Геотермальное отопление

Получите ответы уже сегодня! Наши консультации совершенно бесплатны и ни к чему вас не обязывают.

Разбираемся насколько выгодно геотермальное отопление частного дома

Перед принятием решения об источнике энергии, который будет использоваться для индивидуальных домов или промышленных зданий, необходимо учесть доступность и стоимость топлива в данном месте. Чтобы рассчитать затраты на установку оборудования, эксплуатационные расходы и эффективность системы в конкретных условиях эксплуатации, необходимо представлять себе размер финансовых и трудовых вложений.

Маркетологи представляют геотермальное отопление для частных домов как универсальное решение, что не совсем верно. В этой статье содержится материал, который поможет вам понять, что и по какой цене предлагается инвестору, а также сравнить этот вид отопления с другими методами.

Прочесть статью

Геотермальное отопление: как оно работает

Первые дома, отапливаемые теплом земли, начали появляться 50 лет назад, а сегодня их можно встретить по всему миру, от Канады до Новой Зеландии.

Работа подземной теплоэнергетической системы основана на обратном цикле Карно, который описывает круговой процесс теплопередачи. Такая термодинамическая система работает благодаря разнице температур между компонентами; этот принцип давно и успешно применяется в холодильниках и системах кондиционирования воздуха.

Для работы геотермального отопления в доме необходимо установить систему для сбора тепла из земли (или воды) и передачи его в отопительный контур дома. Подземное тепло можно генерировать в любой точке мира, и геотермальное отопление успешно применяется в России, например, в Московской области. Интересно, что система работает таким образом, что летом она действует как кондиционер, а зимой – как источник тепла.

В пределах шести метров от поверхности земли находится зона, где температура остается стабильной круглый год. Она поддерживается на уровне, равном среднегодовой атмосферной температуре в данной местности; в районах с умеренным климатом она составляет +15°C, ниже – выше. Для сбора подземной тепловой энергии используется теплообменник (контур). Прокладываются подводные или подземные трубопроводы. Для того чтобы организовать отопление от земли, существуют следующие методы:

  • В вертикальной яме. Вариант, подходящий для небольших участков. Рядом с домом бурятся две геотермальные скважины 80-90 м, в каждую помещается геотермальный зонд. Тепловой насос поднимает нагретую воду, пропускает ее через теплообменник и передает тепло во внутренний контур дома. Вертикальный контур характеризуется максимальной энергоэффективностью и сроком службы.
  • С горизонтальным коллектором. Этот метод подходит для больших площадей. Для получения правильно функционирующего коллектора экскаватором подготавливаются траншеи глубиной от 2 до 2,5 м, в которые укладываются трубы из ПНД (полиэтилена). Площадь участка, с которого будет собираться тепло, пропорциональна площади дома.
  • На дне водоема. Горизонтальный коллектор (зонды горизонтального типа) устанавливается на дне, если пруд достаточно большой (поверхность и глубина) и находится недалеко от дома. Этот метод также является энергоэффективным.
  • Используйте антифриз. Контейнер, заполненный антифризом, погружается на достаточную глубину (75 м или более). Нагретая жидкость поднимается тепловым насосом и подается в теплообменник, а затем возвращается в землю для следующего цикла.
Читайте также:
Индивидуальное автономное отопление: какая оптимальная температура в квартире

Принцип работы

Геотермальное отопление работает путем улавливания тепла из воды или земли и передачи его в систему отопления здания. В связи с ростом стоимости традиционных источников энергии, этот вид производства энергии становится популярным в Московском регионе. Поверхность земли, по своему устройству, действует как кондиционер летом и как источник тепла зимой.

Тепловая энергия земли собирается специальным контуром сбора тепла или теплообменником. Он состоит из труб и устанавливается под землей, в водоемах или скалах. Способ установки может быть различным. Наиболее распространенным решением является создание вертикальных скважин. Они называются геотермальными скважинами. Этот вариант возможен даже для небольших земельных участков. Он считается более энергоэффективным, чем горизонтальный контур.

Горизонтальный коллектор

Дом используется на участках с большой площадью. Для установки коллектора экскаваторы роют траншеи глубиной от двух до пяти метров. Трубы ПНД укладываются в траншею. Такой коллектор не должен быть меньше дома.

Вертикальные зонды

Они используются на небольших участках. Дом окружен двумя скважинами глубиной 90 метров. В скважину мы опускаем геотермальные зонды. Это долговечный и высокоэффективный метод.

Вертикальные зонды

Вы можете опустить горизонтальный коллектор на дно водоема достаточной глубины и размера рядом с вашим участком. Энергоэффективность – это ключ к геотермальному отоплению.

Несколько исторических фактов

Когда в семидесятых годах прошлого века разразился нефтяной кризис, на Западе возникла острая потребность в альтернативных источниках энергии. Здесь были созданы первые геотермальные системы отопления.

В США, Канаде и странах Западной Европы они широко используются сегодня.

Использование энергии из недр Земли имеет то преимущество, что используемые ресурсы являются бесплатными и самовоспроизводящимися

Внутренний блок геотермальной системы занимает мало места и выглядит как привычные домашние приборы

Первоначальные инвестиции в систему, использующую геотермальную энергию, выше, чем установка котла, но минимальные затраты на обслуживание и эксплуатацию оправдывают и быстро окупают проект

Оборудование, преобразующее энергию земли в тепло, не выделяющее продукты сгорания, не сжигающее безвозвратно дерево, уголь, торф, газ

Вода из Балтийского моря, температура которой составляет +4 °C, активно используется в Швеции. В Германии внедрение геотермальных систем отопления даже поддерживается на государственном уровне.

Читайте также:
Интерьер в африканском стиле - 84 фото примера

Геотермальные источники энергии

Когда мы говорим о геотермальных источниках энергии, мы всегда думаем о долине Гейзеров или вулканах, но нужные нам источники находятся гораздо ближе. И они могут согревать нас зимой и охлаждать летом.

В России работают Паужетская, Верхне-Мутновская, Океанская и другие геотермальные электростанции. Но фактов использования энергии Земли в нашем частном секторе очень мало.

Тепло из земли

Тепло из земли

Большинство геотермальных систем отопления извлекают из земли тепло, которое накапливается в почве в течение теплого сезона. Для этого в землю закапываются трубы, по которым циркулирует низкокипящий теплоноситель.

При наличии свободного пространства на участке используется горизонтальная укладка, в противном случае внешний контур погружается в вертикально пробуренные скважины.

Горизонтальная укладка

Горизонтальная укладка

При создании горизонтального контура необходимо учитывать глубину промерзания. Для большей части европейской части России, южного и центрального Урала, части южной Сибири и Приморского края эти значения не превышают 2-2,5 метра. Как правило, эта глубина составляет от 0,6 до 1 метра.

Внешняя тепловая труба помещается в предварительно пробуренные траншеи глубиной 1,5-2,0 метра. В конце холодного сезона температура не опустится ниже +1- -1°C, что достаточно для образования разницы в 4-5°C.

Это позволяет поддерживать комфортный климат в помещении на уровне 20-25 °C. Средняя длина трубы составляет около 500 метров и достаточна для отопления дома площадью 250-350 м².

Расчет необходимых размеров коллектора основан на коэффициенте 20-25 Вт на метр трубы. После того как известна полезная тепловая мощность, можно определить длину заглубленного контура. В приведенном примере размеры трубы составят не менее 300-350 метров с учетом коэффициентов теплопередачи.

Это значительные земляные работы, поэтому рекомендуется использовать экскаватор со стороны. Там, где коллектор пересекает дренаж, последний можно выкопать на 30-50 см ниже основной траншеи.

Для повышения эффективности системы отопления и при недостатке свободного пространства устраивают многоуровневые контуры. Используется несколько рядов, каждый высотой 70-100 см.

Вертикальная укладка

Вертикальная укладка

Он полезен при ограниченном пространстве, но менее эффективен, чем горизонтальная система. Однако более дорогие установки могут свести на нет все полезные результаты. Она может использоваться с погружными зондами или скважинами.

Читайте также:
Интерьер квартиры в светлых тонах

Зонды

В земле делаются две или более вертикальные скважины, в которые опускаются внешние контуры – по одной трубе течет отработанный теплоноситель, по другой – нагретый теплом земли. В некоторых скважинах глубина может достигать 40-70 метров.

По сравнению с горизонтальным контуром эффективный отбор тепла составляет около 50-55 Вт, или почти в 2 раза больше. Существует много сложностей в конструкции коллекторов, например, есть коаксиальная труба – это одно изделие, которое вставляется внутрь другого.

Необходимо соблюдать герметичность. Все трубы должны быть изолированы, система окружена различными фитингами.

Уэллс

В этом случае используется отбор тепла подземных вод, что значительно повышает тепловую эффективность системы отопления. Это объясняется более высокой температурой влажности и значительным коэффициентом теплопередачи.

В такой геотермальной системе необходимо как минимум две скважины – одна для забора и одна для сброса. Потребуются колодезные насосы, поэтому для их привода потребуется дополнительная энергия. Также рекомендуется использовать надежный теплообменник, чтобы избежать замерзания воды.

Если вы выберете этот метод, вам придется периодически, раз в сезон, менять скважины. Для этого необходимо иметь еще один скважинный насос.

Основным преимуществом этой системы является минимальный объем земляных работ и высокая теплопроизводительность.

Солнечные коллекторы могут увеличить эффективную теплоотдачу и, нагреваясь от солнца, передавать дополнительную тепловую энергию земле.

Общие отрицательные стороны геотермальных установок

Наиболее серьезной проблемой является высокая стоимость подключения к источнику с низким потенциалом. Для отопления здания площадью 300 квадратных метров установка “под ключ” обойдется примерно в миллион рублей. При этом половина денег будет потрачена на тепловой насос. Срок окупаемости самой эффективной системы, по сравнению с отоплением на электричестве, составляет пять лет. Другим недостатком является сложность саморазвития, как мы увидим позже.

Установить контуры самостоятельно очень сложно: это требует самых точных расчетов, которые могут выполнить только специалисты. Малейшая ошибка в конструкции может привести к низкой эффективности и, как следствие, к переделкам, что влечет за собой ненужные расходы. Параметры, которые необходимо учитывать при расчете геотермальной системы :

  • Климат региона (среднегодовая температура, влажность)
  • Достижимая тепловая мощность
  • Система отопления дома должна быть низкотемпературной
  • Общие потери тепла через ограждающие конструкции не должны превышать 70 Вт на 1 м2 площади здания
Читайте также:
Индивидуальное автономное отопление: какая оптимальная температура в квартире

Профессиональный монтаж геотермальной системы

BurAlliance предлагает профессиональное проектирование и монтаж наружных и внутренних контуров, а также установку тепловых насосов. Наши сильные стороны:

  • Хорошее знание геологии региона;
  • Более 20 лет опыта бурения скважин и монтажа систем отопления;
  • Буровое оборудование;
  • Работы выполняются на основании детального проекта;
  • Подбор оборудования и расходных материалов;
  • Заключение договора;
  • Послегарантийное обслуживание теплоснабжения осуществляется по желанию заказчика.

Рассчитывается оптимальная мощность теплового насоса, и система не оснащается устройствами с недостаточными эксплуатационными характеристиками. Это позволяет технологии справляться с пиковыми нагрузками во время сильных морозов.

Использование точного расчета длины трубопровода помогает предотвратить замерзание теплоносителя и предотвратить последующую перекладку или установку дополнительных контуров. Расчет мощности теплоснабжения производится путем подбора труб оптимального диаметра. Поскольку бурение скважин осуществляется с помощью буровых установок, работы могут быть выполнены в короткие сроки на участке любой сложности. Расположение скважин на участке рассчитывается точно. Профессиональный подход к устранению всех неполадок гарантирует эксплуатацию системы теплоснабжения более 30 лет при сроке окупаемости 5-7 лет.

Геотермальное отопление эквивалентно газовому отоплению по стоимости в год в 2020 году, а по простоте использования оно полностью взрывобезопасно и может быть установлено за несколько недель. Все остальные методы отопления значительно дороже или требуют больше ежедневной работы. Тенденция роста стоимости энергоносителей в ближайшем будущем приведет к выравниванию российских цен с ценами европейских потребителей. Дискуссии об амортизации в основном вызваны конкурентами в секторе, они не учитывают удобство этого способа отопления и инфляцию.

Доверяйте профессионалам

Бесперебойное теплоснабжение обеспечивается выбором оборудования. Неисправности возникают по следующим причинам:

  • Использование труб малого диаметра;
  • Использование полипропиленовых труб и фитингов;
  • Установка дешевых фитингов;
  • Недостаточная герметизация колодцев;
  • Плотное бурение колодцев или прокладка труб с хладагентом – нарушение теплопередачи приводит к замерзанию грунта и выходу из строя теплового насоса;
  • Установка горизонтальных контуров глубже или выше оптимального места;
  • Строительство зданий над коллектором, что затрудняет теплопередачу.

Качество труб и фитингов особенно важно при монтаже горизонтальной наружной системы. Если теплоноситель протекает, его трудно отремонтировать. Необходимо “закупорить” линию, что снижает эффективность геотермальной системы.

Читайте также:
Интерьер в африканском стиле - 84 фото примера

Для внешнего контура рекомендуется использовать полиэтиленовые трубы. Этот материал устойчив к морозам и перепадам температур. Трубы соединяются с помощью фитингов, предназначенных для установки в грунт. Должны использоваться методы подземной установки и сварочное оборудование, рекомендованные производителем труб.

Для обеспечения хорошего теплового контакта между грунтом и зондом не политую скважину утрамбовывают. Они используются для заполнения смесей с тепловыми характеристиками, близкими к параметрам грунта. Между скважинами, глубина которых превышает 60 метров, необходимо пробурить не менее 10 метров. Если бурение на требуемом расстоянии невозможно, глубину скважин и их количество увеличивают.

Горизонтальные коллекторы проектируются с учетом особенностей участка. На участке, расположенном выше контура, должен быть уложен дерн. Не допускается строительство легких или стационарных зданий, укладка асфальта или брусчатки. Под этими сооружениями может образоваться ледяная линза, что нарушит работу оборудования.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: