Тверской Городской Форум

Статьи, обзоры и общение

Отопление дома из земли

Содержание

Применяем тепло земли для отапливания дома

Энергия земли для отапливания дома сейчас применяется нечасто – очень многие люди предпочитает использовать классические источники энергии. Но расценки на горючее регулярно становятся больше, а залежи газа, угля и нефти когда-то, пускай даже спустя много лет, но завершатся. Из-за этой причины появляется необходимость искать альтернативные тепловые источники, в особенности — тепло земли для отапливания дома.

Обогрев дома теплом земли является одним из лучших если сравнивать с солнечной и ветряной энергетикой. В странах Европы прямо сейчас очень популярны гелиосистемы, разрешающие применить лучи солнца для отапливания дома и подогрева воды (прочтите также: «Гелиосистемы для отапливания собственными руками»). Но их использование ограничено – если в государствах с тёплым климатом их хватает для настоящего обогревания жилья, то в регионах с климатом умеренных широт очень много пасмурных дней. Более того, солнечные коллекторы должны содержать приличную площадь и емкий теплоаккумулятор, и в результате создание отопительные системы обходится в немалую сумму (прочтите: «Солнечный обогревательный прибор собственными руками»).

Тоже не помешает иметь добавочный тепловой источник на случай затянувшейся непогоды. Энергия ветра тоже считается не очень хорошим вариантом: его сила меняется, а складочки ландшафта помогают появлению мест с неизменным штилем.
Если применять тепло земли для отапливания дома, то добавочный энергетический источник не понадобится – в любой день почва на глубине от нескольких метров хранит стабильную температуру. Чем больше глубина погружения геотермального насоса, тем выше температура грунта, а исходя из этого, и результативность теплоснабжения (подробнее: «Геотермальное теплоснабжение: рабочий принцип на примерах»). Но не забывайте о глубине обмерзания – в самых разнообразных регионах она выделяется.

Геотермальные насосы, использующие тепло земли для отапливания дома

Теплоснабжение за счёт энергии земли происходит за счет специализированному устройству – геотермальному насосу.

Смысл его работы подобен холодильнику:

  • газообразный хладагент сжимается компрессором, и при этом очень разогревается;
  • хладагент идет через теплообменный аппарат, отдавая излишек тепла и остывая до домашней температуры;
  • после охлаждения это вещество поступает в охлаждающий контур морозилки, где оно потом становится шире. В результате изменения агрегатного состояния с жидкого до газообразного, хладагент резко стынет и охлаждает все вокруг себя;
  • потом он вновь поступает к компрессору, и цикл повторяется опять.

Подобно происходит и домашнее отопление энергетикой земли. К примеру, холодильник забирает тепло у холодного объекта и передает его тёплому предмету, аналогичным образом, тепло переносится от морозильные камеры с минусовой температурой в пространство помещения. Кол-во перекачиваемой энергии больше во много раз потребляемого компрессором электричества.

Теплоснабжение от тепла земли выделяется большей эффективностью – теплопроизводительность втрое превосходит кол-во потребляемого электричества. Если сопоставлять тепловой насос с холодильником, то в таком случае грунт, имеющий стабильную температуру, заменяет морозилку.
При разработке отопительные системы необходимо установить не только отопительные приборы для теплоотдачи, но и теплообменный аппарат на обратной стороне контура, который станет забирать у грунта тепло.

Коллекторы бывают двух вариантов:

  • вертикальные;
  • горизонтальные.

Перед тем как начать применить тепло из земли для отапливания дома, необходимо определиться с видом коллектора. Как они смотрятся, можно взглянуть на фото.

Воздушные коллекторы

Подземное теплоснабжение приватного дома можно осуществить и при помощи воздушных коллекторов. Это весьма простой способ отопления воздушного типа в приватном доме в сравнении с 2-мя предыдущими.

Чтобы подогреть воздух в помещении до оптимальной температуры, требуется некоторое количество тепла. Чем ниже первоначальная температура, тем выше расходы. При помощи системы вентиляции и тепла, полученного из грунта, можно бесплатно увеличить температуру воздуха в доме. Обогрев теплом земли в таком случае происходит очень просто.

Для организации отопительные системы необходимо:

  • вывести забор воздуха вентиляции пониже уровня грунтового промерзания;
  • провести выгнутый, прямой или многотрубный коллектор при помощи обыкновенных труб канализации (форма подбирается в зависимости от участка, на каждый метр квадратный площади дома должно приходиться 1,5 метра коллектора);
  • выполнить воздухоотвод на дальнем от дома конце коллектора, выведя трубу на высоту минимум 1,5 метров от земли и оборудовав ее зонтом-дефлектором (конечно, воздушный приток в дом будет принудительным.

В данном случае земляное теплоснабжение не сумеет полностью обеспечить дом теплом.

Все таки, оно позволяет осуществить две идеи:

  1. Поступающий через вентиляцию воздух можно нагревать любым обогревательным прибором (газовым, соляровым, электрическим и др.) и потом разводить по комнатам при помощи вентканалов. Полностью бесплатным подобное отопление от земли не будет, но все таки расходы уменьшатся: разогреваться станет не холодный воздух с улицы, а тот, который уже прогрет приблизительно до +10 градусов. Достаточно хорошо можно сэкономить, если зимы в регионе холодные.
  2. Нагретый при помощи тепла земли воздух можно применять для обдува внешнего блока привычного кондиционера или теплового насоса типа «воздух-воздух». Любое устройство данного класса сумеет хорошо работать при температуре примерно +10 градусов. Сложность реализации заключается лишь в обеспечении необходимого потока воздуха. В результате воздух нагревается теплом грунта, поступает к тепловому насосу и отводится за пределы дома.

Теплоснабжение теплом земли – хорошая замена обычным способам обогревания, но сейчас оно не считается широко популярным (прочтите также: «Альтернативное теплоснабжение приватного дома — выбор очень большой»). Связано это, как правило, со сложностью процесса установки и большими первыми затратами. Прекрасным вариантом считается бурение колодцев и расположение в них труб, но обходится система такого типа отопления очень дорого. С другой стороны, это дает возможность обогревать дом, пользуясь бесплатным тепловым источником.

Также нужно всегда помнить про то, что подобный вариант теплоснабжения является чистым в экологическом плане и очень эффективным, потому как температура почвы на глубине более десяти метров остается постоянной.
Видео про то, как применить тепло земли для отапливания дома:

Рабочий принцип

Тепловая энергия забирается у земли специализированными тепловыми насосами. В землю опущены трубы, по которой двигается жидкость, которая нагревается и доставляет тепло в дом. При сжатии и расширении температура газа меняется, такой температуры хватает для отапливания дома.

Справка! Процесс называют циклом Карно. Открытие случилось в первой половине 20-ых годов XIX века французским учёным-физиком Сади Карно. По той же схеме работают холодильники, а еще тепловая машина, изобретённая самим Карно.

Аппарат состоит из трёх контуров и насоса, поддерживающего обмен между процессами в середине системы, численность каких равно трём.

Внутренний контур

Этот контур заполнен водой или специальной жидкостью, названной тепловым носителем. Состоит из труб и отопительного прибора.

Назначение внутреннего контура — нагрев носителя тепла, который двигается по системе и нагревает весь дом. Небходимо отметить, что внутренний контур не даёт промёрзнуть земля вокруг агрегата.

В середине контура находится незамерзающая жидкость, сам контур находится глубоко под землёй, ниже глубины обмерзания. Предназначается для забора энергии тепла у земли. Потом тепловая энергия передаётся контуру фреона.

Контур фреона

Ключевой контур в середине которого происходит кипение фреона. Поэтому, выделяется значительное количество газа, на котором построен рабочий принцип системы.

Главное! Температура кипения фреона очень низка.

Тепло земли на службе человека или что такое геотермальное отопление

Завернутые спиралью трубы опускаются глубоко в землю.

Средняя глубина 150 метров, а диаметр 15 см.

Горизонтальный теплообменный аппарат

Над подобной системой не выйдет разбить огород. Она прекрасно подойдет для отопления помещений большого размера от 300 м 2 . Под землёй находится не просто скважина, а целая система труб в специализированных туннелях.

Фото 2. Геотермальное теплоснабжение с трубами, уложенными в горизонтальном положении: глубина котлована маленькая, зато площадь велика.

Соотношение площади оборудования к площади обогреваемого участка 1 к 3. Это очень просторные размеры.

Размещённый в водной массе

Система такого типа, из всех предложенных, одна из самых экономичных. Но есть один признак, без которого работа не представляется возможной: наличие водоёма рядом. Водоём в первую очередь должен находится на расстоянии до 100 метров от отапливаемого участка.

Фото 3. Геотермальное теплоснабжение, размещенное в водной массе: трубы с тепловым носителем погружаются в находящийся рядом пруд.

В таком случае тепловая энергия берётся не из земли, а из воды.

Совет. Площадь водоёма должна быть более 200 м 2 .

>Нужное видео

В видео говорится про то, как работают тепловые насосы для геотермального теплоснабжения.

Использование оборудования

Ошибочно считать, что теплоснабжение от земли можно применять исключительно там, где находятся горячие водные источники, есть тёплые гейзеры и другие натуральные подземные отопительные источники. Последние достижения науки и техники разрешают удачно использовать геотермальное домашнее отопление и в умеренных широтах.

На данное время у нас в государстве данный вариант обогревания пока еще относится к альтернативным способам получения тепла. Но, в большинстве случаев он считается почти что замечательным для дачных или коттеджей. Установленное геотермальное домашнее отопление собственными руками способно работать в 2-ух режимах:

  • обогрев в зимнее время;
  • охлаждение во время жарко погоды.

Аналогичным образом вырабатывается наиболее подходящая обстановка в помещении.

ВИДЕО: Как не прекращает работу геотермальное теплоснабжение

Работа системы

В доме нужно установит тепловой насос. Он будет отбирать энергию от грунта или вод которые находятся в грунте, отдавая ее циркулирующему в доме по трубам тепловому носителю. Этот рабочий принцип был выявлен еще в девятнадцатом веке французским физиком Сади Карно.

Составными элементами базисного узла считаются:

  • нагнетатель воздуха;
  • атомайзер;
  • конденсатор;
  • дроссельный клапан.

Нагнетатель воздуха занимается «сжатием» тепла и перемещением его к потребителям. Сам прибор нуждается во внешнем источнике электрического питания.

Работа теплового насоса ведется по следующему методу:

  1. Коллектор-теплозаборник должен содержать в середине жидкость, имеющую невысокую температуру замерзания. Часто во время изготовления геотермального теплоснабжения собственными руками вовнутрь заливают воду с очень высоким содержанием солей, разбавленный водой спирт, гликолевые смеси.
  2. В модуле атомайзера тепло отдается хладагенту, имеющему низкую температуру кипения, в данное время он закипает и переходит в парообразное состояние.
  3. Установленый в цепи нагнетатель воздуха помогает повышению давления пара, из данного следует температурное увеличение вещества до 78-80 0 С.
  4. Попадая в конденсатор вещество-хладагент переходит в жидкую фазу, вместе с этим выделяется энергия для отопительного контура.
  5. Возврат появившейся жидкости в нагнетатель воздуха выполняется сквозь дроссельный клапан.

Так как тепловой насос для отапливания дома действует по принципу рефрижератора, то его иногда называют «холодильником наоборот». В большинстве случаев энергия из земли используется для монтажа полов с подогревом.

Правильно проведенные расчеты и хорошо сделанный монтаж теплообменного аппарата могут обеспечить отдачу от одного потребленного насосом киловатта пятикратное увеличение мощности на выходе.

ВИДЕО: Как не прекращает работу геотермальный тепловой насос

Монтаж теплообменного аппарата

Важными вариантами установки являются такие варианты:

  • вертикальный, когда необходимо пробурить несколько скважин;
  • горизонтальный, где выкапывают канавы ниже глубины обмерзания;
  • водный, когда кладка ведется по дну близлежащего пруда.

Бурение колодцев

Для хорошего применения энергии тепла земли, если участок около сооружения маленькой, нужно пробурить глубинные скважины. В глубине земли на нескольких метрах сберегается устойчивая хорошая температура. Использование подобных геотермальных скважин обеспечивает теплом контур теплообменного аппарата. Дальше это тепло подается второму внутреннему контуру, размещенному в помещении.

Часто бурение нескольких скважин обходится даже меньше, чем проведение укладки по дну пруда. Из-за этого процесс становится доступным для большего количества желающих.

Процесс ведется маленькой буровой установкой и малым количеством дополнительной техники. Это почти что не затрагует находящуюся территорию. Обустройство скважины разрешается даже в водной массе, однако она не должна быть ближе, чем на 2-3 м от жилого сооружения.

Самая большая применяемая глубина составляет до 200 м, однако нередко результативность возникает с уровня в 50 м. На другом шаге делается обустройство скважины. Вовнутрь пустоты ставится пластиковая трубка, диаметром от 40 мм. В нее пропускают от одной до четырех петель коллектора.

Полость между грунтом и наружной стенкой трубки нужно заполнить теплопроводным материалом. Делается проводка теплотрассы с подключением к тепловому насосу.

Энергия воды

Такой вариант по цене – наиболее рациональный, потому как не просит подготовки канав, котлована и других земельных работ. Но подобный способен доступен далеко не для любого – очень маленький объем пруда, достаточный для домашнее отопление 100 кв.м. обязан быть не меньше 200 куб.м и находиться не дальше, чем 100 метров от строительства дома.

В пруды трубы прокладывают по дну, чтобы не позволить их обмерзания в пик холодов.

Проведение расчетов

Чтобы сделать расчет системы, нужно брать во внимание основные параметры:

  • на глубине, превышающей в средней полосе России 15-20 м, температура выдерживается на уровне +8-+10 0 С;
  • для вертикальных конструкций принято брать в расчетах получаемое значение мощности в 50 Вт на 1 м высоты, а более точные значения зависят от степени влаги породы, присутствия вод которые находятся в грунте и др.;
  • сухая порода даёт 20-25 Вт/м;
  • увлажненная глина либо песчаник 45-55 Вт/м;
  • твёрдые гранитные породы обеспечивают до 85 Вт/м;
  • наличие подземной воды даёт до 110 Вт/м.

Применение теплового насоса

Долговечность системы зависит от параметров и условий, в которых не прекращает работу тепловой насос. В геотермальных установках он может работать приблизительно 1800 часов в течении года. Это считается средним значением для широт без термальных подземных источников.

Рабочий принцип теплового насоса

Рабочий принцип системы термального теплоснабжения аналогичен и совсем не связан с государством изготовителя или брендом. Геотермальные насосы различаются по дизайну выполнения, размеру, наружному виду, но показатель производства тепла всегда будет одинаков у насосов различных фирм и различных стран. Это связывают именно с характерностью переработки природной энергии в тепловую.

Нельзя допустить очень большую производство насоса, так как данный процесс может привести к существенному понижению температуры грунта вокруг скважины, а порой доходит до ее обмерзания.

Результаты подобных просчетов в конце концов приводят к плохим последствиям – земля начинает проседать неровно, в каких-то местах уходит более глубоко, из-за чего повреждаются защитные трубы из пластика. Если например дом размещается рядом, то может случиться дефармация фундамента или стен за счёт геологических перемен.

Иногда следует принимать меры по «регенерации» грунта, зачем в теплообменный аппарат поставляют добавочную энергию тепла. Это может быть энергия солнечного коллектора либо разогрев зонда, когда применяется тепловой насос в режиме охлаждения помещений.

Напоследок следует сказать, что геотермальная установка пока доступна не всем. В большинстве случаев срок окупаемости может продолжаться больше десяти лет, однако в разумеется итоге собственно такие способы обогревания дома в скором времени станут не просто альтернативными, но единственно предполагаемыми.

    Содержимое:

  1. Как получить тепло в дом из земли
  2. Как работает геотермальное отопление дома
  3. Как устроено геотермальное отопление
  4. Геотермальное оборудование для использования тепла земли
  5. Монтаж и установка геотермального отопления
  6. Эффективно ли геотермальное отопление на Севере
  7. Гейзерное отопление частного дома
  8. Как с помощью геотермального насоса отопить дом

Поиски альтернативных источников энергии привели к изобретению устройств, которые способны аккумулировать тепло, в большом количестве находящееся в окружающей среде человека. Солнечные лучи, гейзерные источники, грунт — все это в той или иной степени может удовлетворить потребности в нагреве теплоносителя для системы отопления и ГВС.
Хотя геотермальное отопление за счет тепла земли является относительно новым направлением, перспективы такого решения очевидны. Благодаря установке специального оборудования появляется возможность получения дешевого, практически бесконечного типа тепловой энергии.

Как получить тепло в дом из земли

Земля даже в зимний период времени не промерзает полностью. Этой особенностью пользуются монтажные бригады, прокладывающие трубопровод ниже точки замерзания. Удивительно, но температура этих слоев редко опускается ниже, чем +5 +7°C градусов.
Можно ли воспользоваться способностью земли аккумулировать тепло, извлечь его и использовать для нагрева теплоносителя? Конечно! Но чтобы сделать альтернативное отопление частного дома с помощью тепла земли возможным, потребуется решить следующие проблемы:

  • Получение тепла — понадобится аккумулировать тепловую энергию и направить ее в аккумулирующий резервуар.
  • Нагрев теплоносителя. Нагретый антифриз должен передать тепловую энергию жидкости, которая циркулирует в системе отопления и ГВС.
  • Остывший антифриз необходимо отвести обратно к теплообменнику для дальнейшего нагрева.

Чтобы решить эти вопросы был разработан геотермальный насос с использованием тепла земли. Геотермальный тепловой насос позволяет извлечь количество тепла, которого более чем достаточно для производства большого количества тепла и использования в зависимости от конструкции и месторасположения дома в качестве основного или дополнительного отопительного оборудования.

Как работает геотермальное отопление дома, принцип работы

Подземное глубинное отопление из земли, это больше не фантастика. Такие установки можно спокойно купить в России. Причем геотермальные установки в состоянии работать как в условиях Севера, так и в южных широтах. Но какой принцип они используют в своей работе?
Еще в прошлом столетии был отмечен факт, что при испарении определенные типы жидкостей способны охлаждать поверхность.

Геотермальное отопление: принцип работы, плюсы и минусы, тонкости построения

Именно это происходит когда протирают спиртом кожу перед уколом или поливают асфальтированную площадку, нагретую под солнцем. Этот принцип был взят в качестве основы для разработки холодильного оборудования.


Дальше возникла идея почему бы не пустить процесс охлаждения в обратную сторону и не получить вместо холодного горячий воздух. Большинство современных кондиционеров в состоянии не только охлаждать воздух в помещении, но и работать на его нагрев. Но недостатком таких устройств является то, что они ограничены температурой окружающей среды. Так, после того как отметка достигает -5 градусов, они прекращают работать.
Геотермальные насосы для отопления частных домов от земли полностью лишены такого недостатка, хотя используют принцип, во многом напоминающий работу кондиционера на нагрев помещения.

Как устроено геотермальное отопление

Как уже отмечалось, геотермальная система отопления из недр земли, во многом напоминает работу кондиционера в режиме нагрева. Что происходит в этот момент?

  • В нижних слоях грунта, на дне реки или озера устанавливают водяные коллекторы, по которым циркулирует антифриз. Коллекторы поглощают тепло и высвобождают холод.
  • Нагретый антифриз с помощью насоса поднимается наверх.
  • В буферном баке происходит теплообмен. Нагретый антифриз отдает тепловую энергию теплоносителю или нагревает воду.
  • Остывший антифриз поступает обратно к коллекторам.

Существуют установки, которые в состоянии самостоятельно отапливать большие помещения, другие используются исключительно, как вспомогательное оборудование способное обеспечить от 50-75% потребности помещения в тепле.

Геотермальное оборудование для использования тепла земли

Принцип работы глубинной системы отопления дома, за счет энергии земли, основан на применении особого оборудования. Оно выполняет следующие функции: аккумулирует тепло окружающей среды, передает его теплоносителю системы отопления. Для этого используют следующие узлы:

  • Испаритель — находится глубоко под землей. Функция испарителя заключается в том, чтобы поглотить тепловую энергию, находящуюся в окружающем грунте.
  • Конденсатор — доводит антифриз до необходимой температуры.
  • Тепловой насос — циркулирует антифриз в системе. Осуществляет контроль над работой всей установки.
  • Буферный бак — собирает нагретый антифриз в одном месте, для передачи энергии теплоносителю. Состоит из внутреннего бака, в нем находится вода из системы отопления и внутренний змеевик, по которому движется нагретый антифриз.

Хотя природное низкотемпературное геотермальное отопление дома теплом земли дает достаточно тепловой энергии, наиболее практичным вариантом отопления при таком решении является подключение его к системе «теплый пол».

Монтаж и установка геотермального отопления

Основная сложность относительно монтажа геотермального оборудования связана с установкой контура теплообменника в грунте-земле. Хотя в интернете можно найти большое количество советов как выполнить эти работы самостоятельно, практика показывает, что большинство советов невозможно применить без специального профильного образования, следовательно, все работы должны выполнять профессиональные монтажники, являющиеся представителями производителя.
После обращения к специалистам, геотермальные системы отопления частных домов за счет тепла земли устанавливаются в следующие несколько этапов:

  1. Выезд инженера на дом. Во время первого визита берутся пробы грунта, определяются особенности местности и принимается решение о наиболее эффективном монтаже геотермальной системы. На эффективность установки может влиять также источник предполагаемого тепла. Более производительным считается монтаж теплообменников на дне водоема или у истоков термических источников.
  2. Заключение договора и приобретение необходимого оборудования. Расценки могут существенно отличаться в зависимости от сложности проведения монтажных работ и других нюансов. Но в среднем, если выбран качественный немецкий производитель, стоимость установки будет приблизительно равняться его цене. Приобретение под ключ установки Vaillant для дома в 350 кв. м. обойдется приблизительно в 21 тыс. $
  3. Монтажные работы. Отопление частного дома подземными геотермальными источниками тепла, а точнее, его эффективность во многом зависит от правильного проведения работ на этапе монтажа. После того как водяные теплообменники будут установлены в грунт, выполняется подключение к геотермальной установке и системе отопления дома.
  4. Пуско-наладочные работы. Инженер запускает систему и выполняет точную регулировку устройства. После настройки подписывается Акт о сдаче работ.

Согласно действующему законодательству, предприятие устанавливающее оборудование, может предоставить дополнительные гарантийные обязательства при условии оплаты этих услуг. Такие гарантии обойдутся еще в дополнительную 1000 $.

Эффективно ли геотермальное отопление на Севере

Чтобы создать минимальные условия необходимые для работы геотермальной установки, достаточно соблюдения следующих условий:

  • Температура слоя грунта, в котором расположены теплообменники, не должна опускаться ниже +5,+7°C градусов.
  • На протяжении всей системы, по которой протекает антифриз, созданы условия, позволяющие избежать его замерзания.
  • Геотермальный обогрев загородного дома выполнен после проведения всех необходимых расчетов и проектной документации.

Если учесть все описанные требования становится ясно, что такие установки могут быть эффективными, при соблюдении вышеперечисленных условий. Все же для северных регионов более целесообразно использовать такие установки для нагрева небольших площадей до 150-200 кв. м.

Гейзерное отопление частного дома

Производительность геотермального насоса во многом зависит от температуры грунта или воды, в которых находится теплообменник. В этом отношении жители Камчатки находятся в более выгодном положении. На полуострое Камчатка находится огромное количество термальных источников — гейзеров, которые не остывают даже в зимнее время года.
Перед монтажом оборудования обязательно проводится геологическая разведка. Если теплый источник находится на территории дома, имеет смысл расположить теплообменники на дне этого водоема. Геотермальная энергия в таком случае окупится значительно быстрее.

Как с помощью геотермального насоса отопить дом

Технология обогрева дома подземным теплом наиболее востребована на Западе. Это в первую очередь связано с менталитетом жителей западных стран. Они привыкли делать долгосрочные инвестиции, которые полностью окупаются только через несколько лет. Да и немного найдется людей, которые в состоянии заплатить за установку оборудования около 20 тыс. $ единовременно. Но количество желающих стать независимыми от остальных источников отопления постоянно растет.
Альтернативные способы геотермального отопления дома становятся более популярными, особенно если учесть постоянно растущую стоимость газа.

Тепловая энергия буквально лежит под ногами. Дело только за тем, чтобы нагнуться и «поднять» ее. В этом может помочь геотермальная установка. Монтаж насоса позволяет в зависимости от местности либо полностью компенсировать потребности в тепловой энергии, или удовлетворить их частично, существенно снизив нагрузку на основной источник отопления и систему ГВС частого дома.

Энергия ветра и воды, солнечные батареи и геотермальная энергия из недр земли постоянно привлекают внимание людей. И этот интерес все растет, отчасти благодаря росту цен на энергоносители. Геотермальная вентиляция применяется и для жилых, и для общественных зданий, оптимизируется и развивается с технической и практической стороны.

Наша Земля – огромный живой организм. Одно из свойств Земли – она гигантский теплоаккумулятор. Верхние слои почвы находятся под влиянием погоды и солнечной радиации, их температура, влажность, плотность и прочие свойства крайне изменчивы. Но под почвой, в глубине от поверхности всего несколько метров – от двух до трех – ситуация другая.

Подземное геотермальное отопление дома теплом земли

Температура там постоянна и находится в пределах примерно + 8⁰С зимой и + 12⁰С летом, эта температура сравнима со среднегодовой атмосферной температурой.

Константа подземных температур послужила отправной точкой идее – устроить возле дома теплообменную систему на глубине 2-3 метра (ниже глубины промерзания), и, пропуская через этот теплообменник, охлаждать приточный воздух летом, а зимой – наоборот, подогревать его. Получается тепловой насос, но не классический концентратор тепла, поскольку ни фреона, ни другого подобного теплоносителя в нем нет. Теплоносителем работает сам воздух, который идет по трубам. Природное тепло грунта, имеющего практически стабильную температуру ниже уровня промерзания — совершенно бесплатный вечный ресурс. И все материальные затраты на устройство геотермальной вентиляции имеют целью этот бесплатный ресурс использовать, для обеспечения человеку комфорта при неплохой экономии крайне небесплатных энергоресурсов.

Летом наружный воздух, перед тем, как попадет в воздуховоды системы вентиляции, пройдет по трубам грунтового теплообменника, и при циркуляции будет охлаждаться. Насколько охладится теплый воздух — это будет зависеть от длины и сечения труб подземного теплообменника, от разницы температур «жаркого» летнего воздуха и почвы на глубине, и от связанной с этими факторами и мощностью канальных вентиляторов скорости воздушной циркуляции. Возможно, приточно-вытяжной системе при этом больше не нужны будут ни охладители, ни компрессорные установки. Экономия, таким образом, сложится из упрощения конструкции вентиляционной системы и из экономии по ее эксплуатации.

Зимняя вентиляция будет работать по-другому. На улице воздух минус 30⁰С, и это не предел, а нагреть его нужно до + 18⁰С. Причем по нормам воздухообмена необходимо, чтобы воздух в доме полностью заменялся на свежий три раза за один час. Тепло Земли в этом случае существенно сокращает затраты на воздушные обогреватели и электроэнергию для них. Калориферы, конечно, все равно потребуются, ведь воздух из грунтового теплообменника будет поступать не теплее, чем + 6⁰С — + 8⁰С. Но разница температур догрева для канальных вентиляторов в 12⁰С и разница в 45⁰С показывает – экономия реальна.

В межсезонье вентиляция по геотермальному принципу сглаживает среднесуточные температурные пики и помогает создать в доме комфортные условия в любую погоду. Весной и осенью имеются временные периоды, когда ни греть, ни охлаждать свежий уличный воздух не надо. Этот факт привел к следующему усложнению систем теплообмена – созданию второго параллельного контура воздуховодов для циркуляции приточного воздуха без захода в подземный теплообменник. Экономия, имеющаяся в результате этого решения – значительное снижение нагрузки на калориферы и канальные вентиляторы в осенний, весенний и «стабильные» климатические периоды.

Как вариант – иногда предусматривают способы, позволяющие отключить геотермальный теплообменник, чтобы чистый воздух с улицы напрямую шел в дом, естественным путем через оконные клапаны, открытые форточки или инфильтрационные клапаны, вмонтированные в наружные стены (КИВы).

На практике охладить уличный воздух летом удается в пределах 10⁰С — 12⁰С, то есть, если на улице + 30⁰С, в помещения будет приток воздуха с температурой +20⁰С. Зимой реально подогреть воздух от — 20⁰С до 0⁰С, а до комфортной температуры будет греть калорифер с терморегулятором, как обычно. Таковы параметры грунтового теплообмена, которые дает людям климат средней полосы России.

Сопутствующих проблем при проектировании и устройстве геотермальной вентиляции возникало достаточно, и не все они решены и по сей день. Самые простые из первых вопросов – а как чистить воздуховоды грунтового теплообменника, каким способом отводить конденсат? Ведь патогенные микроорганизмы только и ждут тепла, влаги и покоя, чтобы начать бурно размножаться. Нужен уклон подземных трубопроводов для стока конденсата, необходимы смотровые колодцы, вероятно сезонная очистка фильтров. Кроме того, вентиляторы на систему явно потребуются намного мощнее, чем были по схеме улица – дом… и еще множество вопросов. Технические задачки решались и решаются, и отзывы о работе тепловых насосов — бесканальных и трубных теплообменников — активно обсуждаются на форумах.

Следующая идея оптимизации теплообмена путем рекуперации ждать себя не заставила. Рекуперация – дополнительная система вентиляции — тоже работает по принципу теплообмена, нагревая морозный приточный воздух от нагретого утилизируемого. В конструкциях рекуператоров основные элементы – вентиляторы, оборудованные фильтрами, воздуховоды и нагревающие устройства. Расположена вся конструкция в доме.

Двухконтурные теплообменники не только охлаждают чистый наружный воздух, но и утилизируют воздух от вытяжки, при этом и происходит выгодный теплообмен – рекуперация. Результатом работы «воздушно-грунтовой» системы в данном случае будет не только экономия электроэнергии и ресурса рекуперационной установки, но и решение проблемы сохранения конструкции рекуператора, поскольку конденсат в трубопроводах не будет замерзать. Эта проблема имеет место, когда в рекуператор идет морозный воздух, и решается дополнительными техническими ухищрениями.

Как правило, грунтовый теплообменник монтируют в комплексе с рекуператором. Один из методов — «труба в трубе», при этом по внешней трубе поступает воздух с улицы, а по внутренней происходит вытяжка использованного воздуха. В этом случае материал воздуховодов, как правило, «пищевая» нержавеющая сталь спирально-навивной прокатки. Применение оцинкованных крепежей и фасонных частей в подземных воздуховодах было проблемно в части применения классической для воздуховодов точечной сварки — происходит выгорание цинка и последующая коррозия мест сварки. Одним из решений стало соединять листовую сталь в замок с применением заклепочных соединений.

Таким образом, дорогие престижные бренды всего мира с их профессиональными геотермальными системами имеют конкурентов – увлеченных и грамотных инженеров и частных строителей. Существуют отечественные проекты подземных теплообменников с расположением практически вертикально – для домов, построенных на крутых склонах. Вентиляция с геотермальным притоком по упрощенному типу – одна из схем, реализуемых с затратами, сопоставимыми «с жизнью».

Принимать решение об установке геотермальной системы следует вовремя – при проектировании дома и всех его систем. Переделать уже имеющуюся вентиляционную систему сложно и затратно, кроме того, нарушать благоустройство новым этапом земляных работ нецелесообразно. Грунтовые теплообменники монтируют одновременно с закладкой фундамента, разводку вентканалов делают параллельно с устройством коробки дома, а подключают систему после завершения отделочных работ.

Геотермальный теплообмен, как вид принудительной вентиляции, сегодня с успехом (достигаемым зачастую путем проб и ошибок), применяет все большее число индивидуальных строителей.

Земные недра – известный с древнейших времен источник тепла.

Главные недостатки геотермального отопления

1. Необходимость электрической энергии. Простейшая геотермальная система требует для получения 4 (кВт) тепловой энергии не менее 1 (кВт) электричества.

Забор тепла от грунта не происходит сам по себе. Для теплообмена обязательно и непременно используется насос. Случись что с электросетью, отопительный контур сразу перестанет обеспечивать объект теплом, так как тепловой насос остановится без электропитания.

2. Низкий уровень теплоотдачи. Традиционная горизонтальная система геотермального отопления, которая уходит под землю на глубину 15-30 метров, обеспечивает лишь 40 (Вт) тепловой энергии с каждого погонного метра подземной магистрали.

Для получения 4 (кВт) тепловой энергии нужно задействовать не менее 100 (м) трубопроводного контура. Если же планируется отапливать объект общей площадью 250 (м2) (высота потолка 2,5-3 метра), нужно задействовать систему отопления мощностью не менее 27,5 (кВт). Для работы такого оборудования понадобится минимум 688 метров погонных подземного трубопровода.

Это далеко не все недостатки геотермального теплового насоса.

3. Ограниченная сфера применения. Геотермальное отопление возможно установить далеко не на каждом объекте. К примеру, отапливать отдельную квартиру в многоэтажке или какой-нибудь магазин в центральных районах города точно не получится. Разрабатывать грунт на территории густонаселенных жилмассивов вряд ли кто-то разрешит.

Другое дело, если геотермальное отопление организовывается на территории жилищного объекта из частного сектора или для какого-нибудь предприятия на окраине города.

4. Высокая стоимость установки геотермального отопления. Само оборудование для организации геотермального отопления стоит минимум в 10 раз дороже аналогичной по мощности газовой техники.

Но покупка оборудования является далеко не полной статьей расходов. В сумму установки геотермального отопления нужно дополнительно включить расходы на создание и обустройство подземных коммуникаций. Не нужно забывать и про пусконаладочные работы, а также обслуживание.

Геотермальное отопление обходится очень дорого.

5. Длительная окупаемость. Срок окупаемости среднестатистической геотермальной системы во многом превышает 10-15 лет. Большой срок окупаемости обусловлен высокой стоимостью оборудования и монтажа коммуникаций.

Для сравнения, традиционный бытовой газовый котел мощностью до 12 (кВт) окупается в среднем за 5 лет.

Вывод

Конечно, минусы данного типа отопления хорошенько компенсируются преимуществами геотермальных систем. Стоит отметить, что геотермальное отопление не наносит вреда экологии. Если вы приверженец “зеленой энергетики” и не сильно ограничены в бюджете, то грех не использовать геотермальную энергию.

Еще одним важным преимуществом геотермальных коммуникаций является неприхотливость к обслуживанию. Так же как и к хорошему холодильнику, к геотермальному насосу можно не подходить для сервиса на протяжении первых 30 лет точно.

Существует ряд автономных инженерных систем, которые являются неотъемлемой частью любого частного загородного дома. Одна из них – система отопления, обеспечивающая комфортную температуру внутреннего воздуха дома для проживания в любое время года, в соответствии с погодными условиями.

Геотермальное отопление — перспективный вариант отопления, в основе которого лежит использование природных ресурсов — тепла земли, которое является неисчерпаемым ресурсом. Тепловой насос передает тепло грунта или поверхностной воды теплоносителю, циркулирующему по отопительной системе внутри дома.

Компания «Гидроинжстрой» выполнит все работы, необходимые для организации геотермального отопления: подготовим проект, подберем и привезем оборудование, проведем земляные работы, осуществим монтаж и пусконаладку. Все будет сделано в оговоренные сроки и с максимально высоким качеством. На выполненные работы даем гарантию.

Геотермальное отопление дома: принцип работы

Система геотермального отопления дома имеет три замкнутых контура. По трубам внешнего контура, находящимся в грунте или воде, циркулирует солевой раствор или антифриз, осуществляющий теплосъем. Проходя через теплообменник (испаритель) в теплонасосной установке, он отдает тепло хладагенту внутреннего контура. Нагретый хладагент нагнетается компрессором, вследствие чего повышается температура хладагента. Через другое теплобменное устройство (конденсатор) хладагент передает свою энергию в отопительный контур дома.

Внешний контур может представлять собой горизонтальный коллектор или вертикальный зонд.

Горизонтальный коллектор

1. Трубы коллектора укладываются на горизонтальной поверхности дна траншеи, вырытой на глубину 1,5 метра — ниже уровня промерзания грунта. Под укладку труб требуется свободный участок большой площади, в среднем – около 500 квадратных метров.

2. Коллектор укладывается на дне водоема.

Вертикальный зонд

Если поблизости нет реки, пруда, озера, а площадь участка такова, что нет возможности смонтировать горизонтальный теплосборник, можно пробурить артезианскую скважину и опустить в неё вертикальный зонд – пару u-образных ПНД труб, по которым будет течь рассол и собирать тепло грунта.

>Как работает отопление от земли

Количество и глубину скважин рассчитывают в зависимости от отапливаемой площади дома и гидрогеологических условий участка.

Другие варианты систем отопления

На сегодняшний день существует много разных систем отопления, но наиболее широкое применение приобрела система отопления с применением жидкого теплоносителя. В сравнении с другими системами она обладает самой высокой эффективностью, практичностью и безопасностью. Принцип её работы заключается в том, что теплогенератор (котел) нагревает воду или незамерзающую жидкость (антифриз), которая по трубам поступает в отопительные приборы (радиаторы, конвекторы), нагревая их, которые в свою очередь греют воздух помещения, и возвращается к месту своего нагрева.

По типу энергоносителя теплогенераторы делятся на 4 группы:

Газовые.
Самый распространенный и относительно недорогой вариант.

Для газового отопления требуется наличие магистрального газопровода или установка газгольдеров. Достоинства: экономичность и высокая степень автоматизации.

Жидкотопливные.
Отопление на жидком дизельном топливе – более дорогой способ.

Электрические.
Удобно, но не дешево, обогревать помещения жилища с помощью электрокотла.

Твердотопливные.
С котлом, работающим на дровах или других твердых горючих материалах, – много хлопот: нужно регулярно загружать топливо и очищать топочную камеру от золы.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *