Геотермальное отопление дома своими руками: лучшие системы для загородного дома

Мы знаем, что геотермальная энергия – это тепло Земли, а термин «геотермальная энергия» часто ассоциируется с вулканами и гейзерами. В России геотермальная энергия в основном используется в промышленных масштабах, например, на Дальнем Востоке есть электростанции, которые работают за счет тепла нашей планеты.

Многие уверены, что сделать геотермальное отопление в доме своими руками – это что-то из области фантастики. Это неправда? Но это совершенно не так! С развитием современных технологий внутреннее использование «зеленой энергии» стало вполне реальным.

Мы расскажем вам о принципах работы альтернативного отопления, его преимуществах и недостатках по сравнению с традиционными системами отопления. Вы также узнаете, как разместить теплообменник и как смонтировать геотермальное отопление своими руками.

Несколько исторических фактов

Когда в 1970-х разразился нефтяной кризис, на Западе возникла острая потребность в альтернативных источниках энергии. Именно в это время начали создаваться первые геотермальные системы отопления.

Сегодня они широко используются в США, Канаде и странах Западной Европы.

Галерея изображенийФото из Использование энергии из недр земли имеет существенное преимущество: используемые ресурсы получаются бесплатно и самопроизвольно восстанавливаются. Внутренний блок геотермальной системы занимает мало места, внешне напоминает обычную бытовую технику. Первоначальные вложения в устройство системы, использующей геотермальную энергию, превосходит установку котельной, но минимальные средства на обслуживание и эксплуатацию оправдывают и быстро окупают проект Оборудование, преобразующее энергию земли в тепло, не выделяющее продуктов сгорания, не сжигает безвозвратно дрова, уголь, торф, газ Перспективы геотермального отопления Размер внутреннего блока геотермальной системы Стоимость установки и эксплуатации теплового насоса Экологические приоритеты тепловых насосов

Например, в Швеции активно используется вода Балтийского моря, температура которой составляет + 4 ° С. В Германии внедрение геотермальных систем отопления даже спонсируется на государственном уровне.

Когда мы говорим об источниках геотермальной энергии, мы всегда представляем себе долину гейзеров или вулканов, но нужные нам источники гораздо ближе. И они помогают нам согреться зимой и прохладно летом

В России работают Паужетская, Верхне-Мутновская, Океанская и другие геотермальные электростанции. Но фактов об использовании энергии Земли в нашем частном секторе очень мало.

Реальные плюсы и минусы

Если геотермальное отопление в частном секторе получило относительно небольшое распространение в России, означает ли это, что идея не стоит затрат на ее реализацию? Может не стоит заниматься этой проблемой? Оказалось, что это не так.

Использование геотермальной системы отопления для дома – выгодное решение. На это есть несколько причин. Среди них – быстрый монтаж оборудования, способного работать долгое время без перебоев.

Если в системе отопления использовать не воду, а качественный антифриз, он не замерзнет и его износ будет минимальным.

Перечислим другие преимущества этого вида отопления.

  • Исключается процедура сжигания топлива. Мы создаем абсолютно пожаробезопасную систему, которая в процессе эксплуатации не сможет нанести какой-либо ущерб жилью. Кроме того, устранен ряд других моментов, связанных с наличием топлива: теперь не нужно искать место для его хранения, заботиться о его подаче или доставке.
  • Существенное экономическое преимущество. Во время работы системы дополнительных вложений не требуется. Годовое отопление обеспечивается силами природы, которые мы не покупаем. Конечно, при работе теплового насоса расходуется электроэнергия, но при этом объем произведенной энергии значительно превышает величину потребления.
  • Фактор окружающей среды. Геотермальное отопление частного загородного дома – это экологическое решение. Отсутствие процесса горения исключает попадание продуктов горения в атмосферу. Если об этом будут знать многие, а такая система отопления будет должным образом распространена, негативное воздействие людей на природу будет значительно уменьшено.
  • Компактность системы. Нет необходимости организовывать в доме отдельную котельную. Все, что вам нужно, это тепловой насос, который можно разместить, например, в подвале. Самый объемный контур системы будет находиться под землей или под водой, вы не увидите его на поверхности своего участка.
  • Многофункциональность. Система может работать как в режиме обогрева в холодное время года, так и в режиме охлаждения в летнюю жару. То есть по сути заменит не только отопитель, но и кондиционер.
  • Акустический комфорт. Тепловой насос работает почти бесшумно.

Выбирать геотермальную систему отопления удобно, несмотря на то, что необходимо потратиться на покупку и установку оборудования.

Кстати, как недостаток системы называют затраты, которые придется потратить на установку системы и подготовку ее к работе. Потребуется приобрести сам насос и некоторые материалы, провести работы по установке внешнего коллектора и внутреннего контура.

Не секрет, что ресурсы из года в год дорожают, поэтому автономная система отопления, которая может окупиться в течение нескольких лет, всегда будет рентабельной для своего владельца

Однако эти затраты окупаются только в первые несколько лет эксплуатации. Последующее использование подземного или затопленного коллектора может привести к значительной экономии средств.

Кроме того, сам процесс установки не настолько сложен, что для его выполнения приглашаются сторонние специалисты. Если вы не занимаетесь бурением, все остальное можно сделать самостоятельно.

Галерея изображенийФото из Внутренний блок системы, использующей тепло из недр земли, включает непосредственно сам тепловой насос, отдельно установленный или встроенный водонагреватель и накопительный бак. Тепловой энергии горных пород и грунтовых вод достаточно для организации отопления и горячего водоснабжения снабжение загородного дома Несмотря на реальные преимущества эксплуатации тепловых насосов, отопление дома с помощью газового котла еще дешевле, но геотермальная энергия все равно используется, например, для нагрева воды в бассейне, но в негазифицированных районах. В местах, где не подается электричество, тепловой насос с забором энергии из земли и воды может стать единым целым, обеспечивающим горячую воду и системы отопления. Разумно использовать бесплатную энергию из грунтовых вод и горных пород для обеспечения теплом домашних хозяйств. Здания, теплицы , спортивные комплексы и с вводом энергии из недр земли может действовать как дополнительные источники энергии, необходимые в случае перебоев в электроснабжении. В случае перехода дома полностью на геотермальное отопление, очень часто необходимо построить больше контуров для обслуживания определенных колец, например для радиаторного отопления и теплых полов, лучше использовать два тепловых насоса, а для ГВС – третье. Схемы геотермальных отопительных приборов превосходно сочетаются как с традиционными вариантами, так и с другими типами альтернативных источников – солнечными батареями, ветрогенераторы и др. внутренний блок геотермальной системы отопления Частный дом Геотермальное отопление в сочетании с солнечными батареями

Следует отметить, что некоторые мастера в целях экономии научились собирать геотермальный тепловой насос своими руками.

Информация о геотермальных источниках тепла

Для геотермального отопления можно использовать следующие источники земной тепловой энергии:

  • высокая температура;
  • низкая температура.

К источникам с высокими температурами относятся, например, термальные источники. Их можно использовать, но сфера их применения ограничена фактическим местонахождением этих источников.

Если в Исландии этот вид энергии активно используется, то в России термальные воды расположены далеко от населенных пунктов. Больше всего они сконцентрированы на Камчатке, где грунтовые воды используются в качестве теплоносителя и поставляются в системы горячего водоснабжения.

Вам не нужен вулкан, чтобы эффективно использовать тепловую энергию Земли. Достаточно использовать те ресурсы, которые находятся всего в 200 метрах от поверхности земли

Но у нас есть все необходимые предпосылки для использования низкотемпературных источников. Для этого подходят окружающие воздушные массы, земля или вода.

Тепловой насос используется для извлечения необходимой энергии. С его помощью существует процедура преобразования температуры помещения в тепловую энергию не только для отопления, но и для подачи горячей воды в частные дома.

Галерея изображенийФото из Источниками геотермальной энергии являются природные подземные объекты: почва и вода. По контуру циркулирует солевой раствор, отводящий тепло от земли. Когда жидкость сжимается компрессором, ее температура повышается, что используется при приготовлении теплоносителя для систем отопления. Точно так же тепловая энергия воды отбирается из естественных резервуаров, в которые она погружается внешний коллектор теплового насоса Внутренний блок Свободное поглощение тепла грунтовыми водами и камнями Внешний теплообменник для системы грунтовых вод Внешний теплообменник в естественном резервуаре

Принцип работы такого обогрева

Если вы знакомы с работой кондиционера или холодильника, сходство этих процессов с принципом геотермального отопления очевидно. Система основана на тепловом насосе, который подключен к двум контурам: внешнему и внутреннему.

Чтобы организовать традиционную систему отопления в любом доме, необходимо смонтировать трубы для транспортировки теплоносителя и радиаторы, при нагревании тепло будет поступать в помещения. В нашем случае тоже нужны трубы и радиаторы. Они образуют внутреннюю границу системы. В схему можно добавить теплые полы.

Внешний контур выглядит намного больше внутреннего, хотя его размеры можно оценить только в период планирования и монтажа. Во время работы он незаметен, так как находится под землей или под водой. Внутри этого контура циркулирует обычный антифриз на основе воды или этиленгликоля, что намного предпочтительнее.

Геотермальная система отопления включает в себя два контура – внутренний и внешний, а также сердце системы отопления – тепловой насос, который, сжимая теплоноситель, увеличивает его температуру. (+) Теплоноситель во внешнем контуре нагревает состояние теплоносителя среда, в которую он погружается, и отправляется в «нагретом» виде в тепловом насосе. Через него во внутренний контур передается концентрированное тепло, в результате чего вода в трубах, радиаторах и теплых полах нагревается.

Таким образом, тепловой насос является ключевым элементом, оживляющим всю систему. Если у вас в доме стоит обычная стиральная машина, знайте: эта помпа займет примерно такую ​​же площадь.

Для работы ему требуется электричество, но, потребляя всего 1 кВт, он обеспечивает 4-5 кВт тепла. И это не чудо, поскольку источник «дополнительной» энергии известен: это окружающая среда.

Два типа расположения теплообменника

Есть два варианта отопления частного дома с использованием низкотемпературной энергии от элементов окружающей среды. Основа системы во всех трех случаях – геотермальный насос.

Внутренний контур остается неизменным при любом способе нагрева, главное отличие заключается в расположении внешнего контура.

Геотермальное отопление оборудовано теплообменником, расположенным:

  • вертикально – располагаются в колодцах, открывающих или не вскрывающих водоносный горизонт;
  • горизонтально – теплообменники систем располагаются в приямке или в открытом резервуаре в виде своеобразного змеевика.

Каждый из перечисленных здесь видов отопления имеет свои особенности, недостатки и достоинства.

Если вы планируете изготовить такую ​​систему отопления своими руками, вам будет интересно узнать больше о каждом из видов.

Галерея изображенийФото из Выбор места расположения внешнего коллектора зависит от наличия свободного пространства возле усадьбы, которую нужно оборудовать. Горизонтальное расположение внешнего коллектора геотермальной системы отопления для небольшого дома потребует вывода из эксплуатации всего лишь 36 м² строительство горизонтального варианта подземного коллектора, потребуется от 200 до 500 м2 свободной поверхности. Для уменьшения размеров неиспользуемых площадей за счет установки теплоносителей используются различные методы, например, частичные прокладка в траншее по границам участка или дорог. Для группировки труб коллектора под землей используются различные варианты. Один из них – установка петель в виде корзин. При выборе схемы прокладки трубопровода для внешней части теплового насоса следует помнить, что рабочая часть системы должна быть заглублена ниже сезонного уровня замерзание Вертикальный коллектор коллектора теплового насоса Внешний коллектор теплового насоса для большого дома Горизонтальный забор тепла насосом грунтовых вод Укладка коллектора наружного блока в приямок Установка теплообменника в виде группы корзин Укладка трубопровода вдоль стен и дна дома земляные работы Укорочение зоны смещения за счет добавления ямок

Вариант 1. Вертикальное расположение внешнего коллектора

Этот вид отопления основан на интересном природном явлении: на глубине 50-100 м и за его поверхностью земля круглый год имеет одинаковую и постоянную температуру 10-12 ° C.

Чтобы использовать эту энергию земли, необходимо пробурить вертикальные скважины. Технология практически такая же, как и для приготовления источника воды.

Чтобы максимально сохранить ландшафт, можно пробурить несколько труб из одной и той же начальной точки, но под разными углами.

Внешний контур системы будет установлен непосредственно в этих колодцах. Это эффективно отводит тепло от земли. Конечно, этот способ сложно назвать простым и малобюджетным.

Для создания вертикальной геотермальной системы отопления необходимо использовать оборудование для бурения скважин, без использования буровой платформы, устранение неисправностей по устройству системы будет достаточно трудоемким (+)

актуально в том случае, если территория, прилегающая к дому, уже обустроена и нарушение ее ландшафта нецелесообразно. Глубина бурения скважины может достигать от 50 до 200 метров.

Конкретные параметры скважины зависят от геологической ситуации участка и параметров будущего сооружения. Срок службы такой конструкции около 100 лет.

Для установки вертикального варианта системы теплообменников, извлекающих энергию из грунтовых вод, потребуется пробурить два водоносных горизонта.

Из одного из них, называемого долговым, с помощью насоса забирается вода, которая после теплоотдачи сбрасывается во второй приемный тоннель.

Недостаток геотермальной системы с двумя скважинами – недостаточный КПД для отопления загородного дома. Циркуляционный насос тратит слишком много энергии. Но для подачи теплоносителя в контур теплого пола полученной тепловой энергии хватает

Вариант 2. Горизонтальное расположение земляного коллектора

Чтобы уложить внешний контур горизонтальной обогревательной формой, нужно знать, на какой глубине промерзает почва на вашем участке.

Трубы прокладываются ниже уровня промерзания в подготовленных траншеях, захватывая довольно большое пространство: для обогрева дома площадью 200-250 кв.м необходимо использовать теплообменник около 600 кв.м. То есть шесть соток.

Недостаток такой конструкции – большая площадь, которую она занимает. Если вам нужен газон, покрытый травой и цветами на участке, это ваш вариант. И коллекторные трубы лучше держать подальше от фруктовых деревьев (+)

понятно, что в таких условиях объем земляных работ будет значительным. Кроме того, необходимо учитывать в плане расположение деревьев и другой растительности на участке, чтобы не заморозить их. Например, нельзя размещать коллекторные трубы менее чем в полутора метрах от деревьев.

Такой способ монтажа применяется, как правило, в тех случаях, когда участок разрабатывается исключительно под строительство. Все расчеты и планы строительства коттеджа, организации отопления и планировки земельного участка необходимо проводить одновременно.

Галерея изображенийФото из Шаг 1: Установка теплового насоса земля-вода с горизонтальным коллектором начинается с разработки колодца или траншей и прокладки коллектора, собирающего тепло из слоев почвы. Шаг 2: Контуры коллектора подключаются к трубы, одна из которых собирает рассол, забравший тепло от земли, вторая возвращает его после передачи энергии тепловому насосу. Шаг 3: Входя в тепловой насос, рассол выделяет энергию, которая поступает в воду подогреватель до накопления, подготавливающий теплоноситель для контуров отопления. Шаг 4: После подключения и сборки сети проверяется ее работоспособность. При положительных результатах засыпать яму землей и подготовить площадку наверху Прокладка коллектора отбора тепла в приямке Подключение коллектора к выходным и входным трубам дома Подключение к накопительному водонагревателю Обустройство площадки с коллектором наружным

Погружение горизонтального теплообменника в бак

Этот метод требует особого семейного расположения – на расстоянии около 100 м от водоема с достаточной глубиной. Также указанный резервуар не должен промерзать полностью там, где будет внешний контур системы. И для этого площадь резервуара не может быть меньше 200 квадратных метров.

Такой вариант размещения теплообменника считается наименее затратным, но такое расположение домовладения пока не распространено. Кроме того, могут возникнуть сложности, если водоем принадлежит государственным объектам

Очевидным преимуществом этого метода является отсутствие трудоемких обязательных земляных работ, хотя с подводным расположением коллектора еще придется повозиться. И для проведения таких работ тоже потребуется специальное разрешение.

Однако геотермальная установка, использующая энергию воды, по-прежнему остается самой дешевой.

Своими руками: что и как

Если вы планируете установить геотермальное отопление самостоятельно, то лучше приобрести готовый внешний контур. Конечно, мы рассматриваем только способы горизонтального расположения внешнего теплообменника: под поверхностью почвы или под водой.

самостоятельно собрать резервуар вертикального колодца гораздо сложнее, если у вас нет оборудования и навыков бурения.

Тепловой насос – не слишком громоздкое оборудование. Он не займет много места в вашем доме. Ведь по размерам он сравним, например, с обычным твердотопливным котлом. Подключить к нему внутреннюю схему вашего дома – несложная задача.

Ведь все делается так же, как при устройстве и разводке отопления с использованием традиционных источников тепла. Основная сложность – оформление внешнего контура.

Такое расположение дома относительно пруда встречается чаще. Главное, чтобы водоем находился не дальше 100 метров от коттеджа

Оптимальным вариантом будет использование резервуара, если он находится на расстоянии не более 100 м. Необходимо, чтобы его площадь превышала 200 квадратных метров, а глубина – 3 м (средний параметр промерзания). Если этот резервуар не принадлежит вам, получение разрешения на его использование может стать проблемой.

Если водоем – собственный водоем, дело упрощается. Воду из пруда можно временно откачивать. Тогда работу по его дну можно будет проделать легко: нужно будет уложить спиральные трубы, зафиксировав их в таком положении.

Земляные работы потребуются только для рытья траншеи, которая будет использоваться для подключения внешнего контура к тепловому насосу.

Выполнив все работы, водоем можно снова наполнить водой. В течение ближайших сотен лет наружный теплообменник должен исправно работать и не доставлять проблем своему владельцу.

Если у вас есть земельный участок, на котором нужно только строить дома и возделывать сад, имеет смысл спланировать горизонтальный теплообменник наземного типа.

Для этого следует произвести предварительный расчет площади будущего коллектора, исходя из уже указанных выше параметров: коллектор 250-300 кв.м на 100 кв.м отапливаемой площади дома.

Если у вас есть земля без построек и растительности, которую вы хотели бы сохранить, вы можете просто удалить почву при построении внешней горизонтальной границы почвы – это проще, чем рыть траншеи

Траншеи, в которые будут укладываться трубопроводы контура, должны быть вырыты ниже уровня промерзания почвы.

А еще лучше: просто удалите грунт на глубину промерзания, проложите трубы, а затем верните грунт на место. Работа долгая, сложная, но при большом желании и целеустремленности ее можно выполнить.

Затраты и перспективы возврата

Стоимость оборудования и его монтажа при строительстве геотермального отопления зависит от мощности агрегата и производителя.

Каждый выбирает производителя, руководствуясь собственными соображениями и информацией о репутации и надежности того или иного бренда. Но мощность зависит от площади ремонтируемого помещения.

Этот рисунок суммирует преимущества геотермальной системы отопления. Именно такое соотношение входящей и исходящей энергии позволяет системе быстро окупиться вначале и тем самым сэкономить деньги для ее владельца (+)

Если брать в расчет мощность, то стоимость тепловых насосов колеблется в следующих диапазонах:

  • для условных блоков 4-5 кВт – 3000-7000;
  • для условных блоков 5-10 кВт – 4000-8000;
  • для 10-15 кВт – 5000-10000 усл ед.

Если к этой сумме прибавить затраты, необходимые на монтажные работы (20-40%), мы получим сумму, которая многим покажется абсолютно нереальной.

Но все эти затраты окупятся в очень разумные сроки. В будущем вам нужно будет только оплачивать меньшую стоимость электроэнергии, необходимой для работы насоса. Вот и все!

Из-за недостаточной эффективности геотермальных систем отопления жилых домов они используются как интеграция в основные тепловые сети или строятся в сочетании с двумя и более теплообменниками

Как показывает практика, геотермальное отопление особенно выгодно для домов общей отапливаемой площадью 150 кв. Через пять-восемь лет все затраты на устройство систем отопления в этих домах полностью окупаются.

Если геотермальное отопление не пользуется особым спросом у частных домовладельцев, то эффективность солнечных систем уже оценили жители южных регионов. Технология строительства гелиотермической установки довольно проста, а ее эффективность и практичность подтверждены многолетним опытом использования западными странами и нашими соотечественниками.

Подробнее об альтернативных источниках энергии читайте в этой статье.

Выводы и полезные видео по теме

Если вам легче воспринимать визуальную информацию, это видео позволит вам лично увидеть, как работает геотермальная система, а также узнать больше о том, кому и почему этот вид отопления выгоден.

Предлагаем вам посмотреть небольшой видеоролик, в котором владелец горизонтального подземного коллектора расскажет о своих впечатлениях от его работы. Кроме того, посмотрев это видео, вы узнаете о текущих расходах, связанных с эксплуатацией геотермальной системы отопления.

Каждый владелец частного дома выбирает для себя, покупать ли услуги организаций, предоставляющих ресурсы, или полагаться только на себя. При этом он руководствуется целым списком соображений.

Мы поставили себе цель не подтолкнуть вас к готовому выводу, а поделиться информацией о вариантах решения стоящей перед вами проблемы.

У вас есть что добавить или у вас есть вопросы по геотермальному отоплению частного дома? Вы можете оставлять комментарии к публикации. Форма обратной связи находится в нижнем блоке.

Источник – https://sovet-ingenera.com/eco-energy/teplovye-nasosy/geotermalnoe-otoplenie-doma-svoimi-rukami.html
Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Все об инженерных системах
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: