Геотермальное отопление дома – принцип работы и средняя стоимость монтажа

Стоимость геотермального отопления дома под ключ

Геотермальный тепловой насос – наиболее экономичная система отопления и охлаждения загородного дома. Насос использует бесплатную возобновляемую солнечную энергию, накопленную недрами Земли. При затрате 1 КВт энергии он вырабатывает до 5 КВт.

Геотермальное отопление использует природное тепло Земли. Его извлекают при помощи специального оборудования. Эффективнее всего такие установки функционируют в районах, где присутствуют горячие источники, вулканические образования или гейзеры. Но довольно успешно они действуют и в умеренных широтах с невысокими средними температурами.

Геотермальный контур отопления по принципу действия приближен к работе холодильника. Только рефрижератор генерирует охлажденный воздух, а в системах отопления вырабатывается тепловая энергия. Идеально такой способ сочетается с системой «Теплый пол». Эта комбинация обеспечивает равномерное распределение тепла, что помогает избежать появления зон перегрева в помещении.

Особенно актуальным такой способ обогрева жилищ стал в Америке в период кризиса 80-х годов. Сейчас он приобрел большое количество сторонников и на постсоветском пространстве.

Преимущества

Первоначальная цена работы по установке геотермального отопления в частном доме была очень высокой. Но люди быстро оценили короткий срок окупаемости этих затрат и большое количество достоинств системы. К основным преимуществам такого отопления относятся:

  • возможность получения геотермальной энергии в любом месте;
  • ее неисчерпаемость;
  • неограниченность подачи такого вида тепла;
  • высокая экологичность данного способа отопления;
  • компактность отопительной системы в сравнении с традиционными установками;
  • возможность их сочетания с другими способами обогрева жилья.

Геотермальная система, будучи один раз установлена, способна прослужить до 100 лет. Наиболее оправдано их применение для помещений с площадью 150-200 кв.м. Значительный эффект можно получить от них в современных условиях, когда привычные теплоносители постоянно дорожают, а традиционные системы отопления быстро выходят из строя.

Типовые сметы для домов площадью 200 м 2

Оборудование и работы по монтажу достаточно дорогостоящи. Стоимость геотермального отопления под ключ в Московской области составляет от 550 000 до 700 000 руб. Один из вариантов является котельная на основе теплового насоса с горизонтальным коллектором. Он обеспечивает горячее водоснабжение дома и 1 контур отопления. Такая система включает:

Котельная на основе теплового насоса с горизонтальным коллектором. Отопление и горячее водоснабжение

Цена: 550 000 руб.

Котельная на основе теплового насоса с вертикальными зондами. Отопление и горячее водоснабжение.

Цена: 650 000 руб.

При этом геотермальные скважины размещаются не дальше 8 м от входа в котельную. В эту сумму не включены.

  • стоимость силового кабеля и его прокладка.
  • транспортные расходы.
  • сверление отверстий в фундаменте для подводки зондов в дом.

Что такое горизонтальный коллектор

В геотермальную систему могут входить теплообменники разных видов – горизонтального, вертикального, водоразмещенного. Рассмотрим первый вариант.

В этом случае монтаж коллектора осуществляется на глубину, лишь немного превышающую уровень промерзания почвы. Трубы с теплоносителем укладывают ниже 2,5 м в специальные траншеи. В этом случае требуется наличие свободного участка, равного площади здания. Контур и дом должны находится вблизи друг от друга. Именно потребность в довольно значительной площади и является основным недостатком этого способа. Не каждый домовладелец обладает большой свободной территорией. Еще одна проблема связана с наличием деревьев на этом участке. Оборудование должно отстоять от них не менее, чем на полутора метрах.

При неправильном монтаже горизонтальный коллектор может вырабатывать недостаточное количество тепла для отопления дома в наших широтах. Поэтому в Московской области предпочтительнее бурить геотермальные скважины для вертикальных зондов.

Что такое вертикальный зонд

При вертикальном расположении коллектора трубы с теплоносителем опускают в скважины глубиной 50-300 м. Бурение геотермальных скважин осуществляется по контуру здания. Этот вариант поможет сэкономить площадь. Он обладает более высокой долговечностью и большей эффективностью. Удобен такой вариант также, когда приходится оборудовать частный дом, находящийся на уже обустроенной территории.

Хорошо сочетаются вертикальные зонды с тепловыми насосами модели ТМЕ GNP-10. Внутрь них встроены высококачественные циркуляционные насосы. Размеры такого насоса не превышают по величине стиральную машину. Это позволяет рационально использовать помещение котельной. При таком сочетании полностью удается решить задачи отопления и горячего водоснабжения загородного здания площадью до 200 кв.м.

Принцип работы

При извлечении низкопотенциального тепла Земли используют тепловой насос для геотермального отопления. В качестве источника выступает грунт. Тепло с него забирают при помощи специальных зондов, помещенных в скважины.

Принцип действия таких систем обогрева основан на том, что ниже уровня промерзания грунта (2,5-3 м) температура Земли всегда положительна и пребывает на уровне 1-10 градусов. В такую среду помещают теплоноситель, например, пропиленгликоль. Затем обеспечивают его контакт с газом, обладающим низкой температурой кипения. После этого на выходе получают нагретый пар, который поступает на действующий компрессор. Под действием аппарата вещество сжимается, а его температура достигает 80 градусов. Она передается на внутренний контур и отдает тепло домашней системе обогрева. После этого оборот теплоносителя повторяется.

Структура

В каждую систему отопления обязательно входит тепловой насос. В упрощенном виде она представляет собой три независимых контура, содержащих циркулирующий теплоноситель. Внешний контур вынесен за пределы здания. Он забирает тепловую энергию из окружающей среды и переносит ее в тепловой насос. Средний контур расположен в корпусе теплонасоса. Он предназначен для передачи тепловой энергии извне во внутреннюю обогревательную систему. Внутренним контуром является отопительная система дома, которая получает энергию от разогретого теплоносителя и обогревает здание.

Геотермальное отопление дома

Код товара: geoterm110

Отопление жилого дома площадью 110 м²

Наличие: На складе

Геотермальные источники – самый безопасный и экологичный способ для отопления домов. Для обогрева ж..

Код товара: geoterm170

Отопление жилого дома площадью 170 м²

Наличие: На складе

Геотермальное отопление – технология, которая не наносит вреда планете. Для обогрева домов использу..

Код товара: geoterm200

Отопление жилого дома площадью 200 м²

Наличие: На складе

Геотермальное отопление использует в качестве источника тепла земные недра. Вертикальные насосы пер..

Код товара: geoterm270

Отопление жилого дома площадью 240 м²

Наличие: На складе

Геотермальное отопление использует тепло почвы для обогрева жилых домов. Нужно пробурить 2-3 скваж..

Что такое геотермальное отопление

Это современная технология обогрева зданий. В качестве источника энергии используется тепло земли. На глубине от 1,5 метров даже зимой сохраняется плюсовая температура. Устройство под названием тепловой насос может забирать энергию из глубин. И передавать ее на поверхность для нагревания водяного котла внутри здания.

Почва вбирает в себя энергию солнечных лучей, сохраняет ее даже зимой. Изнутри ее нагревает обширный слой магмы. Чем глубже шахта, тем горячее почва внутри.

В отличие от газа, торфа, других видов топлива, энергия Земли не может закончиться. Ее хватит для всех жителей планеты.

Технология геотермического отопления применяется для домов любой площади. Перед началом работы инженеры составляют проект. Определяют глубину и число скважин, устройство схемы для обогрева внутри коттеджа.

Преимущества геотермального обогрева

Бурение геотермальных скважин стало главным способом отопления домов в развитых странах. Оно имеет много преимуществ:

Работасистемы не зависит от наличия топлива. Если дома есть генератор, насос можно запустить при аварии в электросети.

Большая часть оборудования находится под землей. Не требуется места для хранения топлива.

Бурение наносит природе меньше вреда, чем добыча топлива. При нагреве воды в атмосферу не выделяются вредные вещества.

Оборудование можно использовать и для кондиционирования.

Система полностью исключает риск пожара, взрыва газа, отравления токсичными веществами.

Главное достоинство системы – эффективность. При трате 1 кВт электричества на работу насоса, можно получить 4-6 кВт тепла (зависит от мощности). Вложив деньги в бурение шахт и монтаж оборудования, вы сможете экономить на коммунальных платежах.

Типовые сметы на работы по монтажу

Посмотрим, как рассчитывается цена работы по установке геотермального отопления в частном доме. Для примера мы используем сметы реальных заказов.

Цена 550 000 рублей. В смету входит:

  • УстановкатеплонасосаGHP-10 Compact.
  • Бойлер 300 литров с теплообменником и ТЭН.
  • Трехходовой вентиль (с приводом).
  • Комплект кранов, фитингов, труб и других аксессуаров.
  • Электротехническое оборудование.
  • 450 кг пропиленгликоля.
  • 450 погонных метров ПНД трубы.
  • Услуги по обустройству геотермической скважины.

Цена 650 000 рублей.

Смета почти повторяет предыдущую, но есть отличия. На участке пробурено две скважины, а не одна шахта. Установлено два геотермальных зонда. Использовано 440 кг пропиленгликоля. Стоимость геотермального отопления в Московской области увеличилась на 100 000 рублей.

Принцип работы теплового контура

Геотермическая система состоит из 3 контуров. Внешний – трубы с теплоносителем. Внешний контур может быть горизонтальным или вертикальным. Средний контур – это тепловой насос и испаритель хладагента. Внутренний контур – отопительная схема внутри дома. Система работает по принципу Карно.

По трубам движется теплоноситель, нагревается в глубине почвы. В теплонасосе циркулирует хладагент (фреон). Он легко испаряется под нагревом. Газ поступает в компрессор, где сжимается и нагревается сильнее. Затем фреон идет в конденсатор, охлаждается и вновь становится жидким. Освобождается много энергии, которая идет на подогрев котла.

В частном доме установлена классическая система отопления. В каждой комнате есть радиаторы (батареи). Они соединены трубами с котлом для нагрева воды. Батареи могут быть подключены последовательно, но в Москве чаще встречается параллельное подключение.

Горизонтальный коллектор

Геотермическая шахта может быть горизонтальной. На участке выкапывается неглубокая траншея. Высота должна быть не менее 1,5 метров (уровень промерзания почвы). Площадь зависит от потребности в энергии. Для обогрева загородного коттеджа требуется не менее 500 квадратных метров земли.

Над проложенными в земле трубами нельзя сажать деревья и кустарники. Корни могут повредить оборудование. На участке можно организовать декоративный газон с клумбами, чтобы земля не выглядела пустой. Разрешается обустроить над трубами декоративный водоем.

Вертикальный контур

Сэкономить место на участке поможет вертикальный тепловой насос для геотермального отопления. Самая популярная конструкция теплового зонда – две параллельные трубы. Конструкция похожа на знак U. Количество и глубина вертикальных шахт зависит от площади участка, от потребности жильцов дома в энергии.

Сэкономить место на участке поможет вертикальный тепловой насос для геотермального отопления. Самая популярная конструкция теплового зонда – две параллельные трубы. Конструкция похожа на знак U. Количество и глубина вертикальных шахт зависит от площади участка, от потребности жильцов дома в энергии.

Геотермальное отопление: принцип работы, достоинства и недостатки технологии, разновидности конструкций и отзывы владельцев

С ростом цен на энергоносители затраты на отопление частного дома с каждым годом выглядят все более пугающими.

А ведь матушка-природа может обогреть наши жилища практически бесплатно. Все что для этого понадобится – установить в коттедже геотермальное отопление своими руками.

Не беспокойтесь, наличие огнедышащего вулкана или фонтанирующего гейзера в непосредственной близости от дома не является обязательным. В качестве источника тепла, как мы увидим далее, сгодится и покрытый толстым слоем льда пруд.

Принцип работы геотермального отопления дома

Термин «тепло Земли» у большинства обывателей стойко ассоциируется со всякого рода горячими источниками. Но ведь и слой грунта, имеющий скромную температуру в 7 – 10 градусов, также содержит немалое количество тепловой энергии. Надо только ее как-то оттуда выкачать.

Схема работы геотермального отопления

Именно выкачкой тепла и занимается специальное устройство, которое так и называется – тепловой насос. В системе геотермального отопления ему отводится главенствующая роль. Следует отметить, что геотермальный тепловой насос – далеко не новое изобретение. Его собратья, имеющие аналогичное устройство, давно уже трудятся в наших холодильниках и кондиционерах.

Как это работает?

Монтаж системы геотермального отопления начинают с устройства наружного контура – длинного трубопровода, погруженного в грунт или водоем вне пределов дома. Этот контур заполняется рабочей жидкостью – водой или антифризом, которая за счет постоянной циркуляции осуществляет сбор имеющегося в окружающей среде тепла и доставку его к тепловому насосу.

Читайте также:  Как вырастить цветную капусту

В тепловом насосе также циркулирует рабочее вещество, называемое хладагентом, только здесь оно пребывает то в жидком, то в газообразном состоянии. Чаще всего применяется фреон, но может использоваться и другой газ.

Замкнутый маршрут, по которому движется хладагент, состоит из трех элементов:

  • камера испарителя;
  • компрессор;
  • камера высокого давления.

Как известно, температура любого газа увеличивается по мере его сжимания и падает при расширении.

Именно на этом физическом законе основана работа теплового насоса. Испаритель и камера высокого давления включены в состав теплообменников: первый омывается жидкостью, циркулирующей в наружном контуре; вторая – водой из системы отопления или ГВС.

Вот что происходит в ходе работы теплового насоса:

  1. Поступающий в испаритель хладагент, увеличиваясь в объеме, остывает, вследствие чего происходит теплообмен между ним и более теплой жидкостью из наружного контура.
  2. Слегка подогретый газ (с температурой в пределах 10 градусов) нагнетается компрессором в камеру высокого давления.
  3. Температура сжатого фреона, пребывающего в камере высокого давления, значительно увеличивается (по заявкам производителей – до 70 градусов), что обуславливает теплообмен между ним и водой, циркулирующей в системе отопления или ГВС. Последняя доставляет полученное тепло к радиаторам или водоразборным кранам.
  4. Через специальный клапан хладагент из камеры высокого давления поступает в испаритель, где снова расширяется и остывает. Весь процесс повторяется по новой.

Вопрос исследования новых способов получения энергии волнует весь мир на протяжении долгих лет. Альтернативная энергия своими руками доступна уже сейчас. Ветрогенератор, биогаз, самодельная гидроэлектростанция – рассмотрим каждый из этих источников подробнее.

О том, как правильно рассчитать количество секций для радиаторов отопления, читайте тут.

А здесь https://microklimat.pro/sistemy-otopleniya/montazh-sistem-otopleniya/vodyanoe-v-chastnom-dome.html вы найдете схему монтажа отопления частного дома своими руками по шагам, а также узнаете об альтернативных способах водяного отопления.

Достоинства и недостатки технологии

Устройство геотермального отопления сулит немало выгод. Вот в чем выигрывает владелец такой системы:

  1. Дармовое тепло: тепловая энергия, питающая геотермальную отопительную систему, абсолютно бесплатно предоставляется раскаленным ядром планеты. Для извлечения этого тепла в количестве 3 – 5 кВт приходится затрачивать всего 1 кВт электроэнергии.
  2. Пожарная безопасность: поскольку в отопительном агрегате данной системы не происходит сгорания какого-либо топлива, возможность случайного возгорания полностью исключается.
  3. Экологичность: геотермальная энергия считается возобновляемой и ее применение способствует сохранению энергетических природных ресурсов, которые таковыми не являются. Кроме того, рассматриваемый вид отопления не приводит к образованию вредных для природы выбросов.
  4. Простота эксплуатации и ухода: весь процесс управления системой геотермального отопления сводится к настройке требуемой температуры. В уборке копоти и золы нет необходимости по причине отсутствия таковых. Также отпадает необходимость хранить большие запасы дров или угля, как в случае с твердотопливным котлом.
  5. Возможность применения теплового насоса для кондиционирования в летний период: практически во всех современных тепловых насосах можно осуществить реверсивное подключение контуров, при котором тепло «потечет» в обратном направлении – изнутри наружу.

Признать геотермальную систему отопления идеальным вариантом мешают лишь два недостатка:

  1. Высокая стоимость оборудования и монтажных работ для геотермального отопления дома: в среднем стоимость импортного теплового насоса с теплотворной мощностью на уровне 11 кВт составляет 300 тыс. руб. С увеличением мощности до 17 кВт цена подскакивает уже до 350 тыс. руб. Но это только часть затрат. Немало средств придется потратить на сооружение наружного контура, который имеет весьма внушительные размеры.
  2. Энергозависимость: сеть электроснабжения в загородной инфраструктуре – самое слабое место. Сбои и аварии происходят довольно часто, особенно в ветреную погоду. Если газовый или твердотопливный котлы в случае отключения света будут и дальше бодро чадить, то тепловой насос работать в таких условиях не сможет, при этом его владельцы останутся наедине с лютым морозом.

Подземное геотермальное отопление дома теплом земли

Поиски альтернативных источников энергии привели к изобретению устройств, которые способны аккумулировать тепло, в большом количестве находящееся в окружающей среде человека. Солнечные лучи, гейзерные источники, грунт — все это в той или иной степени может удовлетворить потребности в нагреве теплоносителя для системы отопления и ГВС.

Хотя геотермальное отопление за счет тепла земли является относительно новым направлением, перспективы такого решения очевидны. Благодаря установке специального оборудования появляется возможность получения дешевого, практически бесконечного типа тепловой энергии.

Как получить тепло в дом из земли

Земля даже в зимний период времени не промерзает полностью. Этой особенностью пользуются монтажные бригады, прокладывающие трубопровод ниже точки замерзания. Удивительно, но температура этих слоев редко опускается ниже, чем +5 +7°C градусов.

Можно ли воспользоваться способностью земли аккумулировать тепло, извлечь его и использовать для нагрева теплоносителя? Конечно! Но чтобы сделать альтернативное отопление частного дома с помощью тепла земли возможным, потребуется решить следующие проблемы:

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

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

Как работает геотермальное отопление дома, принцип работы

Подземное глубинное отопление из земли, это больше не фантастика. Такие установки можно спокойно купить в России. Причем геотермальные установки в состоянии работать как в условиях Севера, так и в южных широтах. Но какой принцип они используют в своей работе?

Еще в прошлом столетии был отмечен факт, что при испарении определенные типы жидкостей способны охлаждать поверхность. Именно это происходит когда протирают спиртом кожу перед уколом или поливают асфальтированную площадку, нагретую под солнцем. Этот принцип был взят в качестве основы для разработки холодильного оборудования.

Дальше возникла идея почему бы не пустить процесс охлаждения в обратную сторону и не получить вместо холодного горячий воздух. Большинство современных кондиционеров в состоянии не только охлаждать воздух в помещении, но и работать на его нагрев. Но недостатком таких устройств является то, что они ограничены температурой окружающей среды. Так, после того как отметка достигает -5 градусов, они прекращают работать.

Геотермальные насосы для отопления частных домов от земли полностью лишены такого недостатка, хотя используют принцип, во многом напоминающий работу кондиционера на нагрев помещения.

Как устроено геотермальное отопление

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

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

Геотермальное оборудование для использования тепла земли

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

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

Монтаж и установка геотермального отопления

Основная сложность относительно монтажа геотермального оборудования связана с установкой контура теплообменника в грунте-земле. Хотя в интернете можно найти большое количество советов как выполнить эти работы самостоятельно, практика показывает, что большинство советов невозможно применить без специального профильного образования, следовательно, все работы должны выполнять профессиональные монтажники, являющиеся представителями производителя.

После обращения к специалистам, геотермальные системы отопления частных домов за счет тепла земли устанавливаются в следующие несколько этапов:

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

Эффективно ли геотермальное отопление на Севере

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

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

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

Гейзерное отопление частного дома

Производительность геотермального насоса во многом зависит от температуры грунта или воды, в которых находится теплообменник. В этом отношении жители Камчатки находятся в более выгодном положении. На полуострое Камчатка находится огромное количество термальных источников — гейзеров, которые не остывают даже в зимнее время года.

Перед монтажом оборудования обязательно проводится геологическая разведка. Если теплый источник находится на территории дома, имеет смысл расположить теплообменники на дне этого водоема. Геотермальная энергия в таком случае окупится значительно быстрее.

Как с помощью геотермального насоса отопить дом

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

Альтернативные способы геотермального отопления дома становятся более популярными, особенно если учесть постоянно растущую стоимость газа.

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

Читайте также:  Возвести забор на даче самому возможно

Системы геотермального отопления загородного дома: особенности обустройства своими руками

Мы знаем, что геотермия – это тепло Земли, а понятие «геотермальный» зачастую ассоциируется у нас с вулканами и гейзерами. В России геотермальная энергетика используется преимущественно в промышленных масштабах, например, существуют дальневосточные электростанции, работающие на основе тепла нашей планеты.

Многие уверены, что сделать геотермальное отопление дома своими руками – это что-то из области фантастики. Не так ли? Но это совершенно не так! С развитием современных технологий бытовое использование “зеленой энергии” стало вполне реально.

Мы расскажем о принципах работы альтернативного отопления, его преимуществах и недостатках, сравним с традиционными системами обогрева. Также вы узнаете о способах расположения теплообменника и о том, как смонтировать геотермальное отопление своими руками.

Несколько исторических фактов

Когда в 70-е годы прошедшего столетия разразился нефтяной кризис, на Западе возникла жгучая потребность в альтернативных источниках энергии. Именно в тут пору и стали создаваться первые геотермальные отопительные системы.

Сегодня они получили широкое распространение в Соединенных Штатах, в Канаде и в западноевропейских государствах.

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

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

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.

  • Исключена 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.
  • 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.
  • Акустический комфорт. Тепловой насос работает практически бесшумно.

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 коллектора и внутреннего контура.

Впрочем, эти расходы окупаются всего за несколько первых лет эксплуатации. Последующее использование уложенного в грунт или погруженного в воду 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.

Геотермальное отопление дома и её принцип работы

Развитие любой цивилизации связано с удовлетворением требований, предъявляемых к своему жилищу. Где бы ни жил человек в пещере или современном небоскрёбе, забота о тепле, уюте была такой же важной, как и добыча пищи. Согреваясь маленьким костром, печкой или современной системой отопления он вынужден был использовать дрова, уголь, торф, солярку, сжигая бесценные дары природы.

Техническое развитие позволило построить мощные гидроэлектростанции, научиться использовать энергию ветра, а постигнув тайны внутренних слоёв земли, задуматься над созданием альтернативного метода использования накопленного тепла в виде геотермальных энергетических систем.

  • Функциональные особенности системы ↓
  • Конструкции и виды геотермальных систем отопления ↓
  • Преимущества и недостатки ↓
  • Эффективность и окупаемость ↓
  • Монтаж и установка ↓
  • Обзор насосов: производители и модели ↓
  • Стоимость теплонасоса ↓
  • Обзор цен на геотермальное отопление дома ↓
  • Перспективы развития ↓

В основе решения принципиального действия геотермальной системы отопления лежат законы физики открытые учеными. Поиск материалов, способных изменять свои свойства, выделяя при этом определённое количество тепла, дал возможность создать не только обычные холодильные установки, кондиционеры, но и мощные тепловые насосы.

Именно с их помощью можно передать тепло, всегда существующее в недрах земли, в наш дом, осуществляя координированное управление трёх специальных контуров, составляющих систему отопления. Назначением внешнего контура служит забор тепловой энергии из грунта или воды. Теплоносителем в нём является незамерзающая жидкость.

Это тепло через теплообменник передаётся фреону, которым заполнен второй контур системы. Его физические свойства, заключающиеся в низком значении температуры кипения позволяют получить энергию во время перехода в газообразное состояние. Причём для этого вполне достаточно температуры, поступающей из внешнего контура. Третий внутренний контур системы отопления представляет собой необходимое количество радиаторов, труб, используемых в доме. Он может быть раздельным или общим с контуром горячего водоснабжения, заложенным в проекте.

Принцип работы геотермального насоса

Функциональные особенности системы

Принцип действия и функциональные особенности системы геотермального отопления дома заключаются в выполнении следующих этапов:

  1. Раствор, находящийся во внешнем контуре, приобретает дополнительный нагрев в земле примерно на 5 градусов. Его окончательная температура может находиться в районе 3.
  2. Поступив в теплообменник насоса, раствор передаёт свою даже небольшую энергию фреону, которому её вполне достаточно для испарения. Перейдя в газообразное состояние, фреон поступает в компрессор, где происходит его сжатие. Термодинамические процессы, происходящие при этом, приводят к подъёму температуры до 100. И уже горячий газ подается в теплообменник, где передает энергию теплоносителю внутреннего контура, чаще всего воде. Благодаря научным работам физиков и инженеров, этот процесс детально изучен и заложен в принципиальных основах работы различного типа современного оборудования.
  3. Теплоноситель внутреннего контура достигает температуры 50-70 и поступает в радиаторы, трубы. Охлаждённый фреон, поступает в расширительный экран, его температура и давление падают до первоначальных значений и весь цикл можно повторить заново. Раствор внешнего контура таким же образом передвигается в глубину земли за новой порцией энергии.

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:

  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.

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.

Преимущества и недостатки

Геотермальная энергия, запасы которой настолько велики, что лишь 1%, скрытый в земной коре общей глубиной в10 км может обеспечить объём в 500 раз, превышающий все мировые запасы нефти и газа.

Выделяют четыре основных типа геотермальной энергии:

  1. Это тепло земли из небольших глубин, используемое тепловыми насосами.
  2. Энергия горячего пара, воды в земной коре, используемая в настоящее время для производства электроэнергии.
  3. Тепло, идущее с глубоких слоев без наличия воды и энергия магмы, накапливаемая в вулканических зонах.
  4. Использование этого удивительного дара природы определяется только существующим уровнем техники, возможностями технологии и экономическим расчётом.

Современные конструкции геотермальных отопительных систем имеют как положительные, так и отрицательные моменты.

Основным отрицательным моментом является стоимость. Но это только кажется в начальный момент. Все затраты окупаются по различным данным за 4, 5 лет. Это связано с тем фактом, что современные модели тепловых насосов используют для своей работы гораздо меньше энергии, чем любые другие системы отопления. При потреблении 1 кВт электроэнергии их отдача составляет 5 кВт.

Положительные моменты:

  1. Они не сжигают топливо и не производят вредные выбросы различных соединений в окружающую среду.
  2. Минимальные затраты на обслуживание с высоким значением КПД.
  3. Экологическая безопасность.
  4. Надёжные свойства пожарной безопасности системы.

Эффективность и окупаемость

Нельзя называть геотермальную энергию бесплатным подарком природы. Создание систем отопления на её основе может составить свыше миллиона рублей без учёта стоимости теплового насоса. Всё зависит от требуемых объёмов отопления, его функционального назначения и типа. Обычно экономическая целесообразность геотермальных систем отопления рассчитывается по сравнению затрат на её содержание.

Стоимость любого вида используемой энергии не является величиной постоянной и никогда не станет уменьшаться. В этом плане альтернативная замена их на использование тепла внутренних слоёв, конечно, экономически выгодна и целесообразна, так как тепловые насосы не потребляют много энергии, а для извлечения и переработки тепловых запасов не надо строить дорогих заводов, электростанций.

Читайте также:  Hi-Fi-плееры: особенности, рейтинг моделей, критерии выбора

Тем более что каждое поколение ученых находит новые решения для создания оборудования и технологий в этом направлении. Кроме этого, правильнее производить оценку стоимости отопительных систем одинаково для всех видов топлива с нулевой отметки без применения существующих централизованных систем подачи, например, газа. И тогда окупаемость системы за 5 лет станет реальной величиной.

Монтаж и установка

Установку подобной системы отопления лучше производить не самостоятельно, а привлекая специалистов хотя бы на отдельные виды работ при уверенности в собственных силах.

Основные этапы следующие:

  1. Расчёт внутреннего контура отопительной системы. Сюда подробно входит общая длина трубопровода, количество радиаторов, создание подогреваемых полов, использование тепла для получения горячей воды в доме.
  2. Расчёт глубины закладки труб внешнего контура по выбранному типу теплообменника. Нужно учесть геодезические данные местности.
  3. Бурение необходимой шахты и установка труб. В случае отсутствия централизованной подачи воды в это же время проще всего решить вопрос о создании других скважин для воды. Технология их создания отличается и требует специальных знаний.
  4. Выбор и установка необходимой модели теплового насоса.
  5. Монтаж автоматических устройств, следящих за работой всей системы и регулирующих микроклимат в любой зоне помещения.

Обзор насосов: производители и модели

Устройство теплового насоса

Эффективное функционирование всей системы определяется правильным выбором теплового насоса. По принципам действия насосы относятся к современному экологически чистому типу оборудования. В процессе их работы не происходит выделения вредных веществ в окружающую среду.

Они подразделяются на:

  • компрессионные;
  • абсорбционные тепловые насосы;

Первые приводятся в действие за счет питания электричеством, вторые могут использовать энергию других видов топлива.

В настоящее время на рынке такого типа оборудования существует довольно большое количество фирм. Это позволяет приобрести тепловой насос для любой мощности за счет комбинации различных моделей, что удобно для создания геотермальных систем отопления в промышленных масштабах.

Классическим вариантом считается применение тепловых насосов фирмы Waterkotte Германия. Это оборудование с постоянным значением КПД до 500%, не зависящим от внешних факторов. Начав выпуск тепловых насосов с 1970 года, компания постоянно обновляет большой ряд современных моделей, не теряя при этом высокого качества.

Новая серия насосов EcoTouch, завоевавшая многочисленные премии, подтверждает этот факт. В нее входят модели типа DC 5027 с выходной мощностью от 6 до 26 кВт и удобным сенсорным интуитивным управлением. В число лучших современных насосов входят модель Nibe F1245 (Швеция), «Корса», Россия. В таблице приведена ориентировочная стоимость отдельных моделей насосов.

Стоимость теплонасоса

НазваниеОтопительная мощность, максимальное значение, кВтОтапливаемая площадь, м 2Цена, рубли
EcoTouch Ai 1 Geoот 7,8 до 13,8200-400538 800 – 590 700
EcoTouch DS 5027 Aiот 5,9 до 7,3100-200337 800 – 379 000
F1126от 5,56100-200от 240 000
F1145 PC3,85до 100316 300 – 397 200
HOTJET Н- 16wот 5,53200-400291 560

Обзор цен на геотермальное отопление дома

Полный расчёт создания геотермальной системы отопления можно провести только по конкретной заявке с учётом всех требований. Правильным является выбрать ближайшую компанию, работающую в этом направлении, и все мелочи проработать под руководством специалистов. В качестве примера можно привести стоимость спектра услуг российской компании «Геотерм-Комфорт».

Стоимость затрат на устройство геотермального отопления:

Отапли­ваемая площадь дома (кв. м)Мощность теплового насоса (кВт)Цена теплового насоса (руб.)Сумма всех затрат на устройство земляного контура включая бурение скважин и подключение насоса (руб.)Итого:
90-11010,5250 000324 000574 000
140-15014260 000427 000687 000
170-19017,5280 000476 000756 000
200-23021315 000529 000844 000
330-37035470 000850 0001 320 000

Перспективы развития

Современные технологии в промышленности, применяемые для создания нового оборудования, позволяют воспользоваться теплом глубинных слоёв земли почти каждому владельцу собственного дома. Значение возможности снижения энергетических затрат на содержание жилища со временем будет только возрастать. Поэтому процесс развития и внедрения геотермальных отопительных систем не остановить даже дорогостоящими проектами. Ибо, в конечном счёте, это несомненный выигрыш и ещё забота об экологическом наследии последующим поколениям нашей планеты.

Геотермальное отопление для дома — стоимость работ под ключ

Наверняка вы не раз слышали о геотермальном отоплении. Такие системы установлены во многих европейских странах и они пользуются большим успехом и популярностью среди населения. Возможно ли его установление у нас? Чтобы понять это, нужно разобраться с принципом работы, а также рассмотреть все преимущества такой системы.

Преимущества геотермального отопления

  1. Независимость от наличия стандартных ресурсов.
  2. Экологичность системы. Такое отопление не производит никаких выбросов в атмосферу, как это делают обычные котлы сгорания.
  3. Большой коэффициент теплоотдачи.
  4. Многозадачность системы. Ею можно как нагревать помещение в холодную пору, так и остужать в летний период. Также система работает на нагрев воды. В любое время вы сможете иметь горячую воду.
  5. Бесшумность. Уровень звука работающей насосной установки не превышает 27 децибел.
  6. Экономичность. Несмотря на большие начальные затраты на установку системы, далее вы будете платить лишь за электричество, которое будет потреблять тепловой насос. А его расходы минимальны.

Стоимость геотермального отопления дома

Наверно, это единственный момент, из-за которого система ещё нешироко вошла в обиход. Начальные затраты могут достигнуть одного миллиона рублей. Все зависит от того, какова площадь вашего дома и от источника тепла. Так, укладка контура нагревания в водоёмах обходится дешевле при тех же затратах на насосную станцию и на сопутствующие материалы (трубы, герметики и т. д.).

Наиболее выгодна такая установка для небольших домов. Расходы окупаются уже через два-три года, так как нет необходимости платить за газ/уголь/дрова, а все расходы сводятся к уплате за малое количество электроэнергии, которая тратится на работу насосного оборудования. Стоит ли экономить, выполняя такую установку не под ключ, а самостоятельно? Возможно, при условии, что вы внимательно изучите все особенности процесса. На практике имеются случаи успешной сборки самими хозяевами.

Стоимость работ под ключ состоит:

  • из расчётов мощности насоса, длины контура нагрева;
  • из цены на работы в грунтах или воде (бурение скважин, копка траншей, укладка под водой), а также сопутствующие работы по прокладке и установке;
  • из установки и подключения насосной станции.

Как пример, приведём примерные расчёты для дома площадью 150 кв. м.

  1. Для такого жилища необходим тепловой насос мощностью 14 квт. Его цена – 260 тыс. р.
  2. Сумма за все работы по обустройству вертикального земляного контура – примерно 427 тыс. р. Может колебаться в зависимости от типов грунтов.

Итого – 687 тыс. р. Видим, что весьма значительные начальные расходы для установки геотермального отопления. Цена обычных котлов на порядок дешевле. Для сравнения подсчитайте, каковы ваши текущие затраты на теплоснабжение, и подсчитайте, сколько вы будете тратить с геотермальным отоплением. Оба случая рассматривайте в перспективе на многие года (10-15 лет). Разница очень и очень существенна.

Основные составляющие систем геотермального отопления

Геотермальное отопление не пользуется привычными источниками тепла. Ни о каких дровах, об угле, газе или электричестве (в том количестве, которое использует обычный электрический котёл), речь не идёт.

Вся система состоит из трёх основных элементов. Ими выступают:

  • контур отопления внутри дома;
  • контур нагревания;
  • насосная станция.

В качестве контура отопления, который будет находиться внутри дома, могут выступить как обычные привычные радиаторы, так и система тёплого пола (на её нагрев идёт большее количество энергии). Кроме того, эту систему можно подвести для подогрева теплицы, бассейнов, дорожек внутри участка, т. п.

Контуром нагревания в этом случае выступают геотермальные источники тепла. Так, идёт нагрев при помощи энергии земли, воды, а также воздуха.

Насосная станция необходима для того, чтобы перекачивать тепло из геотермального контура нагревания в отопительный.

Подробнее о способе нагрева

Для нагрева помещения геотермальным отоплением используют энергию, которая хранится в окружающей среде. Принцип работы позаимствован от конструкции холодильника. В нём тепло из внутренней камеры выводится наружу, чтобы в самой камере добиться минимальных значений температуры. При этом происходит нагрев задней стенки. При геотермальном отоплении тепло из земли (или воды, воздуха) выводится в жилое помещение. Разница в том, что источник тепла не остывает, а имеет стабильную температуру. Из-за этого отопление помещения может происходить в любое холодное время года. А в жару можно настроить систему на то, чтобы жилье охлаждалось.

Рассмотрим пример с нагревательным контуром для отопления жилья внутри земли. Этот вариант наиболее распространённый, так как положение геотермального контура в водяных источниках требует его наличие вблизи дома. Такое встречается реже.

Тепло из земли

На определённой глубине земля имеет свою температуру. Она не зависит от погодных условий и времени года. Речь о тех слоях, которые находятся ниже уровня промерзания. То есть, контур нагрева прокладывается там, где температура всегда имеет стабильное положительное значение.

Способы положения труб контуров нагрева в земле

Вертикальная укладка

Заключается в том, что на участке выполняют бурение глубоких скважин, в которые будут уложены трубы. Их глубина зависит от того, какую площадь нужно будет обогревать. Значение достигает до 300 метров. Расчёт идёт из того, что на один метр геотермального трубопровода приходится 50-60 Вт тепловой энергии земли. Для насоса мощностью 10 киловатт (он подойдёт для дома площадью до 120 кв. м) понадобится скважина глубиной от 170 до 200 м. Можно пробурить несколько скважин, но меньшей глубины. Преимущество способа заключается в том, что при такой укладке идёт наименьшее вмешательство в ландшафт вашего участка, если дом уже построен, а участок приведён в должный вид. Но при этом идут большие затраты на работы.

Горизонтальная укладка

По прилегающему участку вырываются траншеи огромной площади. Их глубина зависит от уровня промерзания земли в вашем регионе (от 3 метров и глубже), а площадь котлована – от квадратуры дома. Рассчитывать следует из того, что на 1 метр трубопровода приходится от 20 до 30 Вт энергии. Если устанавливать тот же тепловой насос на 10 кВт, длина контура должна быть от 300 до 500 м. По дну этих траншей укладываются трубы, и обратно засыпаются землёй.

Схема работы всей конструкции

По сути, есть три контура, по которому циркулирует жидкость. Первый из них мы обозначили как нагревание. Следующий контур находится внутри насоса. Там хладагент забирает тепло от контура нагревания и передаёт его на третий цикл посредством труб в дом.

Теплоноситель проходит по контуру под землёй и нагревается до температуры 7° C (таков показатель на глубине ниже уровня промерзания). Вся энергия, которую теплоноситель забрал из земли, приходит в тепловой насос.

В тепловом насосе есть первый теплообменник. В нём теплоноситель из земляного контура нагревает хладагент, повышая ему не только температуру, но и давление. В состоянии газа хладагент переходит во второй теплообменник. Тут он нагревает теплоноситель, который циркулирует по трубах внутри дома, а затем снова возвращается в жидкое состояние.

Ссылка на основную публикацию