Геотермальное отопление дома

Особенности монтажа

Монтаж системы геотермального отопления

Если газ и электроэнергия постоянно дорожают, а с ними и отопление частного дома, то при выборе геотермальной системы об этой особенности удастся позабыть. Кроме этого не придется учитывать, что запасы газа со временем исчерпают себя. Применение твердого топлива еще более затратное решение. При сжигании дров и угля выделяются вредоносные вещества. Среди всех альтернатив данный вариант самый безопасный, однако, в отличие от газового отопления и твёрдотопливного, монтаж системы более трудоемкий и дорогостоящий. Поэтому его стоит доверить мастерам с большим опытом в данной сфере. Только они знают все нюансы установки. При правильно проведённых работах, вопрос отопления будет решен на долгие годы.

При этом внутри помещения будут все те же трубы и батареи, по которым будет поступать тепло. Главные элементы будут скрыты под землей – скважина и теплообменник. В доме должно размещаться устройство, которое будет преобразовывать тепло. Именно под него необходимо выделить как можно больше места. С его помощью владелец помещения может регулировать температуру и подачу тепловой энергии. Как правило, в частных домах генератор располагается в подвале или отдельном помещении.

При установке стоит учитывать некоторые функциональные возможности системы – она используется и в летний период. Вместо отопления – система кондиционирования. Для этого запускается обратный механизм, теплообменник начнет принимать и распределять охлаждающую энергию.

Геотермальное отопление: цена

Ниже мы привели усредненные цены на оборудование и монтажные работы по обустройству такой системы в доме. условия: площадь отапливаемого помещения примерно 200 метров квадратных, тепловая мощность насоса – 15 киловатт. Цены в рублях.

• Тепловой компрессор – около 260000.
• Буфер – 45000.
• Емкость косвенного нагрева – 50000.
• Циркуляционный насос – 10000.
• Трубопровод, фитинги и прочее вспомогательное оборудование – 25000.
• Электропроводка, утеплители – 10000.

Добавьте ко всему этому стоимость установки – минимум 60000. Получается, что все оборудование с земляными работами и монтажом котельной обойдутся в среднем в 480000 рублей.

Насколько перспективен геотермальный обогрев?

Системы отопления данного типа не очень популярны среди населения ввиду высокой себестоимости. Цены, которые мы привели выше – это лишь минимум.  В целом же если устанавливать такую систему под ключ, то стоимость ее может резко возрасти до одного миллиона рублей! 1/3 этой суммы, как известно, занимает тепловой компрессор.

И тут хотелось бы в качестве примера привести западноевропейские страны. В них, если кто не знает, если владелец участка оборудовал себе геотермальное отопление дома, то есть, самовосстанавливающееся, то правительство обязано компенсировать ему определенную часть потраченных средств.

Вместе с тем, такая система способна окупиться всего за пять лет. Кроме того, она не требует при работе вмешательства человека, ввиду полной автономности, так что это не только экономно, но еще и предельно удобно, особенно по сравнению с другими способами отопления.

Особенности монтажа таких систем

Вне всяких сомнений, едва ли найдется желающий бурить полуторакилометровую скважину для того, чтобы отопить частный дом. Но если вы проживаете в местности, где горячая вода буквально бурлит из-под земли и это не имеет никакого отношения к коммунальным службам, то можете оборудовать на участке геотермальное отопление без каких-либо особых затрат. То есть, не очень больших.

Этап 1. Для начала необходимо определить, где именно и на какой глубине находятся подземные горячие воды.

Этап 2. Затем необходимо пробурить скважину соответствующей глубины, а лучше сразу двух. Одна из них будет предназначаться для того, чтобы снабжать жилье горячей водой, а вторая – чтобы отводить в почву уже остывшую воду.

Этап 3. Последний этап – монтаж теплового насоса и его дальнейшая настройка. Более того, нужно установить трубопровод в соответствии с приведенными в данной статье схемами.

Отопительное оборудование, которые устанавливаются в сам дом, будет вполне традиционным. Как уже говорилось, это может быть либо теплый пол, либо самые обычные радиаторы.

Обратите внимание! Всем известно, что в геотермальных источниках вода едва ли является чистой и дистиллированной. В ней могут присутствовать соли и прочие механические примеси, из-за чего подавать ее напрямую в отопительные магистрали нельзя

Более того, в некоторых источниках содержится уж слишком горячая вода, способная попросту разрушить трубопроводы. Дабы избежать всех этих неприятностей, геотермальная вода используется для подогрева воды в системе, то есть, вода в данном случае нагревают другую вода, а последняя попадает в отопительные приборы. Это еще называют непрямым способом обогрева. Он хорош тем, что позволяет не только отопить помещение, то и принять горячий душ – в большинстве источников количества воды более чем достаточно для этого.

Эффективность такой системы очень быстро перекроет все расходы на ее установку. А если учесть, что она еще и полностью безопасна в экологическом плане, да и источник тепла все время самовосполняется, то вывод напрашивается один: геотермальное отопления дома рекомендуется всем, у кого на участке есть доступ к горячей воде.

Преимущества и недостатки системы

Прежде чем собственник решит инвестировать средства в геотермальное отопление дома под ключ цена которого зависит от многих критериев, он должен знать все плюсы и минусы. Они довольно обширны и не ограничиваются лишь большими первоначальными вложениями и отличной отдачей в работе оборудования в перспективе.

Положительные моменты

Если не брать в расчет огромные финансовые затраты, необходимые для проведения земляных работ и покупки насоса, то геотермальная энергия может дать отличные дивиденды. По сравнению с другими возобновляемыми источниками энергии, геотермальная энергия имеет весомые преимущества – она использует относительно постоянный источник энергии. Это означает, что она не зависит от ветра, солнца, температуры за окном и может работать в режиме 365/24/7 независимо от времени года и прочих внешних условий.

Для геотермальной системы характерен простой и понятный принцип работы. Геотермальное отопление дома при этом является выбором людей, проявляющих заботу об экологии, ведь в процессе эксплуатации побочные выбросы минимальны, а тепло вырабатывается из возобновляемых источников энергии.

Высокая эффективность в сочетании с низкими эксплуатационными расходами позволяет геотермальной системе занять лидирующие позиции в рейтинге альтернативных источников энергии. При этом оборудование, необходимое для функционирования системы имеет малые габариты и отнимает незначительное количество полезного пространства. Так, насос на отопление занимает столько же места, сколько и традиционный газовый котел.

Кроме того, срок службы геотермального теплового насоса достаточно велик – он составляет минимум два десятка лет, при этом трубы, используемые для оборудования теплообменника под землей, имеют еще более солидную гарантию. Производители обещают, что они надежно прослужат в системе отопления до пятидесяти лет. Также стоит добавить, что делая своими руками геотермальное отопление собственник может рассчитывать на бесшумную работу всех компонентов системы, их долговечность и функциональность. Если в доме нет газа, то наша статья «Как организовать отопление загородного дома без газа?» будет полезной.

Критика геотермальной системы

Среди характеристик геотермальных систем встречаются и негативные моменты. Специалисты отмечают, что монтаж геотермальных систем отопления подходит далеко не для всех домов. В частности, дома, расположенные на скалистых участках не могут быть оборудованы геотермальными энергоблоками. Еще одним минусом является то, что насос для отопления в частном доме купить могут далеко не все, ведь прибор отличается от аналогов очень высоким ценником.

Реалии таковы, что на сегодняшний день позволить себе использование экологичного геотермального отопления могут лишь состоятельные люди, бюджет которых рассчитан на огромные капиталовложения в обустройство дома.

Подбор насоса для системы отопления должен проводить грамотный специалист после проведения ряда тепловых, гидравлических и геодезических расчетов.

Установка системы сопровождается масштабными и дорогостоящими работами, поэтому собственнику в процессе монтажа трубопроводов придется постоянно увеличивать статьи затрат и быть готовым к непредвиденным расходам. Непосредственная установка оборудования предполагает работу целой команды профессионалов, имеющих достаточный уровень квалификации для реализации столь сложного и ответственного проекта.

Особенности отопительной системы

В отличие от газового котла, тепловому насосу не требуется нагревать теплоноситель системы отопления до высокой температуры, так как образование конденсата при холодной «обратке» ему не грозит. К тому же работа в низкотемпературном режиме потребует меньших энергозатрат.

Чтобы компенсировать низкую температуру теплоносителя, поверхность радиаторов пришлось бы сильно увеличивать, поэтому вместо них лучше использовать систему «теплый пол». Этот вид отопления является и наиболее рациональным, так как нагреваемый воздух в первую очередь поступает, так сказать, в зону обитания, а не под потолок.

Тепло от земли

Еще один аргумент в пользу «теплого пола» – минимальные теплопотери. Ведь их величина зависит, в первую очередь, от перепада температур, а он при низкотемпературном режиме является наименьшим. Второй фактор – площадь контакта нагретого воздуха с наружными стенами. Поднимающийся от «теплого пола» воздух наружных стен не касается (при использовании обычных радиаторов он буквально омывает остекление окна и прилегающие участки наружной стены).

Основной недостаток «теплого пола» – энергозависимость – в данном случае неактуален, так как тепловой насос тоже не сможет работать без электричества.

Горизонтальная установка системы, работающей за счет тепла земли

Горизонтальная укладка внешнего контура используется в районах, где земля ежегодно промерзает на определенную глубину. Трубы размещают ниже этого уровня в траншею, протянувшуюся параллельно земле.

Фото 2. Установка геотермальной отопительной системы по горизонтальному принципу. Для подобной конструкции необходим большой котлован.

Циркулируя по прогретой земле, вода нагревается, поступает в тепловой насос, затем нагревает жидкость во внутреннем контуре. Отдав тепло, жидкость возвращается на новый круг по траншее.

В земле прокапывают траншеи, прокладывают трубы. Закончив с внешним контуром, специалист монтирует насос, затем прокладывает внутренний контур.

Важно! Землю, в которой расположены трубы, лучше засеивать овощами и плодовыми кустарниками. Деревья, при наличии, следует пересадить

Преимущество заключается в вариативности создания системы. Она подходит для осваиваемых участков земли, на которых только завершили строительство дома или загородного коттеджа.

Недостатки заключаются в большом объеме работ по прокладыванию труб; в невозможности использования в холодных районах планеты. Горизонтальное геотермальное отопление ограничивает посадку деревьев на участке.

2 Особенности эксплуатации и принцип действия

Для отбора энергии с грунта или грунтовых вод в доме устанавливается тепловой насос. В дальнейшем энергия циркулирует по трубам теплоносителя. Этот принцип был разработан ещё в XIX веке физиком из Франции. Базовый узел отопления состоит из следующих компонентов:

• конденсатор;
• компрессор;
• испаритель;
• дроссельный клапан.

Компрессор нужен для того, чтобы «сжимать» тепло и перемешать к устройствам-потребителям. Для работы компрессора требуется питание от электросети.

Принцип работы геотермального отопления напоминает работу холодильника или кондиционера. В жаркое время поставляется прохлада, а в холодное — тепло. Алгоритм эксплуатации системы следующий:

1. 1. Контур для сбора энергии располагается в естественной среде. По нему прокачивается теплоноситель и возвращается обратно к тепловому насосу. Чаще всего в качестве теплоносителя используется этиленгликоль или спирт.
2. 2. Переходя в тепловой насос, теплоноситель омывает теплообменник. В нем находится антифриз, который очень быстро закипает. В охлаждённом виде теплоноситель возвращается обратно во внешний контур.
3. 3. Антифриз в газообразной форме сжимается в компрессоре. В результате его температура поднимается до 60−65 градусов. В следующем теплообменнике он отдаёт тепло внутреннему контуру для непосредственного отопления помещения. Выполнив круг, антифриз возвращается в тепловой насос для начала нового взаимодействия с теплоносителем.
4. 4. Тепло по всему дому разносится при помощи нагретого внутреннего контура. Рекомендуется сочетать геотермальную установку и систему тёплых полов.

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:

• коллектор;
• испаритель с хладагентом;
• компрессор;
• конденсатор.

Среди перечисленных компонентов два требуют подключения электричества: компрессор и конденсатор.

Достоинства

Геотермальное отопление имеет преимущества над прочими типами обогрева:

• Полученная энергия применяется для любых целей.
• Длительность подачи топлива к конкретному участку не ограничена.
• Его использование экологически безопасно.
• Установка не требует частого обслуживания.
• Система окупается с течением времени.
• Геотермальная установка занимает немного места: не больше, чем холодильник.
• При необходимости система легко перенастраивается.
• Совместимо с другими типами отопления.

Недостатки

Хотя геотермальное отопление имеет много преимуществ, у него есть и недостатки:

• Дорогостоящая система и монтаж.
• Окупается примерно через 10 лет.
• Систему нельзя использовать в районах с температурой, опускающейся ниже 20 градусов.
• Вне зависимости от типа установки, требуются масштабные земельные работы с использованием арендованных устройств.

Монтаж системы

Геотермальное отопление загородного дома на этапе обустройства требует солидных денежных вложений. Высокая итоговая стоимость системы во многом обусловлена большим объемом земельных работ, связанных с монтажом контура нагревания.

С течением времени финансовые затраты окупаются, поскольку используемая в отопительный сезон тепловая энергия извлекается из земных глубин с минимальными затратами электроэнергии.

Монтаж горизонтального теплообменника геотермальной системы отопления

Для обеспечения отопления дома теплом земли необходим монтаж системы

• основная часть должна располагаться под землей или на дне водоема;
• в самом доме устанавливается только достаточно компактное оборудование и прокладывается контур радиаторного или напольного отопления. Оборудование, расположенное внутри дома, позволяет регулировать уровень нагрева теплоносителя.

Как выглядит геотермальное оборудование в доме При проектировании отопления за счет тепла земли, необходимо определиться с вариантом монтажа рабочего контура и типом коллектора.

Различают два типа коллекторов

1. Вертикальный — погружается в грунт на несколько десятков метров. Для этого на небольшом расстоянии от дома требуется пробурить некоторое количество скважин. В скважины погружается контур (самый надежный вариант — трубы из сшитого полиэтилена).
2. Недостатки: Большие финансовые затраты на бурение в грунте нескольких скважин глубиной от 50 метров.

   Преимущества: Подземное расположение труб на глубине, где температура грунта отличается стабильностью, обеспечивает высокую эффективность работы системы. Кроме того, вертикальный коллектор занимает небольшую площадь земельного участка.

3. Горизонтальный. Использование такого коллектора допускается в регионах с теплым и умеренным климатом, так как глубина промерзания грунта не должна превышать 1,5 метров.
4. Недостатки: Необходимость использования большой площади участка (основной недостаток). Этот участок земли после укладки контура невозможно использовать под сад или огород, так как система работает с выделением холода при транспортировке хладагента, из-за чего корни растений будут перемерзать.

   Преимущества: Более дешевые земельные работы, которые можно даже выполнить своими силами.

Горизонтальный и вертикальный тип коллектора Геотермальную энергию можно добывать, если уложить на дне непромерзающего водоема горизонтальный геотермический контур. Однако, это сложно осуществить на практике: водоем может быть расположен за пределами частной территории и тогда установку теплообменника нужно будет согласовывать. Расстояние от отапливаемого объекта до водоема должно составлять не более 100 метров.

Устройство и принцип работы типичной геотермальной установки для обогрева загородного дома

В данном случае источником энергии, а следовательно и тепла для постройки, может быть скальная порода, грунт, обычное озеро, сточные воды, теплый воздух на выходе из промышленной вентиляции или геотермальный источник. Последний вариант самый эффективный, хотя и встречается редко. Выбирая среду для забора теплоты, руководствуются одним единственным правилом, ее температура не должна ни при каких условиях опускаться ниже -1°C.

Принцип работы системы

Тепловой насос играет большую роль в геотермальной установке.

Условно геотермальную установку можно разделить на три основных части. Первая – самая большая – это контур для сбора энергии из природного источника. Вторая – самая сложная в плане технического исполнения. Сюда относится тепловой насос. Именно в нем происходит процесс преобразования природной энергии в тепловую для обогрева загородного дома. В свою очередь тепловые насосы бывают: воздушные и геотермальные. И третья часть – непосредственно отопление здания.

Работает оборудование следующим образом:

1. теплоноситель или специальная смесь жидкостей (30% раствор этиленгликоля или спирта) движется по большому контуру, который располагается в природной среде, и набирает температуру окружающей среды. Пройдя всю систему труб, жидкость поступает в тепловой насос;
2. тепловой насос имеет объем среднестатистической стиральной машины. В нем теплоноситель из первичного контура соприкасается с антифризом (легкокипящей жидкостью). Особенность этого вещества заключается в том, что даже при незначительном повышении температуры оно из жидкого состояния переходит в газообразное. Теплоноситель, отдав свою теплоту антифризу, возвращается обратно во внешний контур установки для забора энергии из окружающей среды, а газообразный антифриз движется дальше по системе;
3. газообразный антифриз попадает в компрессор, где происходит его сжатие. Результат – сжатый антифриз повышает свою температуру во много раз (иногда до 65°C). Он соприкасается с вторичным контуром, который и является отоплением здания. Отдав всю свою теплоту теплоносителю из разводки труб системы отопления загородного дома, антифриз проходит через сбрасывающий давление клапан и возвращается в резервуар, куда из окружающей среды вернулся подогретый раствор этиленгликоля.

Солнечные батареи один из способов отопления загородного дома.

В результате своей работы геотермальное отопление может обеспечить теплом дом, площадь которого не превышает 150 м.кв. Когда же обогреть нужно большую площадь, используют дополнительные нагревательные приборы. Но даже в таких случаях геотермальная установка помогает экономить денежные средства и значительно продлевает срок службы основного нагревательного прибора.

Типы и конструкции

Если Вы решились установить отопление из земли, стоит обратить внимание на разновидности. Виды геотермального отопления отличаются, прежде всего, по типу теплообменника, выбор которого зависит от объективных факторов

От свойств конкретной местности и характеристик участка, где расположен дом, зависит могут использоваться три вида теплообменников.

Первый вид представляет собой горизонтальный теплообменник, установка которого предполагает наличие свободного участка земли непосредственно у дома. Так, для отопления дома площадью 100 кв.м понадобится не менее 300 кв.м земли. Нужно уложить трубы в траншеи, имеющие на глубину ниже замерзания грунта.

Ко второму виду относится вертикальный теплообменник, использование которого не требует дополнительной местности и не наносит ущерба ландшафту приусадебной территории. Этот тип предполагает углубление специальных зондов внутрь скважин, созданных с помощью бурильного оборудования и имеющих параметры: глубины 100-150 м, диаметра 100-150 мм.

Третий вид составляют теплообменники, устанавливаемые в воде, что является наиболее экономичным вариантом сравнительно с дорогостоящими технологиями монтажа предыдущих систем. Правда, обязательным условием для установки такого отопления является наличие вблизи (не далее 100 м) водоема.

Как видим, каждый из видов геотермальных систем имеет свои особенности, оказывающие прямое влияние на выбор конкретного варианта. Так, если недалеко от дома расположен водоем, следует отдать предпочтение третьему виду, который считается наиболее выгодным по простоте монтажа и финансовым затратам.

Если возле дома есть достаточно неосвоенной земли, тогда можно установить горизонтальный теплообменник. А вот выбор в пользу вертикального вида потребует от Вас ощутимых денежных затрат и сложных бурильных работ.

Преимущества системы данного типа

Рассмотрим ряд особенностей:

• высокую эффективность, подтверждаемую высоким показателем КПД, и быструю окупаемость затрат;
• неограниченные запасы тепловой энергии земли;
• отсутствие необходимости создания и хранения запасов топлива, как при использовании традиционного отопления;
• автономность работы без контроля и вмешательства со стороны;
• безопасность и экологичность, исключающие использование углеродов и горючих элементов;
• возможность самостоятельного выбора типа системы, покупки ее элементов и монтажа.

Таким образом, отдав предпочтение отопительной системе на основе геотермального теплового насоса, Вы сможете получить неиссякаемый надежный и эффективный источник тепла на многие десятилетия.

Заключение

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.