Отопление от земли как работает

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

Существует много различных вариантов обогрева жилища. Внимание людей закономерно сосредоточено на поисках таких способов, которые потребляют меньше всего энергии. Ожесточенные споры вызывает такой прогрессивный способ получения тепла, как использование подземных источников.

Как устроено?

Принцип работы геотермального отопления подразумевает использование тепловых насосов. Они действуют по классическому циклу Карно, беря глубоко внизу холодный теплоноситель и получая взамен нагретый до 50 градусов поток жидкости внутри отопительной системы. Стандартный тепловой насос обогревает дом или иное здание за счет тепла земли на протяжении 100 тысяч часов (именно таков средний промежуток между профилактическими капитальными ремонтами).

Нагрев до 50 градусов выбран неслучайно. Именно такой показатель по результатам специальных расчетов и при изучении практически реализованных систем был признан наиболее эффективным. Поэтому земляное отопление, использующее поток энергии из недр, в основном дополняется не радиаторами, а теплым полом или воздушным контуром. В среднем, на 1000 Вт энергии, приводящей в работу насос, удается поднять наверх примерно 3500 Вт тепловой энергии. На фоне безудержного роста стоимости теплоносителя в магистральной сети и иных способов отопления это очень приятный показатель.

Геотермическое отопление образовано тремя контурами:

• грунтовым коллектором;
• тепловым насосом;
• собственно, греющим комплексом дома.

Коллектором называется подборка труб, которые дополнили насосом для рециркуляции. Теплоноситель во внешнем контуре имеет температуру от 3 до 7 градусов. И даже такой незначительный внешне разброс позволяет системе эффективно решать поставленные задачи. Для передачи тепла используют либо этиленгликоль в чистом виде, либо его смесь с водой. Полностью водные контуры подземного обогрева встречаются редко.

Причина проста – та вода, которая встречается в достаточно разогретом слое почвы, быстро разъедает оборудование. И даже такую жидкость можно найти далеко не в любом произвольно взятом месте. Выбор конкретного теплоносителя определяется конструктивными решениями инженеров. Насос подбирается в зависимости от устройства остальных частей системы. Поскольку глубина скважины (уровень заложения оборудования) определяется природными условиями, решающие отличия между типами геотермальных систем связаны с устройством коллектора в грунте.

Горизонтальная структура подразумевает расположение коллектора под линией промерзания почвы. В зависимости от конкретной местности это означает углубление на 150-200 см. Такие коллекторы могут оснащаться различными трубами, как медными (с внешним слоем из ПВХ), так и сделанными из металлопластика. Чтобы получить от 7 до 9 кВт тепла, придется уложить не менее 300 кв. м коллектора. Такая методика не позволяет приближаться к деревьям более чем на 150 см, а по окончании монтажа придется благоустраивать территорию.

Вертикально выставленный коллектор подразумевает бурение нескольких скважин, причем обязательно устремленных в разные стороны, и каждую ведут под своим углом. Внутри скважин располагаются геотермальные зонды, тепловая отдача от 1 пог. м достигает примерно 50 Вт. Нетрудно подсчитать, что для идентичного количества тепла (7-9 кВт) придется поставить 150-200 м скважин. Преимущество в этом случае не только в экономии, но и в том, что ландшафтная структура территории не изменяется. Надо будет только выделить небольшой участок для монтажа кессонного блока и для выставления концентрирующего коллектора.

Нагреваемый от воды контур практичен, если можно вывести наружный узел обмена теплом в озеро или пруд на глубину от 200 до 300 см. Но обязательным условием будет расположение водоема в радиусе 0,1 км от отапливаемого строения и площадь водного зеркала минимум 200 кв. м. Существуют также воздушные теплообменники, когда получение тепла внешним контуром происходит из атмосферы. Подобное решение отлично проявляет себя в южных областях страны и не требует никаких земляных работ. Слабости системы – низкий КПД при морозе в 15 градусов и полная остановка, если температура понизится до 20 градусов.

Геотермальное отопление своими руками — рекомендации по выбору типа наружного контура и инструкция по изготовлению

Значительные первоначальные затраты пока не дают геотермальному отоплению превратиться у нас в «товар широкого потребления».

Но идея получать тепло бесплатно оказалась настолько заманчивой, что многие наши соотечественники стараются осваивать ее всеми силами, минимизируя расходы где только возможно.

Наиболее эффективный способ снизить стоимость системы – изготовить все ее компоненты самостоятельно.

Далее мы посмотрим, как можно организовать геотермальное отопление своими руками, и с какой суммой придется при этом расстаться.

Как работает геотермальное отопление?

Данный вид отопления у нас пока считается новинкой, но ведь ничего сверхнеобычного в нем нет.

Это просто новый способ применения старого доброго теплового насоса, который имеется в каждом холодильнике.

Родным братом системы геотермального отопления можно считать кондиционер, работающий в режиме «зима». Ведь это устройство греет воздух вовсе не с помощью ТЭНов, как думают некоторые.

Кондиционер, так сказать, перекачивает тепло, добываемое им из промозглого осеннего воздуха снаружи помещения. Ту же задачу выполняет тепловой насос в геотермальной установке, только в качестве источника тепла используется грунт или вода с температурой +5 — +7 градусов.

Как же получается, что ледяная на ощупь среда выступает в роли источника тепла? Это становится возможным благодаря замечательной способности газов нагреваться при сжатии и остывать при расширении.

Если порции газа дать нагреться от одной среды, а затем перенести в другую и там сжать, он станет еще более горячим и будет отдавать тепловую энергию этой второй среде, даже если она имеет более высокую температуру, чем первая. Теперь снова вернем газ к первоначальному давлению, одновременно перенеся его в первую среду.

Геотермальное отопления — принцип работы

Его температура упадет ниже первоначальной, ведь часть внутренней энергии была отдана в виде тепла на этапе сжатия. Следовательно, газ снова начнет нагреваться от первой среды.

Повторяя операцию снова и снова, мы будем «перекачивать» тепло из одной среды в другую в противоположном естественному теплообмену направлении. Этот процесс называется «циклом Карно» и именно на нем основан принцип работы теплового насоса в системе геотермального отопления.

Классификация по конструкционному типу

Если в случае с кондиционером газ-хладагент сам проходит через среду-источник, то в системе геотермального отопления он получает тепло от посредника – воды или антифриза.

Последний циркулирует по так называемому наружному контуру, представляющему собой длинную трубу.

Именно эта труба и помещается в среду источник.

По виду наружного контура различают три исполнения систем геотермального отопления:

1. С горизонтальным контуром: труба укладывается «змейкой» (в грунте) или в виде спирали (на дне водоема) ниже глубины промерзания, то есть примерно в паре метров от поверхности земли. Такой контур занимает большую площадь, но зато его может соорудить сам владелец.
2. С вертикальным контуром: трубы опускаются в глубокие скважины. Более удобный вариант, так как не требует значительного пространства, но для строительства скважины придется нанимать специалистов с особым оборудованием.
3. Комбинированный вариант: еще один тип контура, который можно построить самостоятельно, при этом он занимает меньше места, чем горизонтальный. Используется полимерная труба, которая укладывается в грунт в виде цилиндрической пружины. Получается нечто среднее между вертикальным и горизонтальным контурами с уклоном в сторону последнего.

Не всегда есть возможность проложить трубы ниже глубины промерзания почвы. Утеплитель для труб в земле поможет защитить отопительную систему от мороза.

Об альтернативных источниках энергии расскажем в этой теме. Энергия ветра и солнца, а также тепло земли в качестве источников тепла.

Что такое биогаз и как получить такое альтернативное топливо своими руками, читайте здесь: https://microklimat.pro/sistemy-otopleniya/alternativnoe-otoplenie/biogaz-svoimi-rukami.html. Виды сырья, конструкция биогазовой установки и много другой полезной информации, читайте внимательно.

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.

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.

Достоинства и недостатки системы

Внедряя геотермальное отопление, мы выигрываем в следующем:

1. Получаем дармовое тепло: 1 кВт затраченной электроэнергии приносит в среднем 3, а иногда и 5 кВт тепла.
2. Обходимся без строительства дымохода и утомительных работ по его обслуживанию.
3. Не загрязняем атмосферу и экономим невозобновляемые ресурсы.

Теперь о недостатках:

1. Система без электропитания неработоспособна.
2. Наружный контур имеет очень большие размеры.

Безопасная геотермальная система

Производительность системы по теплу ограничена. Во-первых, наружный контур не может иметь сколь угодно большую длину, так как с увеличением продолжительности значительно возрастает его гидравлическое сопротивление. Во-вторых, при интенсивной выкачке тепла грунт будет перемерзать, что при вертикальном расположении наружного контура (в скважинах) может привести к негативным последствиям для местной экологии.

Геотермальная система отопления своими руками — пошаговая инструкция

Рассмотрим сооружение геотермального отопления дома своими руками с горизонтальным наружным контуром (укладка в грунте). Работы разобьем на два этапа.

Изготовление теплового насоса

На стене следует закрепить компрессор от кондиционера или холодильника.

При наличии слабой проводки используйте два компрессора с меньшей мощностью – это позволит уменьшить пусковой ток (компрессоры будут включаться последовательно).

Конденсатор, в котором будет сжиматься хладагент, изготавливаем из сантехнической медной трубы наружным диаметром около 12 мм и толщиной стенки 1 – 1,2 мм. Она наматывается на цилиндрическую болванку, так чтобы получился змеевик.

Испаритель делается из того же материала.

Самодельный тепловой насос

В качестве теплообменников следует использовать две емкости: для системы отопления – нержавеющую (здесь устанавливается конденсатор), для наружного контура – пластиковую (в ней установим испаритель).

Конденсатор устанавливаем так, чтобы фреон в нем двигался сверху вниз. Благодаря этому при его конденсации не будут образовываться пузырьки. В испарителе газ должен двигаться в противоположном направлении.

Один конец конденсатора присоединяется к выходу компрессора, на другом – устанавливается редукционный клапан. К выходному отверстию этого клапана присоединяется испаритель, второй конец которого следует подключить ко входу компрессора.

Каждую емкость при помощи штуцеров следует врезать в соответствующий контур.

Строительство наружного контура

Контур представляет собой пластиковую трубу, уложенную в траншею ниже глубины промерзания грунта в виде «змейки». Расстояние между соседними участками должно составлять около 70 см.

Длина контура будет зависеть от влажности грунта. При сухом грунте с каждого метра трубы удается снять 10 Вт тепла, во влажных глинистых почвах этот показатель возрастает до 35 Вт. Таким образом, на каждый кВт тепловой мощности понадобится контур площадью от 25 до 50 кв. м.

Затраты

При изготовлении теплового насоса мощностью 9 кВт по теплу придется потратить:

• на изделия и материалы для конденсатора: 163 доллара;
• для испарителя: 206 долларов;
• на б/у компрессор и фреон: около 50 долларов.

При наличии автоматики общая стоимость самодельного теплового насоса составит примерно 500 долларов.

Полипропиленовая труба марки PN10 диаметром 50 мм для наружного контура будет стоить по 193 руб. за погонный метр.

Знаете ли вы, что отопить дом совершенно бесплатно можно, используя тепло земли? Геотермальное отопление: принцип работы, достоинства и недостатки технологии.

Принцип действия теплового насоса для отопления дома разберем в этой статье.

Геотермальный обогрев дома подземным теплом

Проблемой обустройства качественной системы обогрева частного дома с каждым разом требует нестандартных решений. Всем известные типы обогрева, выделяющие тепло во время сгорания топлива уже давно признаны экономически невыгодными. Новинкой, которая активно начинает становиться, популярной является геотермальное отопление дома своими руками. При учете роста цен на электроэнергию и газ, большинство все больше присматривается к данному варианту, хотя он достаточно сложен в проектировании и монтаже.

Геотермальную энергетику используют, как правило, в промышленных масштабах, к примеру, на Дальнем Востоке некоторые электростанции работают на основе тепла земных недр. У многих представление о геотермальном отоплении жилища своими руками граничит с фантастическими романами о будущем. Но это далеко не так! Благодаря развитию нынешних технологий это стало возможным.

Принцип работы геотермальной системы

Земля даже в зимнее время не промерзает насквозь. Данная особенность используется монтажными бригадами, которые прокладывают трубопровод ниже точки замерзания. На удивление температура в данных слоях земли редко падает ниже +5 +7оС. Есть ли возможность накопления землей тепла, после чего извлечь его и применять для нагрева теплоносителя? Естественно!

Но прежде чем воплотить альтернативное отопление частного дома при помощи тепла земли, необходимо разобраться со следующими проблемами:

1. Получение тепла – необходимо будет собирать теплоэнергию для последующего ее направления в специальный накопитель.
2. Нагрев теплоносителя. Нагретый антифриз должен передавать теплоэнергию жидкости циркулирующей в отопительной системе и ГВС.
3. Остывший антифриз должен отводиться к обратно к теплообменнику для последующего нагрева.

Для разрешения данных проблем разработали геотермальный насос, который использует тепло земли. Данное устройство дает возможность извлечь необходимый объем тепловой энергии, которого хватить для того чтобы произвести большое количество тепла и использовать в качестве основного либо дополнительного оборудования для отопления.

Геотермальное отопление дома использует принцип работы схожий с кондиционера в режиме обогрева. Основным элементом является тепловой насос, габариты которого приблизительно схожи с габаритами стиральной машины, в данный элемент включено два контура.

Первый контур (внутренний) выглядит, как уже привычная для нас отопительная система частного дома в конструкцию, которой входят обычные трубы и батареи отопления. Второй (внешний) – теплообменник, который находится под землей либо водой. По данному контуру может циркулировать как обычная вода, так и специальная жидкость с добавлением антифриза.

Внешний контур, в котором циркулирует теплоноситель (вода), который принимает температуру среды, после чего поступает в тепловой насос, который можно настроить, как на обогрев, так и на кондиционирование. Тепло, которое аккумулируется в насосе во время обогрева, передается внутреннему контуру, а при охлаждении – внешнему.

В нижние слои грунта, на дне реки либо озера монтируют водяные коллекторы, по которым циркулирует антифриз. Коллекторы высвобождают холод и поглощают тепло. При помощи насоса антифриз поднимается вверх. В буферном баке производится теплообмен. Нагретый антифриз передает теплоэнергию теплоносителю либо греет воду. Остывший антифриз идет обратно к коллекторам.

Есть установки способные самостоятельно обогревать большие помещения, остальные применяются как вспомогательное оборудование, которое может обеспечить от 50% до 75% потребности в тепле для помещения.

Преимущества и недостатки подземного отопления

Открытие новых технологий дает возможность использование энергетического потенциала земли практически всем домовладельцам, открыв возможности применения геотермальной системы обогрева жилища в частном секторе. Грунт может аккумулировать в себе 98% энергии солнца, которая рассеивается по поверхности.

Благодаря данному явлению даже в зимнее время в толще земли сохраняется довольно много тепла, которое способно обогревать дома, необходимо только направить его в нужное русло при помощи специального оборудования.

Положительные стороны данного вида отопления:

1. Нет процесса сжигания топлива. Данная система отличается абсолютной пожаробезопасностью, благодаря чему дом защищен от возникновения пожаров, которые могут возникнуть из-за системы отопления с методом сжигания топлива. Отпадает необходимость поиска места хранения топлива, его заготовки либо доставки.
2. Звуковой комфорт. Тепловой насос работает практически бесшумно.
3. Значительная выгода в экономическом плане. Во время эксплуатации системы нет необходимости каких-либо дополнительных денежных дотаций. Ежегодный обогрев осуществляется благодаря природным процессам, которые нет необходимости покупать. Естественно для работы теплового насоса необходимо электричество, но в тоже время объем производимой энергии гораздо выше нежели затраты на потребление электричества.
4. Экологический фактор. Геотермальный обогрев загородного частного жилища является самым экологически безопасным решением. Из-за того что исключен процесс горения исключен выброс в атмосферу разнообразных продуктов сгорания.
5. Компактность системы. Нет необходимости сооружать или отводить под котельную отдельное помещение. Все что требуется – это тепловой насос, который можно установить, к примеру, в подвале. Самый большой по объему контур будет находиться под водой или землей, так что не возникнет необходимости его маскировать.
6. Многофункциональность. Подобная система можно использовать как для отопления, так и для охлаждения. В сущности, она будет играть роль не только обогревателя, но и кондиционер.
7. Доступность данного ресурса практически в любой точке земного шара, кроме этого малые расходы для работы и содержания данной системы.

Такой ресурс как геотермальная энергия фактически бесплатен, основные траты приходятся на оплату электричества, которое необходимо для работы теплового насоса. При трате 1кВт электричества можно получить 3-5 кВт тепловой энергии.

Стоит отметить, что цена геотермального отопления достаточно высокая. Данное оборудование окупается примерно через 5-8 лет. Многих это отталкивает, кто собирается установить недорогое, но достаточно эффективное оборудование для обогрева жилища, но не готов тратить достаточно большие средства на приобретение оборудования.

Необходимое геотермальное оборудование

Отопление от земли работает за счет поглощения и выделения ее энергии, и основано на использовании специального оборудования. Данные устройства накапливают тепло из окружения и передают его теплоносителю отопительной системы частного дома. Для этого применяются следующие отопительные приборы:

1. Испаритель — помещается глубоко под грунт, чтобы аккумулировать тепловую энергию, которая находится в окружающей среде.
2. Конденсатор — доводит незамерзающую жидкость до нужных температурных показателей.
3. Геотермальная насосная станция — отвечает за циркуляцию теплоносителя в контуре и контролирует функционирование всей отопительной установки.
4. Буферный бак — сосредоточивает нагретую незамерзающую жидкость в одном месте для последующей передачи теплового состояния. Внутри содержится бак, в котором содержится вода из контура и змеевик, внутри которого циркулирует прогретый антифриз.

Теперь стало еще понятнее, как работает геотермия, благодаря которой осуществляется обогрев частного дома теплом из земли или водной среды.

Отметим, что производительность теплового насоса зависит от температуры среды, в которую помещен теплообменник. В этом случае жителям Камчатки крупно повезло, так как здесь очень много гейзеров.

Перед тем, как установить оборудование для термального отопления, нужно обязательно провести геологическую разведку. Если источник тепла находится на участке возле дома, то лучше сделать водоем в этом месте и расположить теплообменник на его дне. Тогда геотермальное отопление частного дома окупится намного раньше.

Основные схемы развязки

Существует три схемы, как можно организовать термальное альтернативное отопление, то есть обустроить контур для аккумуляции энергии тепла:

1. Самой эффективной обвязкой считается вертикальная система со скважинным насосом. Однако обустройство такого контура требует использования специальной техники и бурения скважин глубиной от 50 до 200 метров. При этом данный способ оправдывает траты, так как срок эксплуатации скважины составляет около 100 лет.
2. Менее затратной и более простой является горизонтальная обвязка, при которой трубы находятся под слоем земли ниже уровня промерзания грунта. Основной минус этого варианта является то, что контур занимает очень большой периметр. К примеру, для сооружения площадью 180 кв.м. потребуется 450 кв.м. свободной площади на участке так, чтобы ближайшее дерево находилось в двух метрах от труб.
3. Самый дешевый и удобный способ – разместить теплообменник на достаточной глубине водоема так, чтобы грунт там не промерзал. Обустройство такой системы не потребует работы дорогостоящей спецтехники. Этот вариант самый оптимальный для создания геотермального обогрева дома, при условии, что водоем находится не дальше 100-120 метров от здания.

Внешний контур собирается из труб, сделанных из полиэтилена, с расчетом из соотношения 40-50 Вт теплоэнергии на один метр коллектора. Так, при мощности насосного оборудования 10 кВт, необходимо будет обустроить скважину глубиной около 165-195 метров. Чтобы получить нужную расчетную длину, вместо одной скважины можно пробурить 2-3 менее глубоких из одной точки, однако в разных направлениях, то есть кластерным методом.

Как сделать своими руками?

Самостоятельно сделать геотермальное отопление, некоторое подобие электростанций (геоэс), довольно трудно, но вполне возможно. Рядок с домом нужно соорудить конструкцию из замкнутой обвязки труб и поместить ее на значительную глубину. Размер коллектора и конструкция змеевика зависит от степени теплопроводности и глубины залегания грунта. Если браться за монтаж геотермального обогрева дома своими руками, то внешний контур лучше приобрести уже готовым.

Для создания минимальных условий функционирования геотермальной системы, нужно соблюсти следующие условия:

1. Температура слоя почвы, где будет находиться контур труб, не должна опускаться ниже +5°C.
2. На протяжении всей обвязки с антифризом должна быть сделана изоляция, которая защитит контур от промерзания.
3. Термальный обогрев здания выполняется после тщательных расчетов и создания проекта.

С учетом данных требований становится понятно, что геотермальное отопление может быть эффективным. Однако для северных регионов применение подобной установки оправдано для обогрева зданий небольшой площади – до 200 кв.м.

Рассмотрим только способы, как создать горизонтальное геотермальное отопление дома своими руками под грунтом или водой. Монтировать коллектор вертикально намного сложнее и очень затратно.

Тепловой насос – не займет много пространства, ведь это оборудование по размеру сопоставимо с обычным котлом. Подсоединить нанос к внутреннему контуру здания – тоже не трудно. Основная задача – обустроить внешний контур.

Лучше всего установить коллектор в водоеме на расстоянии не больше 100 метров. Нужно, чтобы площадь пруда была больше 200 кв.м., а глубина – не менее 3-3,5 метров. Если у вас нет прав на пользование данным водоемом, то вам придется сначала получить разрешение на установку необходимого оборудования.

Если же пруд находится в вашей собственности, то вам не составит труда на время осушить его, чтобы без проблем по спирали уложить и закрепить трубы на его дне. Земляные работы заключаются только в рытье траншеи, необходимой для подключения к геотермальному насосу внешнего контура. Завершив все монтажные работы, водоем снова можно заполнить.

Если на вашем участке еще нет зеленых насаждений и множества сооружений, то можно спроектировать горизонтальный способ размещения теплообменника под землей. Для этого нужно рассчитать, какую площадь займет будущий коллектор, учитывая параметры, указанные выше: 250-300 кв.м. контура на 100 кв.м. площади здания.

Если же на вашем участке есть деревья и временные постройки, но вы очень хотите сделать горизонтальное геотермальное отопление, то все сооружения и зеленые насаждения придется вырубить и снести. Процесс сложный, трудоемкий, но необходимый.

Технология отопления зданий подземным теплом очень распространена на Западе, так как жители западных стран умеют делать долгосрочные инвестиции, окупающиеся через 5-10 лет. В нашей стране не так много желающих заплатить за обустройство такой системы около 20 000 $. Однако альтернативное геотермальное отопление частного дома становится все более популярным.

Геотермальное отопление: продвинутая технология или напрасный перевод денег

Осуществляя монтаж отопительной системы, пользователь будет искать наиболее выгодные варианты. Одним из оптимальных решений является геотермальное отопление. Тепловая энергия поступает из природных ресурсов и отапливает здание, не требуя дополнительной заправки топливом.

Устройство и принцип работы геотермального отопления

Принцип геотермального отопления

Для обмена тепловой энергией необходимо соорудить систему, состоящую из двух контуров и насоса. Геотермальное отопление подразумевает наличие внутренней и внешней части.

Данный способ отопления работает по принципу естественной циркуляции. По одному контуру теплоноситель поступает во внутреннюю часть здания и проходит по всем радиаторам. Трубы прокладываются глубоко под землей и обогреваются за счет воздействия воды или почвы. Температура в недрах земли на определенной глубине имеет один показатель вне зависимости от погодных условий.

Чтобы понять, как работает отопительная система можно представить принцип работы холодильника, у которого наружная часть выделяет тепло, а внутри сохраняется холод. Геотермальное отопление функционирует практически по такому же принципу. Оно может применяться как для охлаждения, так и обогрева дома.

Об источниках геотермального отопления

Устройство геотермального отопления

Выбор источников геотермального отопления зависит от местности и безопасности установки. Можно выделить следующие виды источников:

• Обладающие высокой температурой – вулканы или гейзер. Но этот вид используется не так часто из-за отдаленности горячих источников.
• С низкой температурой – грунт или водоем. На глубине около шести метров почва достигает определенной температуры, которая не меняется в зависимости от климата. Трубы укладываются в этом месте и забирают тепло из земли, при этом отапливая здание.

Также хорошим вариантом будет расположение отопительной конструкции в имеющемся рядом водоеме с подходящей глубиной и протяженностью. Вода служит хорошим источником, так как в зимнее время, покрываясь льдом, сохраняет температуру.

• Воздух. Система включает в себя необходимость дополнительной установки вентиляторов и испарителей.

Геотермальное отопление дома в зимний период

Геотермальное отопление

Теплая вода поступает из труб, проложенных под землей, в тепловой насос. Далее идет распределение теплоносителя по всем радиаторам. Вода возвращается в обратном направлении остывшая.

Жидкость, протекающая, в подземных трубах обогревается воздействием почвы и поднимается наверх. После поступления жидкости в тепловой насос, происходит распределение тепла по всем радиаторам. Остывший теплоноситель возвращается в обратном направлении по другому контуру.

Геотермальное охлаждение летом

С помощью теплового насоса тепло, которое выделяется через воздух в дом, уходит в почву. Обратно возвращается остывший теплоноситель и охлаждает помещение. Прохладный воздух подается через вентиляционные отверстия.

Реальные преимущества и недостатки

Тепловой насос

На основании отзывов пользователей геотермального отопления, можно выделить плюсы и минусы данной системы. К преимуществам относятся следующие моменты:

• Система отопления не нуждается в использовании дополнительного топлива. В результате отсутствует загрязнение окружающей среды.
• Затраты осуществляются единожды во время осуществления монтажа. В дальнейшем система потребляет только электроэнергию. Отопительная система не нуждается в периодическом техническом обслуживании.
• В доме не нужно устанавливать дополнительного оборудования кроме теплового насоса. Прибор можно установить в любом месте без отведении отдельного помещения.
• Используется в качестве охлаждения и обогрева здания.
• Срок эксплуатации достигает 30 лет.

Недостатки геотермального отопления:

• Монтаж системы является очень дорогостоящим и проблематичным. Необходимо прокапать траншею на определенной глубине и установить конструкцию из труб, которая требует большое количество материала.
• Отопление является энергозависимым, и тепловой насос функционирует только через электричество.
• Невозможно использовать данный тип отопления в многоквартирных домах и густонаселенной местности. Для размещения оборудования потребуется отведение площади земли такого же масштаба, как и здание.
• Высокие затраты на монтирование отопительной системы окупается длительное время (около 20 лет). Газовый агрегат оправдает свою стоимость уже через пять лет.

Принципы обустройства

Принципы обустройства

Чтобы получить эффективное геотепло необходимо производить монтаж системы в несколько этапов. Установку можно производить своими руками, не прибегая к помощи специалистов. При необходимости может потребоваться профессиональное оборудование для бурения.

Первый этап выполнение предварительных расчетов

Для равномерного обогрева дома перед началом монтажных работ следует произвести расчеты. Основные вычисления производятся в соответствии со следующими показателями:

1. Температура грунта. На глубине 15-20 м нагрев почвы может составлять от 8 до 100 °.
2. Показатель тепловой мощности (усредненное значение составляет 0,5 кВт на 1 метр).
3. Взаимодействие с внешними факторами: климат в местности, наличие грунтовых вод и влажность. Эти значения влияют на качество теплоотдачи.

Нужно учитывать тот фактор, что на теплоотдачу влияет наличие влажности в грунте. Сухая почва проводит тепло около 25 Вт на 1 м, а при наличии грунтовых вод это значение увеличивается до 110 Вт.

Показатель работоспособности теплового насоса не должен превышать 1800 часов за год. В противном случае снижается эффективность отопительной системы, а износ увеличивается.

Для предотвращения промерзания почвы необходимо забирать тепло с ресурса в умеренном количестве. Систему нужно использовать не только в качестве обогрева, но и для охлаждения дома. Насос забирает тепло в землю, и охлажденный воздух поднимается наверх. При этом земля прогревается и не возникает переохлаждения.

При расчете следует учитывать процент теплопотери в помещении. В больших домах значение больше и достигает 9 кВт. Для эффективной работы насоса рекомендуется добавить еще 10-15 % мощности для запаса.

Второй этап монтаж и подходящее оборудование

В качестве теплообменника можно приобрести готовую деталь или использовать змеевик от холодильника.

Вертикальный способ расположения системы требует наличие профессионального оборудования для бурения и является более трудоемким процессом.

Тепловой насос устанавливается в доме. Он не занимает много места и не требует отдельной котельной. Подключение насоса к системе не составит труда.

Основная сложность монтажа геотермального отопления является установка внешнего контура.

Хорошим вариантом места установки является наличие водоема, находящегося не более 100 м от дома. Если водный источник не находится в собственности пользователя, необходимо получить разрешение на установку отопительной системы. Глубина водоема должна составлять не менее 3 м с площадью около 200 кв.м.

Чтобы расположить трубы в грунте необходимо выкопать траншею на свободном участке. На 100 кв.м. приходится 250-300 кв.м. подготовленного коллектора.

Траншею необходимо выкопать глубже предела промерзания грунта. Дно приготовленное для укладки труб засыпать песком. Контур прокладывается в форме змейки с U-образной формой на концах. Обвязка состоит из трех или четырех рядов. Материал труб можно выбрать и пластиковый. Самое главное они должны выдерживать давление до 6 бар. После завершения монтажа внешний контур засыпается песком.

Третий этап подключения теплового насоса к отоплению

Подключение теплового насоса к отоплению

Тепловой насос в геотермальном отоплении подключается по аналогичной схеме, как и в других отопительных системах. Соединение производится согласно следующему алгоритму:

• Оба контура подводятся к дому со стороны места расположения теплового насоса.
• Теплонасос подключается к буферной емкости согласно инструкции. От бака отводится холодный контур для системы теплого пола и производится подключение батарей через стояки.
• К насосу дополнительно подводится холодный и теплый контур для соединения с водонагревателем.

Собранная по такому принципу система не только увеличит теплоотдачу, но и поможет сэкономить на коммунальных платежах.

Два вида расположения теплообменника

Геотермальное отопление дома предусматривает обязательную установку теплообменника, который может располагаться в разных положениях. В этом случае размещение внешнего контура может быть горизонтальным и вертикальным. Положение теплового насоса и внутреннего контура остается неизменным.

Вариант 1 вертикальное размещение внешнего коллектора

Вертикальное расположение

Для размещения внешнего коллектора производится бурение скважины в вертикальном направлении. Глубина может достигать 50-100 м. На 1 кВт приходится 10-30 м труб. Если дом имеет большую площадь, целесообразно будет пробурить несколько скважин и распределить трубы, суммарно получив нужную мощность.

Вертикальный тип размещения системы является эффективнее горизонтального и имеет наибольший срок эксплуатации. Его используют для сохранения насаждений на земельном участке.

Вариант 2 горизонтальное расположение грунтового коллектора

Горизонтальное расположение

Для горизонтального расположения выкапывают котлован с глубиной ниже уровня промерзания почвы.

Трубы укладываются в форме спирали или змейки. Длина коллектора составляет 40 м на 1 кВт тепловой энергии. Свободный участок должен обладать внушительными размерами. На нем должны отсутствовать насаждения и различные сооружения.

Погружение горизонтального теплообменника в водоем

Погружение в водоем

Геотермальное отопление можно производить способом погружения теплообменника в водоем. Главное чтобы источник находился на близком расстоянии и с подходящей глубиной.

Установка теплообменника в воде является самым эффективным способом и характеризуется высокой теплопроводимостью.

Водный источник должен располагаться на расстоянии не более 100 м от здания и не промерзать до дна в холодное время года. На 1 кВт приходится 35 м трубной системы.

Трубы укладываются на дно водоема в горизонтальном положении.

Данный способ отопления нагревает воду до 50° и идеально подходит для установки теплого пола.

Особенности эксплуатации и содержания оборудования

Тепловой насос

Кроме правильного монтажа залогом длительной службы отопительной системы является поддержание определенных моментов в процессе эксплуатации. К ним можно отнести следующие пункты:

• Не использовать геотермальное отопление в местности с наличием сильных заморозков. Как вариант, можно обогревать нежилые помещения (гараж, подвал, чердак), не требующие повышения температуры более 15°. Геотермальную систему часто используют в качестве дополнительного источника тепла.
• Тепловой насос требуется правильно установить и пользоваться на основании инструкции по эксплуатации. Следует создать необходимые условия для прибора.
• Тепловой насос и буферную емкость нужно проверять раз в полгода на наличие отложений и возникновение коррозийных процессов. Профилактику рекомендуется проводить перед запуском и в конце отопительного сезона.
• Чтобы система работала в нормальном режиме необходимо проверять два раза в год химический состав теплоносителя на наличие примесей.
• Перед началом и после окончания отопительного сезона следует производить профилактический осмотр теплообменника и фильтров. При обнаружении отложений требуется произвести зачистку элементов.

Если соблюдать необходимые условия по проверке отопительной системы, срок эксплуатации составит заявленное значение и будет работать исправно и эффективно.

Варианты лучших геотермальных насосов

Если в качестве обогрева дома выбор остановился на геотермальном отоплении, следует тщательно подойти к выбору теплового насоса. Лучше выбирать проверенного производителя с хорошей репутацией. Можно заранее ознакомиться с характеристиками моделей. Ниже представлены наиболее популярные варианты:

Viessman. Приборы этого производителя отличаются высокой мощностью с показателем около 290 кВт. Вода в системе нагревается до 60°. Обычно в комплект входит накопительный бак. Модель Vitocal – 300G/W Pro выделяют наиболее подходящей для холодной зимы.

Если выбрать подходящий и надежный насос можно сделать геотермальное отопление основным, не прибегая к дополнительным источникам тепла.

Затраты и перспективы окупаемости

Для эффективного функционирования геотермальной системы отопления необходимо приобретать качественный насос. Стоимость хорошего прибора может достигать 600 тыс.руб., в зависимости от площади дома. Но по сравнению с газовым отоплением можно сделать выводы, что включая все затраты оказывается разница несущественная.

Сам газовый котел не является дорогим оборудованием. Ну а если включить обслуживание, отведение отдельной котельной и прочие затраты, стоимость практически будет совпадать с ценой теплового насоса. Плюс к этому не стоит надеяться, что газ сразу включат после установки оборудования. Часто возникают определенные проблемы.

Сравнивая тепловой насос с электрическим котлом можно выделить высокое потребление электроэнергии . Следует учитывать, что с каждым годом затраты на электричество будут увеличиваться. Также примерно через пять лет котел потребуется заменить.

Твердотопливные агрегаты требуют постоянного запаса сырья. К тому же необходимо затратить время и силы на разгрузку топлива.

Заключение

Геотермальное отопление является эффективным способом обогрева дома. Если произвести качественный монтаж системы, в дальнейшем не придется тратить дополнительные средства на обслуживание системы.

Этот вариант позволит обогреть дом в холодный период и послужит в качестве кондиционера летом.

Пользователи пытаются избежать этого способа по причине дорогого и сложного монтажа.

Стоит вложиться один раз в геотермальную систему и сделать качественный монтаж, тем самым обеспечить себя комфортом на длительный срок без дополнительных вложений.