Адрес: 105678, г. Москва, Шоссе Энтузиастов, д. 55 (Карта проезда)
Время работы: ПН-ПТ: с 9.00 до 18.00, СБ: с 9.00 до 14.00

Отопление частного дома за счет тепла земли: что такое система с внешним земляным контуром

Содержание

что такое система с внешним земляным контуром

Вы просматриваете раздел Геотермальное, расположенный в большом разделе Виды.

Геотермальным называется способ обогрева помещений за счет энергии, полученной из недр земли.

В 70-х годах XX века разразился нефтяной кризис. Промышленники стали искать способ замены топлива альтернативным источником.

Так появилось первое геотермальное отопление.

Сегодня подобный вид получения тепла распространен в Северной Америке и Западной Европе.

Геотермальное отопление из-под недр земли: что это такое, принцип работы

Геотермальное отопление работает как холодильник, только для нагрева. На поверхности земли устанавливается тепловой насос, из которого опускают теплообменник в шахту.

Через устройство наверх поступает грунтовая вода, по пути нагреваясь. Прогретая жидкость используется для обогрева помещений.

Расход энергии на нагрев воды меньше, чем получаемая теплоотдача.

Принцип работы

Коллектор поставляет теплую воду в испаритель. Хладагент, нагреваясь, испаряется. Пар прогревается компрессором за счет электричества. Конденсатор охлаждает пар, вызывая выброс теплой энергии и возвращение хладагента в начальное жидкое состояние.

Для прогрева воды требуется электроэнергия. Каждый затраченный кВт приносит, в среднем, 5 полезных кВт энергии.

Список оборудования

Для создания геотермальной установки требуются 4 устройства:

  • коллектор;
  • испаритель с хладагентом;
  • компрессор;
  • конденсатор.

Среди перечисленных компонентов два требуют подключения электричества: компрессор и конденсатор.

Достоинства

Геотермальное отопление имеет преимущества над прочими типами обогрева:

  • Полученная энергия применяется для любых целей.
  • Длительность подачи топлива к конкретному участку не ограничена.
  • Его использование экологически безопасно.
  • Установка не требует частого обслуживания.
  • Система окупается с течением времени.
  • Геотермальная установка занимает немного места: не больше, чем холодильник.
  • При необходимости система легко перенастраивается.
  • Совместимо с другими типами отопления.

Недостатки

Хотя геотермальное отопление имеет много преимуществ, у него есть и недостатки:

  • Дорогостоящая система и монтаж.
  • Окупается примерно через 10 лет.
  • Систему нельзя использовать в районах с температурой, опускающейся ниже 20 градусов.
  • Вне зависимости от типа установки, требуются масштабные земельные работы с использованием арендованных устройств.

Внутренний и внешний виды земляных контуров

Основа системы — тепловой насос, подключенный к двум контурам: внешнему и внутреннему.

Внутренний контур состоит из труб и радиаторов, передающих энергию нагретой воды в помещение. Их может дополнять подогрев полов.

Внешний контур — система, занимающаяся подачей тепла к внутреннему. По контуру циркулирует вода, дополненная незамерзающим компонентом. В геотермальном отоплении жидкость называется теплоносителем. Так теплоноситель поступает в тепловой насос, нагреваясь за счет повышения давления. Прогретая жидкость поступает во внутренний контур, передавая тепло в помещение. Затем остывшая вода уходит на глубину, где прогревается. Таким образом, цикл повторяется.

Тепловой насос воздух-вода: схема

Тепловой насос — оборудование, применяемое для отопления. Устройство собирает тепло из воздуха, перерабатывая в энергию. С её помощью насос греет воду, которая отдает тепло в помещение. Принцип работы насоса воздух-вода заключается в обратном цикле Карно. Устройства способны функционировать пока на улице температура превышает 20—25 градусов ниже нуля.

Фото 1. Схема строения теплового насоса воздух-вода. В данном случае тепло, собранное из воздуха перерабатывается в энергию.

Система состоит из четырех компонентов. По внешнему контуру циркулирует фреон, преобразующийся в пар в испарителе. Далее газ сжимается в компрессоре и переходит в конденсатор. Пар конденсируется в воду, которая возвращается в цикл, а тепло, выделенное в процессе, нагревает воду внутреннего контура. Таким образом, происходит два цикла: циркуляция воды с хладагентом через землю; обогрев помещений через радиаторы.

Теплонасосы типа воздух-вода зависят от внешней температуры. При сильных морозах обогрев работает проблемно, поскольку фреон во внешнем контуре замерзает. Этим обусловлено использование систем в теплых странах, где температура редко падает ниже -10. В подобных районах геотермальное тепло позволяет провести не только отопление, но и горячее водоснабжение.

Если на улице температура упала до предельного уровня работы фреона, система автоматически подключает альтернативное отопление за счет электричества или газа. С повышением температуры и возобновлением работы геотермальной установки, альтернативный источник отключается.

Вам также будет интересно:

Горизонтальная установка системы, работающей за счет тепла земли

Горизонтальная укладка внешнего контура используется в районах, где земля ежегодно промерзает на определенную глубину. Трубы размещают ниже этого уровня в траншею, протянувшуюся параллельно земле.

Фото 2. Установка геотермальной отопительной системы по горизонтальному принципу. Для подобной конструкции необходим большой котлован.

Циркулируя по прогретой земле, вода нагревается, поступает в тепловой насос, затем нагревает жидкость во внутреннем контуре. Отдав тепло, жидкость возвращается на новый круг по траншее.

В земле прокапывают траншеи, прокладывают трубы. Закончив с внешним контуром, специалист монтирует насос, затем прокладывает внутренний контур.

Важно! Землю, в которой расположены трубы, лучше засеивать овощами и плодовыми кустарниками. Деревья, при наличии, следует пересадить.

Преимущество заключается в вариативности создания системы. Она подходит для осваиваемых участков земли, на которых только завершили строительство дома или загородного коттеджа.

Недостатки заключаются в большом объеме работ по прокладыванию труб; в невозможности использования в холодных районах планеты. Горизонтальное геотермальное отопление ограничивает посадку деревьев на участке.

Вертикальная установка

Вертикальное тип используется в местах, где горизонтальное невозможно. Для установки бурят несколько скважин, в которые устанавливают внешний контур. Скважины бурят из одной точки, немного отклоняя угол от вертикали, так получается больше тепла.

Вода греется при путешествии через глубины земли, поступает в испаритель, преобразуется в пар. Воздух сжимается компрессором и резко выбрасывает энергию в конденсаторе.

Выделившееся тепло нагревает внутренний контур, обогревающий помещение, а жидкость отправляется на новый круг по трубам.

В земле бурят скважины, прокладывают трубы. Создав внешний контур, строители устанавливают насос, затем прокладывают внутренний контур.

Внимание! Бурение требует аренды специальной установки, что увеличивает затраты на строительство. Необходимо пробурить от 50 до 200 метров вглубь земли, в зависимости от местности.

Преимущество заключается в возможности не нарушать ландшафт обустроенного участка.

Недостатки: для циркуляции требуется больше электроэнергии, чем для горизонтальной системы; использование парных скважин для поступления и сброса воды обратно недостаточно эффективно.

Монтаж геотермального отопления для частного загородного дома

Процесс установки выглядит следующим образом:

  • подготовка, включающая замер и подбор компонентов для работы;
  • установка внешнего контура системы;
  • установка внутреннего контура;
  • налаживание работы и пуск отопления.

Скважины — внешний контур, а циркуляционный насос и батареи — внутренний. Тепловой насос устанавливается в доме.

Внешний контур располагается в непосредственной близости к отапливаемому строению, не далее, чем в 10 метрах. Соединения, расположенные в контуре, завальцовывают.

Полезное видео

Посмотрите видео, в котором демонстрируется процесс монтажа теплообменника для геотермально системы отопления.

Окупаемость, количество производимой энергии

За один израсходованный кВт электроэнергии система производит 5 и более кВт бесплатной тепловой энергии. По расчетам специалистов, геотермальное отопление окупается примерно за 1 десяток лет. Эта величина уменьшается с увеличением площади отапливаемого помещения.

Энергия земли для отопления дома

Монтаж обогревания насчитывает, увеличивающие давление насосы, батареи, трубы, коллекторы, крепежи котел, систему соединения терморегуляторы, бак для расширения, развоздушки. На открытой странице ресурса мы попытаемся определить для вашего особняка необходимые части монтажа. Каждый элемент роль. Поэтому выбор всех частей монтажа важно осуществлять правильно.

Конструкция обогревания особняка включает некоторые устройства.

Когда большинство наших соотечественников слышит об отоплении дома с помощью тепла земли, они не понимают, о чем идет речь, в то время как в странах Европы этот альтернативный вид обогрева помещений с каждым годом становится все более популярным.

Схема работы теплового насоса.

В чем причина игнорирования альтернативных энергетических ресурсов в России? Учитывая дороговизну традиционных видов энергоносителей, правительство нашей страны заинтересовано в том, чтобы народ покупал их как можно больше, давая чиновникам заработать. В европейских государствах обстановка иная, там власти поощряют и даже субсидируют использование альтернативных источников тепла, ведь это позволяет улучшить экологическую обстановку в регионе и обрести независимость от поставщиков энергоресурсов.

Земля — надежный источник тепла

Земные недра богаты не только драгоценными металлами и камнями, в их глубине находятся огромные ресурсы геотермальной энергии. Доказательством этого служат извержения вулканов. Расплавленное ядро нашей планеты имеет температуру, достигающую нескольких тысяч градусов. Чем ближе к поверхности, тем больше остывает земля, но она сохраняет в себе геотермальное тепло глубин и способна передавать его дальше.

На глубине до 20 м температура земли никогда не бывает отрицательной и колеблется от 5 до 10 °С. Человечество заметило, что грунт отлично сохраняет тепло и решило использовать это его свойство для бесплатного обогрева своих жилищ.

Схема работы приточно-вытяжной вентиляции пассивного дома.

Во многих странах геотермальную энергию применяют для отопления домов и предприятий. Это не только позволяет улучшить экологию, но и обходится в разы дешевле, чем использование традиционных энергоресурсов.

Как у любого вида альтернативной энергии, у обогрева дома теплом земли есть свои преимущества и недостатки. К первым можно отнести отсутствие вредных выбросов в атмосферу, дешевизну энергии, длительный (до 30 лет) срок эксплуатации, полнейшая автономия от магистралей и возможность установки системы без специальных разрешений и согласований. Минусами геотермального отопления являются дороговизна установки оборудования, внушительный объем земляных работ при монтаже системы и ее постоянная зависимость от электричества. Хоть благодаря этой современной системе альтернативного отопления вам не удастся получить полностью бесплатное тепло, но обогрев жилых помещений тепловым насосом будет обходиться в 3-4 раза дешевле, чем при использовании привычных энергоресурсов.

Что собой представляет тепловой насос?

Обогрев дома теплом грунта осуществляется с помощью специального теплового насоса, подсоединенного к предварительно установленному трубопроводу. Тепловой насос представляет собой компактную отопительную установку, напоминающую по принципу действия и внешнему виду холодильную камеру. У них обоих есть конденсатор, компрессор, испаритель и дросселирующий прибор. Но если цель холодильника — отвод тепла наружу, вследствие чего в нем скапливается холод, то насос использует температуру грунта на глубине, компрессирует тепло и подает его в систему отопления и горячего водоснабжения помещения.

Схема отопления и горячего водоснабжения одноквартирного жилого дома.

В зимнее время агрегат берет тепло из земли и переносит его в жилье, а летом он способен охлаждать дом, забирая из него тепло и перенося его в почву. Установка очень экономно расходует электричество. Используя лишь 1 кВт электроэнергии, она продуцирует до 6 кВт энергии тепловой.

Прежде чем переходить к активным действиям по монтажу обогревательной системы, обратитесь к квалифицированному специалисту, который проконсультирует вас по поводу размещения установки в земле и доме, а также поможет вам подобрать вид системы, подходящий именно вашему участку. Он составит план обогрева, в котором будут учтены такие факторы, как общее соотношение между площадями дома и земельного участка, наличие и состояние вентиляции, объем жилых помещений, утепление стен и прочее.

Основные этапы установки системы альтернативного отопления

Вся работа по установке обогрева дома теплом земли совершается в несколько ответственных и трудоемких этапов. Ни в коем случае не пытайтесь произвести ее самостоятельно, монтаж и подключение системы должны выполнять профессионалы. Вам необходимо будет приобрести:

Все оборудование и инструменты для монтажа отопительной системы имеются у специалистов.

Схема отопления дома энергией земли.

Горизонтальные установки, осуществляющие обогрев тепловым насосом, занимают много территории, поэтому их целесообразно располагать на придомовых участках, площадь которых достигает хотя бы 200 м². Если территория возле дома небольшая, тогда стоит отдать предпочтение вертикальным установкам, не занимающим много места.

Обогрев жилья теплом земли даст вам много преимуществ. вы перестанете зависеть от цен на газ и нефть и обеспечите себе круглогодичное комфортное существование, так как тепловые насосы осуществляют обогрев помещений зимой и охлаждение летом, а также являются бесперебойным источником горячей воды. Помимо этого, установив в своем доме обогрев без газа, вы внесете свою лепту в сохранение экологии Земли.

Источник: http://1poteply.ru/otoplenie/obogrev-doma-teplom-zemli.html

Зачастую старые, давно известные технологии обретают вторую жизнь за счет неиспользованных ранее качеств и принципов. Например, принцип работы холодильника предполагает конденсацию тепла во внутренней камере и перенос его наружу. Куда потом деть эту тепловую энергию, никто раньше не задумывался. До тех пор, пока не появилась потребность в экономии ресурсов и повышении энергетической эффективности. Вот тогда принцип конденсации тепловой энергии и воплотился в жизнь, как тепловой насос.

Тепловой насос может использовать тепловую энергию любой среды — земли, воды, воздуха. Далее будет рассматриваться в основном первый вариант — земля, как наиболее подходящий для средней полосы России. Принцип работы теплового насоса в этом случае будет таков:

Для «извлечения» тепла из земли используется хладагент — газ с низкой температурой кипения. Хладагент в жидком состоянии проходит по системе труб, закопанных в землю.

Температура земли на глубине более 1,5 метров одинакова летом и зимой и равна 8 градусам. Такой температуры хватает, чтобы проходящий в земле хладагент «закипел» и перешел в газообразное состояние. Этот газ всасывается компрессорным насосом, в этот момент происходит его сжатие и выделение тепла. Тоже самое происходит когда велосипедным насосом накачивают шину – от резкого сжатия воздуха насос становится теплым.

Тепловая энергия поступает на теплообменник, нагревая теплоноситель (воду) системы отопления. Отдавая тепло, хладагент остывает, и с помощью расширительного клапана вновь переводится в жидкое состояние. Цикл замыкается.

Принцип работы теплового насоса

Принцип работы теплового насоса довольно прост и эта технология получает все большее признание. В частности, в Европе тепловые насосы используются для отопления все активнее, и они считаются одними из самых перспективных способов отопления на сегодняшний день.

Вот основные преимущества использования тепловых насосов для отопления.

Экономичность. Единственные затраты энергии, которые требует эта технология — электричество на работу компрессора.

Автономность. Для этого вида отопления не требуется подведение газа, доставка угля или заготовка дров, не требуется согласования проектов и получения разрешений. А на использование энергии земли разрешение не требуется, и к тому же эта энергия будет доступна и бесплатна всегда, в отличие от топлива.

Низкие эксплуатационные затраты.

Экологичность. В современном тепловом насосе в качестве хладагента используется углекислота и углеводороды, не причиняющие вреда человеку и окружающей среде.

Безопасность. В отличие от газового отопления (а также от дровяного и угольного) здесь нет температур выше 60-70 градусов, поэтому достигается практически 100%-я пожаро- и взрывобезопасность.

Универсальность. Тепловой насос можно использовать как отдельно, так и совместно с газовым и любым другим отоплением, а также в качестве системы кондиционирования.

Условия, необходимые для нормальной работы теплового насоса, следующие:

Хорошее утепление здания. Чем теплее дом, в том числе — окна, двери, окна, тем меньше энергии потребуется для его обогрева.

При проектировании отопления следует учесть, что максимальная температура жидкости в системе отопления будет ниже, чем в классической. Поэтому необходимо использовать радиаторы с пониженной температурой отдачи. Однако это может быть и плюсом, поскольку в этом случае можно смело отдать большую часть мощности на долю теплых полов.

Источник: http://ingsvd.ru/main/heating/60-teplovojj-nasos-ispolzovanie-jenergii.html

Преимущества теплового насоса

Тепловой насос работает по достаточно простому принципу: в нем предусмотрен испаритель, тепло в который отбирается из грунта, а затем передается низкокипящему элементу – хладагенту или фреону. После этого полученный пар сжимается компрессором, который и повышает его температуру. Затем тепло передается в систему горячего водоснабжения и отопления дома. При использовании тепла земли для отопления дома владельцы здания получают максимум преимуществ, среди которых:

  • эргономичность,
  • максимальная производительность,
  • высокая теплоотдача при низком потреблении энергии,
  • экологическая чистота.

Также организовать отопление теплом можно при помощи коллектора, который предварительно зарывается в грунт. Благодаря такому коллектору у Вас появится возможность получить максимальный эффект от небольшой площади. Более того, в качестве источника энергии можно использовать и водоем, только в данном случае коллектор будет опускаться на дно пруда или бассейна, а тепло будет поступать из него даже в зимние дни.

Источник: http://ienerg.ru/otoplenie-chastnogo-doma/ot-zemli

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

Как получить тепло в дом из земли

геотермальное тепло Земля даже в зимний период времени не промерзает полностью. Этой особенностью пользуются монтажные бригады, прокладывающие трубопровод ниже точки замерзания. Удивительно, но температура этих слоев редко опускается ниже, чем +5 +7°C градусов. Можно ли воспользоваться способностью земли аккумулировать тепло, извлечь его и использовать для нагрева теплоносителя? Конечно! Но чтобы сделать альтернативное отопление частного дома с помощью тепла земли возможным? потребуется решить следующие проблемы:

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

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

    Как работает геотермальное отопление дома, принцип работы

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

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

    Дальше возникла идея почему бы не пустить процесс охлаждения в обратную сторону и не получить вместо холодного горячий воздух. Большинство современных кондиционеров в состоянии не только охлаждать воздух в помещении, но и работать на его нагрев. Но недостатком таких устройств является то, что они ограничены температурой окружающей среды. Так, после того как отметка достигает -5 градусов, они прекращают работать. Геотермальные насосы для отопления частных домов от земли полностью лишены такого недостатка, хотя используют принцип, во многом напоминающий работу кондиционера на нагрев помещения.

    Как устроено геотермальное отопление

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

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

    Существуют установки, которые в состоянии самостоятельно отапливать большие помещения, другие используются исключительно, как вспомогательное оборудование способное обеспечить от 50-75% потребности помещения в тепле.

    Геотермальное оборудование для использования тепла земли

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

    • Испаритель — находится глубоко под землей. Функция испарителя заключается в том, чтобы поглотить тепловую энергию, находящуюся в окружающем грунте.
  • Буферный бак — собирает нагретый антифриз в одном месте, для передачи энергии теплоносителю. Состоит из внутреннего бака, в нем находится вода из системы отопления и внутренний змеевик, по которому движется нагретый антифриз.

    Хотя природное низкотемпературное геотермальное отопление дома теплом земли дает достаточно тепловой энергии, наиболее практичным вариантом отопления при таком решении является подключение его к системе «теплый пол».

    Монтаж и установка геотермального отопления

    Основная сложность относительно монтажа геотермального оборудования связана с установкой контура теплообменника в грунте-земле. Хотя в интернете можно найти большое количество советов как выполнить эти работы самостоятельно, практика показывает, что большинство советов невозможно применить без специального профильного образования, следовательно, все работы должны выполнять профессиональные монтажники, являющиеся представителями производителя. После обращения к специалистам, геотермальные системы отопления частных домов за счет тепла земли устанавливаются в следующие несколько этапов:

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

    Согласно действующему законодательству, предприятие устанавливающее оборудование, может предоставить дополнительные гарантийные обязательства при условии оплаты этих услуг. Такие гарантии обойдутся еще в дополнительную 1000 $.

    Эффективно ли геотермальное отопление на Севере

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

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

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

    Гейзерное отопление частного дома

    Производительность геотермального насоса во многом зависит от температуры грунта или воды, в которых находится теплообменник. В этом отношении жители Камчатки находятся в более выгодном положении. На полуострое Камчатка находится огромное количество термальных источников — гейзеров, которые не остывают даже в зимнее время года. Перед монтажом оборудования обязательно проводится геологическая разведка. Если теплый источник находится на территории дома, имеет смысл расположить теплообменники на дне этого водоема. Геотермальная энергия в таком случае окупится значительно быстрее.

    Как с помощью геотермального насоса отопить дом

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

    Источник: http://avtonomnoeteplo.ru/altenergiya/102-geotermalnoe-otoplenie-chastnogo-doma.html

    Смотрите также:
    17 марта 2022 года
  • принцип работы и отзывы владельцев

    Сегодня практически каждый владелец частного загородного дома задумывается о том, как экономически выгодно устроить его обогрев. Это связано с достаточно высокой стоимостью различных видов топлива и энергоносителей а также с постоянным ростом цен на них. Все менее выгодным становится обогрев жилья при помощи газа, электричества, различных видов твёрдого топлива. Энергетический кризис стал причиной постоянного роста цен на энергоносители и, соответственно, перманентного подорожания любых традиционных способов отопления. Поэтому очень актуальным сегодня является поиск систем, имеющих альтернативный принцип действия, позволяющий экономить средства на обогрев. К одной из таких новинок можно отнести геотермальное отопление дома.

    Принято считать, что геотермальный обогрев частного дома возможен лишь в местах с горячими источниками или в зонах с вулканической активностью, однако это не так.

    Пользоваться теплом земли можно и в широтах с относительно невысокими температурами почвы.

    Данный вид отопления относится к новинкам, однако в Европе и США получил достаточно широкую популярность. Сначала он использовался лишь очень богатыми людьми для того, чтобы обеспечить обогрев усадеб, однако сегодня получил очень широкое распространение среди владельцев частного жилья. Например, около 70 процентов загородных усадеб шведских домовладельцев пользуются именно таким способом отопления.

    Геотермальное отопление загородного дома – принцип действия

    Как уже понятно из названия, принцип работы геотермального отопления основан на использовании энергии земли. Обогрев обеспечивается теплом, которое она накапливает под воздействием солнечной энергии. По сути принцип работы установок такого типа похож на принцип действия кондиционера. В холодное время в жильё продуцируется тепло, а в жаркое летнее время – прохлада.

    Читайте также: Отопительная система в частном доме чем промыть?  

    Установка состоит из двух контуров. Один контур – это обычная система отопления частного дома с трубами и радиаторами. Второй – это солидных габаритов теплообменник, расположенный глубоко под поверхностью земли или на дне водоёма. Обогрев осуществляется за счёт того, что теплоноситель в теплообменнике нагревается, используя тепло земли, и передаёт его на второй контур, который осуществляет обогрев дома. Циркуляция теплоносителя в трубах обеспечивается за счёт специального теплового насоса.

    Основными составляющими установки являются:

    1. Система теплоснабжения дома;
    2. Тепловой насос;
    3. Аккумулятор нагреваемой воды;
    4. Средство сбора тепловой энергии окружающей среды – теплообменник;
    5. Измерительные приборы, система автоматического контроля, система регулирования процесса.

    Обеспечение жилья теплом при помощи этого метода является очень дешёвым и экономически выгодным. Тепло земли абсолютно бесплатно. Затраты идут только на покупку и монтаж оборудования и на электроэнергию для обеспечения работы теплового насоса. Однако, как показывает практика, 1 кВт затраченной электрической энергии продуцирует 5 кВт тепловой энергии.

    Варианты монтажа геотермальной установки

    Есть три самых распространённых варианта монтажа геотермальной установки. Каждый из них по своему удобен и выгоден. Выбор варианта зависит как правило от прилегающего ландшафта и условий для проведения работы.

    • Горизонтальное расположение теплообменника состоит в том, что контур из труб прокладывают горизонтально ниже уровня промерзания земли. Недостатком этого метода является необходимость задействовать большой участок земли – для того, чтобы обеспечить теплом дом площадью 250 м
      2
      , придётся проложить трубы на участке площадью около 600 м2. Потребуются серьёзные земляные работы, стоимость которых будет очень высокой. И проведение их на уже обустроенном участке попросту невозможно. То есть этот метод можно применять лишь на этапе строительства.

    • Вертикальный метод заключается в том, что контур теплообменника располагают вертикально. Это не задействует больших площадей, однако потребуется специальное оборудование для бурения, поскольку придётся бурить скважины глубиной от 50 до 200 м. Однако срок действия такой скважины достигает 100 лет. К тому же этот способ совершенно не затрагивает ландшафт, сохраняя его в первозданном виде.

    • Способ размещения теплообменника на дне водоёма
      является самым простым и экономным. Его, как правило, используют тогда, когда хотят сделать геотермальное отопление дома своими руками. Он заключается в том, что контур теплообменника укладывают на дно водоёма на глубине около 3 м, то есть ниже уровня замерзания воды. Этот метод не требует проведения дорогостоящих земляных работ и задействования бурильного оборудования. Однако расстояние от дома до водоёма не должно быть более 100 м.

    Преимущества и недостатки геотермального метода отопления

    Геотермальные установки отопления стали пользоваться широкой популярностью, благодаря тому, что состоят практически из одних преимуществ. Отзывы владельцев домов, где используется этот метод обеспечения теплом, единодушны – это очень удобно и экономически выгодно. Рассмотрим подробнее преимущества геотермального метода:

    1. Чтобы получить тепло, используется энергия земли – она практически неисчерпаема;
    2. Какие бы модели мы не использовали, коэффициент полезного действия неизменно высок;
    3. Система не делает никаких негативных выбросов в окружающую среду, она высокоэкологична и не загрязняет атмосферу;
    4. Установка абсолютно пожаробезопасна;
    5. Нет необходимости закупать и транспортировать топливо. Затраты идут только на электроэнергию для обеспечения действия теплового насоса;
    6. Установки такого рода не требуют специального обслуживания, повышенных мер безопасности и непрерывного контроля.

    Очень удобно комбинировать этот тип обогрева с системами «тёплый пол». В этом случае идёт правильное перераспределение тепла и равномерный обогрев всего объёма помещений.

    Большим недостатком такого метода обогрева жилья является высокая стоимость оборудования и работ по его монтажу. Большую сложность представляют земляные работы и бурение. Однако, отзывы владельцев домов, которые уже используют эти системы говорят о том, что все высокие капиталовложения окупаются по прошествии нескольких лет.

    Тем более, что опыт и практика говорят о том, что монтаж системы геотермального обогрева дома возможен и своими силами. Это всё равно потребует серьёзных капиталовложений и работы являются очень трудоёмкими, но эффективность и экономичность системы искупает все эти неудобства с лихвой.

    Особо выгодны установки геотермального обеспечения теплом для владельцев домов площадью до 150 м2 – их установка окупается уже через 3 – 4 года. Для владельцев жилья, которые рассматривают экономическую выгоду отопления жилья в долгосрочной перспективе, этот вид отопления представляет огромный интерес. Ведь установки такого типа способны генерировать энергию, в 7 раз превосходящую ту, которая была затрачена на её получение.

    Отопление дома Геотермальное


    Геотермальное в переводе означает тепло земли. Бесконечный экологический источник энергии, которую люди все более успешно учатся добывать. Существует общее понятие геотермальная энергетика, в него входят все известные способы получения возобновляемой энергии земли:

    Геотермальное тепло

    • Термальные электростанции по всему миру успешно вырабатывают электричество, используя гейзеры и подземные горячие источники. Пар крутит турбины и бла-бла-бла…. Дальше думаю объяснять не нужно.
    • Геотермальное отопление, еще одна разновидность. В этом случае гейзеры и вулканы не требуются, в ход идет тепло накопленное землей за лето. Грунт ниже точки промерзания, всегда имеет температуру +8 С. Понятно, что такого тепла не достаточно для обогрева дома. На помощь приходят «холодильники наоборот» или тепловые насосы, которые извлекают +8 и преобразуют в +55. Как это происходит читайте ниже.

    Принцип работы геотермального отопления.


    Чтобы не утомлять читателя терминами и незнакомыми словами, попробуем объяснить суть происходящего простым языком. Нужно подойти к холодильнику, потрогать его с обратной стороны. Правильно, она горячая! Так морозильная камера избавляется от тепла полученного при заморозке продуктов. Принцип работы геотермального отопления дома тот же, только «морозильная камера-земляной контур», охлаждает землю вокруг дома, а полученную энергию, преобразуя перекачивает в дом.

    Геотермальное отопление дома надежно?

    Использование холодильников на практике показало свою высокую надежность. У ваших друзей или родственников наверняка сохранились древние холодильники с разваливающимися корпусами, но компрессор при этом отлично работает. Геотермальное отопление частного дома, применяет холодильный компрессор более высокой мощности. Ломается он не чаще холодильника!
    Грунтовый коллектор геотермального отопления состоит из пластиковой трубы заполненной теплоносителем, выйти из строя там просто нечему.
    Грунтовый тепловой насос «SUNDUE»для геотермального отопления давно и прочно зарекомендовала себя в России. Первый образец трудится с 2002 года. Заявленный ресурс не менее 40 000 часов, По факту, холодильный компрессор способен работать 40 лет и дольше.

    Геотермальное отопление дома и экономия.

    Геотермальное отопление частного дома экономичнее в 4-5 раз, по сравнению с обычным электрическим котлом. Расходы равны, а часто ниже чем отопление магистральным газом. С учетом 6 летного опыта эксплуатации , могу уверенно говорить, что геотермальное отопление одного квадратного метра дома равно 9 рублям в месяц, для города Новосибирска. Умножьте площадь своего дома на 9 руб, и узнаете ваши возможные счета . Окупаемость в среднем наступает на пятый год эксплуатации. Это зависит от многих факторов, экономия на отоплении остается примерно одинаковой, а способы и стоимость подключения могут отличаться каждый дом уникален .

    Геотермальное отопление частного дома безопасно?

    Геотермальное отопление дома абсолютно пожаро-взрыво безопасно! Фреон используемый в тепловом насосе аналогичен фреону холодильника, он не несет в себе ни каких угроз.
    Вам не страшны утечки, взрыв, пожар.
    Нет необходимости выполнять требования газового и пожарного надзора. Собирать разрешения и согласования контролирующих органов. Годами ждать подключения газа.
    Геотермальное отопление дома потребует от вас только заявки, и неделю терпения на монтаж оборудования.

    Экологичность геотермального отопления.

    Над геоконтуром

    Экологичность геотермального отопления дома заключается в сокращении выбросов в 5 раз. Только 1/5 часть применяемой энергии, электричество. Основным источником тепла, является энергия солнца. Накопленная землей за летний период энергия солнца, зимой перекачивается на обогрев дома. При правильном расчете и подборе оборудования, внешний грунтовый коллектор отогревается солнцем за пару летних месяцев. Цикл заморозка-отогрев повторяется бесконечно. Экология участка не нарушается. На поверхности будут прекрасно себя чувствовать клумбы, кустарники, плодовые деревья. Можно устанавливать теплицы, парники, одним словом полноценно обрабатывать землю.

    Способы подключения геотермального отопления.

    Геоконтур

    • Вертикальный грунтовый способ подключения . Применяется при плотной застройке участка. Бурятся вертикальные скважины и в них опускается геотермальный зонд.
    • Горизонтальный грунтовый способ подключения геотермального отопления подразумевает укладку труб теплосборного контура в траншеи. Из за отсутствия буровых работ существенно дешевле предыдущего способа.
    • Переливная система геотермального отопления. Вода из скважины прогоняется через тепловой насос, там она охлаждается и сбрасывается в другую скважину.
    • Геотермальное отопление дома от ближайшего водоема. Это затопленный в водоеме геоконтур теплового насоса который собирает тепло из воды.
    • Воздушный блок геотермального отопления дома, применяется для отбора тепловой энергии из окружающего воздуха. В Сибири применяется как вспомогательный геотермальному способу из за низких температур зимой.

    Геотермальное отопление дома с теплым водяным полом.


    Водяные теплые полы, наиболее полно реализуют потенциал геотермального отопления частного дома. С теплыми полами экономия электроэнергии составляет, 1 kw потраченной электроэнергии дает вам 5kw тепла. С обычными приборами отопления, вы получите 3,5kw тепла. Такая существенная разница возникает из, за разности температуры. Для водяного пола она в среднем составляет 35 градусов, а радиаторная система требует минимум 55 градусов температуры теплоносителя. Чем ниже, для отопления дома требуется температура теплоносителя, тем выше коэффициент преобразования теплового насоса.

    ТЕПЛОВЫЕ НАСОСЫ

    Геотермальный тепловой насос

    Купить тепловой насос вода-вода, вы можете в нашей компании. В наличии и под заказ имеются модели различной мощности и производительности, от 8,5 kw до 42 kw. SDW-EVI это надежный тепловой насос, разработанный для Сибири.

    • Геотермальный тепловой насос комплектуется скролл компрессором (ЭВИ).
    • Увеличенная производительность системы за счет увеличения переохлаждения.
    • Функция реверса, позволяет тепловому насосу работать в режимах отопление-кондиционирование.
    • Коэффициент преобразования СОР 3,9 при режиме -5W35.
    • Функция подготовки воды для горячего водоснабжения.
    • Увеличенная выходная температура теплоносителя – до 65°C
    • Пониженный уровень шума компрессорного агрегата – до 38дБ

    Инверторный тепловой насос Droid

    Универсальный тепловой насос Droid, универсален во всем. В одном моноблоке смонтированы бак косвенного нагрева ГВС и непосредственно сам тепловой насос. Получаем экономию места для установки и избавляемся от покупки отдельного бака косвенного нагрева. Вода ГВС в данной модели нагревается быстрей и горячей чем в традиционных схемах, за счет отсутствия промежуточных теплообменников.

    Дроид монтируется с DX геоконтуром прямого испарения. Данный геоконтур производительней традиционного гликолевого на 20%. В итоге получаем экономию площади занимаемой геотермальным контуром и снижение цены на монтаж.

    Тепловой насос Дроид позволяет монтаж в гибридном, геотермально-воздушном исполнении. В случае нехватки площади под геотермальный контур, Droid дополняется внешним воздушным блоком как у кондиционера. Внешний блок в межсезонье берет на себя функцию сбора тепла из уличного воздуха, тем самым разгружая недоразмеренный геотермальный контур.

    ТЕПЛОВОЙ АККУМУЛЯТОР ATWS СОХРАНЯЕТ ТЕПЛО ДЛЯ ОТОПЛЕНИЯ ДОМА

    Емкость накопитель ATWS 0,2 0,3 0,5 М3 Буферный бак, устанавливается совместно с солнечным коллектором а так же с геотермальным насосом.
    Позволяет аккумулировать избыточную теплоэнергию и расходовать тепло когда главный нагревательный прибор находится в состоянии покоя.
    Теплоаккумулятор применяется при наличии двойных тарифов на электроэнергию, он накапливает тепло по низкому тарифу.

    Геотермальный универсальный тепловой насос «Грунт-воздух-вода»

    геотермальный тепловой насос SDW-INV

    инверторный-геотермалиный тепловой насос»Грунт-вода»

    Тепловой аккумулятор ATWS

    Отопление частного дома при помощи теплового насоса

    Отопление частного дома при помощи теплового насоса

    Осуществляя отопление коттеджей, имеющих небольшую площадь, все чаще используют тепловые насосы различных типов. Источниками тепла для данных аппаратов могут быть грунт, вода, скалистые горные породы, а так же воздух. Популярность данного вида отопительных систем объясняется их экономичностью и экологической чистотой. Говоря об экономичности, следует иметь ввиду, что, несмотря на достаточно большие первоначальные затраты, связанные с приобретением и установкой теплового насоса, данная система окупится уже через несколько лет. При этом по стоимости эксплуатации, тепловые насосы уступают только газовым обогревателям (при условии подключения к магистральному трубопроводу). По сравнению же со всеми остальными видами отопительных систем, тепловые насосы выгодно отличаются. К преимуществам данного вида отопительных систем можно отнести и их экологическую чистоту, безопасность для человека и окружающей среды. При помощи теплового насоса можно смонтировать систему теплых полов в вашем доме, которая может служить просто для подогрева пола, а также, как источник полноценного отопления. Реализуется система водного теплого пола слудующим образом: между полом и напольным покрытием монтируются сети мини трубопроводов (контуров теплого пола), по которым циркулирует вода. Благодаря чему поверхность пола нагревается и отдаёт своё тепло окружающему воздуху. Водяной теплый пол допускает применение любого вида чистового покрытия, в том числе паркета.

    Принцип работы теплового насоса состоит в том, что охлажденный теплоноситель, проходя через теплообменник, нагревается и отдает накопленное тепло в отсек насоса, который заполнен хладагентом. При этом, хладагент, нагреваясь, превращается в газ. Этот газ сжимается в компрессоре, после чего, уже нагретый до высоких температур, поступает во второй теплообменник, где снова охлаждается и превращается в жидкость. При этом нагретый теплоноситель подает теплый воздух в помещение.

    На сегодняшний день существуют несколько видов тепловых насосов. Это насосы, использующие в качестве источника тепла землю, воду, воздух. В данной статье хотелось бы дать более подробное описание каждого из перечисленных видов.

    Тепловые насосы на основе грунта обеспечивают наиболее мощное поступление теплого воздуха в помещение. Это связано с физическими свойствами грунта: данный источник тепла имеет свойство сохранять полученное от солнечных лучей тепло, на протяжении длительного промежутка времени. Таким образом, тепловые насосы на основе грунта можно использовать в течение всего года. Принцип работы теплового насоса на основе грунта таковы: тепло поступает через уложенный глубоко в земле коллектор в теплоноситель. Далее тепло подается в тепловой насос, а оттуда, непосредственно, в обогреваемое помещение. Тепловой насос содержит такие детали как электродвигатель, который приводит в движение компрессор, а так же различного рода теплообменники, которые забирают тепло, исходящее от нагретого солнцем грунта. Данный вид тепловых насосов очень экономичен. Электроэнергия затрачивается только на то, чтобы осуществить перекачивание жидкости хладагента. Однако, несмотря на экономичность, такие тепловые насосы имеют большую мощность. Это обстоятельство возможно благодаря тому, что обогрев происходит, по сути, за счет солнечной энергии, которую в течение долгого времени накапливает земля. Отопление жилых домов данными насосами очень распространено в Швеции, Дании и других странах.

    Тепловые насосы на основе воды используют в качестве источника тепла воду из находящихся неподалеку водоемов. Данные тепловые системы бывают двух видов: тепловые насосы открытого цикла и тепловые насосы закрытого цикла. Тепловые системы открытого цикла предполагают, что теплоноситель подается в теплообменник из водоема, а после завершения цикла возвращается обратно в водоем. Тепловой насос закрытого цикла предполагает циркулирование теплоносителя по замкнутому круговороту. Если вы используете тепловой насос открытого цикла, источник тепла (вода) может быть получен из пробуренной на вашем земельном участке скважины. В этом случае вода, отдав свое тепло в теплообменнике, охлаждается, и сбрасывается в другую скважину, расположенную на расстоянии не менее 5 метров от первой. Рациональность данного способа очевидна, так как вода из второй скважины может быть использована для бытовых целей. Для того чтобы обогреть небольшой коттедж таким способом, потребуется скважина, глубиной около 100 метров. Для того чтобы снизить расход воды и обеспечить более мощный обогрев помещения в холодное время года, на тепловой насос данного вида возможна установка дополнительного электрообогрева, который включается только тогда, когда в этом есть необходимость.

    Третий вид тепловых насосов – это насосы, основанные на воздухе. В этом случае в качестве источника тепла используется атмосферный воздух. В нашей стране данный тип отопительной системы используется редко. Это связано с тем, что в холодное время года атмосферная температура воздуха в России слишком мала, чтобы служить теплоносителем для данной системы обогрева. Таким образом, эффективность обогрева даже небольших по площади помещений, очень мала. Данный вид отопительной системы можно использовать только в том случае, когда вблизи от обогреваемого помещения находится источник выхода тепла от различного рода учреждений коммунального хозяйства или промышленных помещений. В этом случае тепловой насос на основе воздуха становится весьма эффективной системой обогрева, а так же системой, используемой для получения горячей воды. Тепловые насосы типа воздух – воздух могут работать при достаточно небольшом диапазоне атмосферных температур. Например, эффективность данной системы отопления достигается при температурах от – 10 и до + 20 градусов. Данную систему можно размещать как снаружи обогреваемого помещения, так и внутри него, например, в подвальном помещении. Принцип работы теплового насоса на основе воздуха таков: через встроенный вентилятор воздух подается по специальным каналам в испаритель. В процессе этого происходит отбор тепла, и, следовательно, охлаждение отработанного воздуха. А теплый, нагретый воздух подается в обогреваемое помещение. При надлежащей работе можно отметить высокую мощность данной тепловой системы, с помощью нее можно обогреть коттедж, площадь которого составляет порядка 270 кв. метров. Данная система имеет сравнительно небольшие размеры, что позволяет устанавливать ее в подвальном помещении коттеджа. Так же, тепловой насос на основе воздуха отличается простотой монтажа. Однако, решив установить данную отопительную систему в своем загородном доме, нужно учесть тот факт, что она может быть неэффективна, как и любая другая система, в том случае, если теплопотери в помещениях вашего жилища составляют более 60 Вт/м2.

    Энергоэффективное отопление частного дома

    Современные энергоэффективные решения отопления дома

    Водяной теплый пол, конденсационный котел, тепловой насос и солнечный коллектор — легкосочетаемое и взаимодополняющее оборудование при построении эффективных систем отопления.

    Современный подход диктует применение экономичных низкотемпературных систем и использование возобновляемых источников энергии.

    Система отопления — тёплый пол и конденсационный котел

    Водяной теплый пол — комфортная и экономичная система отопления, экономичнее радиаторов на 25-30% и более. Равномерное распределения тепла позволяет использовать низкие температуры теплоносителя. Температура теплоносителя в водяных теплых полах составляет 30 — 50°С в зависимости от применяемых покрытий пола и теплопотерь помещения в зависимости от времени года. Применение комнатной автоматики экономит 15% тепловой энергии. Применение погодозависимой автоматики дает ещё 15% экономии.

    Современные конструктивные решения позволяют применять водяной теплый пол в любых типах зданий. В зависимости от типов перекрытий, требований, предъявляемых к полу, а также конструктивных возможностей помещений применяются различные типы водяных теплых полов: бетонная система и безбетонные (настильные) системы (исключающие мокрый процесс) для слабых перекрытий.

    Конденсационные котлы

    В развитых европейских странах все более широкое распространение получают экономичные газовые конденсационные котлы с максимальным КПД. Названием «конденсационные» они обязаны способности отбирать из продуктов сгорания так называемую «скрытую» теплоту конденсации водяных паров, содержащихся в продуктах сгорания. Конденсационная техника позволяет снизить расход газа до 35%.

    В низкотемпературных системах, например в системе «водяные теплые полы», эти котлы особенно эффективны, т.к. создаются идеальные условия для конденсации, поскольку температура обратной воды всегда ниже точки росы (т.е. ниже 40–50°С). При включении в низкотемпературную систему (например «водяные теплые полы») конденсационные котлы могут уменьшить потребление газа до 35% в год и, соответственно, снизить на 35% затраты на газ.

    За последние годы в Европе газовые конденсационные котлы значительно потеснили на рынке традиционные газовые котлы.

    Конденсационный котел с закрытой камерой сгорания и турбированным коаксиальным дымоходом не требует специального помещения и может быть компактно размещен на кухне, в прихожей, в санузле, на чердаке и т.п. (экономится площадь). Котлы могут быть объеденены в каскад для увеличения мощности системы.

    Более дорогой конденсационный котел с турбодымоходом может оказаться дешевле напольного котла с высоким дымоходом из нержавеющей стали. Котлы со встроенными накопительными бойлерами более 100 л являются хорошим решением для коттеджа, минимизирующим расходы на монтаж котельной. Котел со встроенным бойлером обычно содержит и насосы и, по сути, является котельной собранной в заводских условиях.

    Система отопления — тепловой насос и тёплый пол

    Тепловой насос позволяет собирать бесплатную энергию с участка земли около вашего дома, накопленную в земле, грунтовых водах и воздухе. Никаких выбросов вредных веществ: только 25% необходимой для отопления и приготовления горячей воды энергии обеспечивается за счёт электрического тока, а остальные 75% извлекаются из окружающей среды.

    Рассольно-водяной тепловой насос использует земные недра как источник тепла. Температуры в земных глубинах даже при сильном промерзании поверхностных слоев исключительно редко опускаются ниже 5 до 8 °С. При этом используются — по выбору — геотермические грунтовые зонды, вводимые вертикально вглубь земли, либо геометрические грунтовые коллекторы, укладываемые горизонтально вширь. Зонды и коллекторы заполняются, так называемым, рассолом, т. е. смесью с низкой точкой замерзания (незамерзающим теплоносителем). Рассол (теплоноситель) отбирает тепло, накопленное в земных недрах, и отдает его при транспортировании тепловым насосом — в отопительный контур. Рассольно-водяные тепловые насосы широко используются, так как температура грунта относительно постоянная на протяжении всего года. При этом тепловой насос требует затрат лишь на электричество, необходимое для работы компрессора, что составляет всего 1/4 всей необходимой энергии, а 3/4 необходимой энергии берется «бесплатно» из природного источника.

    Солнечные коллекторы

    Солнечные коллекторы разного типа позволяют получить тепловую энергию, которая в первую очередь используется для приготовления горячей воды, что особенно актуально в летний период года, когда наблюдается максимальная солнечная активность и максимальное потребление горячей воды.

    Кроме этого в отдельных случаях при построении комбинированных котельных установок тепло от солнечных коллекторов можно использовать в различных системах отопления, например, при работе котельной установки в переходные периоды года, в районах с высокой солнечной активностью.

    Используя солнечные коллекторы можно уменьшить затраты на нагрев горячей воды на две трети, затраты на отопление — на 30% в год.

    При этом надо понимать, что в нашем суровом климате солнечная система является скорее вспомогательной и резервируется или поддерживается другими источниками тепла: электронагрев, твердотопливный котел и т.п.

    Гибридные системы

    Современные конденсационные аппараты в сочетании с гелиоустановкой обеспечивают приблизительно те же показатели расхода первичной энергии, что и тепловые насосы, отбирающие тепло у земной почвы (справедливо пока для Германии). Бойлер ГВС с солнечным змеевиком может быть внешним и встроенным в котел. Примеры конденсационного котла: Buderus Logamax plus GB152 T, Viessman Vitidens 343-F — со встроенным бойлером 250 л со змеевиком для солнечного коллектора.

    Применение тепловых насосов в сочетании с гелиоколлекторами позволяет улучшить результаты их работы — особенно, если использовать земную почву в качестве накопителя избыточной солнечной энергии. Кроме того баки-аккумуляторы (теплоаккумуляторы) можно построить энергоэффективную гибридную систему с различными источниками тепла и отопительной нагнагрузкой в виде водяного теплого пола.

    Гибридная система может до 80% тепла дома получать от энергии солнца. Системы с использованием солнечной энергии снижают потребление электрической энергии для теплового насоса примерно на 40%. Гибридная система может не только значительно снизить расходы на отопление, она позволяет получать тепловую энергию летом без работы теплового насоса. Солнечные панели позволяют иметь летом горячую воду с температурой до 85 °C. Коэффициент преобразования гибридной системы может быть выше, чем 7,0, когда пройдя через солнечные батареи жидкость нагревается до температуры 20 °С, а затем подается в компрессор теплового насоса (на сегодняшний день самый высокий коэффициент теплопроводности в среднем составляет 5,5). В теплое время избыточное солнечное тепло «закачивается» в грунт и аккумулируется.

    Теплоаккумуляторы

    Широкое применение в странах Европы и в России получили теплоаккумуляторы. При использовании теплоаккумуляторов, КПД котлов, работающих на твердом топливе, достигает 84% и позволяет экономить 20–30% энергоресурсов за счет сглаживания пиков горения. Теплоаккумулятор также аккумулирует «излишки» энергии в период спада спроса на бытовую горячую воду (ночью, в середине дня) и соответственно отдает ее в период активного спроса (утро, вечер), позволяя избежать периода ожидания, «когда вода нагреется». Теплоаккумулятор — это емкость, изолированная со всех сторон полиуретаном толщиной 80-100 мм, в которую встроено несколько теплообменников ГВС. В аккумуляторе предусмотрена возможность установки от одного до нескольких электротэнов мощностью от 3 до 24 кВт. Теплоаккумулятор объемом от 250 до 2000 л подключается к котлу и предназначен для накопления тепловой энергии от 14 до 116 кВт соответственно.

    Теплоаккумулятор можно применять вместо бойлера ГВС (фактически при той же стоимости), особенно это становится актуально для твердотопливных котлов, при этом помимо производства ГВС, решается задача сглаживания пиков горения твердотопливных котлов, аккумулирования тепла для системы отопления, резервирования системы электричеством при установке электро-ТЭНов.

    3d проект дома

    Простота современных программ делает доступным создание 3D дома обычным пользователям.

    Наиболее популярным инструментом создания проектов домов в настоящее время является программа ArCon Eleco.


    Просмотров статьи: 25718 с 12.04.2012

    Ознакомиться с изданиями из категории «Строительство дома»

    Отопление загородного дома, виды систем отопления

    Жизнь в коттедже может быть не менее комфортной, чем в квартире. Для этого достаточно предусмотреть качественное отопление загородного дома. Знаний применить нужно немало – изучить конструкцию и технические особенности теплогенераторов, отопительного оборудования, подобрать варианты установки трубопроводов, рассчитать элементы системы обогрева здания. Частный дом без отопления в российских широтах пригоден только для летнего проживания. Чтобы использовать его круглый год как основное место жительства, должна быть организована надежная и эффективная система отопления дома.

    Оглавление статьи

    Расчеты расходов на отопление дома

    Расходы на подведение коммуникаций и установку оборудования будут наименьшими, если все это предусмотрено в плане строительства коттеджа. Можно заранее провести расчет отопления энергоэффективного дома и определить, где какие элементы системы будут установлены, и надлежащим образом подготовить проект. Если здание небольшое, есть возможность организовать отопление дома своими руками, не привлекая к работе специалистов.

    От чего зависят цены и затраты на отопление дома?

    Расходы на отопление зависят от множества факторов – это стоимость оборудования и его установки, траты на подведение коммуникаций, регулярное обслуживание, а также оплата расходуемого топлива. Итоговые расходы будут определяться тем, какое отопление для дома выбрать. Рассмотрим наиболее распространенные решения.

    Виды отопления в загородных домах

    Существует несколько вариантов классификации систем отопления. Ниже приводятся виды таких классификаций и примеры:

    По оборудованию, генерирующему энергию для отопления дома:

    • с нагревательным котлом (отопление дома твердым топливом, жидкими горючими веществами, газом или электроэнергией)
    • тепловой насос для отопления дома (подразделяются на системы с парами вода-вода, воздух-вода и вода-антифриз)
    • комбинированное отопление дома (более дорогое, но и более эффективное)
    • аккумулирование тепла с помощью солнечных панелей

    В большинстве совмещенных систем отопления домов из сип-панелей предусматривают комбинированный котел отопления для дома, но сейчас все чаще встречаются тепловые насосы, дающие значительную экономию на обогреве помещений – она может достигать нескольких сотен процентов в год (в сравнении с электрическими средствами обогрева).

    По используемому в системе отопления теплоносителю:

    • вода
    • масло
    • различные растворы с низкой температурой замерзания

    По устанавливаемому в помещениях теплообменному оборудованию:

    • панельное (отопление дома полами, стенами, потолком)
    • радиаторное
    • смешанное (одновременно используются панели и радиаторы, в рамках одной системы)

    По системе трубопровода для теплоносителя:

    • однотрубная (контур только один)
    • двухтрубная (двухконтурное отопление дома)

    По резервным запасам теплоносителя:

    • аккумуляторные (есть дополнительный подогреваемый бак, теплоноситель в котором используют как резерв основной системы)
    • прямоточные (теплоноситель направляется на отопление частного дома напрямую от теплового насоса или котла)

    Резерв может формироваться за счет внутреннего бака с отдельным теплообменником. Альтернативный вариант – так называемые стратифицированные резервные баки, используемые в системах, работающих за счет энергии, получаемой солнечными батареями. Обычно применяются как дополнительный тепловой источник.

    Варианты систем отопления дома

    Практически любая система отопления частного дома может быть представлена в нескольких модификациях по типу управления и контроля. Это комплексы с полной или частичной автоматизацией. Простейшие средства обогрева, в которых автоматика не используется – это обычное отопление частного дома дровами, не предусматривающее подведения контуров.

    Самые популярные варианты оборудования и топлива для автономных комплексов обогрева зданий:

    • газовые котлы отопления для частного дома (классический и наиболее распространенный вариант во всех газифицированных населенных пунктах)
    • электрокотел, с помощью которого обеспечивается электрическое отопление дома (огромный выбор по мощности и уровню энергопотребления, но становятся менее востребованными из-за высоких эксплуатационных расходов)
    • твердотопливное отопление дома (с помощью дров, угля или специальных паллет)
    • на дизельном топливе (категория жидкотопливных систем обогрева)

    Чтобы получить теплый дом отопление может быть построено по принципу конвекции. Постепенно получает распространение вариант с установкой тепловых насосов – это перспективное направление, известное своей высокой энергетической эффективностью.

    Электрическое отопление частного дома

    Популярным остается способ обогрева помещений, при котором используются электрические отопительные системы – чаще всего это  электрические котлы с напольным или настенным типом монтажа. Их мощность может достигать 60 кВт, а максимальная площадь эффективного обогрева – 600 квадратных метров. У напольных модификаций мощность может быть выше 60 кВт – они подходят не только для частных коттеджей, но и для промышленных цехов.

    Плюсы электрического отопления дома

    Электрическое отопление частного дома привлекательно за счет возможности централизованно управлять температурным режимом за счет точной регулировки мощности. При эксплуатации не требуется отдельная котельная с дымоходом. К минусам относятся ограничения на максимум допустимой мощности, риск перебоев с подачей электроэнергии и ее высокая стоимость.

    Газовое отопление дома

    За поддержание постоянного температурного режима отвечает газовый котел, в котором горение топлива подогревает воду. По контурам трубопровода нагретая жидкость подается в помещения, нагревает радиаторы и возвращается обратно к котлу.

    Плюсы отопления газом

    Тепловой обмен будет более эффективным, если в системе предусмотрен циркуляционный насос – он может регулироваться по мощности, и в современных системах за все регулировки отвечает автоматика – достаточно задать нужную температуру, и котел будет ее поддерживать.

    Недостатки отопления газом

    При всех своих достоинствах, отопление дома газом имеет серьезные недостатки. Цена на газ для потребителей постепенно растет, энергоэффективные котлы стоят очень дорого, нужны многочисленные разрешительные документы. Сюда можно отнести и высокую стоимость самого проекта, его практической реализации. Вариант подходит для тех, кто имеет деньги и возможности для подключения к магистральному газопроводу.

    Отопление дома твердым топливом

    Твёрдым топливом для отопления служат пеллеты – сильно спрессованные древесные отходы. Отсутствие химических добавок и клеевых составов делает этот вид топлива экологичным в применении. Предельная мощность котлов – 30 кВт, модулируется за счет регулировки доступа воздуха.

    Высокий КПД и доступность пеллет делают твердотопливный котел привлекательным вариантом выбора, но и недостатков имеется немало. Оборудование стоит дорого, нужно создать достаточные запасы пеллет, подготовить для них места хранения. Процесс горения сопровождается образованием пепла и сажи – их нужно регулярно удалять из котла и дымового канала.

    Отопление дома при помощи солнечного коллектора

    Приведенные выше варианты обладают множеством достоинств и недостатков, и понять, как выбрать отопление для частного дома, может быть непросто. Все указанные системы объединяет высокая стоимость оборудования, зависимость от наличия топлива. Снизить регулярные расходы на отопление можно, выбрав инновационные системы обогрева зданий. Примером здесь может послужить комплекс, работающий на солнечной энергии.

     

    Монтаж отопления дома в части подведения коммуникаций не отличается от традиционных комплексов обогрева, установка самих коллекторов на крыше не сопряжена с большими расходами. Проекты различаются по эффективности, среднее значение в обеспечении обогрева здания – 30 процентов от требуемых ресурсов. В некоторых проектах процент аккумулируемого тепла может быть заметно выше.

    Установка солнечных коллекторов позволит поддерживать нужный температурный режим в помещениях на протяжении всех теплых месяцев, обеспечит горячее водоснабжение.

    Отопление дома тепловым насосом

    Тепловые насосы — инновационное решение для отопления частных домов и коттеджей, позволяющее решить все проблемы с горячим водоснабжением и обогревом помещений в любой сезон.

    Работают в рамках большого инженерного проекта, объединяющего все тепловые системы коттеджа или другой постройки. Монтаж отопления дома в данном случае имеет свою специфику, так как основным источником тепловой энергии является земля и вода – передача тепла осуществляется посредством геотермального зонда, размещенного в скважине.

    Энергоэффективность тепловых насосов

    Дополнительный источник энергии для теплового насоса – электричество, но его требуется намного меньше, чем при использовании классических электрообогревателей. На 4 кВт произведенной мощности приходится всего 1 кВт потребленной – это лучшее отопление для дома по энергетической эффективности. Таким образом, вы получаете значительную экономию расходов на отопление.

    Извлекаемое из земли и воды тепло преобразуется в энергию, необходимую для подогрева воды. Основная система представляет собой обычное водяное отопление дома, отличия от традиционных систем – только в способе получения исходной энергии. Тепловые насосы могут размещаться в любых помещениях, не оказывают никакого негативного влияния на экологию.

    Срок службы теплового насоса составляет 50 лет, оборудование практически не требует обслуживания и контроля – после запуска его работа будет полностью регулироваться автоматикой. Необходим только технический осмотр, который проводится перед каждым сезоном. Расходы в ходе отопительного периода минимальны, что делает тепловой насос самым экономичным решением для обогрева коттеджа.

    Отопление частного дома из недр земли. Как сделать геотермальное отопление в частном доме

    Прогрессивный метод геотермального отопления дома использует принцип действия, заключающийся в использовании тепла земли для обогрева помещения. Поскольку традиционное топливо является исчерпаемым природным ресурсом, стоит заранее побеспокоиться о переходе на новейшие неисчерпаемые источники энергии.

    Скандинавские страны являются лидерами по производству и эксплуатации геотермальных систем отопления домов.Они популяризируют этот вариант растения и предлагают его регионам с широким потенциалом его использования.

    Применение оборудования

    Неверно полагать, что отопление от земли можно использовать только там, где есть источники горячей воды, есть теплые гейзеры и другие естественные подземные источники тепла. Новейшие технологии позволяют успешно эксплуатировать геотермальное отопление дома и в умеренных широтах.

    Сегодня в нашей стране этот вид отопления по-прежнему относится к альтернативным способам получения тепла.Однако в большинстве случаев он практически идеален для загородных или загородных домов. Установленное своими руками геотермальное отопление дома может работать в двух режимах:

    • отопление зимой;
    • охлаждение в жаркую погоду.

    Таким образом создается максимально благоприятная атмосфера в помещении.

    ВИДЕО: Как работает геотермальное отопление

    Работа системы

    В доме необходимо установить тепловой насос. Он будет брать энергию у земли или грунтовых вод, отдавая ее теплоносителю, циркулирующему в доме по трубам.Этот принцип работы был выявлен еще в 19 веке французским физиком Сади Карно.

    Составными элементами базового узла являются:

    Компрессор занимается «сжатием» тепла и перемещением его к потребителям. Само устройство нуждается во внешнем источнике питания.

    Работа теплового насоса осуществляется по следующему алгоритму:

    1. Коллектор-теплозаборник должен содержать внутри жидкость с низкой температурой замерзания. Часто при изготовлении геотермального отопления своими руками внутрь заливают воду с повышенным содержанием солей, разбавленный водой спирт, гликолевые смеси.
    2. В испарительном модуле тепло передается хладагенту, имеющему низкую температуру кипения, в это время он закипает и переходит в парообразное состояние.
    3. Компрессор, установленный в контуре, способствует повышению давления паров, что приводит к повышению температуры вещества до 78-80 0 С.
    4. Попадая в конденсатор, хладагент переходит в жидкую фазу, при этом выделяется энергия для контура отопления.
    5. Возврат образовавшейся жидкости в компрессор осуществляется через дроссельную заслонку.

    Поскольку тепловой насос для отопления дома работает по принципу холодильника, его часто называют «холодильником наоборот». Во многих случаях энергия земли используется для установки теплых полов.

    Правильные расчеты и грамотно выполненный монтаж теплообменника способны обеспечить пятикратное увеличение выходной мощности с одного киловатта, потребляемого насосом.

    ВИДЕО: Как работает геотермальный тепловой насос

    Установка теплообменника

    Текущие типы установки:

    • вертикальный, когда нужно пробурить несколько скважин;
    • горизонтальные, где траншеи выкапываются ниже глубины промерзания;
    • под водой, когда укладка осуществляется по дну ближайшего водоема.

    Бурение скважин

    Для эффективного использования тепловой энергии земли, если территория возле здания небольшая, необходимо бурение глубоких скважин.В недрах земли на несколько метров держится стабильная положительная температура. Использование таких геотермальных скважин обеспечивает теплом контур теплообменника. Далее это тепло передается во второй внутренний контур, расположенный в помещении.

    Часто бурение нескольких скважин обходится даже дешевле, чем прокладка по дну водоема. Это делает процесс доступным для большего количества людей.

    Процесс осуществляется малогабаритной буровой установкой и небольшим количеством вспомогательного оборудования. Он практически не влияет на окружающее пространство. Допускается устройство колодца даже на воде, но он не должен быть ближе 2-3 м от жилого дома.

    Максимальная полезная глубина до 200 м, но часто эффективность появляется с уровня 50 м. Следующий этап – строительство колодца. Внутрь полости помещается пластиковая трубка диаметром 40 мм и более. В него пропускают от одной до четырех коллекторных петель.

    Полость между грунтом и наружной стенкой трубы должна быть заполнена теплопроводным материалом.Проводится теплотрасса с подключением к тепловому насосу.

    энергия воды

    Этот вариант стоимости является наиболее рациональным, так как не требует подготовки траншей, котлована и других земляных работ. Но это доступно далеко не всем – минимальный объем резервуара, достаточный для обогрева дома, составляет 100 кв.м. должны быть не менее 200 куб. м и располагаться не далее 100 м от жилищной застройки.

    В водоемах трубы прокладывают по дну для предотвращения их промерзания в пик морозов.

    Проведение расчетов

    Для выполнения системного расчета необходимо учитывать основные параметры:

    • на глубине более 15-20 м в средней полосе России температура поддерживается на уровне +8-+10 0 С;
    • для вертикальных конструкций принято принимать в расчетах результирующее значение мощности 50 Вт на 1 м высоты, а более точные значения зависят от степени влажности горных пород, наличия грунтовых вод и т.п.;
    • сухая порода дает 20-25 Вт/м;
    • увлажненная глина или песчаник 45-55 Вт/м;
    • твердые гранитные породы
    • обеспечат до 85 Вт/м;
    • при наличии грунтовых вод дает до 110 Вт/м.

    Использование теплового насоса

    Срок службы системы зависит от характеристик и условий, в которых работает тепловой насос. В геотермальных установках он способен работать около 1800 часов в год. Это среднее значение для широт без термальных подземных источников.

    Как работает тепловой насос

    Принцип работы системы теплового отопления идентичен и не имеет ничего общего со страной-производителем или брендом. Геотермальные насосы могут различаться по конструкции, размерам, внешнему виду, но коэффициент теплоотдачи всегда будет одинаковым у насосов разных фирм и разных стран. Это связано именно с особенностью переработки природной энергии в тепловую.

    Нельзя допускать слишком большую подачу насоса, так как этот процесс может привести к значительному снижению температуры грунта вокруг колодца, а иногда дело доходит и до промерзания.

    Последствия таких просчетов в конечном итоге приводят к плачевным последствиям – грунт проседает неравномерно, местами уходит очень глубоко, в результате чего повреждаются защитные пластиковые трубы. Если дом расположен рядом, то может возникнуть деформация фундамента или стен из-за геологических изменений.

    Периодически необходимо проводить мероприятия по «регенерации» грунта, для чего в теплообменник подается дополнительная тепловая энергия. Это может быть солнечная энергия или нагрев зонда, когда тепловой насос используется в режиме охлаждения помещения.

    В заключение следует отметить, что геотермальная установка доступна пока не всем. В некоторых случаях срок окупаемости может длиться более 10 лет, но в итоге именно эти способы отопления дома скоро станут не просто альтернативными, а единственно возможными.

    Геотермальное отопление дома своими руками: схема, чертеж, стоимость, фото и видео инструкция


    Как сделать геотермальное отопление своими руками. Принцип работы теплового насоса.Как энергия земли и воды может обогреть дом без дров и газа.

    Не все знают, что создание геотермального отопления дома не требует особых знаний и навыков. Но по сравнению с альтернативными видами отопления геотермальное не так популярно, и причина тому предельно проста – большие финансовые затраты, которые окупятся только через восемь лет. В таких условиях мало кто захочет вкладывать деньги, и совершенно напрасно.

    Самодельный геотермальный тепловой насос

    Одним словом, присмотритесь к геотермальному отоплению, тем более, что стоимость электроэнергии и газа постоянно растет и непонятно, какой из энергоносителей будет дешевле использовать через несколько лет.

    Внимание! Впервые этот метод отопления был использован в Америке во время финансового кризиса восьмидесятых годов. Со временем новинка стала популярной в Европе. В Швеции, например, сегодня ¾ всего тепла синтезируется с помощью тепловых насосов.

    Строительство геотермальных систем

    Строительство геотермальных систем

    Уже из названия понятно, что суть этого вида отопления заключается в использовании энергии земли. По принципу действия он отдаленно напоминает кондиционеры или холодильники.

    Основным элементом является тепловой насос, подключенный к двум контурам.

    1. Под внутренним контуром подразумевается знакомая нам система отопления, она состоит из радиаторов и трубопроводов.
    2. Внешний – это очень габаритный теплообменник, устанавливаемый под землей или в резервуаре. В нем теплоноситель (а это может быть обычная вода или антифриз), приняв температуру окружающей среды, подается к тепловому насосу, откуда накопленное тепло поступает во внутренний контур. Так нагреваются обогреватели в доме.

    Основным элементом системы является именно тепловой насос – устройство, занимающее не больше места, чем газовая плита. Производительность теплового насоса достаточно высока: на каждый киловатт использованной энергии он вырабатывает до пяти киловатт тепла.

    Схема работы теплового насоса

    Внимание! Обычный кондиционер, принцип работы которого очень похож, вырабатывает энергии ровно столько, сколько потребляет, то есть один к одному.

    Безусловно, геотермальное отопление на сегодняшний день является самым трудоемким и дорогостоящим.Большую часть денег придется потратить на земляные работы и сопутствующее оборудование, включая тепловой насос. И многие задаются вопросом, можно ли на этом сэкономить и построить, скажем, самодельный тепловой насос. Чтобы это выяснить, нужно разобраться в видах и особенностях оборудования.

    Плюсы и минусы системы

    Вот основные преимущества этого метода нагрева:

    • использование неисчерпаемой энергии земли;
    • высокий коэффициент продуктивности;
    • нет опасности возгорания;
    • рентабельность;
    • простота обслуживания и эксплуатации;
    • нет необходимости хранить топливо;
    • автономность;
    • экологичность и безопасность.

    К минусам можно отнести разве что дороговизну установки, но, как уже было сказано, эти затраты обязательно окупятся.

    Внимание! Геотермальное отопление наиболее выгодно в тандеме с теплыми полами, а также в домах, площадь которых не превышает 150 квадратных метров.

    Методы строительства геотермальных систем

    Методы строительства геотермальных систем

    Одним из важнейших элементов является тепловой контур. При вертикальном расположении может залегать на глубине от 20 м до 150 м в зависимости от геологической циркуляции тепла.Горизонтальные контуры устанавливаются на глубине до 2,5 м и обогреваются за счет колебаний температуры при солнечном нагреве или теплопотерях.

    1. Прямой теплообмен

    Тепловые устройства с прямым теплообменом находятся в непосредственном контакте с почвой. Теплоноситель покидает корпус аппарата, движется по подземной медной магистрали, обмениваясь тепловой энергией, и возвращается обратно.

    Такой теплообмен называется прямым, потому что жидкость контактирует с грунтом без каких-либо «посредников». Конечно, он не взаимодействует непосредственно с грунтом, а только обменивается с ним теплом через стенки труб. Сегодня такие насосы используются редко, их не следует путать с устройствами, в которых теплообмен происходит через промежуточные контуры.

    Однако эффективность прямого теплообмена достаточно высока, а финансовые затраты на установку ниже, чем в большинстве закрытых систем. Не последнюю роль в этом играет теплопроводность меди, а также отсутствие электрического водяного насоса и теплообменника между теплоносителем и водой, который, как известно, является основным источником теплопотерь.

    Также стоит отметить, что медный трубопровод стоит дорого, а самого теплоносителя требуется больше, чем для других типов систем.

    2. Закрытые системы

    Большинство этих систем состоят из первичного контура, заполненного хладагентом, и вторичного контура, заполненного водой и установленных под землей. Для изготовления вторичного контура используются в основном полипропиленовые трубы, и он заполняется водой с небольшим количеством антифриза.

    Вода выходит из теплообменника, движется по внешнему контуру, обмениваясь тепловой энергией с грунтом, и возвращается.Характерно, что внешний контур находится ниже уровня промерзания почвы, где температура стабильна; все же он погружен в ближайший водоем.

    Внимание! Системы, погруженные в воду или расположенные во влажной почве, намного производительнее, чем сухие контуры. Поэтому в сухом грунте рядом с контуром желательно установить дренажный шланг, который бы его увлажнял.

    Закрытые системы менее эффективны, чем предыдущий вариант, поскольку требуют трудоемкого бурения и длинных трубопроводов.Также обратите внимание, что закрытые контуры устанавливаются двумя способами – вертикально и горизонтально.

    Вертикальный контур состоит из двух труб, уходящих под прямым углом под землю на глубину 20-120 м. Их нижние части соединяются между собой П-образным разъемом. Шахты, вырытые для труб, обычно заполняют специальным раствором, улучшающим теплообмен и защищающим подземные водоносные горизонты от загрязнения.

    В случае горизонтального размещения системы трубы заглубляют ниже уровня промерзания грунта.Естественно, они идут горизонтально. По понятным причинам этот способ дешевле вертикального размещения (читай: бурения), поэтому его применяют везде, где на участке достаточно места.

    3. Контуры горизонтального бурения

    Контуры горизонтального бурения

    Альтернативой двум предыдущим вариантам может быть прокладка контура горизонтальным сверлением. Это дает возможность прокладывать трубы под садовыми, дворовыми, дорожными и другими объектами, не разрушая их.

    По стоимости такая система находится где-то между горизонтальной и вертикальной установкой.Его отличительной особенностью является то, что петли можно подключить только к одной камере, а это уменьшает площадь, необходимую для установки.

    Внимание! Контуры с помощью горизонтального сверления устанавливаются после возведения здания.

    4. Водяные контуры

    Замкнутые контуры, которые погружаются в водоемы, представляют собой трубопровод, проложенный петлями. Их можно разместить в любом озере или пруду, которые находятся в непосредственной близости от дома.

    5. Открытые системы

    В таких системах внешний контур заполнен природной водой.Затем он перемещается в теплообменник, расположенный в корпусе устройства, где отбирается тепло и передается в первичный контур. После этого вода возвращается обратно. Подача и «обратка» должны располагаться вдали друг от друга, чтобы эффективно питать источник тепла.

    Внимание! Все элементы системы должны быть хорошо защищены от коррозии, так как нельзя контролировать химический состав оборотной воды. Именно поэтому желательно использовать замкнутые контуры, если уровень минералов и солей в воде повышен.

    Несмотря на то, что КПД открытых систем на порядок выше закрытых, при установке могут возникнуть проблемы, в основном юридического характера. Могут потребоваться разрешения на установку, поскольку эти системы загрязняют колодцы и истощают водоносные горизонты.

    6. Колонки жидкости

    Контуры с жидкостными столбами являются одной из разновидностей систем закрытого типа. В этом случае вода поступает со дна глубокого колодца, проходит через насос и опускается обратно, обмениваясь теплом с окружающим грунтом.

    Часто жидкостные колонки используются там, где свободное пространство ограничено. Нежелательно использовать эту систему на глинистой или песчаной почве.

    Также отметим, что конструкция может состоять сразу из нескольких столбов и применяется в основном в небольших постройках.

    Первый этап. Прежде чем приступить к изготовлению насоса, необходимо провести ряд мероприятий по повышению энергоэффективности дома. Эти мероприятия включают утепление полов и стен, замену прохудившихся дверей и окон, теплоизоляцию кровли и потолка.

    Второй этап. Затем нужно провести геологоразведку, чтобы узнать глубину промерзания грунта. После этого следует составить проект на основе выбранной технологии.

    Третий этап. Покупка всего необходимого — детали системы отопления, трубы и компрессор для насоса.

    Компрессор – сердце любого геотермального насоса – следует обсудить отдельно. Своими руками сделать его невозможно и остается единственный вариант – купить готовое изделие.

    Лучше покупать устройство мощностью более 7 кВт, применяемое в высокопроизводительных кондиционерах (такие компрессоры продаются в сервисных центрах, специализирующихся на обслуживании бытовой техники).

    Самодельный геотермальный тепловой насос

    Четвертый этап. Затем можно приступать к сборке внутреннего теплообменника. Напомним, что необходимо передать накопленную тепловую энергию в тепловую сеть. Материалы для этого элемента, как и его объем, полностью зависят от конкретных климатических условий.Для циркуляции теплоносителя обычно используются медные трубки, а емкость изготовлена ​​из неагрессивного материала. В идеале эта емкость должна составлять 150-литровый бак из нержавеющей стали.

    Пятый этап. Заранее подготовленный медный змеевик необходимо поместить в бак. Без повреждения последней не получится – ее нужно разрезать на две части, и после фиксации катушки приварить до исходного состояния.

    Шестой этап. Затем следует пробурить шахты или траншеи, установить туда трубопровод. По окончании работы необходимо провести пробный запуск системы.

    Внимание! Ввиду высокой степени сложности работ проектирование и монтаж такого отопления лучше доверить опытным профессионалам. То же самое можно сказать и об изготовлении теплового насоса.

    Геотермальный тепловой насос своими руками


    Узнайте, как собрать собственный геотермальный тепловой насос! Геотермальная система отопления, виды тепловых насосов, этапы изготовления, фото+видео.

    Геотермальное отопление дома своими руками: сравнительный обзор способов устройства

    Многие владельцы частных домов до сих пор считают геотермальное отопление термином чуть ли не научной фантастики, и он актуален только для тех регионов, где бурлят горячие источники и наблюдается высокая вулканическая активность.А поскольку подобные природные явления случаются редко, перспективы использования этой альтернативной энергии в наших условиях для многих выглядят туманными. На самом деле геотермальный насос успешно вырабатывает тепло при низких температурах, поэтому даже в условиях умеренного климата его можно использовать достаточно эффективно. Но можно ли установить геотермальное отопление дома своими руками? Попробуем разобраться в этом.

    Классификация по типу конструкции

    Принцип работы геотермального отопления аналогичен принципу работы кондиционера или холодильника.Основным элементом является тепловой насос, включенный в два контура.

    Принцип работы геотермального (теплового) насоса

    Внутренний контур представляет собой традиционную систему отопления, состоящую из труб и радиаторов. Внешний – теплообменник внушительных размеров, расположенный под землей или в толще воды. Внутри него может циркулировать как специальная жидкость с антифризом, так и обычная вода. Теплоноситель принимает температуру среды и «подогретый» поступает в тепловой насос, накопленное тепло передается во внутренний контур.Таким образом вода нагревается в трубах и радиаторах.

    Геотермальный (тепловой) насос является ключевым элементом системы. Это компактный агрегат, он занимает не больше места, чем привычная нашему глазу стиральная машина. Если говорить о производительности, то на каждый 1 кВт потребляемой электроэнергии насос «выдает» до 4-5 кВт тепловой энергии. В то время как обычный кондиционер, имеющий аналогичный принцип работы, за 1 кВт потребляемой электроэнергии «отзовется» 1 кВт тепла.

    Схема устройства геотермального отопления в частном доме

    Надо признать, что устройство этого вида отопления на сегодняшний день является самым дорогим и трудоемким.Львиную долю его стоимости составляет покупка техники и, конечно же, земляные работы. Естественно, экономный хозяин думает, а можно ли сэкономить, например, на установке и сделать геотермальное отопление своими руками? Для того, чтобы ответить на этот вопрос, необходимо разобраться, какие системы используются чаще всего и разобраться в особенностях их устройства.

    Горизонтальный теплообменник

    Довольно часто применяют горизонтальный контур, при котором трубы укладывают в траншеи на глубину, превышающую уровень промерзания грунта на данном участке.

    Недостатком геотермальной системы отопления с горизонтальным контуром является большая площадь, занимаемая коллектором

    Недостаток в том, что площадь, занимаемая контуром, должна быть намного больше самого дома, так, для обогрева здания площадью 250 м² под трубы «уйдет» около 600 м². Не каждый застройщик может позволить себе такую ​​роскошь.

    Кроме того, есть неудобства, если участок уже облагорожен, приходится соблюдать, например, расстояние от деревьев (1.5 м) и многие другие нюансы.

    Вертикальный теплообменник

    Более компактный, но и более дорогой вариант – вертикальный теплообменник. Для его установки не требуется большой площади, но потребуется специальное буровое оборудование.

    Установка вертикального теплообменника требует использования специального бурового оборудования

    Глубина скважины в зависимости от технологии может достигать 50-200 м, а срок ее службы до 100 лет. Этот способ особенно актуален, когда планируется геотермальное отопление загородного дома с обустроенной придомовой территорией, он позволяет сохранить ландшафт практически в первозданном виде.

    Водяной теплообменник

    Самая экономичная геотермальная установка использует тепловую энергию воды. Рекомендуется, если расстояние до ближайшего водоема не превышает 100 м.

    Водяной теплообменник является наиболее выгодным и, следовательно, более подходящим для устройства.

    На дно укладывается контур труб в виде спирали, глубина залегания должна быть менее 2,5-3 м, то есть глубже зоны промерзания.Площадь водоема от 200 м². Главный плюс в том, что нет необходимости проводить трудоемкие земляные работы, но необходимо получить разрешение спецслужб. Потратив значительные средства на дорогостоящее оборудование, не стоит экономить на качественном монтаже. Ведь от этого будет зависеть качество и эффективность всей системы.

    Как видите, установить геотермальное отопление дома своими руками не так уж и просто. Из всех перечисленных видов, пожалуй, только последний вариант будет достаточно легко реализовать самостоятельно.Но даже в этом случае стоит взвесить все «за» и «против».

    О достоинствах и недостатках системы

    Впервые к геотермальному отоплению внимательно присмотрелись в США во время кризиса 80-х годов. Довольно дорогие установки были прописаны в домах самых богатых и продвинутых, но постепенно они становились доступнее и популярнее. Европа приняла к сведению новинку и начала активно внедрять ее на своих просторах. Теперь этот вид отопления уже не диковинка; в Швеции, например, около 70% всего тепла синтезируется с помощью тепловых насосов.

    Производители чудо-техники и зелени в один голос говорят о преимуществах этого вида отопления перед всеми остальными, основные преимущества, которые подчеркнуты:

    • для отопления используется тепловая энергия земли, которая возобновляема и неисчерпаема;
    • нет опасности возгорания;
    • нет необходимости в доставке и хранении топливных материалов;
    • при работе оборудования не образуются вредные выбросы, система абсолютно безопасна и экологична;
    • система работает автономно, не нуждается в постоянном контроле и вмешательстве;
    • экономичен, практически не требует от владельца затрат на обслуживание;
    • при всем разнообразии моделей коэффициент производительности оборудования остается стабильно высоким.

    Геотермальная система отопления хорошо зарекомендовала себя в сочетании с «теплыми полами». Такой дуэт обеспечивает равномерное распределение температуры и предотвращает образование зон перегрева.

    Важно! Этот вид отопления наиболее выгоден для домов площадью до 150 м², владельцы таких небольших коттеджей уверяют, что затраты окупаются где-то за 3-4 года.

    Отметим, что эти системы еще не стали популярными на постсоветском пространстве. Во многом это связано с довольно значительными капитальными вложениями, которые нужно будет сделать в самом начале, и достаточно длительным периодом окупаемости.Довольно сложно убедить наших сограждан в том, что это все-таки экономически выгодно. Хотя, учитывая ежегодное подорожание обычных теплоносителей и тот факт, что система рассчитана в среднем на 100 лет эффективной работы, выбор представляется вполне оправданным.

    Геотермальное отопление дома своими руками — возможно ли?


    Геотермальная система отопления — устройство, принцип действия. Какое геотермальное отопление загородного дома выбрать.Можно ли сделать геотермальное отопление дома своими руками.

    Геотермальное отопление дома своими руками

    При строительстве дома каждый хозяин старается продумать массу проектных нюансов. Отопление – не менее важный момент, требующий консультации со специалистами. Для многих геотермальное отопление кажется недосягаемым, ведь оно ассоциируется только с местами, где бушуют горячие источники. Однако на практике энергию может вырабатывать специальный насос, поэтому такой вариант подходит для любых климатических условий и местности.Однако стоит ли делать геотермальное отопление дома своими руками, ведь само оборудование стоит уже дорого. Чтобы найти ответ на этот вопрос, стоит изучить существующие варианты и особенности монтажных работ.

    Принцип работы геотермального отопления

    Геотермальное отопление работает по тому же принципу, что и кондиционирование воздуха. Компонентами являются два контура и тепловой насос.

    Внутренний контур включает в себя трубу и радиаторы, расположенные по всему дому.Внешний контур представляет собой теплообменник, который размещают либо под землей, либо под толщей воды. Внутри циркулирует жидкость с антифризом или обычная вода. Нагретая жидкость поступает в насос, который разгоняет ее через элементы внутреннего контура, благодаря чему вода в радиаторах всегда теплая.

    Насос не занимает много места, но выполняет одну из ключевых функций в системе. На каждый киловатт израсходованной электроэнергии производится в 4 раза больше тепла. Кондиционер не такой производительный, т. к. забирая 1 кВт электроэнергии, он отдает столько же.

    Классификация в зависимости от типа конструкции

    Этот вид обустройства отопления в доме считается одним из самых дорогих и связано это с ценой на оборудование и земельные работы. В такие моменты многие потребители задумываются о том, на чем можно сэкономить и единственное, что приходит на ум – установка. Однако чтобы понять, так ли это, стоит оценить особенности устройства и возможные варианты конструкции.

    • Горизонтальный теплообменник.При выборе такой конструкции трубы прокладываются под землей, при этом глубина должна быть больше уровня промерзания грунта. Однако этот вариант требует выделения территории под контур. Только представьте, если вам нужно отапливать дом площадью 250 м 2 , то для обустройства контура потребуется 600 м 2 . Кроме того, необходимо учитывать некоторые технические моменты. Например, все элементы должны располагаться на минимальном расстоянии от дерева — 1,5 метра. Если участок облагорожен, то это уже создает определенные неудобства.
    • Вертикальный вариант не требует выделения большой площади, однако использование бурового оборудования повлечет за собой значительные затраты. Создание колодца – трудоемкий процесс, однако такая конструкция прослужит не менее ста лет. Этот вариант подходит для участков, которые уже обустроены.
    • Водяной вариант использует энергию воды и позволяет значительно сэкономить на обустройстве. Единственное требование – наличие водоема в пределах 100 метров, его площадь должна быть не менее 200 м 2 , а сооружение должно располагаться не глубже трех метров.

    Как показывает практика, выполнить монтаж своими руками сложно. Учитывая, что в оборудование будут вложены большие средства, на процессе установки экономить не стоит, и стоит обратиться к профессионалам.

    Преимущества геотермального отопления

    Раньше такие установки можно было встретить в роскошных и богатых домах, но теперь они стали более доступными. Их впервые использовали жители США в 80-х годах, а теперь взяли на заметку и жители европейских стран.Такое решение позволило сэкономить на отоплении в целом. Двадцать лет назад подобной конструкцией воспользовались 12 миллионов граждан Европы, но сегодня их число резко увеличилось.

    В Швеции уже большая часть тепла производится тепловыми насосами. Соответственно, их популярность возросла благодаря ряду преимуществ перед всеми альтернативными системами:

    • Неиссякаемая и возобновляемая энергия земли используется для обогрева собственного дома;
    • Нет опасности возгорания;
    • Вам не придется искать дешевое топливо и продумывать места для его хранения;
    • Экологически чистая система, без образования вредных выбросов, благодаря чему активно поддерживается экологами;
    • Отсутствие регулярного контроля и вмешательства, на всех уровнях система функционирует автономно;
    • Неограниченная энергия доступна в любое время и в любом количестве;
    • Вам не нужно тратить деньги на обслуживание системы;
    • Высокая производительность по сравнению с существующими альтернативами.

    Мастера рекомендуют совмещать установку геотермальной системы и теплого пола для достижения максимального полезного эффекта. Во-первых, гарантируется равномерное распределение температуры, во-вторых, удастся избежать образования зон перегрева.

    Чтобы затраты полностью окупились за 3-4 года, следует учитывать, что данный вид отопления выгоден владельцам коттеджей до 150 м 2 . С учетом того, что обычные тепловые сети регулярно дорожают и выходят из строя, решение в пользу геотермальной системы позволит забыть о теплоснабжении как минимум на 100 лет.Выбранный вариант быстро себя оправдает. На постсоветском пространстве этот вариант менее популярен из-за больших вложений. До сих пор сложно убедить наших сограждан в том, что лучше один раз потратиться и забыть о проблеме.

    Особенности монтажа

    Если постоянно дорожают газ и электричество, а вместе с ними и отопление частного дома, то при выборе геотермальной системы об этой особенности можно забыть. Кроме того, вам не придется учитывать, что запасы газа со временем исчерпают себя.Использование твердого топлива является еще более затратным решением. При сжигании дров и угля выделяются вредные вещества. Среди всех альтернатив этот вариант самый безопасный, однако, в отличие от газового и твердотопливного отопления, установка системы более трудоемка и затратна. Поэтому его следует доверить мастерам с большим опытом работы в этой сфере. Только они знают все нюансы установки. При правильном проведении работ вопрос отопления будет решен на долгие годы.

    При этом внутри помещения будут такие же трубы и батареи, по которым будет поступать тепло. Под землей будут спрятаны основные элементы – колодец и теплообменник. В доме обязательно должно быть устройство, которое будет преобразовывать тепло. Именно под него нужно выделить как можно больше места. С его помощью владелец помещения может регулировать температуру и подачу тепловой энергии. Как правило, в частных домах генератор располагается в подвале или в отдельном помещении.

    Геотермальное отопление дома своими руками: схема и особенности монтажа


    Особенности выбора и монтажа геотермального отопления. Установка насосов и дополнительного оборудования в доме своими руками.

    Содержание

    Для обеспечения частного дома теплом традиционно используют агрегаты, работающие на электричестве, твердом, газовом или жидком топливе. В последние десятилетия в качестве альтернативного источника тепловой энергии используются солнечные коллекторы и тепло недр земли.Отопление дома с помощью тепла земли называется геотермальным отоплением дома.

    Геотермальное отопление дома за счет энергии земли

    Отопление от земли пользуется все большим спросом, так как стоимость традиционных энергоносителей неуклонно растет, а запасы ископаемого топлива сокращаются. Инвестировать в земляное отопление загородного коттеджа достаточно выгодно, учитывая экономическую перспективу и существенную экономию на автономном теплоснабжении в отопительный сезон.

    Способы получения природной тепловой энергии

    Геотермальные тепловые насосы различаются по способу отбора тепла:

    1. Установки, использующие тепло глубоких грунтовых вод, горячих гейзеров и т.п. глубина 75 метров. Отопление от недр земли обеспечивается за счет естественного нагрева емкости с антифризом; в результате хладагент, проходя через теплообменник, отдает полученное тепло и возвращается в бак.
    2. Геотермальный контур проложен по дну водоема, являющегося природным аккумулятором тепла. При этом нужно учитывать, что зимой водоем может полностью промерзнуть.

    Типы геотермальных тепловых насосов

    Отопление дома энергией земли требует масштабных монтажных работ, но является экологически чистым способом получения практически бесплатной тепловой энергии. Для обогрева дома потребуются незначительные затраты на электроэнергию, необходимую для функционирования системы.

    Принципы работы геотермального отопления

    Отопление за счет энергии земли успешно применяется в различных климатических зонах: системы способны работать как в южных, так и в северных регионах.

    Геотермальная установка в процессе своей эксплуатации использует такое физическое свойство некоторых жидкостей, как способность к испарению, что приводит к охлаждению поверхности. Именно это явление лежит в основе работы холодильного оборудования.

    Принцип действия геотермального отопления – процесс охлаждения, запущенный в обратном направлении.Так работают кондиционеры, способные не только охлаждать, но и нагревать воздух в помещении.


    Принцип работы теплового насоса

    Однако кондиционеры имеют ограниченную мощность — они не могут работать при температуре ниже -5°C. А геотермальная система способна обеспечить отопление дома вне зависимости от температуры воздуха на поверхности. Это связано с тем, что в среде, из которой он берет тепловую энергию, естественным образом поддерживается стабильный температурный режим.

    Устройство системы геотермального обогрева

    Геотермия (наука о тепловом состоянии Земли) сделала возможным практическое применение тепловой энергии, которую земная кора получает от раскаленной магмы в центре планеты.

    Тепловой насос специальной конструкции для отопления дома устанавливается на поверхность, а теплообменник монтируется в землю или на дно водоема. Тепловая энергия «выкачивается» на поверхность и позволяет нагревать теплоноситель в контуре отопления дома или нежилого помещения.


    Как происходит процесс отопления

    Геотермальное отопление частного дома – экономичный вариант. Если использовать энергию земли для обогрева дома, то на каждый киловатт электроэнергии, необходимой для работы оборудования, приходится от 4 до 6 кВт полезной тепловой энергии, полученной из недр планеты.

    В сравнении с работой кондиционера мы увидим, что при его работе для получения 1 кВт тепловой энергии требуется более 1 кВт электроэнергии.Это связано с неизбежными потерями при преобразовании одной энергии в другую и так далее.

    Отапливать жилой дом за счет тепловой энергии недр земли очень выгодно, но срок окупаемости оборудования и затрат на монтаж займет некоторое время.

    Использование тепла земли для обогрева дома не требует установки традиционного котла для нагрева теплоносителя.

    В этом случае система состоит из трех компонентов :

    • отопительный контур — геотермальный источник тепловой энергии;
    • контур отопления внутри дома — низкотемпературный радиаторный или напольный;
    • Станция насосная — тепловой насос для перекачки тепловой энергии в контур отопления из контура отопления в земле или под водой.

    Геотермальная система отопления также может быть использована для обогрева теплиц, подсобных помещений, воды бассейнов, садовых дорожек и т.п. передать его теплоносителю в контуре отопления.

    Перечень оборудования для обогрева пола включает :

    • Испаритель. Устройство находится на глубине и служит для поглощения тепловой энергии, находящейся в геотермальных водах или почве.
    • Конденсатор. Позволяет довести температуру антифриза до значения, необходимого для функционирования системы.
    • Тепловой насос. Обеспечивает циркуляцию антифриза в контуре отопления, контролирует работу геотермальной установки.
    • Буферный бак — емкость для сбора подогретого антифриза. Позволяет передать тепловую энергию земных недр теплоносителю. Бак, через который проходит теплоноситель, снабжен теплообменником в виде змеевика.По нему движется подогретый антифриз, отдавая тепло.

    Схема устройства теплового насоса

    Монтаж системы

    Геотермальное отопление загородного дома на этапе обустройства требует солидных финансовых вложений. Высокая общая стоимость системы во многом обусловлена ​​большим объемом земельных работ, связанных с монтажом отопительного контура.

    Со временем финансовые затраты окупаются, так как используемая в отопительный сезон тепловая энергия добывается из недр земли с минимальными затратами электроэнергии.


    Установка горизонтального теплообменника для геотермальной системы отопления

    Для обеспечения отопления дома теплом земли необходимо установить систему :

    • основная часть должна располагаться под землей или на дно водоема;
    • в самом доме устанавливается только достаточно компактное оборудование и прокладывается контур радиаторного или теплого пола. Оборудование, расположенное внутри дома, позволяет регулировать уровень нагрева теплоносителя.

    Как выглядит геотермальное оборудование в доме?

    При проектировании отопления за счет тепла земли необходимо определить вариант установки рабочего контура и тип коллектора.

    Существует два типа коллекторов :

    1. Вертикальный — погружается в землю на несколько десятков метров. Для этого на небольшом расстоянии от дома требуется пробурить ряд скважин. В скважины погружают контур (наиболее надежный вариант – трубы из сшитого полиэтилена).
    2. Недостатки: Высокие финансовые затраты на бурение нескольких скважин в грунте глубиной 50 и более метров.

      Преимущества : Подземное расположение труб на глубине, где температура грунта стабильна, обеспечивает высокую эффективность системы. Кроме того, вертикальный коллектор занимает небольшую площадь земли.

    3. Горизонтальный. Использование такого коллектора допускается в регионах с теплым и умеренным климатом, так как глубина промерзания почвы не должна превышать 1. 5 метров.
    4. Недостатки: Необходимость использования большой площади участка (основной недостаток). Этот участок земли после укладки контура нельзя использовать для сада или огорода, так как система работает с выделением холода при транспортировке хладагента, что приведет к замерзанию корней растений.

      Преимущества: Более дешевые земляные работы, которые вы можете выполнять даже самостоятельно.


    Горизонтальный и вертикальный коллектор типа

    Геотермальная энергия может быть получена путем прокладки горизонтального геотермального контура на дне незамерзающего резервуара.Однако реализовать это на практике сложно: резервуар может располагаться за пределами частной территории, и тогда потребуется согласование установки теплообменника. Расстояние от обогреваемого объекта до водоема должно быть не более 100 метров.

    Важно! Температура окружающей среды коллектора не должна опускаться ниже +5°C. Верхняя часть коллектора, контактирующая с промерзающим грунтом, должна быть защищена теплоизоляцией во избежание потери тепла.

    Преимущества и недостатки

    Отопление с помощью энергии земли имеет ряд преимуществ:

    • Эффективность.По сравнению с затратами электроэнергии на работу теплового насоса система позволяет получить в несколько раз больше тепловой энергии.
    • Экологичность. Этот вид отопления экологически абсолютно безвреден, отсутствуют выбросы в атмосферу.
    • Безопасность. Нет необходимости использовать какое-либо топливо, химикаты и т.п., отсутствует опасность взрыва или возгорания оборудования.
    • Минимальная потребность в технической поддержке. Правильно установленная система способна работать без вмешательства не менее 30 лет.
    • Рентабельность. В процессе эксплуатации отсутствуют затраты на ремонт, что позволяет окупить установку отопления в течение 5-8 лет.
    • Нет необходимости контролировать работу системы.
    • Низкий уровень шума при работе оборудования.
    • Неиссякаемый источник тепловой энергии, не требуется приобретать и хранить энергоноситель.

    Экологичность использования тепловой энергии недр

    К недостаткам относятся:

    • изначально высокая стоимость оборудования;
    • необходимость проведения сложных буровых работ на участке для установки вертикального контура или портить ландшафт подготовкой траншей под горизонтальный теплообменник.

    Геотермальные установки доказали свою эффективность в условиях умеренного климата. В северных регионах такой вид отопления подходит для небольших домов (до 200 м 2 ).

    Разобравшись, как работает система и из каких частей она состоит, вы сможете определиться с возможностью ее установки на собственном участке. В основном обогрев от земли обустраивают на этапе строительства дома – в этом случае легче проводить земляные работы, так как планировка участка и создание ландшафтного дизайна еще впереди.

    Выжигание природных запасов углеводородов — нефти и газа — достигло таких масштабов, что призрак экологической и энергетической катастрофы стал приобретать вполне реальные очертания.

    Осознавая, наконец, серьезность положения, человечество все больше осваивает возобновляемые (или альтернативные) источники энергии.

    Никола Тесла утверждал, что наш мир наполнен свободной энергией, нужно только научиться ее добывать. Ученые всего мира прилагают массу усилий, чтобы воплотить этот тезис в жизнь.

    Их труды не прошли даром: к традиционным ветрякам и солнечным панелям добавился еще один источник бесплатной энергии – геотермальное отопление. Суть его понятна из названия: тепло Земли используется для обогрева.

    Миф первый: нужны горячие источники.

    Действительно, при упоминании термина «тепло Земли» воображение обывателя сразу же рисует свистящие гейзеры и озера кипятка на фоне пробуждающегося вулкана.

    Согласимся: горячие источники можно использовать и в геотермальном отоплении, но это редко, так как они есть только в некоторых регионах.

    В других случаях под термином «тепло Земли» понимается температура 5-7 градусов, которая устойчиво поддерживается в почве или воде ниже глубины промерзания.

    Да-да, это и есть тот холод, который наглые ученые называют «теплом» и даже умудряются нагревать от него воду в системе отопления.

    Миф второй: геотермальное отопление — это что-то вроде вечного двигателя, а потому не может существовать.

    Причиной такого заблуждения стала удивительная эффективность систем геотермального отопления: при стоимости энергии в 1 кВт можно получить от 3 до 5 кВт.

    И это, как уже говорилось, при полном отсутствии видимых источников тепла: бурлящих гейзеров, огнедышащих вулканов или хотя бы печи на дровах или углях.

    Но, как известно, энергия не может появиться ниоткуда и исчезнуть в никуда. К сожалению, существование вечного двигателя действительно невозможно.

    Но геотермальная система отопления здесь ни при чем. А причины его эффективности кроются в умелом применении известных законов физики.

    Устройство и принцип действия

    Система геотермального отопления состоит из трех контуров и теплового насоса, обеспечивающего циркуляцию теплоносителя в контурах и теплообмен между ними. Тепловой насос по размеру похож на современную стиральную машину. Рассмотрим каждую из схем подробнее.

    Внешний контур

    Через внешний контур вся система воспринимает тепловую энергию грунта или водоема, в котором этот контур находится.

    Обязательным условием является то, что контур должен быть ниже характерной для данного региона глубины промерзания.

    Внутри контура циркулирует теплоноситель — рассол или другая незамерзающая жидкость. Накопленная тепловая энергия через теплообменник, установленный в тепловом насосе, передается фреону, содержащемуся во втором контуре.

    Фреоновый контур

    Этот контур полностью расположен в корпусе теплового насоса и заполнен фреоном. Характерной особенностью фреона является его низкая температура кипения, при которой фреон испаряется, превращаясь в газ.

    Внутренний контур

    Это, по сути, контур отопления, состоящий из труб и радиаторов отопления. В более сложном варианте внутренний контур может быть разделен на контуры отопления, горячего водоснабжения, отопления крыльца (антиобледенителя) и т. д.

    Традиционно внутренний контур заполняется водой, но могут использоваться и другие типы теплоносителей.

    Как это работает

    Принцип работы геотермальной системы отопления следующий:

    1. Рассолу, находящемуся во внешнем контуре, сообщается тепловая энергия почвы или воды, что вызывает повышение его температуры примерно на 5 градусов и становится равной, например, +3 градусам.
    2. Внутри теплового насоса рассол прокачивается через теплообменник, в котором часть его тепловой энергии передается фреону.Остывший после этого рассол снова поступает во внешний контур.
    3. Получив немного тепла от рассола, фреон во втором контуре испаряется. Образовавшийся газ поступает в компрессор, где сжимается. В результате температура фреона поднимается до 100 градусов. Горячий газ подается в теплообменник, в котором отдает часть своей тепловой энергии теплоносителю третьего — внутреннего — контура.
    4. Нагретый до температуры 50-70 градусов теплоноситель внутреннего контура подается на радиаторы отопления, благодаря чему в доме поддерживается комфортная температура. Фреон, температура которого в результате теплообмена падает до 70 градусов, поступает в расширительный экран, где его давление и температура падают до исходных значений.
    5. Весь цикл повторяется снова.

    Среди других необычных систем отопления заслуживает внимания.

    Преимущества и недостатки

    Положительная сторона

    Эта система имеет ряд преимуществ:

    • Эффективность системы составляет от 300% до 500%.
    • Энергия, используемая для отопления, неисчерпаема и возобновляема.
    • Опасность возгорания отсутствует.
    • Нет необходимости в доставке и хранении топливных материалов.
    • Абсолютная экологическая безопасность: работа системы геотермального отопления не сопровождается выбросами вредных веществ или образованием отходов.
    • Полностью автономный режим работы.
    • Минимальные эксплуатационные расходы.

    Отрицательная сторона

    Основным недостатком геотермальной системы отопления загородного дома является ее стоимость. Так, цена теплового насоса может варьироваться от 3 до 10 тысяч евро.

    Стоимость монтажных работ в среднем составляет половину стоимости насоса, но при неудачном стечении обстоятельств может ее превышать.

    Схемы построения системы отопления

    Несмотря на простоту системы, установка геотермального отопления для загородного дома – достаточно дорогой и трудоемкий процесс.

    Это связано не столько с дороговизной теплового насоса, сколько с масштабами внешнего контура: в среднем его площадь должна превышать отапливаемую площадь в 2 раза.5 раз. Расположите внешний контур одним из трех способов:

    Горизонтально в земле

    Трубы контура расположены под поверхностью земли ниже глубины промерзания.

    При отоплении дома площадью 200 кв.м для горизонтального размещения внешнего контура потребуется земельный участок площадью 500 кв.м.

    Недостатки этого способа очевидны: вам придется перекопать солидный участок земли, полностью уничтожив расположенный на нем ландшафт.

    Если на участке растут деревья, задача усложняется: трубы контура в плане должны быть не ближе 1,5 м от дерева.

    Все работы по горизонтальному размещению наружного контура в грунте можно выполнить самостоятельно, и это основные преимущества данного метода. Процесс относительно простой, хотя и трудоемкий: рытье траншей, сварка и укладка труб.

    Горизонтальная прокладка на дне водоема

    Если рядом с вашим домом есть водоем, вы можете обойтись без земляных работ, сохранив существующее озеленение участка возле дома.Требования к водоему следующие: он должен располагаться не далее 100 м от дома, и иметь площадь не менее 200 кв. м.

    Если он вам не принадлежит, то вам, скорее всего, потребуется разрешение местных властей на размещение внешнего контура вашей геотермальной системы в водохранилище.

    Оптимальная глубина размещения труб 2,2-2,5 м.

    Вы также можете разместить внешний контур в резервуаре самостоятельно; такая работа не требует особого опыта или высокой квалификации. Если есть возможность слить воду из резервуара при монтаже, задача потребует еще меньше усилий.

    Вертикальное размещение в земле

    В этом случае скважина строится по внешнему контуру. Как само строительство, так и установка петлевых труб в скважину потребует привлечения специалистов и буровой техники. Но все существующие насаждения и элементы ландшафтного дизайна остаются нетронутыми.

    Кроме того, размещение контура в колодце делает систему отопления более эффективной, так как грунт на большой глубине (глубина колодца от 50 до 200 м) поддерживает постоянную температуру 10-12 градусов круглый год.

    Дополнительным преимуществом является длительный срок службы скважины, который может составлять 100 лет.

    Существует еще один вид геотермальной системы отопления загородного дома, который называется открытым. В нем нет внешнего контура, а роль теплоносителя выполняет вода, которая закачивается в тепловой насос из артезианской скважины.

    Для сброса воды на ту же глубину строится второй колодец. Часть артезианской воды можно использовать для подачи воды в дом, поэтому такой вид геотермального отопления более распространен в регионах, где нет централизованного водоснабжения.

    Иногда одного геотермального отопления может быть недостаточно, и приходится нагревать теплоноситель.

    Для таких случаев, например, или. Выбирайте исходя из наличия топлива.

    Развитие любой цивилизации связано с удовлетворением требований к своему дому. Где бы человек ни жил, в пещере или современном небоскребе, забота о тепле и комфорте была так же важна, как и добыча пищи. Обогреваясь небольшим костром, печкой или современной отопительной системой, он был вынужден использовать дрова, уголь, торф, солярку, сжигая бесценные дары природы.

    Развитие технологий позволило построить мощные гидроэлектростанции, научиться использовать энергию ветра и, постигнув тайны внутренних слоев земли, задуматься о создании альтернативного способа использования аккумулированного тепла в виде геотермальных энергетических систем.

    В основе решения принципа действия системы геотермального отопления лежат открытые учеными законы физики. Поиск материалов, способных изменять свои свойства, выделяя при этом определенное количество тепла, позволил создать не только обычные холодильные установки, кондиционеры, но и мощные

    Именно с их помощью можно передавать тепло который всегда существует в недрах земли в наш дом, осуществляя согласованное управление тремя специальными контурами, составляющими систему отопления.Назначение внешнего контура – ​​отбирать тепловую энергию у земли или воды. Теплоносителем в нем является незамерзающая жидкость.

    Это тепло передается через теплообменник фреону, который заполняет второй контур системы. Его физические свойства, заключающиеся в низкой температуре кипения, позволяют получать энергию при переходе в газообразное состояние. А для этого температуры поступающей из внешнего контура вполне достаточно. Третий внутренний контур системы отопления – необходимое количество радиаторов, труб, используемых в доме. Он может быть отдельным или общим с контуром горячего водоснабжения, включенным в проект.


    Функциональные особенности системы

    Принцип работы и функциональные особенности геотермальной системы отопления дома заключаются в выполнении следующих действий:

    1. Раствор, расположенный во внешнем контуре, приобретает дополнительный нагрев в грунте около 5 градусов. Его конечная температура может быть в районе 3.
    2. Поступив в теплообменник насоса, раствор передает свою даже небольшую энергию фреону, которого вполне достаточно для испарения.Переходя в газообразное состояние, фреон поступает в компрессор, где сжимается. Происходящие при этом термодинамические процессы приводят к повышению температуры до 100. И уже горячий газ поступает в теплообменник, где передает энергию теплоносителю внутреннего контура, чаще всего воде. Благодаря научной работе физиков и инженеров этот процесс детально изучен и заложен в фундаментальные основы работы различных видов современной техники.
    3. Охлаждающая жидкость внутреннего контура достигает температуры 50-70 и поступает в радиаторы, патрубки. Охлажденный фреон поступает в расширительный экран, его температура и давление падают до исходных значений, и весь цикл можно повторить снова. Раствор внешнего контура таким же образом перемещается в недра земли за новой порцией энергии.

    Конструкции и типы систем геотермального отопления


    Первым вопросом, который приходится решать в процессе создания высокоэкономичной системы геотермального отопления, является выбор типа внешнего контура, представляющего собой теплообменник, расположенный под землей. или в воде.При этом необходимо учитывать не только ваши пожелания по архитектурным фантазиям нового дома, но и подробные геодезические исследования местности, на которой этот дом будет стоять или уже построен.

    Не везде есть горячие источники, гейзеры, вулканы, но нам дана возможность пользоваться теплом матушки-земли практически в любой точке планеты. Главное иметь четкое представление о технической стороне дела и размере необходимых финансовых вложений в любой проект по созданию геотермальной системы отопления.

    Наибольшее распространение получили следующие типы теплообменников:

    1. Теплообменник горизонтальный. Этот вариант можно рассматривать как выгодное предложение, только если возле дома есть большая свободная площадь. Его можно использовать только как простой зеленый газон. При этом при площади дома, например, 220 кв.м. теплообменник будет располагаться на площади 600 кв.м. Трубы укладываются в специальные траншеи, глубина которых должна быть ниже уровня промерзания грунта на данном участке.
    2. Вертикальный теплообменник. С точки зрения экономии места этот вариант, безусловно, имеет определенные преимущества. Проблемой может стать создание специальных колодцев, глубина которых достигает 200 м, диаметром около 150 мм. Земляные работы с буровыми установками недешевы ни в одном регионе. Но грунт на такой глубине всегда имеет температуру около +15, что обеспечивает надежную работу системы с вертикальным теплообменником.
    3. Теплообменник на дне резервуара. Самый экономичный и простой способ создания внешнего контура геотермальной системы отопления. Особенно, если у вас есть свой надежный водоем или разрешение на использование общественного водоема. Расстояние до водоема от дома не должно превышать 100 м, а его глубина 3 м.
    4. Есть вариант открытой системы отопления, основанной на использовании воды, поступающей из артезианской скважины. Он прогоняется через тепловой насос в качестве теплоносителя. Для обратного сброса воды необходимо построить вторую артезианскую скважину.Но такая система возможна не везде. При этом очень важным фактором является возврат воды в том же количестве в глубокие слои грунта для поддержания давления в водоемах.

    Интересно, что первые попытки бурения скважин для использования тепла были предприняты в середине 18 века, но только в 1907 году исландский фермер смог направить горячий пар из близлежащего источника через цементную трубу в свой дом .

    Следующий шаг был сделан и в Исландии, и только в 1903 году в Рейкьявике появился первый трубопровод длиной 3 км.В настоящее время геотермальная система отопления очень популярна во многих странах Европы, США, Мексики, Японии, Новой Зеландии.

    Преимущества и недостатки

    Геотермальная энергия, запасы которой настолько велики, что всего 1 %, скрытый в земной коре общей глубиной 10 км, может обеспечить объем, в 500 раз превышающий все мировые запасы нефти и газа .

    Существует четыре основных типа геотермальной энергии:

    1. Это тепло земли с небольших глубин, используемое тепловыми насосами.
    2. Энергия горячего пара, воды в земной коре, используемая в настоящее время для выработки электроэнергии.
    3. Тепло, поступающее из глубинных слоев без присутствия воды и энергии магмы, накопленной в вулканических зонах.
    4. Использование этого удивительного дара природы определяется только существующим уровнем техники, возможностями техники и экономическим расчетом.

    Современные конструкции систем геотермального отопления имеют как положительные, так и отрицательные стороны.

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

    Положительные баллы:

    1. Не сжигают топливо и не производят вредных выбросов различных соединений в окружающую среду.
    2. Минимальные затраты на обслуживание при высокой эффективности.
    3. Экологическая безопасность.
    4. Надежные противопожарные свойства системы.

    Эффективность и окупаемость

    Геотермальную энергию нельзя назвать бесплатным даром природы. Создание систем отопления на его основе может обойтись более миллиона рублей без учета стоимости теплового насоса. Все зависит от необходимых объемов отопления, его функционального назначения и типа. Обычно экономическая целесообразность геотермальной системы отопления рассчитывается путем сравнения затрат на ее содержание.

    Стоимость любого вида используемой энергии непостоянна и никогда не будет уменьшаться. В связи с этим альтернативная их замена с использованием тепла внутренних слоев, безусловно, экономически выгодна и целесообразна, так как тепловые насосы не потребляют много энергии, и нет необходимости строить дорогостоящие заводы и электростанции. добывать и перерабатывать тепловые запасы.

    При этом каждое поколение ученых находит новые решения для создания техники и технологий в этом направлении.Кроме того, правильнее оценивать стоимость систем отопления одинаково на все виды топлива с нуля без использования существующих централизованных систем подачи, например, газа. И тогда окупаемость системы за 5 лет станет реальной величиной.

    Использование геотермальных систем отопления напоминает вопрос, а почему бы в настоящее время не ездить на автомобиле Запорожец. Конечно можно, особенно по бездорожью и в лес за грибами. Но хочется быстрее и удобнее.Так и в этом случае. Одна мысль о том, что собственная система отопления не нарушает окружающую среду, не мешает жизни даже самых маленьких и неизвестных существ в природе, подтвердит правильность выбора геотермальной системы.

    Монтаж и установка

    Такую систему отопления лучше устанавливать не самостоятельно, а привлекая специалистов хотя бы на отдельные виды работ с уверенностью в своих силах.

    Основные этапы:

    1. Расчет внутреннего контура системы отопления. Сюда входит подробно общая длина трубопровода, количество радиаторов, создание теплых полов, использование тепла для производства горячей воды в доме.
    2. Расчет глубины закладки труб внешнего контура для выбранного типа теплообменника. Необходимо учитывать геодезические данные местности.
    3. Бурение необходимого вала и монтаж труб. При отсутствии одновременно централизованного водоснабжения проще всего решить вопрос создания других колодцев на воду. Технология их создания различна и требует специальных знаний.
    4. Подбор и установка необходимой модели теплового насоса.
    5. Установка автоматических устройств , контролирующих работу всей системы и регулирующих микроклимат в любой зоне помещения.

    Обзор насосов: производители и модели


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

    Они делятся на:

    • сжатие;
    • абсорбционные тепловые насосы;

    Первые питаются от электричества, вторые могут использовать энергию других видов топлива.

    В настоящее время на рынке данного вида оборудования присутствует достаточно большое количество компаний.Это позволяет приобрести тепловой насос любой мощности за счет комбинации разных моделей, что удобно для создания геотермальных систем отопления в промышленных масштабах.

    Классический вариант – использование тепловых насосов производства Waterkotte Germany. Это оборудование с постоянным КПД до 500%, не зависящим от внешних факторов. Начав производство тепловых насосов с 1970 года, компания постоянно обновляет широкий модельный ряд современных моделей, не теряя при этом высокого качества.

    Новая серия насосов EcoTouch, получившая множество наград, подтверждает этот факт. В нее входят модели DC 5027 с выходной мощностью от 6 до 26 кВт и удобным интуитивно понятным сенсорным управлением. К лучшим современным насосам можно отнести модель Nibe F1245 (Швеция), Корса, Россия. В таблице указана ориентировочная стоимость отдельных моделей насосов.

    Стоимость теплового насоса

    Имя Тепловая мощность, максимальное значение, кВт Отапливаемая площадь, м 2 Цена, руб.
    EcoTouch AI 1 Geo из 7.от 8 до 13,8 200-400 538 800 – 590 700
    EcoTouch DS 5027 AI 5,9–7,3 100–200 337 800 – 379 000
    F1126 от 5,56 100-200 от 240 000
    F1145 ПК 3,85 до 100 316 300 – 397 200
    HOTJET H-16w от 5,53 200-400 291 560

    Обзор цен на геотермальное отопление дома

    Полный расчет по созданию системы геотермального отопления может быть выполнен только по конкретной заявке с учетом всех требований. Правильно выбрать ближайшую компанию, работающую в этом направлении, и проработать все мелочи под руководством специалистов. Примером может служить стоимость комплекса услуг российской компании «Геотерм-Комфорт».

    Стоимость устройства геотермального отопления:

    Отапливаемая площадь дома (кв.м) Мощность теплового насоса (кВт) Цена теплового насоса (руб.) Сумма всех затрат на устройство земляного контура, включая бурение скважин и подключение насоса (руб.) Всего:
    90-110 10,5 250 000 324 000 574 000
    140-150 14 260 000 427 000 687 000
    170-190 17,5 280 000 476 000 756 000
    200-230 21 315 000 529 000 844 000
    330-370 35 470 000 850 000 1 320 000

    Перспективы развития

    Современные технологии в промышленности, используемые для создания новой техники, позволяют практически каждому владельцу собственного дома пользоваться теплом глубинных слоев земли. Важность возможности снижения энергозатрат на содержание дома со временем будет только возрастать. Поэтому процесс разработки и внедрения геотермальных систем отопления не остановить даже дорогостоящими проектами. Ибо, в конечном счете, это несомненный выигрыш, а также забота об экологическом наследии для следующих поколений нашей планеты.

    Популярность автономных коммуникаций растет с каждым годом. Причина в бесперебойном возобновляемом использовании ресурса — воды, тепла, электроэнергии — при низкой себестоимости.Тем не менее, есть ряд сложностей, и прежде чем принять решение об установке какой-либо системы, следует ознакомиться с предъявляемыми к ней требованиями. Сегодня речь пойдет о геотермальном отоплении дома и стоимости под ключ.

    Типы систем геотермального отопления

    Принцип получения тепловой энергии заключается в ее сборе из недр земли или водоема. Зимой природные ресурсы способны аккумулировать тепло в земле или в незамерзающей воде. Он выводится на поверхность через компоненты системы и используется для хозяйственных нужд. Работа основана на движении специального хладагента – фреона – в коллекторах и трубах и аналогична процессам, происходящим в холодильнике. Забор тепла из недр грунта или водоема, возврат в трубную разводку, повторяющийся цикл.

    Системный комплект состоит из:

    • Тепловой насос . Его задача – произвести перекачку тепла из земли или водоема в систему отопления дома.
    • Автомобильные дороги .Проводка уходит в глубину грунта вертикально или располагается горизонтально в толще земли.
    • Фреон-хладагент . Кипя при низких температурах, она поднимается по магистральному трубопроводу, чтобы, в свою очередь, отдавать тепло воде, циркулирующей по радиаторам.

    При кажущейся простоте система, однако, сложна в установке — этим занимаются только профессионалы.

    Варианты обустройства геотермального отопления

    Система прокладывается несколькими способами, требующими определенных территориальных условий. Например:

    • Горизонтально ниже уровня промерзания земли . Этот вариант требует внушительной придомовой территории, исключая насаждения, постройки и сам дом. В противном случае количества тепла, вырабатываемого тепловым насосом, будет недостаточно для комфортной оптимальной температуры.
    • Горизонтально по дну пруда . Он считается самым экономичным, так как температура воды зимой выше, чем у грунта, следовательно, и энергоэффективность лучше.Не требуется снимать слой грунта возле дома, что способствует обустройству территории. Но способ выгоден владельцам земельных участков, недвижимость которых находится в непосредственной близости от источника воды – озера, пруда.
    • Вертикальный зонд . Не требует чистоты почвы и ее обширности, а также водоема, однако дорого стоит из-за специально пробуренной скважины не менее 30 м.

    Профессиональную оценку даст только специалист, посетивший сайт.Помимо территории, важно оценить состав почвы – на песчаниках геотермальное отопление практически бесполезно, требуются влажные суглинистые почвы.

    Оценка геотермальной системы

    Владельцам частных домов, загоревшихся идеей получения тепла бесплатно, следует трезво отнестись к ситуации – чтобы получить рентабельную, окупающую себя систему, в нее нужно вкладываться достаточно серьезно, так как геотермальная обогрев нельзя организовать самостоятельно.Установки баснословно дорогие. Судите сами:

    • Стоимость теплового насоса . Производительность зависит от мощности агрегата, которая рассчитывается заранее исходя из потребностей потребления. Примерная формула расчета – 1 кВт на 10 квадратных метров. метров площади — не дает правильного результата, так как не учитывает материал стен, полов и потребность в горячем водоснабжении (горячем водоснабжении).
    • Раскопки . Вручную вырыть котлован ниже уровня промерзания земли и обустроить его по всем правилам нереально.Так же, как бурение скважины. Вам придется нанять строительную технику и сопровождающую бригаду.

    Совет — обустройством геотермального отопления должна заниматься одна компания — разрозненные виды работ в дальнейшем будут стоить дороже, особенно если неисправности возникнут по вине какой-либо бригады — гарантии нет.

    • Цена комплекта труб . Геотермальная установка предполагает наличие трех контуров: наружного, за пределами жилого дома, среднего, расположенного внутри корпуса насоса и внутреннего – обвязки домашней системы.
    • Стоимость установки . Кроме установки насоса и датчиков учитываются пуско-наладочные работы, монтаж теплых полов и другие сопутствующие работы.

    Помимо перечисленных затрат, необходимо упомянуть бюрократические проволочки. Те организации, чьи коммуникации проходят через участок – газоснабжение, электроснабжение, водоснабжение – должны дать добро на земляные работы. Соответственно, проводится экспертиза для определения возможности устройства, что, конечно же, также потребует вложений.Важно подготовиться к трате нервных клеток – это не шутки!

    Факторы удобства использования

    Важно помнить, что сама по себе автономная установка для получения дешевого тепла (с учетом затрат на электроэнергию) рациональна только при выполнении следующих условий:

    • Качественная теплоизоляция дома. В том числе фасады, полы, потолки. Учитывается материал конструкции – камень и кирпич значительно увеличат потребляемую мощность теплового насоса.Что повлечет за собой увеличение стоимости проекта и оплату счетов.
    • Правильный расчет тепловых потерь. На них напрямую влияет архитектура и планировка дома. Объект с большим количеством окон и дверей, а также объем технологических проемов являются основными факторами утечки тепла.
    • Теплообменники с материалами с высокой теплопроводностью. Коэффициент известен заранее.
    • Климатические условия. Минусовые температуры в Сибири или на Урале совсем не такие, как на востоке и западе России.Холодные регионы требуют большей удельной мощности.
    • Требуется горячее водоснабжение. Жилой дом с круглогодичным использованием, несколькими санузлами, баней и санузлами имеет больший расход воды на бытовые нужды, чем, скажем, коттедж с кухней. То есть это также увеличит потребление ресурсов.
    • Влияние холодных подземных течений. Это определяется на стадии разработки проекта. В противном случае прокладка и ввод в эксплуатацию геотермальных труб с неучтенными источниками отрицательно скажется на производительности всей системы.

    Учесть все нюансы установки альтернативного источника тепла самостоятельно невозможно. Требуемых знаний нет. Для этого выберите компанию по профилю и просто наслаждайтесь результатом. Окупаемость проектов наступает через 5–10 лет эксплуатации.

    Стоимость геотермального отопления под ключ

    Преимущество установки под ключ очевидно. Кроме вложений, самостоятельно ничего делать не придется — многие компании берут на себя обязательства, связанные с оформлением документов.Также на любой вид работ есть гарантия, в случае неудовлетворительного результата предусмотрена компенсация – это отдельный пункт в договоре.

    Стоимость следующая:

    • Для жилых домов до 80 кв. м — от 350 тыс. руб. Низкая стоимость обусловлена ​​наличием насоса малой мощности.
    • Коттедж от 100 кв.м — от 440 тыс. руб.
    • Площадь от 130 кв.м — от 520 тыс. руб.
    • До 220 кв.м – от 750 тыс. руб.

    Цены ориентировочные и зависят от стоимости выбранного оборудования. Как удешевить проект, специалисты расскажут при обращении в компанию. Однако делать выбор малой мощности в пользу стоимости нельзя — это скажется на производительности системы.

    Видео по обустройству геотермального отопления под ключ

    сравнительный обзор методов устройства Геотермальное отопление дома принцип действия

    Общеизвестно, что отопление частного дома с помощью теплового насоса – самый эффективный способ из всех существующих на сегодняшний день.Тема интересует многих домовладельцев в связи с постоянным удорожанием энергоносителей или их отсутствием в том или ином районе. Рассмотрим подробнее, что такое геотермальное отопление частного дома, как оно функционирует и что нужно для его монтажа.

    Принцип работы геотермальных систем

    Если вы никогда не прикасались к задней части домашнего холодильника, где расположена решетка теплообменника, попробуйте. Вы обнаружите, что решетка горячая.Он нагревается, потому что отдает тепло наружу из внутреннего пространства, где хранятся продукты. В результате температура внутри снижается, а тепло извне рассеивается в кухонной зоне. То есть холодильник переносит тепловую энергию из одного места в другое.

    Тепловой насос похож на холодильник, только работает наоборот. Это принцип работы геотермального отопления, так что тепло, доступное снаружи дома, передается внутрь для его обогрева. Теоретически любое вещество или тело, температура которых выше абсолютного нуля (минус 273 ºС), содержит теплоту в виде энергии движения молекул.Что уж говорить о температуре почвы ниже глубины промерзания, которая всегда постоянна и держится в пределах плюс 5-7 ºС.

    Для справки. Убедиться в этом можно, спустившись в глубокий подвал. Здесь круглый год одинаковая температура. За счет этого летом геотермальные системы отопления могут работать в обратном направлении, принося в дом вместо тепла прохладу.

    Сама по себе температура +7 ºС непригодна для обогрева здания, это и понятно.Задача, которую решает система геотермального отопления, как раз и состоит в том, чтобы забрать часть этого тепла, преобразовать его и передать в дом. Для этого в грунте устраивают отводящий тепло контур из множества труб, проложенных ниже глубины промерзания. Постоянно движущаяся по контуру незамерзающая жидкость приводится в движение циркуляционным насосом.

    Нагревшись до температуры земли, жидкость поступает в теплообменник — испаритель. Там он обменивается теплом со вторым контуром, где хладагент (фреон) циркулирует под давлением, создаваемым компрессором.За счет этого хладагент испаряется при низкой температуре, отбирая у первичного контура большое количество тепла.

    Далее, минуя расширительный клапан, фреон поступает во второй теплообменник — конденсатор. При этом его давление падает и хладагент конденсируется, передавая тепло третьему контуру – нашей системе отопления. Это принцип геотермального отопления, когда система с минимальными затратами передает энергию извне в дом.Ведь получается, что для его работы нужна электроэнергия для вращения роторов компрессора и двигателей насосов. В среднем на обогрев частного дома площадью 300 м2 уйдет 3 кВтч электроэнергии. Подробнее о принципе работы рассказано в видео:

    Типы геотермальных систем

    По сути, системы могут отличаться только устройством внешнего контура, в остальном оборудование одинаковое. На данный момент существует 3 типа внешних контуров:

    • уложенный горизонтально в землю;
    • вертикальные геотермальные зонды;
    • погрузился на дно ближайшего водоема.

    В первом случае по дну горизонтальной выемки расчетного участка укладывается множество труб. Недостаток этого способа в том, что установка геотермального отопления потребует много места на земельном участке и рекомендуется к использованию на этапе строительства дома, когда можно выкопать котлован и закопать трубы прямо под будущим домом.

    Вертикальные зонды в виде пучков труб с теплоносителем опускаются в глубокие скважины.Этот способ – самый распространенный, поскольку доступен на небольших участках, уже застроенных хозяином. Погружение контура на дно водоема используется по возможности, то есть при наличии такого водоема. По эффективности системы эти 3 способа практически не отличаются, разница есть только в стоимости строительства.

    Выход. Основным преимуществом геотермальных тепловых насосов для отопления является чрезвычайно высокая эффективность.Но это преимущество компенсируется таким недостатком, как сложность и слишком высокая стоимость работ и оборудования. Кроме того, система зависит от электричества, поэтому придется дополнительно потратиться на дизель-генератор, чтобы не замерзнуть в случае отключения.

    Сразу оговоримся, что геотермальное отопление своими руками – это миф. Работы, связанные с расчетом длины контуров и мощности теплообменной установки, и разработкой проекта в целом, может выполнять только специалист в данной области, имеющий инженерное образование и опыт работы. Что касается реализации проекта, то тут не обойтись без землеройной или буровой техники, вручную котлован не выкопаешь. То же самое касается монтажа труб, их прокладки в доме и монтажа оборудования.

    Единственное, что можно сделать своими руками, это собрать домашнюю систему отопления. По этой теме вы можете найти достаточно информации в других статьях. Дадим несколько общих рекомендаций:

    • с фирмой-подрядчиком должен быть заключен официальный договор и в нем должны быть указаны все пункты;
    • в связи с особенностями работы гелиоустановок для отопления частного дома лучше всего подходит низкотемпературная схема отопления.К ним относятся теплые полы и плинтусные водяные конвекторы. Возможна поставка и традиционных радиаторов, но об этом намерении необходимо заранее сообщить специалистам, занимающимся расчетами теплового насоса;
    • для безопасности не помешает наличие в доме резервного котла, желательно энергонезависимого, дровяного или дизельного топлива. Это позволит избежать ситуаций, когда вы можете остаться без отопления посреди зимы в результате какой-то неисправности системы или аварии;
    • для этих же целей необходимо приобрести дизельный или бензиновый генератор электроэнергии.Обычные источники бесперебойного питания не подойдут, им будет не хватать мощности или заряда;

    Лучше всего, когда геотермальный теплообменник находится в подвале или на первом этаже дома вместе с другим отопительным оборудованием. Так удобнее и дешевле подвести коммуникации.

    Заключение

    Тепловой насос, как детище самых передовых технологий, достаточно распространенных в странах Западной Европы. В нашей стране он считается непозволительной роскошью из-за немалой стоимости.Даже состоятельные горожане не спешат вкладываться в такое отопление, поскольку владеют большими коттеджами, где геотермальное отопление будет слишком долго окупаться. С этой точки зрения оптимальным вариантом считается дом площадью 150 м2.

    Мы знаем, что геотермия — это тепло Земли, а понятие «геотермальная» часто ассоциируется с вулканами и гейзерами. В России геотермальная энергия используется преимущественно в промышленных масштабах, например, есть Дальневосточные электростанции, работающие на основе тепла нашей планеты.

    Многие уверены, что сделать геотермальное отопление дома своими руками – это что-то из области фантастики. А это не? Но это абсолютно не так! С развитием современных технологий бытовое использование «зеленой энергии» стало вполне реальным.

    Мы расскажем о принципах работы альтернативного отопления, его преимуществах и недостатках, сравнимых с традиционными системами отопления. Также вы узнаете о том, как расположить теплообменник и как установить геотермальное отопление своими руками.

    Когда в 70-х годах прошлого века разразился нефтяной кризис, на Западе возникла острая потребность. Именно в это время начали создаваться первые системы геотермального отопления.

    Сегодня они широко используются в США, Канаде и странах Западной Европы.

    Галерея изображений

    Об источниках геотермального отопления

    Для геотермального отопления могут использоваться следующие источники наземной тепловой энергии:

    • высокая температура;
    • низкотемпературный.

    К высоким температурам относятся, например, термальные источники. Вы можете их использовать, но их область применения ограничена реальным расположением таких источников.

    Если в Исландии этот вид энергии активно используется, то в России термальные воды находятся далеко от населенных пунктов. Наиболее сконцентрированы они на Камчатке, где подземные воды используются как теплоноситель и подаются в системы горячего водоснабжения.

    Внешний контур выглядит намного больше внутреннего, хотя его размеры можно оценить только в период планирования и монтажа.Во время работы он незаметен, так как находится под землей или под водой. Внутри этого контура циркулирует обычный антифриз на основе воды или этиленгликоля, что гораздо предпочтительнее.

    Выводы и полезное видео по теме

    Если вам проще воспринимать визуальную информацию, то это видео позволит вам увидеть своими глазами, как работает геотермальная система, а также узнать больше о том, кто и зачем этот тип отопление выгодно.

    Предлагаем вам посмотреть небольшой видеоролик, в котором владелец горизонтального коллектора грунта расскажет о своих впечатлениях от его эксплуатации.Кроме того, посмотрев это видео, вы узнаете об эксплуатационных расходах, связанных с эксплуатацией геотермальной системы отопления.

    Каждый владелец частного дома выбирает для себя, покупать ли услуги ресурсоснабжающих организаций или полагаться только на себя. При этом он руководствуется целым перечнем соображений.

    У вас есть, что добавить, или есть вопросы по геотермальному отоплению частного дома? Вы можете оставлять комментарии к посту. Форма обратной связи находится в нижнем блоке.

    Многие владельцы частных домов до сих пор считают геотермальное отопление термином чуть ли не научной фантастики, и он актуален только для тех регионов, где бурлят горячие источники и наблюдается высокая вулканическая активность. А поскольку подобные природные явления — редкость, то и перспективы использования этой альтернативной энергии в наших условиях для многих выглядят туманно. На самом деле геотермальный насос успешно вырабатывает тепло при низких температурах, поэтому даже в условиях умеренного климата его можно использовать достаточно эффективно.Но можно ли установить геотермальное отопление дома своими руками? Попробуем разобраться в этом.

    Классификация по типу конструкции

    Принцип работы геотермального отопления аналогичен принципу работы кондиционера или холодильника. Основным элементом является тепловой насос, включенный в два контура.

    Принцип работы геотермального (теплового) насоса

    Внутренний контур представляет собой традиционную систему отопления, состоящую из труб и радиаторов.Внешний – теплообменник внушительных размеров, расположенный под землей или в толще воды. Внутри него может циркулировать как специальная жидкость с антифризом, так и обычная вода. Теплоноситель принимает температуру среды и «подогретый» поступает в тепловой насос, накопленное тепло передается во внутренний контур. Таким образом вода нагревается в трубах и радиаторах.

    Геотермальный (тепловой) насос — ключевой элемент системы. Это компактный агрегат, он занимает не больше места, чем привычно нашему глазу.стиральная машина. Если говорить о производительности, то на каждый 1 кВт потребляемой электроэнергии насос «выдает» до 4-5 кВт тепловой энергии. В то время как обычный кондиционер, имеющий аналогичный принцип работы, за 1 кВт потребляемой электроэнергии «отзовется» 1 кВт тепла.

    Надо признать, что устройство этого вида отопления на сегодняшний день является самым дорогим и трудоемким. Львиную долю его стоимости составляет покупка техники и, конечно же, земляные работы.Естественно, экономный хозяин думает, а можно ли сэкономить, например, на установке и сделать геотермальное отопление своими руками? Для того, чтобы ответить на этот вопрос, необходимо разобраться, какие системы используются чаще всего и разобраться в особенностях их устройства.

    Горизонтальный теплообменник

    Довольно часто применяют горизонтальный контур, при котором трубы укладывают в траншеи на глубину, превышающую уровень промерзания грунта на данном участке.

    Недостатком геотермальной системы отопления с горизонтальным контуром является большая площадь, занимаемая коллектором

    Недостаток в том, что площадь, занимаемая контуром, должна быть намного больше самого дома, так, для обогрева здания площадью 250 м² под трубы «уйдет» около 600 м².Не каждый застройщик может позволить себе такую ​​роскошь.

    Кроме того, есть неудобства, если участок уже облагорожен, приходится соблюдать, например, удаленность от деревьев (1,5 м) и много других нюансов.

    Вертикальный теплообменник

    Более компактный, но и более дорогой вариант – вертикальный теплообменник. Для его установки не требуется большой площади, но потребуется специальное буровое оборудование.

    Монтаж вертикального теплообменника требует использования специального бурового оборудования

    Глубина скважины в зависимости от технологии может достигать 50-200 м, а срок ее службы до 100 лет. Этот способ особенно актуален при планировке геотермии с обустроенной прилегающей территорией, он позволяет сохранить ландшафт практически в первозданном виде.

    Самая экономичная геотермальная установка использует тепловую энергию воды. Рекомендуется, если расстояние до ближайшего водоема не превышает 100 м.

    Водяной теплообменник является наиболее выгодным и, следовательно, более подходящим для устройства.

    На дно укладывается контур труб в виде спирали, глубина залегания должна быть менее 2.5-3 м, то есть глубже зоны промерзания. Площадь водоема от 200 м². Главный плюс в том, что нет необходимости проводить трудоемкие земляные работы, но необходимо получить разрешение спецслужб. Потратив значительные средства на дорогостоящее оборудование, не стоит экономить на качественном монтаже. Ведь от этого будет зависеть качество и эффективность всей системы.

    Как видите, установить геотермальное отопление дома своими руками не так уж и просто.Из всех перечисленных видов, пожалуй, только последний вариант будет достаточно просто реализовать самостоятельно. Но даже в этом случае стоит взвесить все «за» и «против».

    О достоинствах и недостатках системы

    Впервые к геотермальному отоплению внимательно присмотрелись в США во время кризиса 80-х годов. Довольно дорогие установки были прописаны в домах самых богатых и продвинутых, но постепенно они становились доступнее и популярнее.Европа приняла к сведению новинку и начала активно внедрять ее на своих просторах. Теперь этот вид отопления уже не диковинка; в Швеции, например, около 70% всего тепла синтезируется с помощью тепловых насосов.

    Производители чудо-техники и зелени в один голос говорят о преимуществах этого вида отопления перед всеми остальными, основные преимущества, которые подчеркнуты:

    • используется для отопления земли тепловой энергией, которая является возобновляемой и неисчерпаемой;
    • нет опасности возгорания;
    • нет необходимости в доставке и хранении топливных материалов;
    • при эксплуатации оборудования отсутствуют вредные выбросы, система абсолютно безопасна и экологична;
    • система работает автономно, не нуждается в постоянном контроле и вмешательстве;
    • экономичен, практически не требует от владельца затрат на обслуживание;
    • при всем разнообразии моделей коэффициент производительности оборудования остается стабильно высоким.

    Геотермальная система отопления хорошо зарекомендовала себя в сочетании с «теплыми полами». Такой дуэт обеспечивает равномерное распределение температуры и предотвращает образование зон перегрева.

    Важно! Этот вид отопления наиболее выгоден для домов площадью до 150 м², владельцы таких небольших коттеджей уверяют, что затраты окупаются где-то за 3-4 года.

    Отметим, что эти системы еще не стали популярными на постсоветском пространстве. Во многом это связано с довольно значительными капитальными вложениями, которые нужно будет сделать в самом начале, и достаточно длительным периодом окупаемости.Довольно сложно убедить наших сограждан в том, что это все-таки экономически выгодно. Хотя, учитывая ежегодное подорожание обычных теплоносителей и тот факт, что система рассчитана в среднем на 100 лет эффективной работы, то выбор представляется вполне оправданным.

    Не все знают, что создание геотермального отопления дома не требует особых знаний и навыков. Но по сравнению с альтернативными видами отопления, геотермальное не так популярно, и причина тому предельно проста – большие финансовые затраты, которые окупятся только через восемь лет.В таких условиях мало кто захочет вкладывать деньги, и совершенно напрасно.

    Одним словом, присмотритесь к геотермальному отоплению, тем более, что стоимость электроэнергии и газа постоянно растет и непонятно, какой из энергоносителей будет дешевле использовать через несколько лет.

    Внимание! Впервые этот метод отопления был использован в Америке во время финансового кризиса восьмидесятых годов. Со временем новинка стала популярной в Европе. В Швеции, например, сегодня ¾ всего тепла синтезируется с помощью тепловых насосов.

    Уже из названия понятно, что суть этого вида отопления заключается в использовании энергии земли. По принципу действия он отдаленно напоминает кондиционеры или холодильники.

    Основным элементом является тепловой насос, подключенный к двум контурам.

    1. Под внутренним контуром мы понимаем знакомую нам систему отопления, состоящую из радиаторов и трубопроводов.
    2. Внешний – это очень габаритный теплообменник, устанавливаемый под землей или в резервуаре.В нем содержится теплоноситель (а это может быть обычная вода или антифриз), принимающий температуру окружающей среды, подается к тепловому насосу, откуда аккумулированное тепло поступает во внутренний контур. Так что прогревайте отопительные приборы в доме.

    Основным элементом системы является именно тепловой насос – устройство, занимающее места не больше газовой плиты. Производительность теплового насоса достаточно высока: на каждый киловатт использованной энергии он вырабатывает до пяти киловатт тепла.

    Внимание! Обычный кондиционер, принцип работы которого очень похож, вырабатывает энергии ровно столько, сколько потребляет, то есть один к одному.

    Безусловно, геотермальное отопление на сегодняшний день является самым трудоемким и дорогостоящим. Большую часть денег придется потратить на земляные работы и сопутствующее оборудование, включая тепловой насос. И многие задаются вопросом, можно ли на этом сэкономить и построить, скажем, самодельный тепловой насос. Чтобы это выяснить, нужно разобраться в видах и особенностях оборудования.

    Плюсы и минусы системы

    Вот основные преимущества этого метода нагрева:

    • использование неисчерпаемой энергии земли;
    • высокий коэффициент продуктивности;
    • нет опасности возгорания;
    • рентабельность;
    • простота обслуживания и эксплуатации;
    • нет необходимости хранить топливо;
    • автономность;
    • экологичность и безопасность.

    К минусам можно отнести разве что дороговизну установки, но, как уже было сказано, эти затраты обязательно окупятся.

    Внимание! Геотермальное отопление наиболее выгодно в тандеме с теплыми полами, а также в домах, площадь которых не превышает 150 квадратных метров.

    Одним из важнейших элементов является тепловой контур. При вертикальном расположении может залегать на глубине от 20 м до 150 м в зависимости от геологической циркуляции тепла.Горизонтальные контуры устанавливаются на глубине до 2,5 м и обогреваются за счет колебаний температуры при солнечном нагреве или теплопотерь.

    Тепловые устройства с прямым теплообменом находятся в непосредственном контакте с почвой. Теплоноситель покидает корпус аппарата, движется по подземной медной магистрали, обмениваясь тепловой энергией, и возвращается обратно.

    Такой теплообмен называется прямым, потому что жидкость контактирует с грунтом без каких-либо «посредников». Конечно, он не взаимодействует непосредственно с грунтом, а только обменивается с ним теплом через стенки труб.Сегодня такие насосы используются редко, их не следует путать с устройствами, в которых теплообмен происходит через промежуточные контуры.

    Как бы то ни было, эффективность прямого теплообмена достаточно высока, а финансовые затраты на установку ниже, чем в большинстве закрытых систем. Не последнюю роль в этом играет теплопроводность меди, а также отсутствие электрического водяного насоса и теплообменника между теплоносителем и водой, который, как известно, является основным источником теплопотерь.

    Также стоит отметить, что медный трубопровод стоит дорого, а самого теплоносителя требуется больше, чем для других типов систем.

    2. Закрытые системы

    Большинство этих систем состоят из первичного контура, заполненного хладагентом, и вторичного контура, заполненного водой и установленных под землей. Для изготовления вторичного контура в основном используют полипропиленовые трубы и заливают его водой с небольшим количеством антифриза.

    Вода выходит из теплообменника, движется по внешнему контуру, обмениваясь тепловой энергией с грунтом, и возвращается.Характерно, что внешний контур находится ниже уровня промерзания почвы, где температура стабильна; все же он погружен в ближайший водоем.

    Внимание! Системы, погруженные в воду или расположенные во влажной почве, намного производительнее, чем сухие контуры. Поэтому в сухом грунте рядом с контуром желательно установить дренажный шланг, который бы его увлажнял.

    Закрытые системы менее эффективны, чем предыдущий вариант, поскольку требуют трудоемкого бурения и длинных трубопроводов.Также обратите внимание, что закрытые контуры устанавливаются двумя способами – вертикально и горизонтально.

    Вертикальный контур состоит из двух труб, уходящих под прямым углом под землю на глубину 20-120 м. Их нижние части соединяются между собой П-образным разъемом. Шахты, вырытые под трубы, обычно заливают специальным раствором, улучшающим теплообмен и предохраняющим подземные водоносные горизонты от загрязнения.

    В случае горизонтального размещения системы трубы заглубляют ниже уровня промерзания грунта.Естественно, они идут горизонтально. По понятным причинам этот способ дешевле вертикального размещения (читай: бурения), поэтому его применяют везде, где на участке достаточно места.

    Альтернативой двум предыдущим вариантам может быть прокладка контура посредством горизонтального сверления. Это дает возможность прокладывать трубы под садовыми, дворовыми, дорожными и другими объектами, не разрушая их.

    По стоимости такая система находится где-то между горизонтальной и вертикальной установкой.Ее отличительной чертой является то, что петли можно подключать только к одной камере, а это уменьшает площадь, необходимую для установки.

    Внимание! Контуры с помощью горизонтального сверления устанавливаются после возведения здания.

    Замкнутые контуры, которые погружаются в водоемы, представляют собой трубопровод, проложенный петлями. Их можно разместить в любом озере или пруду, которые находятся в непосредственной близости от дома.

    5. Открытые системы

    В таких системах внешний контур заполняется природной водой.Затем он перемещается в теплообменник, расположенный в корпусе устройства, где отбирается тепло и передается в первичный контур. После этого вода возвращается обратно. Подача и «обратка» должны располагаться вдали друг от друга, чтобы эффективно питать источник тепла.

    Внимание! Все элементы системы должны быть хорошо защищены от коррозии, так как нельзя контролировать химический состав циркулирующей воды. Именно поэтому желательно использовать замкнутые контуры, если уровень минералов и солей в воде повышен.

    Несмотря на то, что КПД открытых систем на порядок выше закрытых, при установке могут возникнуть проблемы, в основном юридического характера. Могут потребоваться разрешения на установку, поскольку эти системы загрязняют колодцы и истощают водоносные горизонты.

    6. Колонки жидкости

    Контуры с жидкостными столбами являются одной из разновидностей систем закрытого типа. В этом случае вода поступает со дна глубокого колодца, проходит через насос и опускается обратно, обмениваясь теплом с окружающим грунтом.

    Часто жидкостные колонки используются там, где свободное пространство ограничено. Нежелательно использовать эту систему на глинистой или песчаной почве.

    Также отметим, что конструкция может состоять сразу из нескольких столбов и применяется в основном в небольших постройках.

    Видео — Геотермальное отопление

    Первый этап. Прежде чем приступить к изготовлению насоса, необходимо провести ряд мероприятий по повышению энергоэффективности дома. Эти мероприятия включают утепление полов и стен, замену прохудившихся дверей и окон, теплоизоляцию кровли и потолка.

    Второй этап. Затем нужно провести геологоразведку, чтобы узнать глубину промерзания грунта. После этого следует составить проект на основе выбранной технологии.

    Третий этап. Покупка всего необходимого — детали системы отопления, трубы и компрессор для насоса.

    Компрессор – сердце любого геотермального насоса – следует обсудить отдельно. Своими руками сделать его невозможно и остается единственный вариант – купить готовое изделие.

    Лучше покупать устройство мощностью более 7 кВт, применяемое в высокопроизводительных кондиционерах (такие компрессоры продаются в сервисных центрах, специализирующихся на обслуживании бытовой техники).

    Четвертый этап. Затем можно приступать к сборке внутреннего теплообменника. Напомним, что необходимо передать накопленную тепловую энергию в тепловую сеть. Материалы для данного элемента, а также его объем полностью зависят от конкретных климатических условий.Для циркуляции теплоносителя обычно используются медные трубки, при этом емкость выполнена из неагрессивного материала. В идеале эта емкость должна составлять 150-литровый бак из нержавеющей стали.

    Пятый этап. Заранее подготовленный медный змеевик необходимо поместить в бак. Без повреждения последней не получится – ее нужно разрезать на две части, и после фиксации катушки приварить до исходного состояния.

    Шестой этап. Затем следует пробурить шахты или траншеи, установить туда трубопровод.По окончании работы необходимо провести пробный запуск системы.

    Внимание! Ввиду высокой степени сложности работ проектирование и монтаж такого отопления лучше доверить опытным профессионалам. То же самое можно сказать и об изготовлении теплового насоса.

    Чтобы узнать больше о тепловых насосах, вы можете посмотреть видео ниже.

    Видео — Геотермальные насосы

    Развитие любой цивилизации связано с удовлетворением требований к своему дому.Где бы человек ни жил, в пещере или современном небоскребе, забота о тепле и комфорте была так же важна, как и добыча пищи. Согреваясь небольшим костром, печкой или современной системой отопления, он был вынужден использовать дрова, уголь, торф, солярку, сжигая бесценные дары природы.

    Техническое развитие позволило построить мощные гидроэлектростанции, научиться использовать энергию ветра и, постигнув тайны внутренних слоев земли, задуматься о создании альтернативного способа использования аккумулированного тепла в виде геотермальных энергосистем .

    В основе принципиального решения действия геотермальной системы отопления лежат открытые учеными законы физики. Поиск материалов, способных менять свои свойства, выделяя при этом определенное количество тепла, позволил создать не только обычные холодильные установки, кондиционеры, но и мощные

    Именно с их помощью можно передать всегда существующее в недрах земли тепло в наш дом, осуществляя согласованное управление тремя специальными контурами, составляющими систему отопления. Назначение внешнего контура – ​​отбирать тепловую энергию у земли или воды. Теплоносителем в нем является незамерзающая жидкость.

    Это тепло передается через теплообменник фреону, который заполняет второй контур системы. Его физические свойства, заключающиеся в низком значении температуры кипения, позволяют получать энергию при переходе в газообразное состояние. А для этого температуры поступающей из внешнего контура вполне достаточно. Третий внутренний контур системы отопления – это необходимое количество радиаторов, труб, используемых в доме.Он может быть отдельным или общим с контуром горячего водоснабжения, включенным в проект.


    Функциональные особенности системы

    Принцип действия и функциональные особенности Геотермальные системы отопления дома состоят из следующих этапов:

    1. Раствор во внешнем контуре приобретает дополнительный нагрев около 5 градусов в грунте. Его конечная температура может быть в районе 3,
    2. Поступив в теплообменник насоса, раствор передает свою даже небольшую энергию фреону, которого вполне достаточно для испарения. Переходя в газообразное состояние, фреон поступает в компрессор, где сжимается. Происходящие при этом термодинамические процессы приводят к повышению температуры до 100. И уже горячий газ поступает в теплообменник, где передает энергию теплоносителю внутреннего контура, чаще всего воде. Благодаря научной работе физиков и инженеров этот процесс был детально изучен и положен в фундаментальные основы работы различных видов современной аппаратуры.
    3. Охлаждающая жидкость внутреннего контура достигает температуры 50-70 и поступает в радиаторы, патрубки. Охлажденный фреон поступает в расширительный экран, его температура и давление падают до исходных значений и весь цикл можно повторить заново. Решение внешнего контура таким же образом перемещается в недра Земли за новой порцией энергии.

    Конструкции и типы систем геотермального отопления


    Первый вопрос, который приходится решать в процессе создания высокоэкономичной геотермальной системы отопления, это выбор типа внешнего контура, который представляет собой теплообменник, расположенный под землей или в воде. При этом необходимо учитывать не только ваши пожелания по архитектурным фантазиям нового дома, но и подробные геодезические исследования местности, на которой этот дом будет стоять или уже построен.

    Не везде есть горячие источники, гейзеры, вулканы, но нам дана возможность пользоваться теплом матушки-земли практически в любой точке планеты. Главное иметь четкое представление о технической стороне дела и размере необходимых финансовых вложений в любой проект по созданию геотермальной системы отопления.

    Наибольшее распространение получили следующие типы теплообменников:

    1. Горизонтальный теплообменник. Этот вариант можно рассматривать как выгодное предложение, только если возле дома есть большая свободная площадь. Его можно использовать только как простой зеленый газон. При этом при площади дома, например, 220 кв.м. теплообменник будет располагаться на площади 600 кв.м. Трубы укладываются в специальные траншеи, глубина которых должна быть ниже уровня промерзания грунта на данном участке.
    2. Вертикальный теплообменник. С точки зрения экономии места этот вариант, безусловно, имеет определенные преимущества. Проблемой может стать создание специальных колодцев, глубина которых достигает 200 м, диаметром около 150 мм. Земляные работы буровыми установками недешевы ни в одном регионе. Но грунт на такой глубине всегда имеет температуру около +15, что обеспечивает надежную работу системы с вертикальным теплообменником.
    3. Теплообменник на дне резервуара. Самый экономичный и простой способ создания внешнего контура геотермальной системы отопления. Особенно, если у вас есть свой надежный водоем или разрешение на использование общественного водоема. Расстояние до водоема от дома не должно превышать 100 м, а его глубина 3 м.
    4. Возможен вариант открытой системы отопления, основанной на использовании воды из артезианской скважины. Он прогоняется через тепловой насос в качестве теплоносителя. Для обратного сброса воды необходимо построить вторую артезианскую скважину. Но такая система возможна не везде. При этом очень важным фактором является возврат воды в том же количестве в глубокие слои грунта для поддержания давления в водоемах.

    Интересно, что первые попытки бурения колодцев для использования тепла были предприняты еще в середине 18 века, но только в 1907 году исландский фермер смог направить горячий пар из источника, расположенного поблизости, по цементной трубе в свой дом .

    Следующий шаг был сделан и в Исландии, и только в 1903 году в Рейкьявике появился первый трубопровод длиной 3 км.В настоящее время геотермальная система отопления очень популярна во многих странах Европы, США, Мексики, Японии, Новой Зеландии.

    Преимущества и недостатки

    Геотермальная энергия, запасы которой настолько велики, что всего 1%, скрытый в земной коре при общей глубине 10 км, может обеспечить объем, в 500 раз превышающий все мировые запасы нефти и газа.

    Существует четыре основных типа геотермальной энергии:

    1. Это тепло земли с малых глубин, используемое тепловыми насосами.
    2. Энергия горячего пара, воды в земной коре, используемая в настоящее время для выработки электроэнергии.
    3. Тепло, поступающее из глубинных слоев без присутствия воды и энергии магмы, накопленной в вулканических зонах.
    4. Использование этого удивительного дара природы определяется только существующим уровнем техники, возможностями техники и экономическим расчетом.

    Современные конструкции систем геотермального отопления имеют как положительные, так и отрицательные стороны.

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

    Положительные баллы:

    1. Не сжигают топливо и не производят вредных выбросов. различных соединений в окружающую среду.
    2. Минимальные затраты на обслуживание при высокой эффективности.
    3. Экологическая безопасность.
    4. Надежные свойства систем пожарной безопасности.

    Эффективность и окупаемость

    Геотермальную энергию нельзя назвать даром природы. Создание систем отопления на его основе может обойтись более миллиона рублей без учета стоимости теплового насоса. Все зависит от необходимых объемов отопления, его функционального назначения и типа. Обычно экономическая целесообразность геотермальной системы отопления рассчитывается путем сравнения затрат на ее содержание.

    Стоимость любого вида используемой энергии непостоянна и никогда не будет уменьшаться. В связи с этим альтернативная их замена с использованием тепла внутренних слоев, безусловно, экономически выгодна и целесообразна, так как тепловые насосы не потребляют много энергии, и нет необходимости строить дорогостоящие заводы и электростанции. добывать и перерабатывать тепловые запасы.

    При этом каждое поколение ученых находит новые решения для создания техники и технологий в этом направлении. Кроме того, правильнее оценивать стоимость систем отопления одинаково для всех видов топлива с нуля, не используя существующие системы централизованного снабжения, например газовые. И тогда окупаемость системы за 5 лет станет реальной величиной.

    Использование геотермальных систем отопления напоминает вопрос, а почему бы в настоящее время не ездить на автомобиле «Запорожец». Конечно можно, особенно по бездорожью и в лес за грибами. Но хочется быстрее и удобнее.Так и в этом случае. Одна мысль о том, что собственная система отопления не нарушает экологию, не мешает жизни даже самых маленьких и неизвестных в природе существ, подтвердит правильность выбора геотермальной системы.

    Монтаж и установка

    Такую систему отопления лучше устанавливать не самостоятельно, а привлекая специалистов хотя бы для отдельных видов работ с уверенностью в своих силах.

    Основные этапы:

    1. Расчет внутреннего контура системы отопления. Сюда входит подробно общая длина трубопровода, количество радиаторов, создание теплых полов, использование тепла для получения горячей воды в доме.
    2. Расчет глубины закладки труб внешнего контура для выбранного типа теплообменника. Необходимо учитывать геодезические данные местности.
    3. Бурение необходимого вала и монтаж труб. При отсутствии одновременно централизованного водоснабжения проще всего решить вопрос создания других колодцев на воду.Технология их создания различна и требует специальных знаний.
    4. Выбор и установка необходимой модели теплового насоса.
    5. Монтаж автоматических устройств контроль работы всей системы и регулирование микроклимата в любой зоне помещения.

    Обзор насосов: производители и модели


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

    Они делятся на:

    • сжатие;
    • абсорбционные тепловые насосы;

    Первые питаются от электричества, вторые могут использовать энергию других видов топлива.

    В настоящее время на рынке данного вида оборудования присутствует достаточно большое количество компаний. Это позволяет приобрести тепловой насос любой мощности за счет комбинации различных моделей, что удобно для создания геотермальных систем отопления в промышленных масштабах.

    Классический вариант – использование тепловых насосов Waterkotte Germany. Это оборудование с постоянным КПД до 500%, не зависящим от внешних факторов. Начав производство тепловых насосов с 1970 года, компания постоянно обновляет большой модельный ряд современных моделей, не теряя при этом высокого качества.

    Новая серия насосов EcoTouch, получившая множество наград, подтверждает этот факт. В нее входят модели DC 5027 с выходной мощностью от 6 до 26 кВт и удобным интуитивно понятным сенсорным управлением.К числу лучших современных насосов относится модель Nibe F1245 (Швеция), Корса, Россия. В таблице указана ориентировочная стоимость отдельных моделей насосов.

    Стоимость теплового насоса

    Имя Мощность нагрева, максимальное значение, кВт Отапливаемая площадь, м 2 Цена, руб.
    EcoTouch AI 1 Geo с 7,8 до 13,8 200-400 538 800 – 590 700
    EcoTouch DS 5027 AI 5.от 9 до 7,3 100-200 337 800 – 379 000
    Ф1126 из 5.56 100-200 от 240 000
    F1145 ПК 3,85 до 100 316 300 – 397 200
    HOTJET H-16w из 5.53 200-400 291 560

    Обзор цен на геотермальное отопление дома

    Полный расчет создания геотермальной системы отопления может быть выполнен только по конкретной заявке с учетом всех требований.Правильно выбрать ближайшую компанию, работающую в этом направлении, и проработать все мелочи под руководством специалистов. Примером может служить стоимость комплекса услуг. Российская компания «Геотерм-Комфорт».

    Стоимость устройства геотермального отопления:

    Отапливаемая площадь дома (кв. м) Мощность теплового насоса (кВт) Цена теплового насоса (руб.) Сумма всех затрат на устройство земляного контура, включая бурение скважин и подключение насоса (руб.) Всего:
    90-110 10,5 250 000 324 000 574 000
    140-150 14 260 000 427 000 687 000
    170-190 17,5 280 000 476 000 756 000
    200-230 21 315 000 529 000 844 000
    330-370 35 470 000 850 000 1 320 000

    Перспективы развития

    Современные технологии в промышленности, используемые для создания новой техники, позволяют практически каждому владельцу пользоваться теплом глубоких слоев земли собственного дома. Важность возможности снижения энергозатрат на содержание дома со временем будет только возрастать. Поэтому процесс разработки и внедрения геотермальных систем отопления не остановить даже дорогостоящими проектами. Ибо, в конечном счете, это несомненный выигрыш, а также забота об экологическом наследии для следующих поколений нашей планеты.

    Тепло Земли для обогрева вашего очага

    Закон об энергетике прошлым летом увеличил финансовую поддержку этих систем.Закон предусматривает федеральные налоговые льготы в размере 300 долларов США и включает положение, разрешающее федеральную льготу в размере 2000 долларов США на улучшения дома, которые снижают затраты на энергию более чем на 50 процентов. Геотермальные системы могут сократить от 30 до 75 процентов затрат на отопление и охлаждение, поэтому многие установки подходят.

    Но самым большим фактором является стоимость ископаемого топлива. В связи с тем, что министерство энергетики прогнозирует огромный скачок цен на нефть и природный газ для отопления жилых помещений в зимнее время — на 27 процентов для нефти и на 41 процент для газа — поставки геотермальных насосов удвоились за последние три месяца, сказала г-жа К.— сказал Комминс.

    Теперь «первоначальные затраты вполне доступны», — сказал Рой Минк, директор геотермальной программы Министерства энергетики. В то же время, по его словам, «в геотермальном бизнесе больше конкуренции, и это снижает стоимость их установки на 10 процентов».

    Срок окупаемости зависит от множества факторов, в том числе от типа системы, установщика, местоположения и размера дома. Обычно требуется от 3 до 10 лет, прежде чем экономия топлива сравняется со стоимостью труб и их укладки в землю; в помещении стоимость традиционных и геотермальных систем примерно одинакова.Конечно, чем больше потребности в отоплении и охлаждении и чем выше затраты на топливо, тем быстрее окупается. Дом площадью 2500 квадратных футов в Нью-Йорке со стандартной печью и системой кондиционирования воздуха стоит в среднем 3200 долларов в год за отопление, охлаждение и горячую воду, по сравнению с 1800 долларов за геотермальную систему; в Лос-Анджелесе эти цифры составляют 1600 и 800 долларов.

    Установщики обычно придерживаются одной марки насоса, чтобы получить более выгодную цену от производителя, поэтому установщик и насос, как правило, являются пакетной сделкой.Стандартом для установщиков является сертификация Международной ассоциацией тепловых насосов; наиболее востребованные насосы имеют рейтинг эффективности Energy Star. Среди брендов, получивших этот рейтинг, WaterFurnace, ClimateMaster, Trane, Hydro Delta, McQuay и Econar.

    «Водяная печь — это Кадиллак», — сказал Стив Браун, совладелец компании Carl Franklin Homes в Далласе, занимающейся строительством домов с геотермальными системами. «Но есть много хороших насосов, и важнее, кто ставит систему.Вы должны присмотреться, чтобы получить лучшее предложение».

    Установщики обычно рекомендуют три типа систем: с горизонтальными, открытыми вертикальными и закрытыми вертикальными контурами. , рекомендуется, когда у домовладельцев есть место, как это сделал г-н Рут.Как правило, это наименее дорогой, и его стоимость снижается еще больше, если он является частью нового строительства, потому что его установку можно совместить с закладкой фундамента.

    Отправление на Землю для обогрева и охлаждения: технология «перевернутой пещеры» сокращает счета домовладельца за электроэнергию -эффективная конструкция дома: он отказывается от теплоизоляции под залитыми бетонными полами, которые характерны для всех его проектов.

    В земле под этой плитой имеется много зимнего тепла и летнего охлаждения, утверждает он, поэтому отсекать его изоляцией не имеет смысла.Теперь два года наблюдения за построенным им тестовым домом подтверждают его убеждения.

    Отопление и охлаждение хорошо изолированного (R-16 вокруг фундамента, R-22 стены и R-38 потолка) двухэтажного дома площадью 2400 квадратных футов примерно в 50 милях от Вашингтона потребляет меньше электроэнергии в год, чем большинство обычных электрических водонагревателей.

    Объединив доступное на Земле тепло с умеренными солнечными батареями и тепловым насосом, он смог обогревать и охлаждать большой дом, расходуя на электроэнергию в среднем 6 долларов в месяц.Согласно записям Potomac Edison, общие расходы на отопление, охлаждение, приготовление пищи и горячую воду в этом полностью электрическом доме составляют в среднем 33 доллара в месяц.

    То, что Локсли называет технологией «перевернутой пещеры» (поскольку обычный на вид, но хорошо изолированный наземный дом может работать как подземный), основано на открытии, сделанном в Новой Зеландии около двух десятилетий назад. .

    Удивлены результатами

    Новозеландские ученые, экспериментировавшие с низкими температурами земли в качестве источника тепла для домов, были удивлены результатами, полученными на некоторых полигонах.Они давали значительно больше тепла, чем следовало бы по преобладающей температуре почвы.

    Было обнаружено, что содержание влаги в почве имеет значение, и Джон Элдер, ученый из новозеландской группы, смог доказать, что конвекция влаги в почве увеличивает доступное тепло на несколько порядков.

    Зная о работе Элдера, Локсли, который теперь работает инженером-консультантом, построил дом, отвечающий этим умеренным температурам земли.

    «Геотермальная энергия слишком часто визуализируется только как горячие гейзеры и извергающиеся вулканы, — говорит Локсли, — но геологи также говорят о низкопотенциальном тепле, протекающем через поверхность земли со скоростью около 20 БТЕ на квадратный фут в час. Именно эту энергию использует система Локсли.

    «Вы оцените значение этой низкопотенциальной энергии, — говорит Локсли, — когда поймете, что обычная семья часто тратит большую часть своего годового бюджета на отопление только для того, чтобы поднять температуру внутри дома до температуры подпочвы под ним. Обычно это составляет 38% годового счета за отопление в Буффало, штат Нью-Йорк, 50% в Сиэтле и 54% в Вашингтоне, округ Колумбия». Иными словами, около половины тепла для дома Локсли обеспечивается за счет энергии, доступной в почве под ним.

    Фундаментная юбка

    Секрет успеха этой системы заключается в изолированной фундаментной юбке глубиной четыре фута, которая «создает столб влаги внутри почвы». Путем конвекции эта колонна использует температуру земли на глубине 15 футов. На этой глубине температура почвы остается постоянной круглый год — примерно на уровне средней надземной температуры за год. В его районе Западной Вирджинии это составляет 55 градусов по Фаренгейту. На большей части страны эти постоянные температуры земли колеблются от 45 до 65 градусов по Фаренгейту.

    Зимой почвенная влага по периметру плиты перекрытия охлаждается и падает, в результате чего более теплая влага поднимается вверх под центр перекрытия. Таким образом образуется конвективная петля, постоянно переносящая это тепло земли с 15 или более футов вниз непосредственно под бетонный пол.

    Змеевидный массив трубок непосредственно под бетонной плитой несет нагретую воду от солнечной батареи, которая забирается тепловым насосом и подается в помещение. Любое внутреннее тепло, которое передается через бетонный пол в почву под ним, улавливается этими трубами и возвращается через тепловой насос в процессе постоянной рециркуляции.

    Летом Локсли обнаружил, что конвективная петля меняется на противоположную, медленно поднимаясь по периметру дома и опускаясь в его центре. Зимой петля согревает пол; летом он поглощает нежелательное внутреннее тепло и отводит его. Избыточное летнее тепло также теряется через пол за счет теплопроводности.

    Сокращение счетов за коммунальные услуги

    Расчеты Локсли показывают, что внедрение технологии перевернутой пещеры увеличит стоимость дома примерно на 2000 долларов, а ежегодные счета за отопление и охлаждение сократятся до менее чем 100 долларов в год.

    Есть ли у этой системы недостаток? Ну да. Чтобы он работал наилучшим образом, плитный пол должен быть отделан керамической плиткой, шифером или кирпичом. Ковровое покрытие допустимо, хотя оно несколько снижает теплопередачу.

    Деревянный пол над подпольем абсолютно неприемлем. Другое требование состоит в том, чтобы в доме было не более двух этажей и чтобы он был не менее 28-30 футов в ширину. По словам его изобретателя, чем ближе к квадрату дом в перевернутой пещере, тем лучше он будет работать.

    Локсли, чья статья по этому вопросу была выбрана для представления в Национальном бюро стандартов и Национальной конференции штатов по строительным нормам и стандартам, не запатентовал свою идею. «Это было бы практически невозможно обеспечить», — говорит он. Вместо этого он разработал образовательные программы для заинтересованных архитекторов, строителей и потребителей.

    По словам Локсли, «систему можно очень легко проверить независимо», и он надеется, что зарубежные университеты сделают именно это.

    Чтобы получить его иллюстрированное руководство по исследованию дома в перевернутой пещере, отправьте 5 долларов Томасу Э. Локсли, почтовый ящик 299F, Шепердстаун, Западная Вирджиния, 25443. пантеон обучения в самом сердце калифорнийской Силиконовой долины, но это также и храм зеленых технологий. В апреле 2011 года университет установил 60 солнечных коллекторов на крыше для обогрева и охлаждения своего студенческого центра. Инженеры спроектировали крупномасштабный массив для работы систем горячего водоснабжения и кондиционирования воздуха в здании [источник: LaMonica].

    Система очень эффективна. Солнечные коллекторы захватывают солнечные лучи и концентрируют захваченную энергию, нагревая воду в здании до 200 градусов. Чиновники университета ожидают, что система будет ежегодно сокращать потребление природного газа зданием на 70 процентов и удалять из атмосферы 34 тонны углекислого газа [источник: LaMonica].

    Университет арендует систему на 10 лет, и в течение этого времени он будет платить фиксированную цену за энергию, которую производит солнечная батарея.Учреждение также получило более 86 000 долларов в виде государственных скидок [источник: Университет Санта-Клары].

    Университет Санта-Клары не одинок в установке экологичных систем отопления и охлаждения. Другие университеты, предприятия и домовладельцы пользуются преимуществами этой зеленой технологии. По сравнению со стандартными системами отопления и охлаждения, экологичность лучше для окружающей среды, поскольку она помогает устранить парниковые газы. Кроме того, эффективность этих зеленых систем позволяет людям экономить деньги на счетах за электроэнергию, что может иметь огромное значение.По данным Министерства энергетики США, на отопление и охлаждение приходится 56 процентов энергопотребления дома [источник: Министерство энергетики США].

    Зеленые системы отопления и охлаждения делятся на две отдельные категории: пассивные и активные. Пассивные системы максимизируют способность природы нагревать и охлаждать без печей или кондиционеров [источник: Green Technology]. Помимо прочего, пассивная технология включает в себя строительство домов с белыми или светлыми крышами, которые отражают солнечную энергию, а не поглощают ее.В результате количество энергии, необходимое для охлаждения дома, уменьшается. В пассивных конструкциях также используются окна, которые могут удерживать тепло и охлаждать воздух [источник: Build it Solar].

    В активных конструкциях используются различные механические системы нагрева и охлаждения. Эти системы работают на солнечной энергии, геотермальной энергии или других источниках экологически чистой энергии.

    Всплеск использования экологически чистой энергии в последние годы постепенно оказывает влияние. Во-первых, в 2008 году американцы сэкономили более 19 миллиардов долларов, используя различные экологичные системы отопления и охлаждения [источник: U.С. Министерство энергетики]. Но эти экологически чистые системы недешевы — установка некоторых солнечных коллекторов стоит от 30 до 80 долларов за квадратный фут. Однако у правительства есть программы стимулирования, чтобы помочь строителям и домовладельцам покрыть часть расходов [источник: Министерство энергетики США].

    Перейдите на следующую страницу, чтобы прочитать о 10 лучших экологически чистых вариантах отопления и охлаждения для вашего дома.

    Отопление с парниковым эффектом

    Ключевые понятия
    Физика
    Температура
    Науки о Земле

    Введение
    Вы когда-нибудь задумывались о том, откуда берутся овощи, которые вы едите, когда слишком холодно, чтобы выращивать их на улице? Они могли быть доставлены из другой страны в ваш город или выращены в местной теплице.Теплицы представляют собой большие конструкции, похожие на дома, которые обычно сделаны в основном из стекла (или прозрачного пластика). Как защитить растения от холода? В этом упражнении вы узнаете и создадите дополнительное тепло от солнца.

    Фон
    Растения не могут расти везде. Окружающая среда должна обеспечить им подходящие условия для выживания. В частности, растениям нужны вода, воздух, солнечный свет и подходящие температуры. В зимние месяцы низкие температуры часто являются ограничивающим фактором для роста растений.Вот почему древние римляне создали искусственную среду, чтобы выращивать овощи круглый год. Сегодня многие овощи, особенно помидоры, выращивают в теплицах, которые укрывают растения внутри.

    Теплицы работают на основе физического принципа, называемого «парниковым эффектом». В теплице солнечный свет, состоящий из волн различной длины, некоторые из которых находятся в видимом и инфракрасном спектре, проходит сквозь прозрачную стеклянную или пластиковую крышу и стены. Только свет в видимом спектре может проникать в теплицу, в то время как входящий инфракрасный свет, также известный как тепловое излучение, блокируется стеклом или пластиком.Внутри теплицы видимый свет поглощается растениями и почвой и преобразуется в тепло, которое затем излучается растениями и почвой в виде инфракрасного излучения. Поскольку это тепловое излучение блокируется стеклом, большая его часть не может выйти наружу, и температура внутри теплицы будет неуклонно повышаться. Даже зимой температура в теплице может быть достаточно высокой для выращивания овощей. Хотите увидеть сами? Возьмите термометр и исследуйте парниковый эффект в этом упражнении! Насколько высока температура в вашей «теплице»?

    Материалы
    Два небольших наружных термометра
    Стеклянная банка с крышкой, достаточно большая, чтобы вместить один термометр
    Солнечное рабочее место (на открытом воздухе или в помещении)
    Таймер или секундомер

    Подготовка

    • Найдите место для работы, на которое будут попадать прямые солнечные лучи (без теней) не менее 30 минут.
    • Возьмите оба термометра и положите их рядом друг с другом на солнце. Следите за тем, чтобы на термометры не попадали тени на протяжении всего занятия.

    Процедура

    • Установите таймер на пять минут и считайте показания обоих термометров по истечении пяти минут. Насколько высока температура? Оба термометра показывают примерно одинаковую температуру?
    • Поместите один из термометров в стеклянную банку и закройте крышку.Снова поместите его рядом с другим термометром и убедитесь, что он все еще полностью подвергается воздействию солнца. Чем условия внутри стеклянной банки отличаются от условий снаружи? Как вы думаете, что произойдет с температурой внутри банки?
    • Оставьте оба термометра на солнце примерно на 20 минут, затем снова измерьте температуру. Изменилась ли температура? Как? Одинакова ли температура внутри и снаружи банки? Если нет, то какой термометр показывает более высокую температуру?
    • Для лучшего сравнения рассчитайте разницу температур между началом и концом вашего теста для каждого термометра.(То есть температуры в начале по сравнению с температурами через 20 минут). На сколько градусов изменилась температура на каждом термометре? Разница температур больше внутри или снаружи банки? Можете ли вы объяснить свои результаты?
    • Extra: Как вы думаете, будут ли ваши результаты такими же, если вы поместите термометры в тень? Повторите действие, но на этот раз поместите оба термометра (внутри и снаружи стеклянной банки) в затененное место. У вас такие же результаты? Как ваши конечные температуры через 20 минут сравниваются с вашими результатами на солнце?
    • Дополнительно: Вместо того, чтобы просто считывать температуры в начале и в конце, сделайте временной ряд и записывайте температуры каждые пять минут в течение примерно 20-30 минут. Чем отличается повышение температуры с течением времени внутри банки по сравнению с температурой снаружи? Какой термометр показывает более быстрое повышение температуры?
    • Дополнительно: Срабатывает ли парниковый эффект с другими материалами, кроме стекла? Вместо стеклянной банки попробуйте один из термометров в другой таре.Убедитесь, что контейнеры прозрачны, чтобы солнечный свет мог проникать сквозь них. Работает ли пластик так же хорошо, как стекло?
    • Дополнительно: Слышали ли вы раньше о парниковом эффекте в контексте изменения климата? Земля сама по себе похожа на оранжерею, которая улавливает солнечное тепло. Из-за этого мы испытываем теплые температуры, которые есть на нашей планете. Проведите небольшое исследование, чтобы узнать больше о том, как это работает. Как парниковый эффект в теплице связан с парниковым эффектом Земли?

    Наблюдения и результаты
    Пока оба термометра находятся в одинаковых условиях, они должны показывать одинаковую температуру.Между разными термометрами могут быть небольшие различия, но они не должны отличаться более чем на один или два градуса. Как только вы поместите один термометр в стеклянную банку, вы поместите его в искусственную среду. Внутри банки тепло, вырабатываемое энергией солнечного света, не может выйти наружу — стекло не пропускает тепловое излучение. Поскольку нагретый воздух внутри банки задерживается, поток воздуха также невозможен. Это означает, что теплый воздух не может смешиваться с более холодным воздухом, чтобы охладить его.В результате температура внутри стеклянной банки должна была со временем повышаться. Фактическая температура зависит от того, насколько солнечно было на вашем рабочем месте.

    Через 20 минут вы должны были заметить, что температура внутри стеклянной банки была значительно выше, чем снаружи банки. Хотя температура снаружи банки также повышается, тепловая энергия, генерируемая солнечным светом, уходит через воздух, если не задерживается. Кроме того, холодный воздух из окружающей среды может смешиваться с более горячим воздухом вокруг открытого термометра, что замедляет повышение температуры снаружи банки.Наконец, вы могли заметить, что температура внутри стеклянной банки может быть довольно высокой. Чтобы избежать этого, в настоящей теплице температуру часто регулируют с помощью вентиляции или даже охлаждения.

    Еще для изучения
    Что такое парниковый эффект?, от NASA Climate Kids
    Как работает теплица?, от науки с bobert на YouTube
    Sunny Science: Build a Pizza Box Solar Oven, от Scientific American
    Science Мероприятия для всех возрастов! от Science Buddies

    Это задание было предложено вам в сотрудничестве с Science Buddies

    Использование тепловой массы для нагрева и охлаждения

    Тепловая масса для комфорта в вашем доме

    Эти материалы тяжелые и плотные, а потому имеют большое количество того, что технически называется термической массой. Обычные материалы, используемые для тепловой массы, включают бетон или заполненный бетонный блок, камень или каменную кладку, обычно используемые для полов или стен.

    При правильном использовании – нужное количество в нужном месте, с надлежащей внешней изоляцией – термомасса может помочь поддерживать комфортную температуру внутри вашего дома круглый год. Термическая масса будет поглощать солнечное тепло в течение дня и излучать его, когда днем ​​температура падает в течение всего вечера.

    Термическая масса снижает комнатную температуру в полдень и ранним днем ​​и повышает комнатную температуру в конце дня и ранним вечером.

    Утепление вашего нового дома или реконструкция не должны увеличивать затраты. Деньги, потраченные на ковер, можно было бы, например, потратить на полировку открытого бетонного пола.

    Тепловые массы

    Вероятно, простейшей формой тепловой массы является пол из бетонных плит. Также можно использовать бетонные блоки, плитку, кирпич, утрамбованную землю и камень. Три фактора определяют, насколько хорошо материал поглощает и сохраняет тепло.

    Идеальный материал:

    • плотный и тяжелый, поэтому он может поглощать и сохранять значительное количество тепла (более легкие материалы, такие как дерево, поглощают меньше тепла)
    • достаточно хороший проводник тепла (тепло должно иметь возможность проходить внутрь и наружу)
    • имеет темную поверхность, текстурированную поверхность или и то, и другое (что помогает ему поглощать и повторно излучать тепло).

    Материалы с различной теплоемкостью поглощают различное количество тепла, и требуется больше (или меньше) времени для его поглощения и повторного излучения. Например, кирпичная стена имеет более высокую тепловую массу, чем полая стена с деревянным каркасом, поэтому она будет поглощать больше тепла, чем стена с деревянным каркасом той же толщины.

    Когда солнце светит в комнату и воздух теплый, тепло поглощается стенами, полом и другими поверхностями в комнате.

    Сколько тепла они могут удерживать, зависит от того, из чего они сделаны и какой толщины.Некоторые материалы могут поглощать много тепла, не сильно нагреваясь. Другие станут довольно теплыми после поглощения небольшого количества тепла. К первым относятся термомассовые материалы. Это означает, что если, например, пол из бетонных плит подвергается воздействию прямых солнечных лучей, он сможет поглощать и накапливать много тепла и медленно его отдавать.

    Другой материал, например, деревянный пол, не может поглощать и сохранять столько тепла, поэтому тепло, которое он поглощает, быстро выделяется. В результате большая часть энергии солнечного света быстро попадает в окружающий воздух, повышая температуру в помещении в самые теплые часы дня.

    Термическую массу можно сравнить с губкой. Большая часть воды, попадающей на него, будет поглощена. Материал с низкими тепловыми массовыми свойствами будет вести себя как плоская поверхность. Любая вода, попадающая на него, отскакивает и оказывается в воздухе.

    Зимой правильно спроектированная тепловая масса будет поглощать тепло солнечного света, падающего на нее в течение дня. Затем, по мере снижения температуры воздуха, тепло будет перемещаться от более теплой тепловой массы к более холодному воздуху и другим поверхностям в помещении.

    Летом тепловая масса внутри жилища должна быть защищена от прямых солнечных лучей в течение всего дня и подвергаться воздействию прохладного бриза, чтобы обеспечить некоторое охлаждение в жаркие дни и ночи.

    Взаимодействие изоляции, остекления и тепловой массы является сложным и зависит от климата и времени года. По этой причине важно обратиться к эксперту в области проектирования солнечных батарей, например, к дизайнеру, архитектору или строительному специалисту, который специализируется на проектировании пассивных солнечных батарей, чтобы он порекомендовал вам наилучший вариант для вашей ситуации.

    .

    alexxlab

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.