздух-воздух — это, по сути своей, обычный кондиционер;
• воздух-вода — добавляем к кондиционеру теплообменник и мы уже греем воду;
• земля-вода — закапываем коллектор из труб в землю, а на выходе подогреваем воду;
• вода-вода — трубы размещаются в открытом или подземном водоеме и отдают тепло системе обогрева здания.

(С подробной классификацией тепловых насосов для отопления Вы можете ознакомиться в этой статье).

КПД и СОР

Здесь наглядно показано что ¾ части энергии мы получаем из бесплатных источников. (Для увеличения нажмите)

Для начала определимся в терминах:

• КПД — коэффициент полезного действия, т.е. сколько полезной энергии получается в процентном соотношении от энергии, затраченной на действие системы;
• СОР — коэффициент эффективности трансформации (англ. — coefficient of performance).

Такой показатель, как КПД, часто используют в рекламных целях: «КПД нашего насоса 500%!». Вроде и правду говорят — на 1 кВт потраченной энергии (для полноценной работы всех систем и агрегатов) произвели 5 кВт тепловой энергии.

Однако помните, что КПД не бывает выше 100% (этот показатель рассчитывается для замкнутых систем), поэтому логичнее будет использовать показатель COP (применяется для расчетов открытых систем), который показывает коэффициент преобразования использованной энергии в полезную.

Обычно COP измеряется в цифрах от 1 до 7. Чем выше цифра тем более эффективный теплонасос. В примере, приведенном выше (с КПД 500%), COP равняется 5.

Сколько стоит геотермальное отопление?

Установка геотермального насоса предполагает наличие вокруг здания большого количества свободной площади: для отопления площади 1 м2 требуется площадь 3,6 м2. В почву устанавливается коллектор геотермального отопления, необходимый для накопления тепловой энергии из почвы.

Геотермальное отопление требует проведения большого количества, подготовительных и монтажных строительных работ, поэтому при расчете стоимость геотермального теплового насоса очень важно учесть стоимость установки.

Геотермальное отопление – в стоимость входит следующее:

• стоимость геотермального теплового насоса;
• стоимость трубы геотермального отопления;
• стоимость монтажных работ (бурение скважины, строительные работы и материалы и т. д.).

Стоимость трубы геотермального отопления зависит от необходимой длины – цена 1 м составляет около 3 евро. Длина трубы геотермального отопления может составлять от 250 до 750 м. Точную стоимость устанавливает эксперт в ходе составления строительного проекта.

Стоимость геотермального теплового насоса зависит от мощности, КПД, энергетического класса, производителя устройства и т. д. KliimaMarket предлагает новые геотермальные тепловые насосы CTC по цене около 5300 – 5800 евро.

Совокупная стоимость геотермального отопления составляет около 8000 евро в зависимости от сложности установки и конкретного устройства. Ознакомьтесь с предложениями на нашем сайте.

Поначалу стоимость геотермального отопления может показаться высокой, однако она очень быстро окупается. Геотермальный тепловой насос не зависит от температуры наружного воздуха, как другие тепловые насосы, и производит тепло для отопления и нагрева потребительской воды круглый год.

Для выяснения точной стоимости геотермального отопления необходимо проконсультироваться с экспертами. KliimaMarket предлагает профессиональное консультирование и проектное руководство по установке геотермальных тепловых насосов. Свяжитесь с нами.

Расчет геотермального отопления дома

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

Q = (k x V x ∆T)/860, где:

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

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

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

∆T — максимальный перепад температур внутри и снаружи помещения.

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

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

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

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

Геотермальное отопление дома своими руками

Смонтировать и запустить в эксплуатацию геотермальное отопление вполне реально самостоятельно. Однако в процессе работы могут возникать сложности. В первую очередь это касается установки внешнего контура в земле. Поэтому при отсутствии необходимых навыков наладку системы рекомендуется доверить профессионалам, которые сделают грамотный расчет и смонтируют всю геотермальную систему отопления.

Предварительные расчёты

Чтобы геотермальное отопление приносило запланированный эффект, необходимо произвести расчеты. Они помогут выбрать мощность насосного оборудования. Примерные цифры для построек с разным уровнем теплоизоляции отличаются. Так, для обогрева одного квадратного метра понадобится:

• без теплоизоляции – 120 Вт;

• с обычной теплоизоляцией – 80 Вт;

• с энергосберегающим утеплителем – 40 Вт.

Для расчетов понадобятся также цифры, определяющие потери тепла в доме. Например, если для жилого здания площадью 180 кв. метров с качественной теплоизоляцией теплопотери составляют 9 кВт/сутки, то оборудование должно обеспечивать мощность 216 кВт-ч (9 кВт х 24 часа). С учетом того, что потери тепла могут в разное время отличаться, делают надбавку в 10-20%. Таким образом, окончательная мощность насоса геотермальной отопительной системы должна быть 10,8 кВт.

При расчетах важно учитывать некоторые моменты. К ним относится температура грунта на уровне скважины. В средней полосе России она держится в пределах +8…+10 градусов (на глубине 15-20 метров). При горизонтальном расположении внешнего контура системы отопления берут в расчет мощность 50 кВт на метр. Точные цифры зависят от геологических условий (влажности, присутствия подземных вод). Разные грунты дают разные показатели:

• Сухой грунт – 25 Вт/м;

• Влажный субстрат – 45-55 Вт/м;

• Твердые породы – 85 Вт/м;

• Присутствие грунтовых вод – 110 Вт/м.

Как происходит монтаж системы отопления

Водяные системы являются редкостью, больше всего востребовано геотермальное отопление посредством грунта. Поэтому первый этап работ связан с бурением скважин или рытьем котлована. Углубления делают на глубину от 20 до 100 метров, применяя специальную технику. Дно котлована засыпают песком. Далее в готовые углубления или траншеи закладывают пластиковые трубы, которые способны выдерживать давление около 6 бар. Эти трубы будут выполнять роль зондов.

При монтаже используют обвязки труб из трех или четырех линий, при этом краевые участки связывают в виде буквы «U». Внешний контур можно приобрести уж в готовом виде или собрать самостоятельно.

При монтаже внешнего контура необходимо принимать во внимание, что скважина не должна располагаться ближе 2-3 метров к дому.

Когда самая сложная часть работы по устройству геотермальной системы отопления закончена, приступают к подключению насоса. Разводка при таком способе аналогична разводке традиционной отопительной системы.

Окупаемость геотермального отопления дома

Все финансовые траты при монтаже оборудования и всей геотермальной системы отопления зависят от типа используемого хладагента, уровня КПД, мощности агрегата и его производителя. Выбор бренда – это индивидуальное решение владельца жилья. Мощность теплонасоса в свою очередь определяется не желанием, а общей квадратурой помещений. От этого зависит цена устанавливаемого оборудования. В среднем она на несколько порядков выше, чем у отопительных котлов. К этой сумме прибавляют расходы на сам монтаж.

В результате получается достаточно высокая цифра, которая многих пользователей пугает. Однако она окупается минимум через 5-7 лет и максимум через 15. Практика применения геотермального отопления показывает, что такой способ обогрева имеет смысл для коттеджей площадью около 150 кв. метров. Они получают достаточно тепла и окупаются гораздо раньше.

Эффективность и экономическая рентабельность геотермической конструкции значительно выше, если внешний контур проходит не через сухой грунт, а через термальный источник. Но в этом случае необходимо разделение отопительного контура и водоснабжения, если для него также используется горячая вода источника.

Эксплуатация и содержание оборудования

Геотермальное отопление, смонтированное своими руками или с помощью специалистов, рекомендуется в качестве вспомогательного к основной системе обогрева. При исключении других источников подогрева воздуха данная установка может не справиться с поставленной задачей, так как не нагревает внутренние трубы до горячего состояния. Монтаж целесообразен, если в помещениях будет поддерживаться температура выше 15 градусов тепла.

Техническое обслуживание оборудования довольно простое и не составляет труда для пользователей. Так как работа теплового насоса автоматизирована, он не нуждается в ежесуточном контроле. Чтобы компрессор проработал установленный по инструкции период, который составляет от 15 до 25 лет, необходима правильная установка и эксплуатация.

Основные правила заключаются в осмотре агрегата перед началом отопительного сезона и после его завершения. Периодически во время эксплуатации насос и кабели проверяют на предмет целостности. Специалисты рекомендуют периодически (один раз в полгода или в квартал) брать пробу теплоносителя на определение кислотности, плотности, химического состава. Раз в полгода досмотру подлежат также водяные фильтры, теплообменники. При необходимости производят их чистку.

Мировой опыт показывает, что использование тепловой энергии, заключенной в недрах земли, для поддержания тепла в доме является перспективным и эффективным способом. Но перед тем как выбрать геотермическую систему, необходимо взвесить все плюсы и минусы, экономическую выгоду и возможности практического применения в конкретных условиях.

Виды геотермальных систем

По сути, системы могут отличаться только строением наружного контура, в остальном оборудование используется одинаковое. На данный момент существует 3 вида внешних контуров:

• прокладываемый в земле горизонтально;
• вертикальные геотермальные зонды;
• погружаемый на дно ближайшего водоема.

В первом случае множество труб прокладывается по дну горизонтального котлована расчетной площади. Минус этого способа в том, что монтаж геотермального отопления потребует много места на земельном участке и рекомендован к применению на этапе строительства дома, когда вырыть котлован и закопать трубы можно прямо под будущим домом.

Вертикальные зонды в виде пучков труб с теплоносителем опускаются внутрь глубоких скважин. Данный метод – наиболее распространен, поскольку доступен на небольших участках, уже застроенных хозяином. Погружение контура на дно водоема используется по мере возможности, то есть, при наличии такого водоема. По эффективности работы системы эти 3 способа практически не отличаются, есть разница только в стоимости строительства.

Вывод. Главное достоинство, которым обладают геотермальные тепловые насосы для отопления – чрезвычайно высокая эффективность. Но это преимущество нивелируется таким недостатком, как сложность и слишком высокая стоимость работ и оборудования. Помимо этого система зависит от электричества, так что придется дополнительно потратиться на дизельный генератор, чтобы не замерзнуть в случае отключения.

Рекомендации по монтажу

Сразу оговоримся, что геотермальное отопление, сделанное своими руками – это миф. Работы, связанные с расчетами длины контуров и мощности теплообменной установки, да и разработкой проекта в целом может выполнить только специалист в этой области, имеющий инженерное образование и опыт. Что касается внедрения проекта, то здесь не обойтись без землеройной или бурильной техники, не станете же вы копать котлован вручную. То же касается и монтажа труб, их прокладки в дом и установки оборудования.

Единственное, что вы можете сделать своими руками, — это собрать домашнюю систему отопления. На эту тему можно почерпнуть достаточно информации в других статьях. Мы же дадим несколько общих рекомендаций:

• с компанией – подрядчиком следует заключить официальный договор и оговорить в нем все моменты;
• в силу особенностей работы гелиосистем для обогрева частного дома лучше всего подойдет низкотемпературная схема отопления. К таковым относятся теплые полы и плинтусные водяные конвекторы. Можно поставить и традиционные радиаторы, но об этом намерении надо заблаговременно сообщить специалистам, занимающимся расчетами теплового насоса;
• для подстраховки не помешало бы иметь в доме резервный котел, желательно – энергонезависимый, работающий на дровах или дизельном топливе. Это позволит избежать ситуаций, когда вы можете остаться без отопления посреди зимы в результате какой-либо неисправности системы или аварии;
• с той же целью надо приобрести дизельный или бензиновый генератор электроэнергии. Обычные бесперебойники не подойдут, им не хватит мощности или заряда;

лучше всего, когда теплообменная установка геотермального отопления располагается в подвале или цокольном этаже дома, вместе с другим тепловым оборудованием. Так удобнее и дешевле подводить коммуникации.

Тепловой насос, как детище самых передовых технологий, довольно распространен в странах западной Европы. У нас он считается малодоступной роскошью ввиду немалой стоимости. Даже состоятельные граждане не торопятся вкладывать средства в подобное отопление, поскольку владеют коттеджами большой площади, где геотермальный обогрев будет окупаться слишком долго. С этой точки зрения оптимальным вариантом считается дом 150 м2 площади.

Монтаж

Существует несколько способов, позволяющих затратить минимум пространства для монтажа тепловых насосов:

1. эксплуатация подземных зондов. Для этого потребуется запустить в глубокую скважину специальный контур, который наполнен антифризом;
2. эксплуатация теплых грунтовых вод. Для этого потребуется пробурить достаточно глубокую скважину. Грунтовые воды прогоняются через теплообменник, предварительно выкачиваясь насосом;
3. прокладка специальных зонтов в горизонтальном положении ниже уровня зимнего оледенения на дне водоема.

Напоследок отметим, что геотермальное экологически чистое отопление для обогрева загородного дома эффективнее всего проявило себя при совместном режиме работы с «теплыми полами». Это дает возможность владельцу дома насладиться уникальным уютом и комфортом, а также сэкономить неплохую сумму денег.

Главное достоинство такого необычного сочетания заключается в том, что обеспечивается принцип равномерного нагрева всего помещения, препятствуя созданию зон перегрева. За год работы экономия от использования подобной системы теплых полов и геотермального отопления достигает порядка 20% по сравнению с традиционными радиаторными батареями.

Геотермальное отопление своими руками — вполне реальный проект, который сулит немало выгод владельцам частных домов. Конечно, часть оборудования придется купить в готовом виде, поскольку его изготовление в домашних условиях просто невозможно. Но довольно большой объем работ можно сделать и самостоятельно, не привлекая специалистов.

Существенная экономия средств — только одно из преимуществ такого решения. Еще один «плюс» — уверенность в качестве материалов и выполненных работ.

Уютное и комфортное жилище, в котором прохладно летом и тепло зимой, — это, без преувеличений, мечта любого человека. Существует множество видов отопления домов – дрова, торф, электроэнергия, уголь, газ, геотермальное отопление. Но оборудование, которое работает на угле, газе, торфе и тому подобном, никак нельзя отнести к категории экологически чистых и безопасных. А стоимость такого топлива колеблется очень сильно.

Многие считают, что газовое отопления частного дома – это оптимальный вариант. Однако здесь также есть некоторые весьма существенные отрицательные моменты. В некоторых случаях установить подобное отопление невозможно, если к вашему коттеджу не подведена газовая магистраль. Монтаж газовой установки требует постоянного обслуживания, строгого соблюдения всех норм безопасности, а также специальных разрешений.

Однако есть один достаточно хороший вариант отопления без газа – это геотермальное отопление дома. Число пользователей подобных систем увеличивается ежедневно, поскольку такое отопление может похвастаться множеством положительных качеств. К числу наиболее важных стоит отнести то, что подобная отопительная система является наиболее экономичной, а также экологически чистой и безопасной.

Проектирование максимально эффективной отопительной системы загородного дома требуется производить так, чтобы система была экономически выгодной пользователю, технологически современной и простой в исполнении. Организация отопления с использованием классических вариантов, работающих на газу, электричестве и другом энерготопливе, является дорогостоящей, причиной чему стал ежемесячный рост цен на газ и электричество. Поэтому многие владельцы загородной жилплощади, устанавливают в своих домах актуальную сегодня и современную геотермальную отопительную систему.

Нет ничего удивительного в том, что на территории нашей страны геотермальные отопительные системы, явление достаточно новое. На своем первоначальном этапе, этот способ отопления применялся только в США в обогреве дорогостоящего элитного жилья. Показав на практике свою долговечность и рентабельность, геотермальные системы отопления помещений начали широко использоваться в обычных домах.

Стремительное развитие современных технологических процессов в сфере энергоотопления, сделали этот вид обогрева дома доступным для широких масс и популярным во всех странах мира, где необходимо заботиться о тепле своего жилья в холодное время года.

Вертикальные коллекторы для отопления дома от земли

Однако следует учитывать существенный недостаток данной схемы: отопление из недр земли обходится дорого. Разумеется, первоначальные затраты впоследствии окупятся, но все же далеко не каждая семья может позволить себе такие расходы. Цена бурения высока, и на то, чтобы сделать несколько скважин глубиной в 50 метров, денег потребуется немало.

Способы получения природной тепловой энергии

Геотермальные тепловые насосы различаются по способу извлечения тепла:

1. Установки, использующие тепло грунтовых вод глубокого залегания, горячих гейзеров и т.д.
2. Системы, в состав которых входит резервуар с антифризом, устанавливаемый в грунте на глубине от 75 метров. Отопление из недр земли обеспечивается за счет естественного нагрева емкости с антифризом; в результате хладагент, проходя через теплообменник, отдает полученное тепло и возвращается в емкость.
3. Геотермальный контур укладывается по дну водоема, который является естественным аккумулятором тепла. В данном случае нужно учесть, что водоем может полностью промерзнуть в зимнее время.

Виды геотермальных тепловых насосов

Отопление дома энергией земли требует масштабных работ по монтажу системы, но зато это экологичный способ получить практически бесплатную тепловую энергию. Чтобы отопить дом, потребуются незначительные расходы на электроэнергию, необходимую для функционирования системы.

Принципы функционирования геотермального отопления

Отопление за счет энергии земли успешно применяется в различных климатических зонах: системы способны работать и в южных, и в северных регионах.

Геотермальная установка в процессе своего функционирования использует такое физическое свойство некоторых жидкостей, как способность испаряться, что приводит к охлаждению поверхности. Именно это явление лежит в основе работы холодильного оборудования.

Принцип работы геотермального отопления представляет собой запущенный в обратную сторону процесс охлаждения. Именно так работают кондиционеры, способные не только охлаждать, но и подогревать воздух в помещении.

Принцип работы теплового насоса

Однако, установки для кондиционирования воздуха имеют ограниченную работоспособность — они не могут функционировать при температуре ниже -5°C. А геотермальная система способна обеспечить обогрев дома независимо от температуры воздуха на поверхности. Это связано с тем, что в той среде, откуда она забирает тепловую энергию, естественным образом поддерживаются стабильные температурные условия.

Воздушный или геотермальный тепловой насос

При строительстве или модернизации дома все сталкиваются с очень важным вопросом, касающимся выбора способа обогрева здания. Тепловые насосы становятся все более популярными. Их преимущество перед традиционными методами отопления заключается в том, что они практически не требуют обслуживания, экологичны и чрезвычайно экономичны в эксплуатации.

Тепловой насос позволяет обогревать дом и получать горячую воду наиболее экологичным способом, поскольку он использует энергию из возобновляемых источников. Разнообразие доступных технологий иногда затрудняет выбор наиболее подходящей системы.

Воздушные тепловые насосы

Как следует из названия, аккумулятор в воздушных тепловых насосах — это окружающий воздух для отопления или питьевой воды. Устройства этого типа устраиваются в виде компактных блоков, устанавливаемых внутри или снаружи здания. Установка такого насоса проста и занимает максимум 2 дня. Воздушные тепловые насосы бывают двух типов: моноблочные или сплит (внутренний и наружный блоки). Значительное снижение температуры воздуха, то есть более низкая температура источника в зимний сезон, приводит к значительному снижению эффективности воздушных насосов в течение этого периода. Именно по этой причине воздушные устройства должны поддерживаться дополнительной системой отопления.

Способы устройства теплообменников

При конструировании геотермального отопления дома под ключ используются три способа укладки контуров: вертикальный, горизонтальный и на дне водохранилища либо реки. Вертикальный вариант устройства контуров наиболее популярен и эффективен. Иногда скважины для теплообменника достигают глубины 200 метров, что вызвано мощностью теплового насоса. Вертикальный способ наиболее долговечен и может прослужить до ста лет. Обычно на один метр контура приходится 40-50 Вт тепловой энергии. Для достижения нужной длины контура могут буриться несколько скважин, которые имеют небольшую глубину, в сумме дающие нужный результат. Расположение теплообменника на дне водного ресурса — наиболее простой и экономный способ. Важно чтобы вода на дне водоема либо реки не промерзала зимой. Цена на геотермальное отопление дома таким способом будет небольшой, но нужно учитывать сумму факторов, среди которых:

• Согласование проекта с контролирующими государственными органами;
• Риск повреждения контура третьими лицами;
• Отсутствие строений в радиусе 100 метров от водных ресурсов.

Горизонтальная прокладка контуров занимает много места и требует соблюдения множества условий. Основным условием является отсутствие построек и деревьев на месте предполагаемой прокладки системы и в радиусе 2 метров от него. Местность с проложенными контурами нельзя использовать под укладку асфальта и плитки, следует воздержаться от парковки автомобиля.

Эффективность тепловых насосов

Обогрев дома теплом из-под земли: что это такое

На территории России высокотемпературные (термальные) родники располагаются крайне неравномерно, преимущественно вдали от населённых пунктов, что затрудняет их использование для целей отопления.

По мере развития технологий и внедрения новых видов оборудования, для производства тепловой энергии появилась возможность воспользоваться и низкотемпературными источниками.

Кроме прочего, подземные слои, находящиеся на расстоянии 50—100 метров ниже поверхности земли, имеют положительную температуру равную 10—12 °C. Такие значения сохраняются вне зависимости от времени, что даёт возможность пользоваться отоплением на протяжении всего года.

Преимущества системы геотермального отопления:

• Экономичность. Источниками являются возобновляемые ресурсы, что позволяет избежать финансовых вложений в покупку топлива, как в случае использования традиционных систем. Не потребуются и дополнительные расходы, связанные с транспортировкой, хранением топлива.
• Безопасность. Маловероятно возникновение каких-либо аварийных ситуаций, взрывов и возгораний.
• Экологичность. Так как процесс сгорания в геотермальной системе не используется, то и присущие ему выбросы в атмосферу исключены.
• Автономность. При наличии автоматического управления, не требует частого вмешательства или постоянного внешнего контроля.

Недостатки:

• Немалые первоначальные денежные затраты.
• Трудоёмкая установка.
• Необходимость источника электрической энергии.

Как действует система геотермального отопления

Тепло для обогрева жилья или подачи горячего водоснабжения получают методом преобразования его из энергии окружающей среды с помощью особого агрегата.

Основным элементом геотермальной установки является тепловой насос, который соединён с внутренним и внешним контуром отопления.

Строение внутреннего контура аналогично традиционному варианту отопления (газ, вода). Это: трубы и радиаторы.

Внешний контур, размер которого намного больше внутреннего, размещаясь под землёй, является невидимым в процессе его эксплуатации. Внутри него циркулирует теплоноситель. Это: или обычная вода, или антифриз, как правило, — на основе этиленгликоля. И, второй вариант гораздо предпочтительнее.

Температура теплоносителя уравнивается с температурой среды, когда он находится во внешнем контуре, а затем он отправляется в тепловой насос. Пройдя через него, подогретые массы направляются по внутреннему контуру.

Наличие теплового насоса и является главным фактором для получения тепловой энергии, которая предназначается для последующего её использования потребителем (обогрев жилья, горячее водоснабжение).

КПД этого устройства некоторых может привести в изумление. Потребляя электрическую энергию в объёме 1 кВт в результате своей работы «выдаёт» несколько больше — 4—5 кВт, что выглядит весьма странным.

Это происходит благодаря как конструктивным особенностям прибора, так и тому, что он, помимо электрической, использует тепловую энергию земли в качестве добавочной (даже при низкой температуре грунта).

Тепловой насос способен работать круглый год и эксплуатироваться на протяжении 15—25 лет.

Примечание! Некоторые специалисты уверяют, что с учётом трения или износа, реальный срок действия системы без остановки для проведения ремонтных работ составляет порядка 10 лет.

Почему стоит заказывать у нас?

100% соответствие проектированию

Полная гарантия соответствия работы к документам – выполняем все работы, прописанные в договоре, качественно, в полном объёме и вовремя.

Подбор оборудования по бюджету

Широкий диапазон бюджета на проектирование позволит каждому клиенту грамотно обустроить систему вентиляции, исходя из его финансовых возможностей.

Индивидуальная концепция

Мы не работаем по шаблону, а разрабатываем персональную концепцию под каждого клиента и объект, поэтому все наши проекты уникальный.

10 лет опыта

Наш опыт в проектировании вентиляционных систем более 10 лет, что является залогом правильной и экспертной разработки проекта и реализации систем любой сложности.

Комбинированное отопление геотермальным тепловым насосом преимущества и недостатки:

Плюсы

1. Не зависит от температуры наружного воздуха;
2. Тепловой ресурс воды и земли неограничен;
3. Есть возможность использовать тепловой насос на холод;
4. Сокращение затрат на отопление;
5. Безопасность для окружающей среды.

Минусы

1. Относительно большая стоимость системы;
2. Продолжительный срок окупаемости.

Вам уже сделали предложение по отоплению? Вышлите его нам! Мы проверим смету, чтобы все было грамотно! И предложим более качественное решение за те же деньги! Ваше Имя Ваше телефон Приложите файл сметы Ваше сообщение Получить предложение Вы также можете отправить смету на почту info@gkproject.ru 8 фактов о нас 9 инженеров с опытом более 12 лет ежедневно подбирают и монтируют отопительные системы Гарантия лучшей цены Найдёте лучше, тогда мы сделаем больше за те же деньги 100% довольных клиентов Мы не рискуем своим честным именем ради денег! Каждый работает на «восхищённого клиента» Работаем уже 10 лет За это время выполнили 543 проекта Монтаж строго по СНИП Все работы строго регламентированы и одобрены производителями Работа по договору с гарантией! От 2 до 10 лет на все оборудование с фиксацией цены и сроков монтажа исполнения! Нас рекомендуют ведущие производители ГК ПРОЕКТ официально представляет 47 заводов производителей 3 варианта расчета с подробной сметой Наши услуги Мы уже более 11 лет быстро и профессионально выполняем монтажных котельных, отопления, водоснабжения и водоотведения! Мы всегда работаем без предоплаты! Это гарантирует Вам оптимальное качество, безопасность и соблюдение сроков! Схема работы Оформление заявки на сайте Бесплатный выезд инженера Подберем инженерное решение Подготовим смету под ваш бюджет Монтаж оборудования Оплата по факту завершения работ

Альтернативное отопление зданий — это высокоэффективный способ обогрева помещений, требующий минимум затрат для поддержания работоспособности системы. Использование неиссякаемых природных ресурсов при обогреве зданий делает получаемое тепло достаточно дешевым в сравнении со стоимостью газа либо электричества. Геотермальная система обеспечивает аккумулирование тепла из недр земли круглогодично при различном температурном режиме и расположении участка. Стоимость геотермального отопления достаточно высока, но система окупает расходы на приобретение и установку в течении 3-4 лет.

Стоимость установки системы

Стоимость установки системы

Каждый проект рассчитывается индивидуально в зависимости от размеров здания, способа устройства теплообменника и устанавливаемого оборудования. Цена на геотермальное отопление может сильно колебаться в связи с использованием материалов различных производителей и качества. Важным элементом системы, к выбору которого следует подойти весьма серьезно, выступает погружной зонд или зондовая система. Данный элемент устанавливается на весь срок эксплуатации и не подлежит извлечению и замене. Монтажные компоненты могут быть выбраны в зависимости от личных предпочтений заказчика и параметров, которые необходимы для наилучшего функционирования системы. Стоимость геотермального отопления под ключ хоть и высока, но обеспечивает получение экологически чистой энергии и окупает себя менее, чем за пять лет.

Стоимость установки системы Способы устройства теплообменников приимущество теплового насоса Как работает система

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.

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.

Воздушный коллектор

К счастью, помимо геотермального теплового насоса отопления дома стоимостью в десятки тысяч вечнозеленых единиц можно найти и другие способы реализовать отопление загородного дома от земли. Один из простейших — воздушный земляной коллектор.

Вспомните: чтобы нагреть воздух до приемлемого в жилом помещении, нужно определенное количество тепловой энергии. Причем, чем ниже начальная температура воздуха — тем больше затраты.

А ведь повысить температуру воздуха на входе вентиляционной системы можно абсолютно бесплатно. Постоянная температура грунта, помните?

Инструкция, позволяющая использовать отопление энергией земли, предельно проста:

• Выводим воздухозабор вентиляции в грунт ниже точки промерзания.
• Прокладываем обычными канализационными трубами прямой, изогнутый или многотрубный коллектор. Форма определяется вашим приусадебным участком. Ориентировочная суммарная длина коллектора — 1,5 метра на квадратный метр площади дома.
• Воздухозабор делаем на дальнем от дома конце коллектора, выведя трубу на высоту не меньше полутора метров от земли и снабдив ее зонтом-дефлектором. Понятное дело, нагнетать воздух в дом придется принудительно.

Не обольщайтесь: описанное отопление от тепла земли не решит ваши проблемы с тепловой энергией полностью и бесплатно.

Но оно позволит вам реализовать одну из простых и недорогих схем:

• Поступающий воздух с температурой около 10С может подогреваться любым калорифером (электрическим, газовым, соляровым и т.д.) и разводиться по комнатам вентканалами. Затраты по сравнению с необходимостью нагревать холодный уличный воздух снизятся многократно.
• Альтернативное решение — использовать нагнетаемый из-под земли воздух для обдува внешнего блока теплового насоса «воздух-водух» или обычного кондиционера. При +10С сможет эффективно работать ЛЮБОЙ внешний блок любого устройства этого класса. Основная техническая проблема — обеспечить требуемый воздушный поток.

Именно такую схему мы здесь и видим. Воздух отбирает тепло у грунта и поступает к тепловому насосу, а затем отводится за пределы дома.

И напоследок — немного личного опыта. Автор статьи живет в частном доме, в регионе с довольно теплым климатом. Под домом — подвал с бетонированным полом площадью 75 м2, имеющим круглый год температуру в те самые 10-12 градусов. Понятно, что при такой площади теплообменника и температура воздуха в подвале довольно стабильна.

Один из отопительных приборов в доме — обычный бытовой кондиционер с внешним блоком в подвале и внутренним на первом этаже. В результате такого расположения даже при температуре на улице заметно ниже нуля кондиционер работает с максимальной эффективностью, отбирая тепло у воздуха в подвале и далее — у грунта.

Внешний блок сплит-системы традиционно расположен на улице. Однако если в вашем подвале стабильная температура — почему не перенести его туда?

Как обычно, некоторое количество дополнительной информации вы сможете найти в прикрепленном к статье видео. Теплых зим!

Особенности

Стоит сказать о нескольких особенностях геотермальных систем отопления дома.

Отличие, например, от газового или электрического котла заключается в том, что здесь не требуется нагрев теплоносителя до высоких температур. Работа в низкотемпературном режиме обеспечивает меньшие энергетические затраты. Как известно, в системе отопления для компенсации низкой температуры теплоносителя используется увеличение поверхности радиатора. Чтобы этого не делать, рекомендуется использовать тёплые полы. Подобный вид отопления дома будет в этом случае более рациональным, поскольку тепло будет поступать сразу в зону обитания, а не в пространство под потолок помещения.

Кроме того, в актив тёплых полов стоит записать минимум потерь тепла. Величина тепловых потерь в основном зависит от дельты температур. В случае с низким температурным режимом геотермального отопления эти потери минимальны. Вторым существенным преимуществом тёплого пола является то, что происходит непосредственный нагрев самих конструкций дома (в этом случае пола). В случае с радиаторами нагретый воздух лишь немного охватывает остекление окон и часть близлежащей стены.

Эта статья о прямых использования геотермального тепла. Для выработки электроэнергии, см геотермальной энергии .

Часть серии статей о

Устойчивая энергетика

обзор

• Устойчивая энергетика
• Углерод-нейтральное топливо
• Ископаемое топливо поэтапной

Энергосбережение

• Когенерация
• Эффективное использование энергии
• Хранилище энергии
• Зеленое здание
• Тепловой носос
• Мощность Низкоуглеродистая
• микропроизводство
• Пассивная конструкция солнечного здания

Возобновляемая энергия

• Биотопливо
• геотермальный
• Гидроэлектростанция
• солнечная
• приливный
• Волна
• ветер

Устойчивый транспорт

• Электрический автомобиль
• Зеленый автомобиль
• Plug-в гибридных

Геотермальная отопления является прямым использованием геотермальной энергии для некоторых отопительных систем. Люди воспользовались геотермальным теплом этого путем с эпохи палеолита. Около семидесяти стран сделали прямое использование в общей сложности 270 PJ геотермального отопления в 2004 году В 2007 году 28 ГВт геотермальной тепловой мощности устанавливается по всему миру, удовлетворяя 0,07% мирового потребления первичной энергии. Термический КПД высок , так как нет преобразования энергии не требуется, но факторы , емкости , как правило, низкой (около 20%) , так как тепло в основном необходимы в зимний период .

Геотермальная энергия происходит от тепла , удерживаемого в пределах Земли , поскольку первоначальное формирование планеты, от радиоактивного распада полезных ископаемых, а также от солнечной энергии , поглощенной на поверхности. Наиболее высокой температура геотермальное тепло собирает в областях , близких к тектоническим границам плит , где вулканическая активность поднимается близко к поверхности Земли. В этих районах, грунтовые и подземные воды могут быть найдены с температурой выше заданной температуры применения. Тем не менее, даже в холодной земле содержит тепло, менее 6 метров (20 футов) невозмущенная температура почвы последовательно при температуре воздуха Среднего Ежегодного и это может быть извлечены с помощью теплового насоса .