Устанавливаем геотермальное отопление самостоятельно
Сразу отметим такую особенность: тем, кто решится оборудовать отопление теплом земли, понадобится единожды вложить в это огромную сумму. Конечно, со временем эта стоимость окупится, так как жилье мы строим для себя не на год или два. Кроме того, каждый год стоимость на газ и электроэнергию повышается, а с геотермальной системой вы не узнаете, что такое эти ценовые скачки.
Однако в данной системе основная ее часть будет скрыта под землей. Отопление энергией земли – это наличие скважины и теплообменника. В жилище потребуется только поставить прибор, который будет генерировать тепло – обычно он не занимает много места.
Принцип работы теплового насоса
На таком устройстве пользователь сможет производить регулирование температуры и подачу тепловой энергии. Установка самой системы отопления в жилье делается, как обычно, — с разветвлением трубопровода и радиаторов. Если у вас частный дом, или же само здание небольшое, то в таком случае генератор системы выводится в отдельное помещение или в подвал.
Схема исполнения гидротермального отопления
На сегодняшний день наибольшее распространение получили три принципиально отличающиеся схемы обустройства подземного отопления. Для обеспечения максимальной эффективности обогрева дома общая площадь внешнего подземного контура должна быть в 2,5 раза больше отапливаемой площади жилого дома.
В автономном отоплении используются следующие типы геотермального обогрева:
- Подводный вариант.
- Горизонтальная закладка.
- Обустройство скважин.
В каждом конкретном случае выбор той или иной разновидности геотермального отопления будет зависеть от площади дома, финансовых возможностей домовладельца, особенностей местности. Подводный вариант может использоваться в тех случаях, если поблизости имеются глубокие водоемы, которые в зимнее время года не промерзают до дна.
Существует несколько видов закладки подобного отопления
Горизонтальная закладка
Этот вариант гидротермального отопления подразумевает выполнение рядом с домом котлована, глубина которого будет на 2 метра глубже точки замерзания грунта. Соответственно, для нагрева частного дома площадью в 100 квадратных метров потребуется копать котлован с глубиной более 3 метров и общей площадью 250 квадратов.
Если имеющаяся площадь участка позволяет выполнить такой котлован, то горизонтальная закладка станет оптимальным вариантом геотермального отопления частного дома. Внутри котлована закладывают систему труб, по которым циркулирует незамерзающий теплоноситель. Наружный контур отопления выводится в дом и подключается к теплообменной установке.
Из преимуществ этой схемы выполнения геотермального отопления принято выделять ее эффективность, простоту обустройства, снижение расходов на монтаж наружного контура. В то же время необходимо учитывать обязательные требования по правильному расчету объема котлована, который не всегда возможно разместить на небольшом по своей площади приусадебном участке.
Геотермальное отопление дома:
Подводный вариант
Владельцы частных домов, которые проживают поблизости от озер и рек, часто выбирают вариант гидротермального отопления с использованием подводного варианта. Необходимо лишь правильно продумать расположение внешнего контура, который размещают на глубине более 4 метров, что исключает возможность промерзания озера или реки до дна. Подземную и надземную часть контура, которая идет непосредственно от берега озера до обогреваемого частного дома, в обязательном порядке утепляют, а трубы под землей прокладывают на глубине ниже точки промерзания грунта.
Использование подводного варианта позволяет упростить обустройство системы отопления частного дома, так как не требуется проводить дорогостоящие и сложные земляные работы. Внешний контур будет нагреваться от тепла воды, после чего подогретый теплоноситель подается в систему, обеспечивая работоспособность оборудования.
Выполнение гидротермальных скважин
Выполнение геотермальных скважин для организации автономного отопления является оптимальным вариантом, позволяющим существенно снизить затраты домовладельца. Скважина бурится на глубину в 30-50 метров, что повышает эффективность нагрева, так как на больших глубинах температура земли будет выше, нежели у самой поверхности.
Бурение скважины – один из эффективных методов монтажа подобного обогрева
Сегодня многие домовладельцы, обустраивая автономную систему геотермального отопления частного дома, выбирают вариант с бурением скважин, что существенно упрощает прокладку контура. В этом случае обеспечивается максимальная эффективность используемого оборудования, позволяя использовать все возможности таких современных технологий даже при наличии небольшого по площади участка.
Выполнение обогрева частного дома с прокладкой внешнего контура в глубинных скважинах позволяет на 20-30% уменьшить общую стоимость обустройства в доме автономного отопления. Благодаря высокой температуре нагрева теплоносителя в глубинном контуре имеется возможность использования небольших по своей мощности отопительных установок, что упрощает монтаж оборудования, снижает его стоимость, одновременно обеспечивая максимальное удобство проживания в частном доме.
Источники и принцип работы термального отопления
Для формирования отопления используются высокотемпературные и низкотемпературные источники грунтовой тепловой энергии. К первым относятся термальные источники с горячей водой, но встречается такой вид редко. Ко вторым можно отнести все прочие источники – воздух, землю, воду.
Энергия добывается посредством специального оборудования. Отопление тепловым насосом предусматривает монтаж прибора на поверхности, а теплообменник опускается в шахту, таким образом теплоноситель во внешнем контуре прогревается до температуры окружающей среды, в которую он заглублен, подается в тепловой насос. А отсюда концентрированное тепло транспортируется по трубопроводам и радиаторам в комнатах.
Габариты теплового насоса сравнимы с размерами обычной стиральной машины, для питания агрегату нужна электроэнергия. На 1 кВт потребления электричества насос вырабатывает до 5 кВт тепла.
В чём преимущества геотермального отопления
Система геотермального отопления дома – выгодное решение по многим причинам. Оборудование устанавливается достаточно быстро, и работать без перебоев оно может очень долго. Простая система практически не изнашивается и не перемерзает, особенно если использовать не обычную воду, а современный антифриз на основе этиленгликоля.
Можно назвать несколько главных преимуществ именно геотермального отопления перед другими вариантами:
- В отличие от традиционных отопительных систем, в этом случае не требуется сжигать топливо. Это делает систему совершенно пожаробезопасной, она не создаёт никакой угрозы для дома. Не нужно хранить топливо, нет необходимости обслуживать печь – владелец дома сможет избавиться от целого ряда трудоёмких и неприятных обязанностей.
Это выгодно экономически. Система не требует никаких дополнительных вложений: она использует силы природы для ежегодного обогрева, ничего не придётся докупать. Единственное, что необходимо для работы теплового насоса – электричество, при этом он потребляет в несколько раз меньше энергии, чем производит.
Геотермальное отопление частного дома – экологически безопасное решение. Поскольку нет горения, никакие продукты сгорания не поступают в атмосферу, и она не будет загрязняться вредными веществами. Если такая система обогрева получит повсеместное распространение, нагрузка на окружающую природу значительно уменьшится.
Систему достаточно просто установить. Не нужно оборудовать в доме полноценную котельную, покупать и устанавливать громоздкое оборудование. Потребуется тепловой насос – такое оборудование для геотермального отопления дома занимает места не больше, чем простая стиральная машина.
Коллектор полностью скрывается под землей, он не будет заметным на участке. Можно рассчитать его расположение таким образом, чтобы охлаждение почвы не мешало растениям на участке.
Если вы выберете геотермальное отопление загородного дома, стоимость ежегодного обогрева упадёт во много раз. Пользователи отмечают, что все затраты на установку комплекта оборудования окупаются в течение первых нескольких лет, а в дальнейшем коллектор позволяет существенно экономить. При этом монтировать его можно своими руками, для этого не требуется привлекать специалистов.
Примерные затраты и окупаемость системы
Расходы на покупку оборудования и его монтаж зависят от типа теплового насоса, особенностей теплообменника и мощности установки.
Цена насосного оборудования зависит от его производительности:
- Агрегат с мощностью 4-5 кВт обойдется в 3-7 тыс. долларов (195-455 тыс. рублей).
- Оборудование производительностью 5-10 кВт продается по 4-8 тыс. долларов (260-520 тыс. руб.).
- Насосы мощностью 10-15 кВт обойдутся в 5-10 тысяч долларов (325-650 тыс. руб.).
Затраты на монтажные работы составят 20-40% стоимости оборудования. Несмотря на существенные первоначальные расходы, в процессе эксплуатации системы вы сможете экономить, потому что энергоресурсы совершенно бесплатные. Все расходы окупятся в течение первых 4-8 лет эксплуатации системы для дома площадью в пределах 100-150 квадратов.
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.
Внутренний и внешний виды земляных контуров
Основа системы — тепловой насос, подключенный к двум контурам: внешнему и внутреннему.
Внутренний контур состоит из труб и радиаторов, передающих энергию нагретой воды в помещение. Их может дополнять подогрев полов.
Внешний контур — система, занимающаяся подачей тепла к внутреннему. По контуру циркулирует вода, дополненная незамерзающим компонентом. В геотермальном отоплении жидкость называется теплоносителем. Так теплоноситель поступает в тепловой насос, нагреваясь за счет повышения давления. Прогретая жидкость поступает во внутренний контур, передавая тепло в помещение. Затем остывшая вода уходит на глубину, где прогревается. Таким образом, цикл повторяется.
Монтаж геотермального отопления своими руками
Конструкция теплового насоса
На практике сделать теплоснабжение этого типа — задача сложная. Особенностью проектирования и монтажа геотермального отопления своими руками является наличие теплового насоса – основного агрегата системы.
В конструкцию этого устройства включен внутренний контур с хладагентом, компрессор, дроссель и испаритель. Для управления работой обязательно предусматривается электронный блок
На что необходимо обращать внимание при выборе геотермального теплового насоса для отопления?
Тип устройства. В теплоснабжении применяются модели «грунт-вода». Помимо них существуют «вода-вода» и «воздух-вода»;
Номинальная тепловая мощность. Она напрямую зависит от расчетных параметров. Стоит учитывать, что практически все модели имеют значение этой характеристики до 18 кВт;
Потребляемая мощность. Это сумма электрической энергии, необходимой для работы компрессора, насоса и электронного блока управления. Напрямую зависит от номинальной мощности устройства;
Параметры отопительной системы – температурный режим и оптимальный показатель давления. Для всех геотермальных систем отопления своими руками последний показатель обычно не превышает 3 бар;
Стоимость. В настоящее время обустройство геотермального отопления частного дома является самым дорогим. И большая часть расходов — это приобретение теплового насоса
Поэтому нужно особое внимание уделить правильному выбору этого компонента системы.
Трубы для геотермального отопления
Кроме геотермального теплового насоса для отопления — следует правильно подобрать трубы для наружного контура. Они должны отвечать определенным требованиям. В частности – иметь минимальный показатель сопротивления теплопередачи. В идеале для этого следовало бы использовать стальные магистрали. Однако их эксплуатация в этой среде связана с множественными проблемами. Поэтому зачастую сделают геотермальное отопление из полимерных гибких трубопроводов.
После анализа отзывов о геотермальном отоплении дома можно выделить следующие положительные качества полимерных труб для этого типа теплоснабжения:
Достаточная гибкость
Это важно при обустройстве горизонтального геотермального отопление загородного дома своими силами.
Простота установки и состыковки отдельных контуров. Для этого применяются механические муфты.
Возможность оперативной замены поврежденного участка в случае аварийной ситуации.
Также не нужно забывать о стоимости. Учитывая, что в основе принципа работы геотермального теплоснабжения лежит тепловой насос – следует уменьшить затраты, чтобы приобрести оптимальную модель этого устройства.
Преимущества и недостатки геотермального отопления
Если разбираться подробно с преимуществами и недостатками геотермальной системы отопления дома, то можно прийти к выводу двоякости – в смысле того, что все преимущества этой системы полностью нейтрализуются ее немногочисленными недостатками. С другой стороны, это диковинка, с которой народ еще не до конца разобрался, и многие производители таких систем пользуются этим, выдавая желаемое за действительное. Нельзя сказать, что система полностью бесполезная – она специфическая и далеко не всегда является рентабельной. Среди ее преимуществ можно отметить следующие моменты.
- Возможность извлечения энергии в любом уголке земного шара и наличие поблизости вулканической активности – совсем необязательный фактор. Как и говорилось выше, нужна лишь незначительная разница в температуре – и тепло в доме гарантировано.
- Это абсолютно безвредный для окружающей среды способ добычи тепловой энергии. Если, конечно, не брать в учет возможные аварии во внешнем коллекторе и вытек антифриза, которым система заправляется крайне редко. В большинстве случаев для этой цели применяется обычная вода, но бывают и исключения.
- Неограниченное количество энергии. Понятие весьма расплывчатое. С одной стороны это так, и выбирать тепло из почвы можно в большом количестве, а с другой стороны этот фактор ограничен размерами внешнего теплообменника и разницей температур.
- Сравнительно небольшие расходы на эксплуатацию. Практически все производители тепловых геотермальных насосов заверяют, что при затратах 1 кВт электроэнергии, вырабатывается от 3 до 5 кВт тепловой энергии. Да, система эффективная, но полностью автономной ее можно будет назвать только в случае комплектации ее солнечными панелями. Другое дело, что в ней практически нечему ломаться – система способна работать безотказно на протяжении очень долгого срока.
Вроде все замечательно, но не обходится дело и без недостатков. К ним можно отнести следующие моменты.
- Дороговизна установки. На сегодняшний день геотермальное отопление тепловым насосом является самым дорогим теплоснабжением в плане монтажа и приобретения оборудования.
- Ко всему прочему, у такой системы весьма длительный срок окупаемости, который исчисляется десятком лет как минимум.
- Эффективность работы системы снижается с понижением температуры на улице в значительной степени. Существует даже такой предел, достигнув которого геотермальное отопление становится вообще неэффективным. В северных регионах целесообразность его использования остается под сомнением.
- Сложный монтаж, который под силу только специалистам – об изготовлении такой системы своими руками не может быть и речи.
Кроме всего прочего, для установки внешнего геотермального коллектора понадобится изрядно перерыть почву на придомовой территории, что, опять-таки, станет в немаленькую копейку. В принципе, решайте сами – вопрос, быть или не быть геотермальному отоплению в вашем доме, зависит только от вас.
Геотермальное отопление тепловым насосом фото
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.
Заключение
Перед домовладельцем, который оценивает возможности обустройства разных систем отопления, стоит непростая задача расчета мощностей и технических ресурсов, которые потребуются в процессе эксплуатации. Сам принцип геотермального отопления ставит целью минимизацию расходов на содержание и обслуживание инфраструктуры при поддержке высоких параметров теплоснабжения. Но на практике добиться значительных результатов непросто. Для этого нужен продуманный и качественно составленный проект с детальными расчетами, но самое главное – это базовое наличие оптимальных по характеристикам условий эксплуатации геотермального оборудования.
Итоги
Геотермальные насосы — не самая дешевая затея. Если у вас есть возможность подключить газ, и эта затея обойдется вам меньше, чем 15 000 долларов, подключайте газ. Если такой возможности нет или сумма получается больше — целесообразно установить тепловой насос. И лучше геотермальный. Он хоть и требует больших вложений на старте, но работает стабильнее и показывает большую производительность. Сумма вложений — очень приблизительная и зависит от конкретных условий. Но эти устройства тем и отличаются, что проект и расчет геотермального теплового насоса — вещь сугубо индивидуальная и считается под каждый проект. Даже на двух соседних участках условия (и сумма) могут значительно отличаться.
