Геотермальное отопление — прогрессивный метод теплоснабжения дома. Он основывается на использовании природного тепла земли для обогрева помещений. Преимущество технологии — неисчерпаемый и безопасный источник энергии. Зная принципы работы такой системы, её можно смонтировать своими руками.
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.
Особенности эксплуатации и принцип действия
Для отбора энергии с грунта или грунтовых вод в доме устанавливается тепловой насос. В дальнейшем энергия циркулирует по трубам теплоносителя. Этот принцип был разработан ещё в XIX веке физиком из Франции. Базовый узел отопления состоит из следующих компонентов:
конденсатор;- компрессор;
- испаритель;
- дроссельный клапан.
Компрессор нужен для того, чтобы «сжимать» тепло и перемешать к устройствам-потребителям. Для работы компрессора требуется питание от электросети.
Принцип работы геотермального отопления напоминает работу холодильника или кондиционера. В жаркое время поставляется прохлада, а в холодное — тепло. Алгоритм эксплуатации системы следующий:
- 1. Контур для сбора энергии располагается в естественной среде. По нему прокачивается теплоноситель и возвращается обратно к тепловому насосу. Чаще всего в качестве теплоносителя используется этиленгликоль или спирт.
- 2.
Переходя в тепловой насос, теплоноситель омывает теплообменник. В нем находится антифриз, который очень быстро закипает. В охлаждённом виде теплоноситель возвращается обратно во внешний контур. - 3. Антифриз в газообразной форме сжимается в компрессоре. В результате его температура поднимается до 60−65 градусов. В следующем теплообменнике он отдаёт тепло внутреннему контуру для непосредственного отопления помещения. Выполнив круг, антифриз возвращается в тепловой насос для начала нового взаимодействия с теплоносителем.
- 4. Тепло по всему дому разносится при помощи нагретого внутреннего контура. Рекомендуется сочетать геотермальную установку и систему тёплых полов.
Для функционирования такой системе необходима электроэнергия. При правильном подключении геотермальная установка имеет КПД больше 100%.
Монтаж и виды систем
Главное условие успешной работы гидротермальной установки — это температура естественной среды, где будут располагаться магистрали. Она не должна быть ниже 7 градусов. Чтобы получить такой температурный режим, трубопровод укладывается под грунт. В некоторых случаях основной средой может быть река или озеро. Чтобы достичь хороших температурных показателей, необходимо выполнить следующие этапы:
- 1.
Расчёт оптимальной мощности. Следует определиться, будет геотермальное отопление основным или дополнительным. Исходя из этого рассчитывается номинальная мощность устройства. - 2. Анализ состава почвы и глубины её промерзания. От этих расчётов зависит то, насколько глубоко будет расположен первичный контур труб.
- 3. Определение места расположения теплового насоса. Чтобы минимизировать теплопотери, насос рекомендуется устанавливать в отдельном специально обустроенном помещении. Это может быть подвал или сельскохозяйственная постройка. Температура воздуха в нём не должна опускаться ниже 14 градусов.
Невыполнение одного из этапов может привести к сбою в работе системы. Важно правильно провести первичный анализ, а только потом приниматься за монтаж оборудования.
Существуют следующие варианты монтажа трубопровода:
- горизонтальный;
- вертикальный;
- комбинированный.
Каждый из них имеет свои особенности. Перед тем как определиться с видом монтажа, следует изучить их преимущества и недостатки.
Горизонтальный монтаж
Горизонтальное размещение труб контура является довольно сложным. Они должны располагаться на глубине от полуметра до 3 м. Чтобы уменьшить общую площадь магистрали, трубы укладываются завитками. Расстояние между ними должно быть около 20 см.
Перед прокладыванием контура необходимо проверить теплоотдачу. Этот показатель должен составлять от 20 Вт/м². Для прокладки геотермической системы используются трубы из сшитого полиэтилена.
Важно правильно подобрать трубы для прокладывания наружного контура. Они должны иметь минимальную сопротивляемость к теплоотдаче. Полимерные трубы отличаются следующими преимуществами:
- 1. Хорошая гибкость. Это особенно важно при горизонтальном типе монтажа.
- 2. Возможность быстро заменить повреждённый участок.
- 3. Простота монтажа. Для стыковки используются механические муфты.
Чтобы отопить 100 кв. м площади дома, необходимо разместить контур на 250 кв. м. Следует учитывать то, что в месте монтажа труб не должно быть никаких насаждений и построек.
Вертикальное расположение
Такой тип установки труб поможет добиться максимального нагрева теплоносителя. В этом случае делаются скважины глубиной от 30 до 100 м. Этот вид монтажа имеет свои преимущества:
максимальная теплоотдача окружающей среды;- минимальная площадь для монтажа;
- отсутствие необходимости измерять показатель промерзания грунта.
Оптимальную глубину скважин должен определять специалист. Трудоёмкость монтажа напрямую зависит от состава грунта.
Создавая геотермальное отопление своими руками, необходимо правильно подобрать тип устройства, которое будет использоваться. Существуют следующие модели:
- грунт — вода;
- вода — вода;
- воздух — вода.
В зависимости от номинальной мощности аппарата рассчитывается количество электроэнергии, которая потребуется для полноценной работы электронного блока управления, компрессора и насоса. Подсчёты лучше доверить специалисту.
Комбинированная разновидность
Существует также и комбинированный тип укладки труб. Его принято считать разновидностью горизонтального вида, но с минимальной площадью для установки. Витки контура формируются по спирали на глубине около 5 м.
В качестве источника энергии может быть местный водоём или грунтовые воды. Принцип работы геотермального отопления дома в этом случае упрощается, следовательно, затраты на монтаж такой установки становятся меньше.
Теплообменник укладывается непосредственно в озёра на глубину не меньше, чем глубина его замерзания. Чаще всего это 3−3,5 метра. Главное условие — водоём должен располагаться не дальше, чем 100 м. В противном случае эффективность системы снижается.
Грунтовые воды для получения тепла используются крайне редко. Чтобы установить подземную установку, делается две скважины: выше и ниже по течению.
Земляное отопление дома будет стоить довольно много. Большая часть расходов уйдёт на приобретение специального теплового насоса. Поэтому его необходимо выбирать тщательно, чтобы исключить его дальнейшую поломку. Это отличная замена твердотопливному котлу.
