Геотермальное отопление для дома — стоимость работ под ключ

Прогрессивный способ геотермального отопления дома использует принцип работы, заключающийся в применении тепла земли для обогрева помещения. Так как традиционное топливо относится к исчерпаемым природным ресурсам, то стоит побеспокоиться заранее о переходе на новейшие неисчерпаемые источники энергии.

Перспективы геотермального тепла

Новые источники энергии как геотермальное тепло играют существенную роль в продвижении чистой более устойчивой энергетической системы. Это одна из немногих технологий использования возобновляемых источников энергии, которые могут поставлять тепло непрерывно. Кроме того, в отличие от угольных и атомных электростанций, бинарные установки могут использовать гибкий источник для баланса переменной поставки возобновляемых ресурсов, таких как ветер и солнечная энергия с различными видами солнечных батарей. Затраты на новые источники энергии в виде геотермального тепла становятся все более конкурентоспособными.

По прогнозам энергетической информации стоимость энергии для новых установок будет менее 1 рубля за киловатт-час (кВт/ч). К примеру, более чем 2 рубля стоит электроэнергия на природном газе и более чем 2,5 рубля на обычных угольных электростанциях.

Существует также перспективы непосредственного использования этого типа ресурсов в качестве источника отопления домов и предприятий в любом месте.

Расширение геотермальных тепловых систем

Отопление за счет тепла земли  как новый источник энергии возможно везде под поверхностью земли, но условия, которые могут реализовать циркуляцию воды на поверхность имеет не вся поверхность земной суши. Подход использования тепла в засушливых районах известен как усовершенствованные системы или «сухая нагретая порода».

Перспективы геотермального тепла

Горячие водоемы, обычно находятся на больших глубинах ниже поверхности, чем обычные устройства. Вода сначала откачиваются под высоким давлением на поверхность для выработки электроэнергии. Затем вода возвращается через нагнетательные скважины для завершения цикла циркуляции. Некоторые электростанции могут использовать закрытый бинарный цикл и не выпускать жидкости или выбросы удерживающие тепло за исключением водяного пара.

Совместное производство геотермального тепла совместно с нефтяными и газовыми скважинами

Во многих существующих нефтяных и газовых резервуарах имеется значительное количество высокотемпературной воды под высоким давлением. Эта высокотемпературная жидкость может совместно использоваться для получения геотермального тепла наряду с добычей ресурсов нефти и газа. В некоторых случаях совместная эксплуатация этих ресурсов может даже повысить добычу нефти и газа. Однако, для того, чтобы задействовать весь потенциал необходимо укрепление технологических систем и совместное производство геотермальной электроэнергии для нефтяных и газовых скважин.

Эти новые источники энергии е за счет тепла земли  должны поддерживаться беспрецедентным уровнем федерального финансирования. Возможные инвестиции в новые источники энергии начнут производить значительные чистые выгоды в будущем.

Типы тепловых насосов

В российских условиях применяются четыре типа тепловых насоса, характеризующие теплоноситель на входе и выходе отопительной системы:

  • вода — вода;
  • воздух — воздух;
  • грунт – вода;
  • воздух — вода.

Выбирая любой из типов тепловых насосов необходимо помнить, что такой обогрев дачного или частного дома будет особенно эффективным в хорошо утеплённом доме. Утеплены должны быть стены, крыша, фасад, подвал. Тепловые потери должны быть максимально снижены.

Разница температур на входе и выходе теплового контура должна быть небольшая, поэтому системы лучше работают в низкотемпературном режиме. То есть тёплый пол подключить выгоднее, чем греть горячую воду. Также для достижения лучшего эффекта рекомендуется использование тепловых насосов совместно с другим источником тепла, например, электрическим насосом. А также целесообразно применение теплового аккумулятора.

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.

Минусы и недостатки системы геотермального отопления

Земные недра – известный с древнейших времен источник тепла. На глубине 6 метров от поверхности грунта начинается область стабильной температуры, которая круглогодично равняется средней годовой температуре атмосферы региона (примерно +15 ⁰С в умеренной климатической зоне). Поговорим про минусы геотермального отопления.

Сегодня тепло Земных недр активно используется для организации геотермального отопления.

Разумеется, несмотря на неиссякаемость тепловой энергии грунта, организация геотермального отопления сопряжена со множественными сложностями, как технического, так и экономического характера.

Минусы и недостатки системы геотермального отопления

С точки зрения финансовой выгоды, установка геотермальной системы уступает традиционному твердотопливному, газовому и электрическому обогреву.

Главные недостатки геотермального отопления

1. Необходимость электрической энергии. Простейшая геотермальная система требует для получения 4 (кВт) тепловой энергии не менее 1 (кВт) электричества.

Забор тепла от грунта не происходит сам по себе. Для теплообмена обязательно и непременно используется насос. Случись что с электросетью, отопительный контур сразу перестанет обеспечивать объект теплом, так как тепловой насос остановится без электропитания.

2. Низкий уровень теплоотдачи. Традиционная горизонтальная система геотермального отопления, которая уходит под землю на глубину 15-30 метров, обеспечивает лишь 40 (Вт) тепловой энергии с каждого погонного метра подземной магистрали.

Минусы и недостатки системы геотермального отопления

Для получения 4 (кВт) тепловой энергии нужно задействовать не менее 100 (м) трубопроводного контура. Если же планируется отапливать объект общей площадью 250 (м2) (высота потолка 2,5-3 метра), нужно задействовать систему отопления мощностью не менее 27,5 (кВт). Для работы такого оборудования понадобится минимум 688 метров погонных подземного трубопровода.

Это далеко не все недостатки геотермального теплового насоса.

3. Ограниченная сфера применения. Геотермальное отопление возможно установить далеко не на каждом объекте. К примеру, отапливать отдельную квартиру в многоэтажке или какой-нибудь магазин в центральных районах города точно не получится. Разрабатывать грунт на территории густонаселенных жилмассивов вряд ли кто-то разрешит.

Другое дело, если геотермальное отопление организовывается на территории жилищного объекта из частного сектора или для какого-нибудь предприятия на окраине города.

4. Высокая стоимость установки геотермального отопления. Само оборудование для организации геотермального отопления стоит минимум в 10 раз дороже аналогичной по мощности газовой техники.

Минусы и недостатки системы геотермального отопления

Но покупка оборудования является далеко не полной статьей расходов. В сумму установки геотермального отопления нужно дополнительно включить расходы на создание и обустройство подземных коммуникаций. Не нужно забывать и про пусконаладочные работы, а также обслуживание.

Геотермальное отопление обходится очень дорого.

5. Длительная окупаемость. Срок окупаемости среднестатистической геотермальной системы во многом превышает 10-15 лет. Большой срок окупаемости обусловлен высокой стоимостью оборудования и монтажа коммуникаций.

Для сравнения, традиционный бытовой газовый котел мощностью до 12 (кВт) окупается в среднем за 5 лет.

Вывод

Минусы и недостатки системы геотермального отопления

Конечно, минусы данного типа отопления хорошенько компенсируются преимуществами геотермальных систем. Стоит отметить, что геотермальное отопление не наносит вреда экологии. Если вы приверженец “зеленой энергетики” и не сильно ограничены в бюджете, то грех не использовать геотермальную энергию.

Еще одним важным преимуществом геотермальных коммуникаций является неприхотливость к обслуживанию. Так же как и к хорошему холодильнику, к геотермальному насосу можно не подходить для сервиса на протяжении первых 30 лет точно.

Простая теплица с подогревом земли своими руками

Грядки с водяным подогревом также имеют ряд преимуществ. Во-первых, конденсат, образующийся на трубах, дополнительно увлажняет почву. Такая конструкция оказывает равномерный прогрев воздуха в помещении. Чтобы обогреть теплицу, необходим будет газовый или электрический котел, также можно использовать небольшую печку из кирпича или металла на дровах.

Читайте также:  Какой вред инфракрасные обогреватели приносят человеку

К ней нужно приобрести трубу для выхода дыма. Выбор производят в соответствии с конфигурацией обогревателя.

Для установки печи или котла, необходимо подготовить фундамент, для кирпичной конструкции – бетонный. Металлический котел можно поставить на лист из смеси асбеста с цементом. Далее конструкции обеспечивают устойчивость и присоединяют дымоход, герметично заделывая места присоединения.

Простая теплица с подогревом земли своими руками

Утепление грядок трубами, необходимые работы:

  • Снимают грунт толщиной 35-40 мм;
  • На дно полученной траншеи выкладывают материал для тепловой изоляции, обычно используют пенопласт;
  • Сверху помещают трубы для воды и подключают к отопительной системе;
  • Поверх труб укладывают плодородную почву.

Данный способ обогрева считается оптимальным, однако необходимо следить, чтобы температура воды в трубах не превышала 45 оС, в противном случае можно обжечь корни растений.

Заключение

Сделать и запустить тепловой геотермальный насос своими руками весьма непросто. Наверняка потребуются неоднократные доработки, исправления ошибок, настройки. Как правило, большинство неполадок в самодельных ТН возникает из-за неправильной сборки либо заправки основного теплообменного контура. Если агрегат сразу отказал (сработала автоматика безопасности) либо не греет теплоноситель, стоит вызвать мастера по холодильному оборудованию – он проведет диагностику и укажет на допущенные ошибки.

Полезное видео

В ролике наглядно показано, как в большом доме из газосиликатного блока обустроена отопительная система на основе геотермального теплового оборудования «воздух-вода». Раскрыты некоторые интересные нюансы относительно монтажа оборудования и озвучены реальные цифры коммунальных платежей за месяц.

Как работает оборудование «земля-вода». Подробное описание от специалиста по установке геотермальных тепловых котлов, рекомендации и полезные советы для домашних мастеров от профессионала своего дела.

Своими впечатлениями о тепловом геотермальном насосе делится реальный пользователь оборудования.

Профессиональный слесарь рассказывает, как в домашних условиях изготовить тепловой насос на основе мощного компрессора и трубчатых теплообменных деталей. Подробная инструкция в пошаговом режиме.

Геотермальный насос для отопления частного домовладения – удачный способ создания комфортных жизненных условий даже там, где недоступны централизованные коммуникационные системы и более привычные источники энергетического ресурса.

Выбор системы зависит от территориального расположения недвижимости и финансовых возможностей хозяев.

Ознакомьтесь с видео, в котором производится обзор установленной системы геотермального отопления.

Необходимое геотермальное оборудование

Отопление от земли работает за счет поглощения и выделения ее энергии, и основано на использовании специального оборудования. Данные устройства накапливают тепло из окружения и передают его теплоносителю отопительной системы частного дома. Для этого применяются следующие отопительные приборы:

  1. Испаритель — помещается глубоко под грунт, чтобы аккумулировать тепловую энергию, которая находится в окружающей среде.
  2. Конденсатор — доводит незамерзающую жидкость до нужных температурных показателей.
  3. Геотермальная насосная станция — отвечает за циркуляцию теплоносителя в контуре и контролирует функционирование всей отопительной установки.
  4. Буферный бак — сосредоточивает нагретую незамерзающую жидкость в одном месте для последующей передачи теплового состояния. Внутри содержится бак, в котором содержится вода из контура и змеевик, внутри которого циркулирует прогретый антифриз.

Теперь стало еще понятнее, как работает геотермия, благодаря которой осуществляется обогрев частного дома теплом из земли или водной среды.

Отметим, что производительность теплового насоса зависит от температуры среды, в которую помещен теплообменник. В этом случае жителям Камчатки крупно повезло, так как здесь очень много гейзеров.

Перед тем, как установить оборудование для термального отопления, нужно обязательно провести геологическую разведку. Если источник тепла находится на участке возле дома, то лучше сделать водоем в этом месте и расположить теплообменник на его дне. Тогда геотермальное отопление частного дома окупится намного раньше.

Читайте также:  Виды радиаторов отопления, их достоинства и недостатки

Виды обмена тепла

Насосы с открытым циклом забирают подземную воду, подают ее в теплообменник и затем возвращают обратно в почву на некотором расстоянии от точки забора. Преимущество такой схемы заключается в возможности сразу получать воду для бытовых целей. Использование грунтовых источников не наносит вреда окружающей среде. Однако стоит учитывать, что эффективность такой отопительной системы не всегда одинакова, а использовать ее можно только при постоянно высоком уровне воды.

Насосы с закрытым циклом и водоразмещенным теплообменником забирают жидкость из водоема и прокачивают ее по трубам, забирая тепло. Отапливать дом таким способом удастся в том случае, если расстояние от него до водоема не превышает 100 метров. Глубина источника и береговая линия должны подходить для прокладки трубопровода. Нужно учитывать, что работа отопительной системы станет невозможной в случае промерзания водоема. Главным преимуществом метода является его невысокая стоимость по сравнению с другими.

Насосы с закрытым циклом и вертикальным теплообменником отличаются высокой эффективностью и малым энергопотреблением. В этом случае трубы, по которым прокачивается тепловая энергия, прокладываются вертикально и уходят в грунт на глубину до 200 метров. Уже на расстоянии 15-20 метров от поверхности земли температура почвы стабильна и составляет около 12 градусов. Чем глубже проложены трубы, тем выше эффективность системы. Главный недостаток метода заключается в значительных финансовых вложениях при обустройстве отопления.

Насосы с закрытым циклом и горизонтальным теплообменником требуют наличия немалой свободной площади около дома. В этом случае трубы располагаются горизонтально, на глубине не меньше метра от поверхности земли. Для дома площадью 200 «квадратов» потребуется примерно 500 «квадратов» поверхности земли (подробнее: «Используем тепло земли для отопления дома»). Нужно учитывать, что на данном участке, в случае поверхностной прокладки коллектора, вряд ли получится выращивать какие-либо растения – им будет не хватать тепла. Поэтому будет разумнее углубить теплообменник на несколько метров. Основное преимущество горизонтальных устройств – гораздо меньшая стоимость по сравнению с вертикальными.

Альтернативная система отопления, смотрите подробное видео:

Принцип работы теплового насоса

«Сердцем» геотермального отопления является тепловой насос. Он состоит из нескольких компонентов, работа которых напрямую влияет на показатель КПД всей системы. Поэтому прежде чем планировать отопление частного дома от земли – нужно выяснить основные характеристики этого узла.

Так как это устройство относится к разряду сложного оборудования – рекомендуется приобретать только заводские модели. Конструкция теплового насоса включает в себя следующие компоненты:

  • Испаритель. В этом блоке происходит передача энергии от внешнего контура;
  • Компрессор. Необходим для создания высокого давления в среде хладагента;
  • Капилляр. Он служит для уменьшения внутреннего давления в контуре хладагента;
  • Система управления. С ее помощью регулируется отопление частного дома от земли – температурный режим работы, скорость прохождения теплоносителей и т.д.

Основной проблемой при самостоятельном изготовлении теплового насоса является уменьшение тепловых потерь и нормализация работы внутреннего контура с хладагентом. Настройка заводских моделей происходит еще на стадии изготовления, а в конструкции предусмотрены возможности регулировки ее параметров.

Как правильно рассчитать параметры насоса, чтобы тепло земли для отопления дома обеспечило нормальную температуру? Для этого нужно узнать тепловую мощность насоса. Для приблизительного вычисления можно воспользоваться следующей формулой:

Q=(t1-t2)*V

Где t1-t2 – разница температуры на входной и обратной трубе, °С, V – расчетный объем расхода теплоносителя, м³/ч, Q – номинальная мощность теплового насоса, Вт.

Эта методика неприменима для сложных систем, так как в них присутствует множество дополнительных факторов. В частности – тепловые потери на магистрали. В особенности это касается тех зон, где она выходит максимально близко к поверхности грунта. Для минимизации тепловых потерь следует выполнить утепление труб отопления в земле.

Так как работа теплового насоса зависит от электроэнергии – рекомендуется установить блок аварийного питания.