Геотермальная система отопления (Геотермальное отопление дома)

В последние десятилетия активная жизнедеятельность людей, удовлетворяющих свои потребности, начала очень негативно воздействовать на природу, окружающую среду. И теплоэлектростанции сыграли не последнюю роль в этом процессе.

Преимущества и недостатки

Геотермальное отопление чаще используется в промышленных масштабах. Так, на Дальнем Востоке функционируют электростанции, что работают от тепла недр Земли.

Геоотопление отлично подойдёт для загородного или частного дома. Это хорошая альтернатива традиционным методам обогрева. К числу преимуществ такой системы можно отнести следующие нюансы:

  • неисчерпаемость энергии;
  • пожаробезопасность;
  • отсутствие топлива как такового — нет надобности доставлять и хранить его;
  • экологическая безопасность.

Для отопления дома средних размеров потребуется 300−400 Вт электроэнергии. Что касается цены, то это работа одной лампочки на 300 Вт, но при этом обогревается весь дом и присутствует горячая вода.

Главный минус такого отопления — высокая цена обустройство системы. В среднем потребуется около 10 тыс. евро. Половина этой стоимости — цена оборудования, а вторая — плата за монтаж. Но если знать, как работает отопление от земли, можно самостоятельно установить систему обогрева. Это довольно трудоёмкий процесс, поэтому мало кто решается делать геотермальное отопление дома своими руками.

Принцип работы геотермального отопления дома

Как уже было сказано ранее, система геотермального отопления дома состоит из 2 контуров:

Принцип работы геотермального отопления дома
  • внешний (контактирующий с внешней средой и забирающий тепло);
  • внутренний (получающий уже нагретую жидкость для отопления дома).

Внешний контур может располагаться под землей, ниже глубины промерзания (грунт на такой глубине держит плюсовую температуру), кроме того, контур можно расположить и в скважине, в таком случае теплообмен будет происходить с водой.

Принцип работы геотермального отопления дома

По той же системе, что и в холодильнике, по контуру циркулирует хладагент — фреон. Во время прохождения внешнего контура, фреон нагревается и в таком состоянии попадает в тепловой насос, где установлен специализированный компрессор, повышающий давление, а соответственно и температуру. Фреон имеет свойство испарятся при нагреве и конденсировать при охлаждении. Изменения физического состояния теплообменника происходят в накопителях: конденсаторе и испарителе, которые также являются частью теплового насоса. Более подробно читайте в статье: тепловые насосы для отопления дома — принцип действия.

Наглядно, процесс циркуляции вы можете увидеть на схеме ниже:

Принцип работы геотермального отопления дома

Компрессор теплового насоса способен повышать температуру теплообменника с 2-4 градусов до 60 С. Нагретая жикость уже поступает во внутренний контур, которые является элементом обогрева помещения:

  • теплые полы;
  • радиаторы (батареи);
  • подача горячей воды в трубопровод.

Геотермальное отопление и его применение в мире

Впервые широкое использование геотермального отопления было начато в США в годы сильного экономического кризиса в восьмидесятых годах двадцатого столетия. Вначале это было довольно дорогая установка, которая устанавливалась только в элитных домах США. Технология производства специальных систем геотермального отопления развивалась, и, разумеется, становилась все дешевле. На сегодняшний день геотермальное отопление используется в станах Америки повсеместно. Такое отопление покорило также Европу. Если еще в 1980 году в странах Европы насчитывалось около 150 тысяч геотермальных установок, то к 1993 году их уже было 12 миллионов. Сегодня во всем мире люди выбирают более экономичное отопление!

Рабочий принцип

Сравнить работу такой отопительной системы можно с холодильником, только наоборот. Внутренние слои земли сохраняют достаточно высокую температуру постоянно, нагреваясь от ядра, не завися от внешних условий. Осталось только понять, как “извлечь” эту тепловую энергию.

С этой целью наверху монтируется тепловой насос, вырывается шахта, в которую погружается теплообменник. Грунтовые воды проходят через насосы, нагреваются, путем попадания в трубы и радиаторы нагревают воздух в помещениях. В состав системы входит два контура:

  • Внутренний контур – классическая система отопления здания, состоящая из радиаторов, труб, батарей и прочего;
  • Внешний контур – непосредственно теплообменник, расположенный глубоко в грунте.

Стоит обратить внимание, что в качестве теплоносителя допускается использование и обыкновенной воды, и антифриза.

Конструкции и виды геотермальных систем отопления

Виды тепловых насосов

Первым вопросом, который приходится решать в процессе создания высокоэкономичной системы геотермального отопления является выбор типа внешнего контура, представляющего собой теплообменник, находящийся под землёй или в воде. При этом необходимо учитывать не только свои желания архитектурных фантазий нового дома, но и подробные геодезические исследования местности, в которой этот дом будет стоять или уже возведен.

Далеко не везде есть горячие источники, гейзеры, вулканы, но возможность использовать тепло матушки земли нам дана почти в любом месте планеты. Главное, иметь чёткое представление о технической стороне дела и о величине необходимых финансовых вложений в любой проект по созданию геотермальной системы отопления.

Наибольшее распространение получили следующие варианты теплообменников:

Конструкции и виды геотермальных систем отопления
  1. Горизонтальный теплообменник. Этот вариант можно рассматривать в качестве эффективного предложения, только при наличии большой свободной территории рядом с домом. Использовать её можно только в виде простой зелёной лужайки. Причём при площади дома, например, 220 кв. м. теплообменник будет располагаться на площади 600 кв.м. Трубы укладываются в специальные траншеи, глубина которых должна быть ниже уровня промерзания грунта в этой местности.
  2. Вертикальный теплообменник. С точки зрения экономии места этот вариант, конечно, имеет определённые преимущества. Проблемой может стать создание специальных скважин, глубина, которых, достигает 200 м, при диаметре около 150 мм. Земляные работы с буровыми установками не являются дешёвыми в любом регионе. Но грунт на такой глубине всегда имеет температуру около 15, что обеспечивает надежную работу системы с вертикальным теплообменником.
  3. Теплообменник на дне водоёма. Самый экономичный и простой метод создания внешнего контура системы геотермального отопления. Особенно если есть свой надежный пруд или разрешение для использования общественного водоема. Расстояние до водоема от дома не должно превышать 100 м, а его глубина составляет 3 м.
  4. Существует вариант открытой системы отопления, основанной на использовании воды, идущей из артезианской скважины. Её в качестве теплоносителя прогоняют через тепловой насос. Для обратного сброса воды необходимо строительство второй артезианской скважины. Но подобная система возможна не в любом месте. При этом очень важным фактором является возврат воды в прежнем количестве в глубокие слои грунта для поддержания давления в пластах.
Читайте также:  Как установить расширительный бак в системе отопления

Интересно, что первые попытки бурения скважин с целью использования тепла были предприняты в середине XVIII века, но только в 1907 году исландский фермер смог направить горячий пар от источника, расположенного рядом, по цементной трубе в свой дом. 

Следующий шаг был сделан также в Исландии и только в 1903 году появился первый трубопровод длиной в 3 км в Рейкьявике. В настоящее время геотермальная система отопления очень популярна во многих странах Европы, США, Мексика, Япония, Новая Зеландия.

Реальные преимущества и недостатки

Если в России геотермальное отопление частного сектора получило сравнительно малое распространение, значит ли это, что идея не стоит затрат на её воплощение? Может быть, и заниматься этим вопросом не стоит? Оказалось, что это не так.

Использование системы геотермального отопления жилища – решение выгодное. И тому есть несколько причин. В их числе и быстрая установка оборудования, которое способно длительное время работать без каких-либо перебоев. Если использовать в отопительной системе не воду, а качественный антифриз, она не будет промерзать и её износ будет минимальным.

Перечислим и прочие преимущества этого вида отопления.

  • Исключается процедура сжигания топлива. Мы создаём абсолютно пожаробезопасную систему, которая, в процессе своей эксплуатации, не сможет нанести жилью никакого ущерба. Кроме того, исключается ряд других моментов, связанных с присутствием топлива: теперь не нужно искать место для его хранения, заниматься его заготовкой или доставкой.
  • Акустический комфорт. Тепловой насос работает практически бесшумно.
  • Существенная экономическая выгода. В процессе эксплуатации системы не потребуется никаких дополнительных вложений. Ежегодный обогрев обеспечивают силы природы, которые мы не покупаем. Конечно, при функционировании теплового насоса затрачивается электрическая энергия, но при этом объём производимой энергии существенно превышает размеры потребления.
  • Экологический фактор. Геотермальное отопление частного загородного дома – это экологически безопасное решение. Отсутствие процесса горения исключает поступление в атмосферу продуктов сгорания. Если это осознают многие, и такая система теплоснабжения получит должное повсеместное распространение, негативное влияние людей на природу многократно уменьшится.
  • Компактность системы. Вам не придется организовывать в своём доме обособленное помещение котельной. Всё, что будет необходимо – это тепловой насос, который можно разместить, например, в подвале. Наиболее объёмный контур системы будет располагаться под землей или под водой, на поверхности вашего участка вы его не увидите.
  • Многофункциональность. Система может работать как на отопление в холодное время года, так и на охлаждение в период летней жары. То есть, по сути, она заменит вам не только обогреватель, но и кондиционер.

Выбор геотермальной системы отопления экономически выгоден, несмотря на то, что придется потратиться на покупку и установку оборудования. Кстати, в качестве недостатка системы упоминают именно затраты, на которые придется пойти, чтобы установить систему и подготовить её к работе. Нужно будет купить сам насос и некоторые материалы, выполнить работы по монтажу наружного и внутреннего контуров коллектора.

Не секрет, что ресурсы дорожают год от года, поэтому автономная система отопления, которая способна окупиться в течение нескольких лет, всегда будет экономически выгодна для её владельца

Читайте также:  Варианты отопления современных городских квартир

Впрочем, эти расходы окупаются всего за несколько первых лет эксплуатации. Последующее использование коллектора позволяет сэкономить значительные средства. К тому же сам процесс монтажа не настолько сложен, чтобы приглашать для его выполнения сторонних специалистов. Если не заниматься бурением, то всё остальное можно сделать самостоятельно.

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.

При этом, трубы теплообменника будут уложены на дно водоема и смогут использовать для отопительной системы энергию тепла воды. Глубина установки труб должна быть не менее 2,5-3 м при площади водоема от 200 кв.м.

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.

Смотрите также: желаете купить новостройку в сестрорецке? Прекрасное и стильное жильё в современных жилых комплексах по доступным ценам.