Геотермальное отопление дома своими руками

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

Применение термонасосов

Работа термального насоса основана на разнице температур, что аналогично принципу действия систем кондиционирования и холодильного оборудования. То есть он способен как подогреть энергоноситель, так и охладить. Но, в отличие от кондиционера, термонасос может работать и при минусовых температурах. Итак:

  • Фактически, это оборудование является неплохой альтернативой традиционному отоплению помещений, а также сплит-системе. Как говорится: «два в одном». На Западе схемы геотермальных насосов используются достаточно широко. Что же мешает и нам перейти на столь эффективный способ обогрева и охлаждения помещений?

Схема: геотермальный насос в жилом доме

Геотермальная система, установленная на ферме

С помощью геотермального насоса можно не только обогреть дом, но и обеспечить постоянную температуру в теплице или птичнике, подогреть воду в бассейне, да и вообще, решить множество других вопросов в подсобном хозяйстве. Установить геотермальный насос своими руками вполне возможно – достаточно лишь внимательно почитать инструкцию производителя, и посмотреть видео-урок.

Основные узлы системы геотермального отопления

Жидкостно-воздушный тепловой насос

Тепловой насос является центральным блоком системы геотермального охлаждения или отопления. Внешне и функционально он напоминает холодильник.

Некоторые модели таких тепловых насосов могут не только отапливать помещения, но и охлаждать их, подогревать воду, обеспечивая потребность в горячем водоснабжении.

Нагретый или охлажденный воздух может быть доведен до конечного прибора системы отопления или кондиционирования за счет циркуляции воды или принудительной подачей воздух. Почти все виды тепловых насосов изготавливаются как для коммерческого, так и для бытового назначения.

Жидкостно-воздушные тепловые насосы (также называемые «вода-воздух») часто используются для замены устаревших центральных систем кондиционирования.

Жидкостно-водяной тепловой насос

Жидкостно-водяные тепловые насосы (также называемые «вода-вода») являются гидравлическими системами, которые используют два контура, заполненных жидкостью для теплообмена между ними. Такие системы обычно питают теплоносителем такое оборудование, как полы с водяным подогревом, отопительные радиаторы с жидким теплоносителем. Такие устройства могут нагревать воду до температуры примерно в 50° C, в то время как температура теплоносителя на выходе из обычного отопительного котла достигает 65-95° C. Таким образом, в системах с геотермальными насосами невозможно использовать радиаторы, предназначенные для более высоких температур.

Геотермальные тепловые насосы особенно хорошо подходят для напольного отопления, которое требует сравнительно низких температур до 40° C. Использование больших поверхностей, таких как полы, в отличие от радиаторов, распределяет тепло более равномерно и позволяет эффективно использовать более низкую температуру воды. Напольное покрытие из древесины или ковровые напольные покрытия ослабляют этот эффект, потому что термический КПД передачи этих материалов ниже, чем у каменных полов (плитка, бетон).

Также существуют комбинированные тепловые насосы, которые могут производить одновременную принудительную циркуляцию воздуха и воды. Эти системы в основном используются для домов, имеющих сочетание потребностей воздушного кондиционирования и жидкостного отопления.

Окончательное решение

При принятии окончательного решения стоит учитывать, что геотермальная система отопления своими руками имеет огромный потенциал, и в перспективе может стать одной из самых востребованных и рациональных систем обогрева домов. Термальные и грунтовые тепловые насосы являются отличной альтернативой другим источникам энергии. Несмотря на то, что монтаж системы изначально обойдется дороже, значительные первоначальные затраты окупятся с течением времени и позволят на протяжении долгих лет пользоваться недорогим и эффективным отоплением, которое дает энергия земли для отопления дома или квартиры.

Преимущества решения

Итак, геотермический способ характеризуется следующим набором положительных особенностей:

  • Используется неисчерпаемая бесплатная тепловая энергия.
  • Отсутствует риск пожара, детонации, короткого замыкания и прочих опасных явлений.
  • Нет необходимости возводить отдельную постройку для организации котельной, сам агрегат занимает мало места, отсутствует нужда в дополнительных площадях для хранения топлива.
  • Схема идеальна с точки зрения экологической безопасности. В процессе использования отсутствуют продукты сгорания и выбросы, провоцирующие загрязнение воздуха, почвы и водоемов.
  • Система не нуждается в регулярном обслуживании и контроле, корректность параметров поддерживается автоматикой. Экономичность обеспечивается также и этой особенностью.
  • Вариативность. Отопительный контур, находящийся непосредственно в здании, по своей конструкции ничем не отличается от традиционных систем водяного обогрева. Хозяева могут воплотить в жизнь и современную идею теплого пола, и более традиционную радиаторную схему.
Читайте также:  Бензиновый генератор для дома: особенности и правила выбора

Принцип работы альтернативного отопления

Если вы знакомы с тем, как работает кондиционер или холодильник, то схожесть этих процессов с принципом функционирования геотермального отопления очевидна. Основу системы составляет тепловой насос, который включается в два контура – внешний и внутренний.

Чтобы организовать традиционную систему отопления в любом доме, необходимо смонтировать в нем трубы для транспортировки теплоносителя, и радиаторы, при нагревании которых тепло будет поступать в помещения.

В нашем случае трубы и радиаторы тоже нужны. Они и образуют внутренний контур системы. В схему могут быть добавлены теплые полы.

Внешний контур выглядит гораздо масштабнее внутреннего, хотя его размеры можно оценить только в период планировки и монтажа.

В процессе эксплуатации он невиден, поскольку находится под землей или под водой. Внутри этого контура циркулирует обычная вода или антифриз на основе этиленгликоля, что гораздо предпочтительнее.

В состав геотермальной системы отопления входят два контура – внутренний и внешний, а так же сердце отопительной системы – тепловой насос, который, сжимая теплоноситель, повышает его температуру (+)

Теплоноситель во внешнем контуре прогревается до состояния среды, в которую он погружен, и отправляется в «подогретом» виде в тепловой насос. Через него сконцентрированное тепло сообщается внутреннему контуру, в результате чего вода в трубах, радиаторах и теплых полах нагревается.

Таким образом, ключевым элементом, оживляющим всю систему, является тепловой насос. Если в вашем доме есть обыкновенная стиральная машинка, то знайте: этот насос займет приблизительно аналогичную площадь.

Для работы ему нужна электроэнергия, но, потребляя всего 1 кВт, он обеспечивает выработку 4-5 кВт тепла. И это не чудо, поскольку источник «добавочной» энергии известен – это окружающая среда.

Геотермальное домашнее отопление собственными руками

  • Принцип, по которому не прекращает работу геотермальное теплоснабжение
  • Как выполнить геотермальное теплоснабжение собственными руками в своем доме
  • Плюсы геотермального теплоснабжения:

Большинство людей думают, что сделать самостоятельно геотермальное домашнее отопление можно лишь там, где есть высокая вулканическая активность или термальные источники, благодаря этому не видят перспектив применения подобного варианта теплоснабжения.

Схема геотермального теплоснабжения.

Однако они не правы, современные геотермальные насосы могут прекрасно работать даже в умеренном поясе, установить их в своем доме можно собственными руками.

Геотермальный насос не прекращает работу по аналогичному принципу, что и холодильник или климатический прибор. Подобное отопление имеет один важный элемент — насос для отопления, который включен в 2 контура.

Основным элементом геотермального теплоснабжения считается насос для отопления. Это маленькой аппарат, по размеру меньше стиралки. Он имеет высокую продуктивность: тратя 1 кВт электрической энергии, он может выдавать до 5 кВт тепла. Если сопоставить такой насос с кондиционером, то последний на 1 кВт потраченной электрической энергии выдаёт всего 1 кВт энергии тепла.

Вернуться к началу

Установочная схема геотермического насоса.

Это один из очень дорогих и сложных видов теплоснабжения. Вам придется провести большие работы связанные с землей, расходы на оборудование составят главную часть затрат. Прежде чем приступать к созданию подобного теплоснабжения собственными руками, нужно разобраться, какие системы используются и в чем специфики их устройства.

Материалы, нужные для установки геотермального теплоснабжения:

  • трубы полиэтиленовые;
  • насос для отопления;
  • батареи отопления.

Классификация по типу:

  • горизонтальный трубный змеевик применяется очень часто, при этом трубы кладут в землю на глубину, превышающую уровень обмерзания почвы в вашей територии. Подобный тип теплоснабжения имеет серьёзный недостаток — контур занимает значительную площадь. Если площадь Вашего дома 250 м?, то для его обогревания придется положить трубы на площади около 600 м?, а это можно осуществить далеко не на каждом участке. Особенно некомфортно делать подобное отопление дома на случай, когда территория уже облагорожена, к примеру, от дерева коллектор должен находиться не ближе, чем на 1,5 м;
  • вертикальный трубный змеевик имеет гораздо меньшие размеры, но цена его выше. Для его установки, нужно мало места, но придется применять бурильное оборудование.
Читайте также:  Водяная система отопления частного дома-основные элементы

Скважина может быть от 50 до 200 м, но служить она будет до 100 лет. Этот способ удобный, когда территория коттеджа уже обустроена, не будет надобности менять существующий ландшафт. Установить этот вид геотермального теплоснабжения полностью собственными руками не выйдет, так как понадобится необходимое оборудование для бурения скважины — водоразмещенный обменник является очень выгодным способом, он применяет энергию тепла воды. Его применение возможно, если до пруда не больше 100 м. Из труб выполняется контур в виде спирали и ложится на глубину, превышающую территорию обмерзания, площадь пруда должна быть более 200 м?. При выполнении подобного варианта нет надобности проводить большие работы связанные с землей и благодаря этому все можно создать собственными руками.

Если говорить о трудности реализации этого проекта, то она очень большая, и, если Вы захотите делать все собственными руками, то очень доступным будет 3-ий способ. Если вы приобретете дорогостоящее оборудование, то монтаж нужно проводить качественно, иначе система не будет хорошо работать.

Вернуться к началу

  • для отапливания применяется энергия земли, а она возобновляется и почти что неисчерпаема;
  • безопасность, так как нет риска загорания;
  • нет надобности доставлять и сохранять горючее;
  • нет вредных выбросов;
  • нет надобности в контроле системы, так как она не прекращает работу в независимом режиме;
  • практически нет затрат на работы по обслуживанию;
  • очень большой коэффициэнт полезного действия оборудования.

Наиболее приемлемо геотермальное теплоснабжение подходит на случай, когда ваш дом площадь имеет до 150 м?, подобное отопление оправдается уже через 3-4 года.

Тепловые насосы

Хотя этот вид теплоснабжения и просит существенных первоначальных вложений, однако он имеет высокий служебный срок и в недалеком будущем все ваши вложения оправдаются.

Два вида расположения теплообменника

Имеются два варианта отопления частного дома с использованием низкотемпературной энергии элементов окружающей среды. Основу системы во всех трех случаях составляет геотермальный насос. Внутренний контур остаётся без изменений для любого способа отопления, а основное различие заключается в расположении внешнего контура.

Геотермальное отопление бывает с теплообменником, расположенным:

  • вертикально;
  • горизонтально.

Горизонтальные теплообменники систем укладываются в котлован или открытый водоем в виде своеобразного змеевика, вертикальные располагаются в скважинах, вскрывающих или не вскрывающих водоносный пласт.

Каждый из приведенных здесь видов отопления характеризуется своими особенностями, недостатками и преимуществами. Если вы намерены создать такую систему отопления собственными руками, вам будет интересно узнать о каждом из видов подробнее.

Вертикальное размещение внешнего коллектора

Этот вид отопления основан на интересном природном явлении: на глубине 50-100 метров и более от своей поверхности земля круглогодично имеет одинаковую и постоянную температуру 10-12 градусов.

Чтобы иметь возможность использовать эту энергию земли, необходимо бурить вертикальные скважины. С целью максимального сохранения ландшафта можно пробурить несколько труб с одной исходной точки, но под разными углами. Внешний контур системы будет смонтирован непосредственно в этих скважинах. Это позволит эффективно отобрать у земли её тепло. Разумеется, этот способ трудно назвать простым и малобюджетным.

Геотермальное отопление: цена

Ниже мы привели усредненные цены на оборудование и монтажные работы по обустройству такой системы в доме. условия: площадь отапливаемого помещения примерно 200 метров квадратных, тепловая мощность насоса – 15 киловатт. Цены в рублях.

  • Тепловой компрессор – около 260000.
  • Буфер – 45000.
  • Емкость косвенного нагрева – 50000.
  • Циркуляционный насос – 10000.
  • Трубопровод, фитинги и прочее вспомогательное оборудование – 25000.
  • Электропроводка, утеплители – 10000.

Добавьте ко всему этому стоимость установки – минимум 60000. Получается, что все оборудование с земляными работами и монтажом котельной обойдутся в среднем в 480000 рублей.

Насколько перспективен геотермальный обогрев?

Системы отопления данного типа не очень популярны среди населения ввиду высокой себестоимости. Цены, которые мы привели выше – это лишь минимум.  В целом же если устанавливать такую систему под ключ, то стоимость ее может резко возрасти до одного миллиона рублей! 1/3 этой суммы, как известно, занимает тепловой компрессор.

Читайте также:  Использование электрических обогревателей для отопления дома

И тут хотелось бы в качестве примера привести западноевропейские страны. В них, если кто не знает, если владелец участка оборудовал себе геотермальное отопление дома, то есть, самовосстанавливающееся, то правительство обязано компенсировать ему определенную часть потраченных средств.

Вместе с тем, такая система способна окупиться всего за пять лет. Кроме того, она не требует при работе вмешательства человека, ввиду полной автономности, так что это не только экономно, но еще и предельно удобно, особенно по сравнению с другими способами отопления.

Особенности монтажа таких систем

Вне всяких сомнений, едва ли найдется желающий бурить полуторакилометровую скважину для того, чтобы отопить частный дом. Но если вы проживаете в местности, где горячая вода буквально бурлит из-под земли и это не имеет никакого отношения к коммунальным службам, то можете оборудовать на участке геотермальное отопление без каких-либо особых затрат. То есть, не очень больших.

Этап 1. Для начала необходимо определить, где именно и на какой глубине находятся подземные горячие воды.

Этап 2. Затем необходимо пробурить скважину соответствующей глубины, а лучше сразу двух. Одна из них будет предназначаться для того, чтобы снабжать жилье горячей водой, а вторая – чтобы отводить в почву уже остывшую воду.

Этап 3. Последний этап – монтаж теплового насоса и его дальнейшая настройка. Более того, нужно установить трубопровод в соответствии с приведенными в данной статье схемами.

Геотермальное отопление: цена

Отопительное оборудование, которые устанавливаются в сам дом, будет вполне традиционным. Как уже говорилось, это может быть либо теплый пол, либо самые обычные радиаторы.

Обратите внимание! Всем известно, что в геотермальных источниках вода едва ли является чистой и дистиллированной. В ней могут присутствовать соли и прочие механические примеси, из-за чего подавать ее напрямую в отопительные магистрали нельзя.

Более того, в некоторых источниках содержится уж слишком горячая вода, способная попросту разрушить трубопроводы. Дабы избежать всех этих неприятностей, геотермальная вода используется для подогрева воды в системе, то есть, вода в данном случае нагревают другую вода, а последняя попадает в отопительные приборы. Это еще называют непрямым способом обогрева. Он хорош тем, что позволяет не только отопить помещение, то и принять горячий душ – в большинстве источников количества воды более чем достаточно для этого.

Эффективность такой системы очень быстро перекроет все расходы на ее установку. А если учесть, что она еще и полностью безопасна в экологическом плане, да и источник тепла все время самовосполняется, то вывод напрашивается один: геотермальное отопления дома рекомендуется всем, у кого на участке есть доступ к горячей воде.

Вертикальные коллекторы для отопления дома от земли

Чаще всего используются именно такие коллекторы – их погружают в землю на глубину в несколько десятков метров. Для этого на незначительном расстоянии от дома бурят нужное количество скважин, в них затем помещают трубы (обычно из сшитого полиэтилена). На такой глубине температура грунта остается высокой и стабильной, соответственно, отопление частного дома теплом земли получается высокоэффективным. При таком варианте для коллекторов не требуется большая площадь. Однако следует учитывать существенный недостаток данной схемы: отопление из недр земли обходится дорого. Разумеется, первоначальные затраты впоследствии окупятся, но все же далеко не каждая семья может позволить себе такие расходы. Цена бурения высока, и на то, чтобы сделать несколько скважин глубиной в 50 метров, денег потребуется немало.

Вывод

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.