Розрахунок геотермального опалення будинку. Як використовувати безкоштовне тепло землі та води? Геотермальне опалення будинку: принцип роботи. Джерела геотермального опалення
В даний час багато власників приватних та заміських будинків вважають, що геотермальне опалення будинку – це щось із області заморської фантастики, а встановити таке диво можна тільки там, де є певна вулканічна активність або гарячі джерела. Оскільки такого роду явища не характерні для Росії, то й про геотермальне опалення будинку знають мало, а ці знання – лише поверхневі.
Однак така думка є помилковою, тому що насправді насос досить успішно утворює тепло, навіть якщо температура невисока. Тому таке ще альтернативне джерело опалення можна використовувати при помірному кліматі. Чи можна самостійно обладнати геотермальне опалення? Відповідь на це питання – позитивна, проте перед цим варто вивчити додатковий матеріал про особливості системи, її переваги, а також – про «підводні камені», які в даному випадку стосуються лише фінансових ресурсів.
Геотермальне опалення будинку
Види за типом конструкції
Геотермальне опалення в котеджі працює за принципом, трохи схожим на холодильник. Основним елементом тут виступає тепловий насос, який включається у два контури одночасно. Внутрішній контур є традиційною системою опалення, що складається з трубопроводу та радіаторів. А зовнішній – великий теплообмінник, який розміщують або під товщею води, або під землею.
Зазвичай усередині теплообмінника циркулює рідина, у складі якої є антифриз. Такого роду теплоносій приймає він температурний режимсередовища, яке згодом, уже підігріте, йде в тепловий насос. Акумульоване раніше тепло йде у внутрішній контур, після чого нагрівається вода в трубах і радіаторах.
Таким чином, геотермальне опалення будинку під ключ включає в систему один найважливіший елемент- тепловий насос. Це компактний пристрій, який займає небагато місця.
Зауважимо, що система досить дорога і трудомістка в плані установки. Щоб купити спеціальну апаратуру та провести масштабні земляні роботи, знадобиться чимало фінансових коштів.
Що й казати, а монтаж такої системи коштуватиме також дорого. Тому багато власників приватних та заміських будинків вирішують зробити опалення приватного будинку теплом землі самостійно.
Насамперед, необхідно враховувати, що теплообмінники бувають трьох типів – горизонтальні, вертикальні та водорозміщені.
- Горизонтальний теплообмінник.Такий вид досить часто використовується. При його застосуванні труби кладуться у спеціально зроблені траншеї на таку глибину, що трохи перевищує рівень промерзання ґрунтового покриву на місцевості. Однак дана системамає один недолік - це те, що потрібна велика площа для того, щоб розташувати колектор, а не кожен може дозволити собі таку конструкцію. А якщо на вашій території виростають дерева, обладнання потрібно ставити від них приблизно на відстані 1,5 метра.
- Вертикальний теплообмінник.Такий пристрій є компактнішим, але при цьому – і дорожчим. Для того, щоб обладнати геотермальне опалення будинку своїми руками з таким пристроєм, не знадобиться велика площа, проте вам знадобиться бурильна апаратура. Адже в цьому випадку глибина свердловини обов'язково має бути від 50 до 200 метрів. Зауважимо, що це найдорожчий спосіб, але прослужити він може цілих 100 років! Якщо ви хочете зробити гео опалення будинку, який розміщений за містом, система підійде. І ландшафт при цьому залишається в незайманому стані.
- Водорозміщений теплообмінник.Такий вид є економічним, тому що тут застосовується тепло води. Рекомендують встановлювати систему на відстані до водойми не більше 100 метрів. Контур трубопроводу кладеться на дно у вигляді спіралі, а глибина залягання має бути не більше 3 метрів. Що стосується водойми, то рекомендується, щоб її площа була не менше 200 квадратних метрів. За такої системи не потрібно трудомістких робіт та дозволу.
Таким чином, можна зазначити, що зробити геотермальне опалення заміського будинкусамостійно це досить складно. Однак можна здійснити задумане, маючи хоча б одного помічника. Оптимальним варіантомє третій спосіб, однак є кілька необхідних моментів, без яких він не працюватиме, а зокрема – водоймище.
Зауважимо, що, незважаючи на те, що облаштування системи, яка отримує тепло землі для опалення будинку, є досить дорогим, проте не заощаджуйте на монтажі. Адже саме від якості монтажу залежатиме ефективність опалення.
Чим так добре геотермальне опалення
Переваги геотермального опалення включають кілька пунктів, які зумовлюють поширення такої системи:
- Енергія землі для опалення будинку не може бути вичерпана.
- Тут немає ризику займання.
- Купувати паливо та зберігати його – не потрібно.
- Система повністю екологічна та безпечна.
- Працює автономно.
- На обслуговування опалення не доводиться витрачатися.
- Висока продуктивність.
Опалення будинку енергією землі чудово поєднується з теплою підлогою. Якщо використовувати таке поєднання двох опалювальних систем, то буде рівномірно розподілена температура по всіх приміщеннях, не буде зон перегріву. Якщо вивчити відгуки, можна відзначити, що витрати на монтаж системи окупаються, в середньому, через три роки.
Нюанси під час встановлення
Незважаючи на те, що термальне опалення будинку в Росії є поки що лише додатковим або альтернативним джерелом отримання теплової енергії, така система набуває свого поширення. Хоча спосіб опалення будинку і досить незвичний для нас, але елементи системи дуже нагадають вам водяне опалення. Адже приміщення також топитиметься радіаторами, куди трубопроводом йтиме тепло.
Геотермальне опалення приватного будинку обов'язково передбачає те, що основна частина системи буде розміщена під землею, коли ви використовуєте вертикальний або горизонтальний теплообмінники. А у приміщеннях ставиться сам прилад, що генерує теплову енергію.
Підбиваємо підсумки
Опалення будинку від землі можна встановити і самостійно, на це здатний практично кожен власник приватного або заміського будинку, який може придбати обладнання. Опалення заміського будинку із землі стає дедалі більш поширеним нині. І сьогодні можна зустріти навіть спеціально створені університети, які вивчають таку систему для її подальшої модернізації.
Геотермічне опалення будинку – це свого роду інноваційний спосіб опалити свій будинок, який, однак, існує вже давно.
Сьогодні підземне опалення приватного будинку вдосконалюється, розробляється максимально простий, але при цьому - функціональний спосіб монтажу. У разі передбачається можливість самостійного розрахунку всіх параметрів тощо. Земляне опалення заміського будинку дуже скоро перетвориться на основний спосіб обігріти своє житло, а відео з монтажу такої системи ви можете знайти нижче.
Більшість з нас розуміють, що використання палива вугілля, газу та деревини не обходиться безслідно для екології. Проте, впровадження альтернативних джерел енергії гальмується їхньою високою вартістю та ККД, які поки що поступаються традиційним. Але останнім часом виробники все частіше й частіше почали звертати увагу на подібні продукти, тому сподіваємося, що незабаром вони будуть простішими в установці і не такі дорогі.
Сьогодні розглянемо геотермальне опалення, яке можна встановити для приватного будинку своїми руками. Ви дізнаєтеся про принцип його роботи, види, особливості та самостійний монтаж.
Варто сказати, що в європейських країнах та США опалення від землі поступово стає основним джерелом опалення будинку, але в нас поки що такі системи виступають лише альтернативою традиційнішим.
Поява та поширення
Енергія землі для опалення стала поширюватися в США ближче до кінця 80-х років минулого століття в містах, які важко переживали кризу. Системою одразу зацікавилися заможні люди, яким вона давала змогу заощаджувати на обігріві житла. Потім вона почала дешевшати, і її став застосовувати і бідніший клас населення.
Через деякий час тепло землі для опалення перетворилося на прерогативу більшості власників приватних будинків. У Європі з кожним роком кількість домогосподарств, які використовують опалення будинку теплом землі, лише зростає.
Така тенденція поширення геотермального обігріву цілком зрозуміла. Використання тепла землі для опалення дозволяє суттєво економити сімейний бюджет, воно безпечне та економічне.
Функціонування геотермального обігріву
Його принцип роботи можна порівняти із звичайним холодильником, лише навпаки. Земля постійно утримує тепло, тому ним можна нагрівати об'єкти, розташовані на її поверхні.
Сенс способу в тому, що зсередини планета прогрівається гарячою магмою, а зверху ґрунт не дає їй промерзати. Одержувана теплова енергіявикористовується геотермальною системою обігріву, що базується на спеціальному тепловому насосі.
Відбувається наступний процес:
- Тепловий насос встановлюють на поверхні.
- У землі бурить отвір, в який опускають теплообмінник.
- Грунтова вода, що проходить через насос, нагрівається і використовується потім в побутових і промислових цілях..
Основною перевагою системи є співвідношення електричної енергії та отримуваної потужності – 1 до 4-6 кВт. Наприклад, при використанні звичайного кондиціонера виходить 1 до 1. Тому установка цілком зможе окупити незабаром.
Особливості
Самостійне опалення будинку від землі має певні труднощі, про які ми розповімо нижче:
- Починаються вони з виготовлення шахтного ствола.
Його розрахунок ведеться окремо для кожного конкретного випадку, до уваги беруть:
- клімат у цій місцевості;
- тип ґрунту;
- характеристику будови земної кори у цьому регіоні;
- площа обігріву.
Зазвичай глибина варіюється в межах 25-100 м-коду.
- на наступному етапіу ствол опускають труби, які повинні поглинати тепло з надр і подавати його в насос, що підвищує температуру теплоносія в системі опалення.
Порада: роботи краще проводити з помічником, тому що труби часто бувають досить великою масою.
Влітку опалення енергією землі можна запустити як кондиціонер. Навіщо активується зворотний механізм. Під час роботи теплообмінник почне брати охолоджувальну енергію.
Види
Для екологічно нешкідливої та ефективної роботи системи є три основні варіанти:
| Грунтові води | У цьому випадку застосовують для обігріву будівлі теплову енергію ґрунтових вод, розташованих на великій глибині. У неї досить велика температура, тому піднімає її та нагріває. Після цього вода через теплообмінник віддає основну частину існуючої енергії. |
| Антифриз | Метод потребує додаткових витрат. На глибину 75 м і нижче опускається резервуар з антифризом, ціна якого є досить високою. Коли він нагріється, його тепловим насосом піднімають до теплообмінника. Після віддачі тепла антифриз надходить знову в ємність. |
| Водойма | Цей спосібне потребує обладнання ґрунтової шахти. Таке опалення будинку від землі підходить у тому випадку, якщо є вихід на водойму. Від теплообмінника по дну водоймища ставлять горизонтальні зонди, які допомагають перетворювати тепло води. |
Переваги геотермального обігріву
Тепер дізнаємося, які переваги мають такі системи, і чи зможуть вони задовольнити наші запити:
- Теплова енергія виділяється в кілька разів більше, ніж витрата електроенергії на роботу насоса.
- Немає шкідливих викидів, тому опалення заміського будинку від землі є екологічно чистим способом.
- Для функціонування системи потрібна лише електрика. Не потрібне використання хімічних засобівта палива.
- Під час роботи немає небезпеки вибуху чи займання.
- Правильний монтажопалювальна система гарантує функціонування без техпідтримки приблизно 30 років.
Самостійне встановлення геотермального обігріву
Потрібно сказати відразу, що опалення будинку енергією землі вимагатиме одномоментного великого вкладення коштів. Левова частка з яких піде на облаштування шахтного ствола.
Порада: найдорожча частина у тепловому насосі – компресор. Якщо не бажаєте проблем, не купуйте його з китайського заводу.
Найкраще використовувати Danfoss або Copeland (бажано не з Китаю).
Рекомендуємо також використовувати замість радіаторів опалення систему теплу підлогу. Так можна знизити окупність обладнання у рази. Врахувати слід і щорічне підвищення тарифів на традиційні енергоносії, що також дозволить уникнути цінових стрибків.
Усередині будинку нічого не нагадуватиме про те, що ви використовуєте земляне опалення. Основна частина схеми – свердловина та теплообмінник, будуть приховані під землею. Необхідно лише виділити невелике місце для приладу, наприклад, у підвалі, що генерує теплоенергію.
Пристрій дозволяє проводити регулювання температури та подачу теплоенергії. Інструкція з монтажу системи опалення в будинку не відрізняється від традиційного способу, тому ніяких особливостей у ньому немає.
Висновок
Застосування теплових насосів дозволяє позбутися традиційних видів палива, що дорожчають щороку, хоча початкові витрати будуть досить великими. Монтаж геотермального опалення можна проводити самостійно, тільки при установці труб в шахтний стовбур бажано пригасити помічника.
Окупність проекту залежить від утеплення житла, а також методу обігріву – радіаторна або тепла підлога. Відео у статті дасть можливість знайти додаткову інформацію з вищезгаданої теми.
Пошуки альтернативних джерел енергії призвели до винаходу пристроїв, які здатні акумулювати тепло, що у великій кількості знаходиться в навколишньому середовищі людини. Сонячні промені, гейзерні джерела, ґрунт – все це тією чи іншою мірою може задовольнити потреби у нагріванні теплоносія для системи опалення та ГВП. Хоча геотермальне опалення за рахунок тепла землі є відносно новим напрямом, перспективи такого рішення очевидні. Завдяки установці спеціального обладнання з'являється можливість отримання дешевого практично нескінченного типу теплової енергії.Як отримати тепло в будинок із землі
Земля навіть у зимовий періодчасу не промерзає повністю. Цією особливістю користуються монтажні бригади, що прокладають трубопровід нижче точки замерзання. Дивно, але температура цих шарів рідко опускається нижче +5 +7°C градусів. Чи можна скористатися здатністю землі акумулювати тепло, витягти його та використовувати для нагрівання теплоносія? Звісно! Але щоби зробити альтернативне опалення приватного будинку за допомогою тепла землі можливим? потрібно вирішити такі проблеми:- Отримання тепла - потрібно акумулювати теплову енергію і направити її в резервуар, що акумулює.
- Нагрівання теплоносія. Нагрітий антифриз повинен передати теплову енергію рідини, що циркулює у системі опалення та ГВП.
- Остиглий антифриз необхідно відвести назад до теплообмінника для подальшого нагрівання.
Як працює геотермальне опалення будинку, принцип роботи
Підземне глибинне опалення із землі, це більше не фантастика. Такі установки можна спокійно купити у Росії. Причому геотермальні установки можуть працювати як за умов Півночі, і у південних широтах. Але який принцип вони використовують у своїй роботі? Саме це відбувається коли протирають спиртом шкіру перед уколом або поливають асфальтований майданчик, нагрітий під сонцем. Цей принцип було взято як основу розробки холодильного устаткування.
Далі виникла ідея, чому б не пустити процес охолодження у зворотний бік і не отримати замість холодного гаряче повітря. Більшість сучасних кондиціонерів може не тільки охолоджувати повітря в приміщенні, але й працювати на його нагрівання. Але недоліком таких пристроїв є те, що вони обмежені температурою довкілля. Так, після того, як позначка досягає -5 градусів, вони припиняють працювати. Геотермальні насоси для опалення приватних будинків від землі повністю позбавлені такого недоліку, хоча використовують принцип, що багато в чому нагадує роботу кондиціонера на нагрівання приміщення.
Як влаштовано геотермальне опалення
Як зазначалося, геотермальна система опалення з надр землі, багато в чому нагадує роботу кондиціонера як нагріву. Що відбувається у цей момент? - У нижніх шарах ґрунту, на дні річки чи озера встановлюють водяні колектори, якими циркулює антифриз. Колектори поглинають тепло та вивільняють холод.
- Нагрітий антифриз за допомогою насоса піднімається нагору.
- У буферному баку відбувається теплообмін. Нагрітий антифриз віддає теплову енергію теплоносія або нагріває воду.
- Остиглий антифриз надходить назад до колекторів.
Існують установки, які можуть самостійно опалювати великі приміщення, інші використовуються виключно, як допоміжне обладнанняздатне забезпечити від 50-75% потреби приміщення у теплі.
Геотермальне обладнання для використання тепла землі
Принцип роботи глибинної системи опалення будинку, за рахунок енергії землі, ґрунтується на застосуванні особливого обладнання. Воно виконує такі функції: акумулює тепло навколишнього середовища, передає його теплоносію системи опалення. Для цього використовують такі вузли: - Випарник – знаходиться глибоко під землею. Функція випарника у тому, щоб поглинути теплову енергію, що у навколишньому грунті.
- Конденсатор – доводить антифриз до необхідної температури.
- Тепловий насос – циркулює антифриз у системі. Здійснює контроль за роботою всієї установки.
- Буферний бак - збирає нагрітий антифриз в одному місці для передачі енергії теплоносія. Складається з внутрішнього бака, в ньому знаходиться вода із системи опалення та внутрішній змійовик, яким рухається нагрітий антифриз.
Хоча природне низькотемпературне геотермальне опалення будинку теплом землі дає досить теплову енергію, найбільш практичним варіантом опалення при такому рішенні є підключення його до системи «тепла підлога».
Монтаж та встановлення геотермального опалення
Основна складність щодо монтажу геотермального обладнання пов'язана із встановленням контуру теплообмінника у ґрунті-землі. Хоча в інтернеті можна знайти велика кількістьпорад як виконати ці роботи самостійно, практика показує, що більшість порад неможливо застосувати без спеціальної профільної освіти, отже, всі роботи повинні виконувати професійні монтажники, які є представниками виробника. Після звернення до фахівців геотермальні системи опалення приватних будинків за рахунок тепла землі встановлюються в наступні кілька етапів:- Виїзд інженера додому. Під час першого візиту беруться проби ґрунту, визначаються особливості місцевості та приймається рішення про найефективніший монтаж геотермальної системи. На ефективність установки може також впливати джерело передбачуваного тепла. Більш продуктивним вважається монтаж теплообмінників на дні водойми або біля джерел термічних джерел.
- Укладання договору та придбання необхідного обладнання. Розцінки можуть суттєво відрізнятися залежно від складності проведення монтажних робітта інших нюансів. Але в середньому, якщо обраний якісний німецький виробник, вартість установки приблизно дорівнюватиме його ціні. Придбання під ключ установки Vaillant для дому 350 кв. м. коштуватиме приблизно 21 тис. $
- Монтажні роботи Опалення приватного будинку підземними геотермальними джерелами тепла, а точніше, його ефективність залежить від правильного проведенняробіт на етапі монтажу Після того як водяні теплообмінники будуть встановлені в ґрунт, виконується підключення до геотермальної установки та системи опалення будинку.
- Пуско-налагоджувальні роботи. Інженер запускає систему та виконує точне регулювання пристрою. Після налаштування підписується Акт про здачу робіт.
Відповідно до чинного законодавства, підприємство, що встановлює обладнання, може надати додаткові гарантійні зобов'язання за умови оплати цих послуг. Такі гарантії обійдуться ще в додаткову 1000$.
Чи ефективне геотермальне опалення на Півночі
Щоб створити мінімальні умови, необхідні для роботи геотермальної установки, достатньо дотримання наступних умов:- Температура шару ґрунту, в якому розташовані теплообмінники, не повинна опускатися нижче +5, +7 ° C градусів.
- Протягом усієї системи, через яку протікає антифриз, створені умови, що дозволяють уникнути його замерзання.
- Геотермальне обігрів заміського будинку виконано після проведення всіх необхідних розрахунків та проектної документації.
Гейзерне опалення приватного будинку
Продуктивність геотермального насоса багато в чому залежить від температури ґрунту чи води, у яких знаходиться теплообмінник. У цьому плані жителі Камчатки перебувають у вигіднішому становищі. На півострові Камчатка знаходиться величезна кількість термальних джерел - гейзерів, які не остигають навіть у зимовий часроку. Перед монтажем устаткування обов'язково проводиться геологічна розвідка. Якщо тепле джерелознаходиться на території будинку, має сенс розташувати теплообмінники на дні цієї водойми. Геотермальна енергія у такому разі окупиться значно швидше.Як за допомогою геотермального насоса опалити будинок
Технологія обігріву будинку підземним теплом найбільш популярна на Заході. Це насамперед пов'язано з менталітетом мешканців західних країн. Вони звикли робити довгострокові інвестиції, які повністю окупаються лише за кілька років. Та й трохи знайдеться людей, які можуть заплатити за встановлення обладнання близько 20 тис. доларів одночасно. Але кількість охочих стати незалежними від інших джерел опалення постійно зростає. Альтернативні способи геотермального опалення будинку стають більш популярними, особливо якщо врахувати вартість газу, що постійно зростає.Теплова енергія буквально лежить під ногами. Справа тільки за тим, щоб нахилитися і підняти її. У цьому може допомогти геотермальна установка. Монтаж насоса дозволяє в залежності від місцевості або повністю компенсувати потреби в тепловій енергії, або задовольнити їх частково, значно знизивши навантаження на основне джерело опалення та систему ГВП частого будинку.
avtonomnoeteplo.ru
Чи ефективне опалення будинку за рахунок тепла та енергії землі: аналіз та поради щодо облаштування
Геотермальне опалення є одним із найперспективніших із усього числа альтернативних джерел отримання енергії. На відміну від геліосистем воно практично не залежить від пори року. Але чи вигідне опалення будинку за рахунок тепла та енергії землі?
Геотермальне опалення будинку
Схема геотермального опаленняСпочатку необхідно розібратися із принципами отримання теплової енергії. Вони ґрунтуються на підвищенні температури при заглибленні вглиб землі. На перший погляд підвищення ступеня нагріву незначне. Але завдяки появі нових технологій опалення будинку за рахунок тепла землі стало реальністю.
Головна умова для організації геотермального опалення є температура не нижче 6°С. Це характерно для середніх та глибоких шарів ґрунту та водойм. Останні мають більшу залежність від показника зовнішньої температури, тому дуже рідко використовуються. Як можна організувати опалення будинку енергією землі?
Для цього необхідно зробити 3 контури, заповнених рідинами з різними технічними характеристиками:
- Зовнішній. Найчастіше у ньому циркулює антифриз. Його нагрівання до температури не нижче 6 ° С відбувається за рахунок енергії землі;
- Тепловий насос. Без нього опалення за рахунок енергії землі неможливе. Теплоносій із зовнішнього контуру за допомогою теплообмінника передає свою енергію холодоагенту. Температура його випаровування менше 6°С. Після цього він надходить до компресора, де після стиснення відбувається підвищення температури до 70°С;
- Внутрішній контур. За аналогічною схемою виконується передача тепла від стисненого холодоагенту воді у системі долання. Таким чином відбувається опалення з надр землі з мінімальними витратами.
Незважаючи на очевидні переваги, зустріти подібні системи можна рідко. Це з великими витратами придбання устаткування й організації зовнішнього контуру забору тепла.
Найкраще довірити розрахунок опалення від тепла землі професіоналам. Від правильності обчислень залежатиме ефективність роботи системи.
Конструкція теплового насосу "Серцем" геотермального опалення є тепловий насос. Він складається з кількох компонентів, робота яких безпосередньо впливає на показник ККД усієї системи. Тому, перш ніж планувати опалення приватного будинку від землі, потрібно з'ясувати основні характеристики цього вузла.
Так як цей пристрій відноситься до розряду складного обладнання – рекомендується купувати лише заводські моделі. Конструкція теплового насоса включає наступні компоненти:
- Випарник. У цьому блоці відбувається передача енергії зовнішнього контуру;
- компресор. Необхідний для створення високого тискуу середовищі холодоагенту;
- Капіляр. Він служить зменшення внутрішнього тиску в контурі холодоагенту;
- Система управління. З її допомогою регулюється опалення приватного будинку від землі – температурний режим роботи, швидкість проходження теплоносія тощо.
Основною проблемою при самостійне виготовленнятеплового насоса є зменшення теплових втрат та нормалізація роботи внутрішнього контуру з холодоагентом. Налаштування заводських моделей відбувається ще на стадії виготовлення, а конструкції передбачені можливості регулювання її параметрів.
Як правильно розрахувати параметри насоса, щоби тепло землі для опалення будинку забезпечило нормальну температуру? Для цього потрібно дізнатися теплову потужністьнасос. Для приблизного обчислення можна скористатися такою формулою:
Де t1-t2 – різниця температури на вхідній та зворотній трубі, °С, V – розрахунковий обсяг витрати теплоносія, м³/год, Q – номінальна потужність теплового насоса, Вт.
Ця методика не застосовна для складних систем, оскільки у них є безліч додаткових чинників. Зокрема, теплові втрати на магістралі. Особливо це стосується тих зон, де вона виходить максимально близько до поверхні ґрунту. Для мінімізації теплових втрат слід утеплити труби опалення в землі.
Оскільки робота теплового насоса залежить від електроенергії, рекомендується встановити блок аварійного живлення.
Варіанти облаштування геотермального опалення
Способи облаштування зовнішнього контуруДля того щоб енергія землі для опалення будинку була використана максимально – потрібно правильно вибрати схему зовнішнього контуру. По суті, джерелом теплової енергії може бути будь-яке середовище - підземне, водяне або повітряне. Але при цьому важливо враховувати сезонні зміни погодних умов, про що йшлося вище.
В даний час поширені два види систем, які ефективно використовуються для опалення будинку за рахунок тепла землі – горизонтальна та вертикальна. Ключовим фактором вибору є площа земельної ділянки. Від цього залежить схема розміщення труб для опалення будинку енергією землі.
Крім нього враховуються такі фактори:
- Склад ґрунту. У скелястих та суглинці складно робити вертикальні стовбури для прокладання магістралей;
- Рівень промерзання ґрунту. Він визначить оптимальну глибину залягання труб;
- Розташування підземних вод. Чим вони вищі – тим краще для геотермального опалення. У такому разі температура зі зміною глибини буде підвищуватись, що є оптимальною умовоюдля опалення з допомогою енергії землі.
Також потрібно знати і про можливість зворотної передачі енергії у літній період. Тоді опалення приватного будинку від землі не функціонуватиме, а надлишок тепла переходитиме від будинку до ґрунту. За таким же принципом працюють усі холодильні системи. Але для цього потрібно встановити додаткове обладнання.
Не можна планувати встановлення зовнішнього контуру на відстані від будинку. Це збільшить теплові втрати в опаленні надр землі.
Горизонтальна схема геотермального опалення
Горизонтальне розташуваннязовнішніх труб Найпоширеніший спосіб встановлення зовнішніх магістралей. Він зручний простотою монтажу та можливістю щодо швидкої заміни несправних ділянок трубопроводу.
Для встановлення за цією схемою використовується колекторна система. Для цього робиться кілька контурів, розташованих на мінімальному видаленні 0,3 м один від одного. Вони з'єднуються за допомогою колектора, що подає теплоносій далі в тепловий насос. Це забезпечить максимальне надходження енергії в опалення від тепла землі.
Але при цьому потрібно враховувати низку важливих нюансів:
- Велика площа присадибної ділянки. Для будинку близько 150 м2 вона повинна бути не менше 300 м2;
- Труби обов'язково прославляються на глибину нижче рівня промерзання ґрунту;
- При можливому русі ґрунту під час весняних паводків збільшується ймовірність усунення магістралей.
Визначальною перевагою опалення від тепла грунту горизонтального типу є можливість самостійного облаштування. Найчастіше для цього не знадобиться залучення спецтехніки.
Для максимальної передачі тепла потрібно використовувати труби з високим показником теплопровідності – полімерні тонкостінні. Але при цьому слід продумати способи утеплення опалювальних труб в землі.
Вертикальна схема геотермального опалення
Вертикальна геотермальна система Це найбільш трудомісткий метод організації опалення приватного будинку від землі. Трубопроводи розташовуються вертикально, у спеціальних свердловинах. Важливо знати, що подібна схема набагато ефективніша, ніж вертикальна.
Її основна перевага полягає у збільшенні ступеня нагрівання води у зовнішньому контурі. Тобто. чим глибше розташовані труби – тим більше кількість тепла землі для опалення будинку надійде до системи. Ще одним фактором є невелика площа земельної ділянки. У деяких випадках облаштування зовнішнього контуру геотермального опалення ще до будівництва будинку в безпосередній близькості від фундаменту.
З якими труднощами можна зіткнутися під час отримання енергії землі для опалення будинку за цією схемою?
- Кількісне в якісне. Для вертикального розташування довжина магістралей значно вища. Вона компенсується більшою температурою ґрунту. Для цього потрібно робити свердловини глибиною до 50 м, що є трудомісткою роботою;
- Склад ґрунту. Для скельного ґрунту необхідно застосувати спеціальні бурові машини. У суглинці для запобігання обсипанню свердловини монтують захисну оболонку з ж/б або товстостінного пластику;
- У разі виникнення неполадок або втрати герметичності ускладнюється процес ремонту. В цьому випадку можливі тривалі збої в роботі опалення будинку через теплову енергію землі.
Але незважаючи на великі первинні витрати та трудомісткість монтажу, вертикальне розташування магістралей є оптимальним. Фахівці радять застосовувати саме таку схему встановлення.
Для циркуляції теплоносія у зовнішньому контурі у вертикальній системі потрібні потужні циркуляційні насоси.
Організація геотермального опалення
Встановлення горизонтального контуру геотермального опаленняУ споживачів досі залишається головне питання – чи можна використовувати опалення заміського будинку енергією землі як основне? Це можливо, але тільки за професійного підходу на всіх етапах - починаючи від розрахунку і закінчуючи монтажем та перевіркою системи.
Насамперед необхідно правильно підібрати тепловий насос. Враховуючи їхню високу вартість – слід спочатку виконати всі попередні розрахунки його характеристик. Тільки в цьому випадку опалення за рахунок теплової енергії землі матиме максимальний показник ККД. Серед надійних виробників можна виділити компанії Buderus, Vaillant та Veissman. Середня вартість теплового насоса для опалення із земляних надр становить близько 360 тис. рублів за номінальної потужності 6 кВт. Більш продуктивні моделі можуть коштувати понад 1 млн. рублів.
Окрім вартості потрібно звернути увагу на матеріал виготовлення труб. Для мінімізації теплових втрат в опаленні теплової енергії землі рекомендовано використовувати такі:
- Пошитий поліетилен. Відрізняється невисокою вартістю – оптимальний для горизонтальних схем;
- Сталева труба нержавіюча. Використовується в опаленні за допомогою теплової енергії землі з вертикальним розташуванням зовнішнього контуру. Вигідно відрізняється від зшитого поліетилену високим показником теплопровідності та механічною міцністю. Нестача – велика вартість.
Враховуючи всі ці фактори, поки в більшості випадків встановлюють геотермальне опалення від енергії землі в якості додаткового. Згодом вартість комплектуючих та ефективність теплових насосів підвищиться – і лише тоді можна буде розглядати подібні системи як основні.
З прикладом встановлення геотермального опалення у приватному будинку можна ознайомитись, подивившись відеоматеріал:
strojdvor.ru
Підземне геотермальне опалення будинку
Для забезпечення приватного будинку теплом традиційно використовуються агрегати, що працюють на електриці, твердому, газовому або рідкому паливі. В останні десятиліття як альтернативне джерело теплової енергії використовують сонячні колектори та тепло земних надр. Обігрів будинку за допомогою тепла землі називається геотермальним опаленням будинку.
Геотермальне опалення будинку за рахунок енергії землі Опалення від землі користується попитом, оскільки вартість звичних енергоносіїв неухильно підвищується, а запаси викопного палива при цьому скорочуються. Вкладення грошей у земляне опалення заміського котеджудосить вигідно з урахуванням економічних перспектив та суттєвої економії коштів на автономне теплопостачання у опалювальний період.
Способи одержання природної теплової енергії
Геотермальні теплові насоси розрізняються за способом отримання тепла:
- Установки, що використовують тепло ґрунтових вод глибокого залягання, гарячих гейзерів тощо.
- Системи, до складу яких входить резервуар з антифризом, що встановлюється у ґрунті на глибині від 75 метрів. Опалення із надр землі забезпечується за рахунок природного нагрівання ємності з антифризом; в результаті холодоагент, проходячи через теплообмінник, віддає отримане тепло та повертається в ємність.
- Геотермальний контур укладається по дну водойми, яка є природним акумулятором тепла. В даному випадку потрібно врахувати, що водоймище може повністю промерзнути в зимовий час.
Види геотермальних теплових насосів Опалення будинку енергією землі потребує масштабних робіт з монтажу системи, зате це екологічний спосіб отримати практично безкоштовну теплову енергію. Щоб опалити будинок, будуть потрібні незначні витрати на електроенергію, необхідну для функціонування системи.
Принципи функціонування геотермального опалення
Опалення за рахунок енергії землі успішно застосовується у різних кліматичних зонах: системи здатні працювати і у південних, і у північних регіонах.
Геотермальна установка у процесі свого функціонування використовує таке фізична властивістьдеяких рідин, як здатність випаровуватися, що призводить до охолодження поверхні. Саме це явище є основою роботи холодильного устаткування.
Принцип роботи геотермального опалення є запущений у зворотний бік процес охолодження. Саме так працюють кондиціонери, здатні не лише охолоджувати, а й підігрівати повітря у приміщенні.
Принцип роботи теплового насосу Однак установки для кондиціонування повітря мають обмежену працездатність - вони не можуть функціонувати при температурі нижче -5°C. А геотермальна система здатна забезпечити обігрів будинку незалежно від температури повітря на поверхні. Це з тим, що у тому середовищі, звідки вона забирає теплову енергію, природно підтримуються стабільні температурні умови.
Влаштування геотермальної опалювальної системи
Геотермія (наука про тепловий стан Землі) уможливила практичне застосуваннятеплової енергії, яку земна кора одержує від розпеченої магми в центрі планети.
Спеціально розроблений тепловий насос для опалення будинку встановлюється на поверхні, а в грунті або дні водоймища монтується теплообмінник. Теплова енергія викачується на поверхню і дозволяє нагріти теплоносій у контурі опалення будинку або об'єкта нежитлового призначення.
Як відбувається процес обігріву Геотермальне опалення приватного будинку – економічно ефективний варіант. Якщо використовувати енергію землі для опалення будинку, то на кожен кіловат електроенергії, необхідної для роботи обладнання, припадає від 4 до 6 кВт корисної теплової енергії, отриманої з надр планети.
У порівнянні з функціонуванням кондиціонера побачимо, що при його експлуатації на отримання 1 кВт теплової енергії потрібно витратити більше 1 кВт електроенергії. Це з неминучими втратами перетворення однієї енергії на іншу тощо.
Опалювати житловий будинок за рахунок теплової енергії земних надр дуже вигідно, але період окупності обладнання та витрат на монтаж займе певний час.
Використання тепла землі для опалення будинку не потребує встановлення традиційного котла для нагрівання теплоносія.
В даному випадку система складається із трьох складових:
- контур нагрівання – геотермальне джерело теплової енергії;
- опалювальний контур усередині будинку - низькотемпературний радіаторний чи підлоговий;
- насосна станція - тепловий насос для перекачування в опалювальний контур теплової енергії з контуру нагрівання у товщі ґрунту або під водою.
Геотермальна система опалення може застосовуватися також для обігріву теплиць, допоміжних споруд, води у басейні, садових доріжок тощо.
Устаткування для облаштування геотермального опалення
Геотермальне обладнання для глибинної опалювальної системи дозволяє акумулювати вилучену з навколишнього середовища теплову енергію та передавати її теплоносію в опалювальному контурі.
Список обладнання для обігріву за допомогою тепла землі включає:
- Випарник. Пристрій розташовують на глибині, і воно служить для поглинання теплової енергії, що знаходиться в геотермальних водах або грунті.
- Конденсатор. Дозволяє довести температуру антифризу до необхідної функціонування системи величини.
- Тепловий насос. Забезпечує циркуляцію антифризу у контурі нагрівання, контролює роботу геотермальної установки.
- Буферний бак – ємність для збирання нагрітого антифризу. Дозволяє передавати теплову енергію земних надр теплоносія. Бак, через який проходить теплоносій, обладнаний теплообмінником у вигляді змійовика. По ньому, віддаючи тепло, рухається нагрітий антифриз.
Схема влаштування теплового насоса Монтаж системи
Геотермальне опалення заміського будинку на етапі облаштування потребує солідних грошових вкладень. Висока підсумкова вартість системи багато в чому зумовлена великим обсягом земельних робіт, пов'язаних із монтажем контуру нагрівання.
З часом фінансові витрати окупаються, оскільки використовується в опалювальний сезонтеплова енергія витягується із земних глибин із мінімальними витратами електроенергії.
Монтаж горизонтального теплообмінника геотермальної системи опалення Для забезпечення опалення будинку теплом землі потрібен монтаж системи:
- основна частина повинна розташовуватися під землею або на дні водоймища;
- в самому будинку встановлюється лише досить компактне обладнання та прокладається контур радіаторного або підлогового опалення. Устаткування, розташоване всередині будинку, дозволяє регулювати рівень нагрівання теплоносія.
Як виглядає геотермальне обладнання у будинку При проектуванні опалення за рахунок тепла землі необхідно визначитися з варіантом монтажу робочого контуру і типом колектора.
Розрізняють два типи колекторів:
- Вертикальний – занурюється у ґрунт на кілька десятків метрів. Для цього на невеликій відстані від будинку потрібно пробурити кілька свердловин. У свердловини занурюється контур (найнадійніший варіант - труби зі зшитого поліетилену).
- Горизонтальний. Використання такого колектора допускається в регіонах з теплим та помірним кліматом, оскільки глибина промерзання ґрунту не повинна перевищувати 1,5 метра.
Недоліки: Великі фінансові витрати на буріння у ґрунті кількох свердловин завглибшки від 50 метрів.
Переваги: Підземне розташування труб на глибині, де температура ґрунту відрізняється стабільністю, забезпечує високу ефективністьроботи системи. Крім того, вертикальний колектор займає невелику площу земельної ділянки.
Недоліки: Необхідність використання великої площі ділянки (основний недолік). Цю ділянку землі після укладання контуру неможливо використовувати під сад чи город, оскільки система працює з виділенням холоду при транспортуванні холодоагенту, через що коріння рослин буде перемерзати.
Переваги: Дешевші земельні роботи, які можна навіть виконати самотужки.
Горизонтальний та вертикальний типколектора Геотермальну енергію можна добувати, якщо укласти на дні водоймища, що не промерзає, горизонтальний геотермічний контур. Однак, це складно здійснити на практиці: водоймище може бути розташоване за межами приватної території і тоді установку теплообмінника потрібно буде узгоджувати. Відстань від опалювального об'єкта до водоймища повинна становити не більше 100 метрів.
Важливо! Температура навколишнього колектора середовища не повинна опускатися нижче +5°C. Верхню частину колектора, що контактує з промерзаючим грунтом, потрібно захистити термоізоляцією для уникнення втрат теплової енергії.
Переваги і недоліки
Опалення енергією землі має низку переваг:
- Ефективність. У порівнянні з витратами на електрику для роботи теплового насоса, система дозволяє отримати в кілька разів більше теплової енергії.
- Екологічність. Даний вид опалення екологічно нешкідливий, відсутні викиди в атмосферу.
- Безпека. Немає необхідності використовувати якесь паливо, хімічні засоби тощо, немає загрози вибуху або займання обладнання.
- Мінімальна потреба у техпідтримці. Правильно змонтована система здатна опрацювати без будь-якого втручання не менше 30 років.
- Економічність. Під час експлуатації відсутні витрати на ремонт, що дає змогу окупити монтаж опалення протягом 5-8 років.
- Відсутність необхідності контролювати роботу системи.
- Низький рівень шуму під час роботи устаткування.
- Невичерпність джерела теплової енергії, не потрібно закуповувати та зберігати енергоносій.
Екологічність використання теплової енергії надр До недоліків можна віднести:
- спочатку високі витрати на обладнання;
- необхідність вести складні бурові роботи на ділянці для монтажу вертикального контуру або псувати ландшафт підготовкою траншів для горизонтального теплообмінника.
У помірному кліматі геотермальні установки довели свою ефективність. У північних регіонах цей вид опалення підходить для будинків невеликої площі (до 200 м2).
Розібравшись, як працює система та з яких частин варто, можна визначити можливість її монтажу на власній ділянці. Переважно опалення із землі облаштують на етапі будівництва будинку - у цьому випадку простіше вести земляні роботи, оскільки планування ділянки та створення ландшафтного дизайнуще попереду.
Відео на тему:
profiteplo.com
Як зробити опалення із землі в приватному будинку
Більшість з нас розуміють, що використання палива вугілля, газу та деревини не обходиться безслідно для екології. Проте, впровадження альтернативних джерел енергії гальмується їхньою високою вартістю та ККД, які поки що поступаються традиційним. Але останнім часом виробники все частіше й частіше почали звертати увагу на подібні продукти, тому сподіваємося, що незабаром вони будуть простішими в установці і не такі дорогі.
Сьогодні розглянемо геотермальне опалення, яке можна встановити для приватного будинку своїми руками. Ви дізнаєтеся про принцип його роботи, види, особливості та самостійний монтаж.
Як відбувається опалення теплом землі заміського будинку
Варто сказати, що в європейських країнах та США опалення від землі поступово стає основним джерелом опалення будинку, але в нас поки що такі системи виступають лише альтернативою традиційнішим.
Поява та поширення
Енергія землі для опалення стала поширюватися в США ближче до кінця 80-х років минулого століття в містах, які важко переживали кризу. Системою одразу зацікавилися заможні люди, яким вона давала змогу заощаджувати на обігріві житла. Потім вона почала дешевшати, і її став застосовувати і бідніший клас населення.
Через деякий час тепло землі для опалення перетворилося на прерогативу більшості власників приватних будинків. У Європі з кожним роком кількість домогосподарств, які використовують опалення будинку теплом землі, лише зростає.
Така тенденція поширення геотермального обігріву цілком зрозуміла. Використання тепла землі для опалення дозволяє суттєво економити сімейний бюджет, воно безпечне та економічне.
Функціонування геотермального обігріву
Його принцип роботи можна порівняти із звичайним холодильником, лише навпаки. Земля постійно утримує тепло, тому ним можна нагрівати об'єкти, розташовані на її поверхні.
Сенс способу в тому, що зсередини планета прогрівається гарячою магмою, а зверху ґрунт не дає їй промерзати. Теплова енергія, що виходить, використовується геотермальною системою обігріву, заснованої на спеціальному тепловому насосі.
Отримати опалення від тепла землі можна завдяки тепловому насосу
Відбувається наступний процес:
- Тепловий насос встановлюють на поверхні.
- У землі бурить отвір, в яку опускають теплообмінник.
- Грунтова вода, що проходить через насос, нагрівається і використовується потім в побутових і промислових цілях.
За допомогою теплового насоса вдається перетворити 1 кВт електрики на 4-6 кВт теплоенергії.
Основною перевагою системи є співвідношення електричної енергії та отримуваної потужності – 1 до 4-6 кВт. Наприклад, при використанні звичайного кондиціонера виходить 1 до 1. Тому установка цілком зможе окупити незабаром.
Особливості
Самостійне опалення будинку від землі має певні труднощі, про які ми розповімо нижче:
- Починаються вони з виготовлення шахтного ствола. Його розрахунок ведеться окремо для кожного конкретного випадку, до уваги беруть:
- клімат у цій місцевості;
- тип ґрунту;
- характеристику будови земної кори у цьому регіоні;
- площа обігріву.
На фото – основу геотермального обігріву будинку складають глибинна свердловина та тепловий насос.
Зазвичай глибина варіюється в межах 25-100 м-коду.
- На наступному етапі в ствол опускають труби, які повинні поглинати тепло з надр і подавати його в насос, що підвищує температуру теплоносія в системі опалення.
Порада: роботи краще проводити з помічником, тому що труби часто бувають досить великою масою.
Влітку опалення енергією землі можна запустити як кондиціонер. Навіщо активується зворотний механізм. Під час роботи теплообмінник почне брати охолоджувальну енергію.
Види
Для екологічно нешкідливої та ефективної роботи системи є три основні варіанти:
| Грунтові води | У цьому випадку застосовують для обігріву будівлі теплову енергію ґрунтових вод, розташованих на великій глибині. У неї досить висока температура, тому тепловий насос опалення піднімає її та нагріває. Після цього вода через теплообмінник віддає основну частину існуючої енергії. |
| Антифриз | Метод потребує додаткових витрат. На глибину 75 м і нижче опускається резервуар з антифризом, ціна якого є досить високою. Коли він нагріється, його тепловим насосом піднімають до теплообмінника. Після віддачі тепла антифриз надходить знову в ємність. |
| Водойма | Цей спосіб не вимагає обладнання ґрунтової шахти. Таке опалення будинку від землі підходить у тому випадку, якщо є вихід на водойму. Від теплообмінника по дну водоймища ставлять горизонтальні зонди, які допомагають перетворювати тепло води. |
Види геотермального обігріву
Тепер дізнаємося, які переваги мають такі системи, і чи зможуть вони задовольнити наші запити:
- Теплова енергія виділяється в кілька разів більше, ніж витрата електроенергії на роботу насоса.
- Немає шкідливих викидів, тому опалення заміського будинку від землі є екологічно чистим способом.
- Для функціонування системи потрібна лише електрика. Не потрібне використання хімічних засобів та палива.
- Під час роботи немає небезпеки вибуху чи займання.
- Правильний монтаж опалювальної системи гарантує функціонування без техпідтримки приблизно 30 років.
Як самостійно скористатися теплом землі для обігріву будинку
Самостійне встановлення геотермального обігріву
Потрібно сказати відразу, що опалення будинку енергією землі вимагатиме одномоментного великого вкладення коштів. Левова частка з яких піде на облаштування шахтного ствола.
Порада: найдорожча частина у тепловому насосі – компресор. Якщо не бажаєте проблем, не купуйте його з китайського заводу. Найкраще використовувати Danfoss або Copeland (бажано не з Китаю).
Рекомендуємо також використовувати замість радіаторів опалення систему теплу підлогу. Так можна знизити окупність обладнання у рази. Врахувати слід і щорічне підвищення тарифів на традиційні енергоносії, у той же час геотермальна система опалення будинку дозволить уникнути цінових стрибків.
Усередині будинку нічого не нагадуватиме про те, що ви використовуєте земляне опалення. Основна частина схеми – свердловина та теплообмінник, будуть приховані під землею. Необхідно лише виділити невелике місце для приладу, наприклад, у підвалі, що генерує теплоенергію.
Конструкція теплового насосу
Пристрій дозволяє проводити регулювання температури та подачу теплоенергії. Інструкція з монтажу системи опалення в будинку не відрізняється від традиційного способу, тому ніяких особливостей у ньому немає.
Висновок
Застосування теплових насосів дозволяє позбутися традиційних видів палива, що дорожчають щороку, хоча початкові витрати будуть досить великими. Монтаж геотермального опалення можна проводити самостійно, тільки при установці труб в шахтний стовбур бажано пригасити помічника.
Окупність проекту залежить від утеплення житла, а також методу обігріву – радіаторна або тепла підлога. Відео у статті дасть можливість знайти додаткову інформацію з вищезгаданої теми.
Page 2
Однією з основних тенденцій сучасного світу є те, що ціна на традиційні види енергоносіїв, які використовуються для опалення будинку, постійно зростає. Тому все більше людей замислюються про повний або частковий переведення своїх жител на альтернативні видиобігріву, що не використовують палива у традиційному розумінні цього слова.
Особлива увага приділяється невичерпним природним ресурсам, яких, наприклад, відноситься сонячне світло.
Альтернативні джерела енергії – майбутнє систем опалення
Способи отримання безкоштовної теплової енергії
Як це не дивно звучить, існує навіть не один, а дещо різних способівопалення власного будинку без використання газу або твердого палива.
До них відносяться:
- Енергія землі. Грунт нижче за рівень промерзання навіть взимку має постійну температуру, правильно використовуючи яку можна опалювати приміщення будинку.
- Енергія води. Принцип використання той самий, що й у землі. Якщо недалеко від будинку є відкрита водойма, яка не промерзає до дна в зимовий час, цю енергію також можна перетворити на тепло, що йде на опалення.
- Енергія повітря. Повітря на вулиці є джерелом тепла. Охолодивши його за допомогою спеціальної апаратури, отриману енергію можна направити на підвищення температури в будинку.
Теплова енергія землі може використовуватись для опалення будинку
Усі перелічені вище технології відомі інженерам вже досить давно, але вони мають суттєву нестачу: для вилучення теплової енергії мають бути використані спеціальні пристрої, які працюють від електрики. Тому отримати повністю безкоштовне тепло тут не вдасться.
Єдиним варіантом залишається сонце. Хоча обладнання, необхідне для трансформації сонячної енергії на теплову, коштує досить дорого, інструкція з його монтажу проста. Ви зможете сконструювати колектори опалення та своїми руками, забезпечивши себе безкоштовним теплом у майбутньому.
Зверніть увагу! Ефективно працюватиме така установка лише у південних районах, де сонце добре обігріває землю.
Для інших регіонів нашої країни можна порадити використовувати таку конструкцію як доповнення до традиційним методамопалення.
Сонячна енергія – найперспективніше джерело тепла для опалення будинку
Використання геліосистеми для опалення
Загальні вимоги
Перед прийняттям рішення про встановлення сонячної системи опалення врахуйте такі обставини:
- Доцільно встановлювати сонячну систему опалення лише як основну частину. У певні дні та місяці вона збільшує потужність традиційної кліматичної мережі, знижуючи витрати на оплату палива. Сучасне обладнання ще не дозволяє використовувати сонячні колектори як джерело тепла.
- Сонячна система обігріву не зменшує ефективність основної системи опалення, оскільки функціонує окремо.
- Існує обладнання, здатне акумулювати енергію сонця, накопичуючи її у спеціальних пристроях. Однак ці технології знаходяться на стадії розробки та широко не застосовуються. Тому будинок і має бути обладнаний традиційним котлом.
- Влітку опалювальна системаможе бути використана як джерело гарячої води для побутових потреб. Контур опалення вимикається.
Геліосистема не здатна покрити всю потребу будинку в тепловій енергії
Площа сонячних колекторів
Для визначення площі полів, які збирають сонячну енергіюі перетворять її на теплову, необхідно взяти за основу потребу в теплі всіх літніх споживачів.
Сюди відносяться:
- система постачання гарячою водою;
- система запобігання конденсації вологи в підвальних приміщеннях;
- інші інженерні мережіне пов'язані з опаленням.
Потім отримане значення необхідно збільшити в 2-2,5 рази, отримавши цим шукану потужність геліосистеми. Точні розрахункидоцільно доручати фахівцям, оскільки на цей параметр впливає багато інших факторів.
Порада! Для зразкового (дуже грубого) визначення площі сонячних колекторів можна взяти таке співвідношення: на опалення 1 км.метра будинку необхідно геліополі площею від 0,1 до 0,2 кв. метри.
Кут нахилу сонячних панелей
При монтажі геліосистеми дуже важливо дотримуватися кута нахилу колекторів, що рекомендується, по відношенню до горизонту. Якщо ви маєте можливість вибрати цю величину, що буває не завжди, то сонячні панелі необхідно розміщувати під кутом 60 градусів до горизонту, спрямованими в південну сторону.
Зверніть увагу! Цей параметр дещо відрізняється від того, який використовується у системах забезпечення гарячою водою.
Таким чином, досягається велика ефективність роботи панелей у зимовий час, і зменшуються надлишки теплової енергії, що утворюється влітку.
Якщо панелі, що вловлюють сонячне тепло, передбачається монтувати на даху, кут якого не перевищує 30 градусів, доцільно віддати перевагу не плоским, а трубчастим конструкціям (з вакуумними трубками). Їхні кронштейни передбачають можливість індивідуального орієнтування та зміни кута нахилу над горизонтом, що суттєво збільшує ефективність.
На фото – сонячні колектори, що складаються з вакуумних трубок
Місткість накопичувача води
Щоб покрити потребу мешканців будинку в гарячій водінеобхідно до складу сонячної кліматичної системи включити накопичувальну ємність. Вона дозволяє забезпечувати мешканців водою у похмурі дні.
Місткість бака розраховується так:
- 50 літрів на кожен квадратний метрплоских сонячних колекторів;
- 90 літрів за кожен квадратний метр трубчастих накопичувачів.
Схема роботи сонячної системи опалення
Різновиди сонячних систем опалення
При конструюванні кліматичної геліосистеми ви можете вибрати між двома основними варіантами:
- Акумулювати сонячну енергію у спеціальних пристроях для подальшого використання. У цьому випадку частиною системи є накопичувальний бак, в якому нагрівається вода. Щоб забезпечити роботу системи у похмурі дні, потрібний додатковий котел на традиційних джерелах енергії. Він грітиме воду в баку при недостатньо ефективної роботиСонячна кліматична система.
З ємності трубопроводами розігрітий теплоносій надходить у радіатори опалення, які працюють так само, як і в класичній системіобігріву.
- Безпосередньо використовувати отримане тепло в систему обігріву будинку. Тут сонце гріє воду, що йде від батарей (зворотку). Таким чином у котел надходить теплоносій з вищою температурою, що суттєво знижує витрати на обігрів – нагрівач працюватиме з набагато меншим навантаженням.
Комбінована система опалення з котлом та сонячними панелями
Деякі особливості експлуатації
Зазначимо найбільш важливі моментищодо використання геліосистем:
- вона може покрити трохи більше третини потреб будинку в опаленні;
- її роблять частиною традиційної системи з рідким теплоносієм, де як нагрівальне обладнання використовуються радіатори;
- як основне джерело енергії доцільно використовувати конденсаційний газовий котел, що володіє найвищим ККД;
- кут нахилу колекторів необхідно робити рівним 60 градусів, інакше ефективність роботи геліосистеми суттєво знижується взимку.
Тепло Сонця можна використовувати по-різному
Висновок
Хоча існуючі в даний час геліосистеми і не можуть замінити традиційне опалення, вони суттєво знижують навантаження на котел, заощаджуючи паливо, що використовується. І сонце не єдиний помічник у цьому. Більш детально про комбіновані схеми опалення ви можете дізнатися з відео в цьому матеріалі.
gidroguru.com
Обмеженість запасів природних енергетичних ресурсів змушує людство шукати альтернативні джерела енергії. Геотермальне опалення будинку - чудова альтернатива традиційним способамопалення. На підтвердження цього можна навести фактичні дані про широке використання геотермальних систем опалення в Європі та Америці як основні джерела тепла.
Трішки історії! Геотермальні системи опалення значно розширилися наприкінці вісімдесятих років минулого століття переважно на території Америки. На початку солідні інвестиції в монтаж такої установки дозволяли її використовувати лише заможним людям, а через кілька років ця система сала доступна для американців менш заможних, піднявши значущість геотермальних систем опалення на ринку опалювальної техніки.
У країнах Європи ще два десятки років тому кількість геотермальних установок перевищувала 12 млн., а сьогодні про величину «заселення» геотермальних установок у приватних будинках можна лише здогадуватися.
Чому так відбувається?
Все дуже просто! Найбільш доступна та зручна система газового опалення зменшує запаси природного палива за гроші з Вашої кишені. А спалювання твердого палива (дрів, вугілля, торфу) не лише незручно, а й супроводжується виділенням шкідливого вуглекислого газу, випадання сажі та смол. А ще потрібне додаткове приміщення для зберігання палива.
Принцип дії системи
Геотермальні системи опалення мають подібний до холодильника (кондиціонера) принцип дії. Рефрижератор холодильника просто охолоджує повітря, а геотермальний тепловий насос нагріває теплоносій опалювальної системи.
Для обігріву приміщення використовується тепло (енергія) Землі. Тепловий насос, розташований у будинку, забирає енергію у ґрунтових вод або самого ґрунту, перетворюючи її на тепло. Потім це тепло використовується для нагрівання теплоносія самої системи опалення будинку.
У основі принципу дії теплового насоса лежить зворотний цикл Карно, розроблений ще ХІХ столітті.
«Серцем» такої системи є компресор, який «стискає» та «переносить» тепло. Для цього йому потрібне зовнішнє джерело енергії – електрична мережа.
У компанії з компресорів у внутрішньому контурі теплового насоса працюють: конденсатор, випарник та дросельний клапан.
Тепловий насос працює так:
- Теплозабірний колектор заповнюється рідиною, що незамерзає (гліколева суміш, суміш води і спирту або солона вода), яка транспортуватиме «підземне» або «підводне» тепло до насоса.
- Ця теплова енергія у випарнику передається холодоагенту з дуже низькою температурою кипіння, що призводить до його різкого закипання та випаровування (перетворення на пару).
- Компресор, що працює, підвищує тиск цієї пари, що відповідно призводить до підвищення його температури.
- У конденсаторі охолоджується холодоагент, передаючи тепло контуру опалення будинку, і конденсується.
- Через дросельний клапан холодоагент потрапляє назад у компресор, і цикл повторюється знову.
Тепловий насос ще можна назвати іншими словами "вивернутий навиворіт" холодильник. Адже в холодильнику холодоагент нагрівається за рахунок тепла, поміщених у нього (холодильник) продуктів, і через систему трубок виводиться на задню стінку, нагріваючи повітря поза холодильником.
А у разі теплового насоса це тепло, що виділяється, нагріває теплоносій в системі опалення самого будинку. Як опалювальні прилади в таких системах опалення найчастіше і ефективніше використовуються «теплі підлоги».
Зауважте! За наявності якісного та правильно розрахованого «теплозабірного» контуру при споживанні 1 кВт електроенергії тепловий насос здатний віддати в систему до 5 кВт теплової енергії!
Види теплообмінників геотермальних систем опалення
Горизонтальний теплообмінник
Труби горизонтального контуру укладають на глибину, що перевищує товщину шару промерзання ґрунту.
Такий варіант теплового контуру є оптимальним, коли є велика площа присадибної ділянки без садових насаджень (дерев). Прокладка труби контуру не допускається з відривом менше 1,5 м від крони дерева.
При опаленні будинку 250 м 2 знадобиться площа 600 м 2 для розміщення теплообмінного контуру. А така площа не завжди є доступною. Особливо у густонаселених котеджних містечках.
Цей фактор можна назвати недоліком такого типу теплообмінника.
Вертикальний теплообмінник
Вертикальний теплообмінник – розкіш, яку, можливо, зможе дозволити собі не кожен забудовник. Для облаштування такого теплообмінника знадобиться спеціальне бурильне обладнання.
Контур теплообмінника опускається в свердловину глибиною 50-200 м. Для збільшення теплової потужності використовують кілька свердловин, трубопроводи яких з'єднані через спеціальні колекторні вузли.
Перевагою організації такої системи контуру теплообмінника можна назвати можливість робіт на облаштованій території – такий спосіб не зашкодить існуючому ландшафту.
Теплообмінник, розміщений у воді
Цей варіант найбільш економічний у монтажі – немає необхідності виконувати землекопні роботи, але потребує наявності водоймища площею не менше 200 м2 на відстані не більше 100 м від будинку. Труби контуру укладають на глибину, більшу за глибину промерзання (не менше 2-3 м) на дно.
Переваги та недоліки геотермальних систем опалення
Однією з найвагоміших переваг геотермальних систем опалення хочемо виділити його екологічну безпеку для Вашого житла. Адже процес нормальної роботи теплового насоса не супроводжується шкідливими викидами в атмосферу. А відсутність горючих речовин у паливному насосі за наявності справної електропроводки фактично зводить нанівець загрозу займання.
Відсутність палива - це відсутність витрат на його доставку і зберігання.
Низьке споживання електроенергії при порівняно високій тепловіддачі (з 1 кВт електроенергії до 5 кВт теплової енергії) є ще одним важливим (або найважливішим) фактором, що визначає вибір геотермальної системи опалення заміського будинку.
Автономність геотермальної системи опалення звільняє вас від необхідності стежити за нею та обслуговувати.
Важливою функціональною перевагою геотермальної системи опалення є її здатність працювати як кондиціонер у спеку. У такому режимі відбувається все навпаки: тепло із приміщення прогріває холодоагент, який передає його зовнішньому тепловому колектору.
Недоліком такої системи є складність її монтажу і, відповідно, висока вартість, як монтажних робіт, так і самого обладнання.
Геотермальна система опалення є найдорожчою в монтажі та придбанні обладнання.
У цьому випадку можна заощадити кошти на самостійної установкицієї системи, але необхідно приділити значну увагу розрахункам та консультаціям із «профі».
Використання бівалентної схеми опалення
Бівалентна система має на увазі паралельне використання двох джерел тепла в пікові навантаження (при низьких температурах навколишнього середовища).
У такій системі паралельно до теплового насоса підключається додатковий котел, наприклад електрокотел. Його використовують за необхідності використання інтенсивного режиму опалення за низьких температур навколишнього середовища.
Якщо «морозних» днів у році в регіоні Вашого проживання невелике, наявність такого «помічника» дозволяє заощадити на потужності теплового насоса, що суттєво позначається на його вартості.
Через постійне зростання цін на енергоносії люди намагаються стати енергетично незалежними. Так, більш актуальним стає використання альтернативних джерел тепла. Йдеться про геотермальну систему опалення, яка передбачає застосування спеціальних насосів. Завдяки їй стає можливим отриманнятепла безпосередньо із землі.
Принцип роботи системи опалення
Люди завжди намагалися отримати тепло, що виходить із надр землі. Завдяки появі геотермального опалення це стало можливим.
У центрі землі розташовується магма, що прогріває землю. Через наявність верхнього шару ґрунту вона не охолоджується. Достатньо було навчитися застосовувати таке тепло, щоб відкрити альтернативне джерело тепла. За його грамотного використання вдасться вирішити проблему теплозабезпечення будь-яких заміських будинків.
Багато людей вважають принцип роботи геотермального теплового насоса досить складним. Насправді достатньо розібратися з особливостями опалення із землі. Робота системи можлива завдяки наявності зовнішнього контурувиконує функції теплообмінника. Він знаходиться у воді або під землею. Усередині цього елемента розташовується вода або будь-яка інша рідина, що вбирає тепло. Теплоносій потрапляє в геотермальний насос, що акумулює тепло. Це обладнання розподіляє отриману енергію по всьому внутрішньому контуру.
Варто зазначити, що такі теплові насоси відповідають стандартним розмірам, проте їх продуктивність виявляється справді високою.
Різновиди геотермальних систем
Існує декілька видів таких систем опалення. Усі вони відрізняються лише теплообмінником. Його вибір залежить від особливостей ділянки та деяких нюансів місцевості.
Багато людей не можуть зробити вибір. Щоб не помилитися, варто врахувати фінансові можливості та деякі особливості земельної ділянки. Якщо поряд з будинком розташовується водоймище, яке відповідає всім згаданим вимогам, то вдасться організувати геотермальне опалення своїми руками. Причому дозвіл на використання теплових насосів та виконання робітвід будь-яких інстанцій не потрібно. Якщо говорити про використання інших систем, то для вертикального теплообмінника знадобляться значні фінансові вкладення, а для горизонтального – багато незайнятої землі.
Переваги такого способу опалення
Існує багато суперечливих думок щодо альтернативних джерел тепла. Звісно, геотермальне опалення будинку не стало винятком. Однак об'єктивних переваг у такої системи справді багато.
Самостійна організація геотермального опалення
Як згадувалося раніше, подібна система є найбільш доступною, отже, кожен власник будинку може скористатися енергоресурсами землі. При цьому організація геотермального опалення не вимагатиме значних вкладень чи людських ресурсів. Монтаж системи власноруч досить простий. У разі головне – виконати правильні розрахунки.
Природно, встановлення обладнання та самих теплових насосів залежить від обраного типу теплообмінника.
- Найпростіше виконати монтаж за умови, що будинок розташований біля водойми. У такому випадку достатньо найняти кількох помічників та спецтехніку, щоб прокласти трубу на дні. Після цього залишиться лише підключити тепловий насос, після чого у будинку буде тепло.
- Якщо ви віддали перевагу горизонтальному теплообміннику, то доведеться перекопати ділянку. Згодом тут не вдасться організувати сад чи город.
- Найбільш складним вважається встановлення вертикального теплообмінника. Виконання такої роботи варто довірити фахівцям, які мають відповідний досвід та професійне бурильне обладнання.
Крім укладання труб необхідно звернути увагу на монтаж самого теплового насоса. Подібний прилад має бути правильно встановлений, інакше система виявиться неефективною.
Геотермальне опалення почало використовуватися зовсім недавно. Завдяки йому вдається отримати дешеву енергію із мінімумом витрат. Щоб такий альтернативний варіантвиявився ефективним, необхідно врахувати усі вимоги, а також правильно встановити тепловий насос.