Геотермальное отопление дома теплом от земли

Геотермальное отопление дома теплом от земли

Подземное геотермальное отопление дома

Агрегаты, работающие на электричестве, твердом топливе, газе или жидком топливе, традиционно используются для теплоснабжения частных домов. В последние десятилетия солнечные коллекторы и тепло из недр Земли стали использоваться в качестве альтернативного источника тепловой энергии. Отопление вашего дома теплом земли называется геотермальным отоплением дома.

Геотермальное отопление дома энергией земли

Нагревание почвы набирает популярность, поскольку стоимость традиционных источников энергии продолжает расти, а ресурсы ископаемого топлива истощаются. Инвестировать в грунтовое отопление для загородного коттеджа достаточно выгодно, учитывая экономические перспективы и значительную экономию от самостоятельного обогрева в отопительный период.

Однако у кондиционеров ограниченная мощность – они не могут работать при температуре ниже -5 ° C. А геотермальная система способна обогреть дом независимо от температуры воздуха на поверхности. Это потому, что он естественным образом поддерживает стабильные температурные условия в окружающей среде, из которой он получает тепловую энергию.

Устройство геотермальной отопительной системы

Геотермальная энергия (наука о тепловом состоянии Земли) на практике использовала тепловую энергию, которую земная кора получает от раскаленной магмы в центре планеты.

Тепловой насос специально разработан для обогрева дома, а теплообменник устанавливается на земле или на дне резервуара с водой. Тепловая энергия «закачивается» на поверхность и позволяет нагреть теплоноситель в отопительном контуре дома или нежилого объекта.

Как проходит процесс нагрева

Геотермальное отопление частного дома – реальный вариант. Если использовать энергию Земли для обогрева дома, то на каждый киловатт электроэнергии, необходимой для работы устройств, приходится от 4 до 6 кВт полезной тепловой энергии, получаемой из кишок планеты.

По сравнению с работой кондиционера, можно увидеть, что для получения 1 киловатта полезной тепловой энергии требуется более 1 киловатта электроэнергии. Это связано с неизбежными потерями при преобразовании одной энергии в другую и т. Д.

Обогревать свой дом теплом земных недр очень выгодно, но срок окупаемости оборудования и монтажа 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 тепла; контур отопления внутри дома – низкотемпературные радиаторы или теплый пол; Насосная станция – тепловой насос, используемый для передачи тепловой энергии от отопительного контура в земле или под водой к отопительному контуру.

Геотермальную систему отопления можно также использовать для обогрева теплиц, подсобных помещений, воды в бассейне, садовых дорожек и т. Д.

Оборудование для обустройства геотермального отопления

Геотермальные устройства для системы глубокого отопления позволяют аккумулировать тепловую энергию, извлеченную из окружающей среды, и передавать ее теплоносителю в отопительном контуре.

В перечень устройств для отопления грунтовым теплом входят:

    Испаритель. Устройство помещается глубоко в землю и используется для поглощения тепловой энергии, содержащейся в геотермальной воде или в земле. Конденсатор. Он используется для доведения температуры антифриза до значения, необходимого для функционирования системы. Тепловой насос. Он обеспечивает циркуляцию антифриза в отопительном контуре, контролирует работу геотермального агрегата. Буферная цистерна – емкость для подогреваемого антифриза. Он позволяет передавать теплоносителю тепловую энергию недр Земли. Бак, по которому протекает теплоноситель, снабжен теплообменником в виде змеевика. По нему движется нагретый антифриз, отдавая тепло.

Принципиальная схема устройства теплового насоса

Монтаж системы

Геотермальное отопление загородного дома на этапе обустройства требует серьезных финансовых вложений. Высокая конечная стоимость системы во многом связана с обширными земляными работами, необходимыми для установки отопительного контура.

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

Установка горизонтального теплообменника для геотермального отопления

Чтобы обеспечить дом теплом с земли, необходимо установить систему:

    основная часть должна находиться под землей или на дне водоема; В самом доме устанавливают только достаточно компактную технику, а также устраивают контур радиаторного или теплого пола. Приборы внутри дома позволяют регулировать уровень нагрева теплоносителя.

Как выглядят геотермальные устройства дома

При проектировании теплого грунта необходимо определиться с тем, как установить рабочий контур и тип коллектора.

Коллекторы бывают двух типов:

Вертикальный – это несколько десятков метров в земле. Для этого требуется пробурить ряд скважин на небольшом удалении от дома. Контур (самый надежный вариант – трубы из сшитого полиэтилена) погружают в колодцы.

Читайте также:  Коттедж своими руками: пошаговая инструкция для всех этапов строительства

Недостатки: большие финансовые затраты на бурение нескольких скважин с глубины 50 метров.

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

Недостатки: необходимость использования большой площади участка (основной недостаток). Этот участок после укладки периметра нельзя использовать под огород или огород, потому что система работает, выделяя холод при транспортировке хладагента, что приведет к замерзанию корней растений.

Преимущества: более дешевые земляные работы, которые можно выполнить даже самому.

Тип коллектора горизонтальный и вертикальный

Геотермальную энергию можно получить, устроив горизонтальный геотермальный цикл на дне незамерзающего водоема. Однако на практике это сложно реализовать: резервуар с водой может быть расположен за пределами частной собственности, и тогда необходимо согласовать установку теплообменника. Расстояние от обогреваемого объекта до водоема не может превышать 100 метров.

Важно: температура окружающей среды коллектора не должна опускаться ниже + 5 ° C. Верхняя часть коллектора, контактирующая с промерзающим грунтом, должна быть изолирована, чтобы избежать потерь тепла.

Преимущества и недостатки

Отопление с помощью энергии земли имеет много преимуществ:

    Представление. По сравнению со стоимостью электроэнергии для теплового насоса, система вырабатывает в несколько раз больше тепловой энергии. Экологичность. Этот вид отопления полностью экологически чистый, нет выбросов в атмосферу. Безопасность. Нет необходимости использовать какое-либо топливо, химикаты и т. Д., Нет риска взрыва или возгорания устройства. Минимальные требования к технической поддержке. Правильно установленная система способна работать без какого-либо вмешательства не менее 30 лет. Представление. В процессе эксплуатации отсутствуют затраты на ремонт, что позволяет окупить затраты на отопительную систему за 5-8 лет. Нет необходимости контролировать работу системы. Низкий уровень шума при работе устройства. Неисчерпаемость источника тепловой энергии, нет необходимости покупать и хранить энергоноситель.

Экологичность использования тепловой энергии кишечника.

К недостаткам можно отнести:

    Изначально высокие затраты на оборудование; необходимость бурения сложных скважин на строительной площадке для установки вертикальной циркуляции или испортить ландшафт земляными работами под горизонтальный теплообменник.

В умеренном климате геотермальные установки доказали свою эффективность. В северных регионах этот вид отопления подходит для домов с небольшой площадью (до 200 м 2).

Поняв, как работает система и из каких частей она состоит, можно определить возможность ее установки на собственном участке. Особенно отопление от земли организуется на этапе строительства дома – в этом случае проще провести земляные работы, так как планирование участка и создание ландшафтного дизайна еще впереди.

Видео по теме:

Сообщение отредактировал Игорь – 10.08.2020, 16:15
Обоснование: заявка.

Геотермальное отопление дома. Как правильно выбрать и расчет стоимости под ключ

Ускорение строительства собственных домов в стране, постоянное изменение цен на основные энергоносители привели к появлению альтернативных источников энергии, в том числе на основе возобновляемых источников. Один из них – использование методов геотермальной энергетики.

Основные составляющие систем геотермального отопления

Принцип получения тепла, используемого для обогрева здания, основан на получении геотермальной энергии из земли, воды или атмосферного воздуха. В теплые периоды года там накапливается тепло, а в холодные – отводится. Процесс энергообмена осуществляется тепловым насосом.

Способ нагрева

Работу теплового насоса и всей системы отопления можно проиллюстрировать принципом работы охлаждающего устройства – например, прижав руку к задней стенке холодильника в течение нескольких секунд, вы можете почувствовать тепло, исходящее от змеевика.

Цепочка энергообмена выглядит так:

    продукты с положительной температурой, помещенные в холодильный прибор, охлаждают, отдавая накопленное тепло в морозильной камере; нагретый воздух, в свою очередь, обменивается теплом со стенками морозильной камеры; Энергоноситель, в данном случае фреон, циркулируя в трубах, установленных в кожухе, передает полученное тепло внешнему змеевику; Система переносит избыточное тепло в окружающее пространство, а охлажденный фреон попадает в компрессор, где он расширяется и понижает свою температуру до некоторых отрицательных значений, и цикл повторяется снова.

Если заменить «продукты» на «землю», мы получим систему отопления дома, но в гораздо большем размере. В то же время видно, что единственным внешним источником дополнительной энергии является электричество, необходимое для питания компрессора.

Источник тепла исходит от солнца, действует как земля, вода из водоема или атмосферы. В последнем случае рекомендуется устанавливать тепловое устройство в местах с положительными температурами круглый год.

Читайте также:  Интерьер деревянного дома внутри: фото и видео идеи

Энергоэффективность геотермальных тепловых насосов

В упрощенном виде геотермальная система отопления здания состоит из трех независимых контуров, по которым протекает теплоноситель:

Внешний контур, выведенный за пределы здания, передает тепловую энергию из окружающей среды. Средний, расположенный в корпусе насоса, передает внешнюю энергию во внутреннюю систему отопления. Носитель, проходя через испаритель, передает 4-8 ° C тепла низкокипящему хладагенту, что приводит к его кипению до газообразного состояния. При сжатии в компрессоре газ превращается в жидкость и выделяется тепло, которое нагревает фреон до температуры 70-100 ° C. Внутренний контур – это собственно система отопления здания, которая получает тепло от нагретого фреона.

Приблизительную тепловую мощность насоса можно рассчитать по формуле:

    Q = J / t * (T1-T2) * L, в Вт,

где J, – удельная теплоемкость воздуха в Дж / м³K (при 22 ° C – 1205);

t – время нагрева в час, равное 3600;

Т1-Т2, – разница температур между источниками тепла в градусах Цельсия;

L, – объем отапливаемой камеры в м³.

После вставки известных коэффициентов формула будет иметь следующий вид:

Пример:

1. Здание с жилыми комнатами 12м², 15м² и 20м², кухней-столовой площадью 16м², коридором и санитарными помещениями площадью 30м² со средней высотой потолков 2,8м, имеет внутренний объем. 260 м³. Затем он будет нагреваться до 25 ° C в течение часа при поступлении охлаждающей жидкости 5 ° C:

    Q = 0,335 * (25-5) * 260 = 1742 Вт.

2. Приблизительное соотношение электроэнергии, используемой для питания теплового насоса, к полученной тепловой энергии составляет от 1 до 5.

Это означает, что один час работы компрессора потребует энергии:

    1742 Вт / 5 = 348,4 Вт.

3. За один месяц, состоящий из 30 дней, потребление электроэнергии будет равно

    348,4 Вт * 24 часа * 30 дней / 1000 = 250,85 кВт.

4. Стоимость:

    250,85кВт * 2,50руб / кВт * = 627руб / мес.

Эти данные являются чисто теоретическими значениями; они не учитывают ряд факторов:

    здание должно быть хорошо утеплено; потери происходят через стены, потолок, двери, окна, вентиляцию; Для строительства теплообменников следует использовать материалы с высоким коэффициентом теплопередачи; не учитывается сезонность; есть ли возможность дополнительного потребления ГВС; на работу подземных контуров могут влиять грунтовые воды и другие явления.

Как выбрать геотермальной тепловой насос?

Помимо эксплуатационных расходов, перед тем, как устраивать такой вид отопления, стоит рассчитать необходимую мощность устройства – она ​​понадобится при подборе насоса и комплектующих.

Как видно из приведенных выше расчетов, решающим фактором является внутренний объем отапливаемого здания, а точнее объем помещений, необходимых для отопления. Для поддержания небольшой положительной температуры (5-10 ° С) во вспомогательных помещениях в зимний период КПД устройств можно увеличить на 10-15%.

Проанализировав все возможные затраты тепловой энергии внутри дома, рассчитывается минимально необходимая мощность устройств. Рекомендуется вводить дополнительный коэффициент прочности в пределах 1,2–1,25.

Тепло из земли

Большинство геотермальных систем отопления получают тепло из земли, которое сохраняется там в теплый период. Для этого трубы, по которым циркулирует низкокипящий теплоноситель, закапывают в землю.

Если на участке достаточно места, трубы укладывают горизонтально, в противном случае внешний периметр погружается в вертикально просверленное отверстие.

Горизонтальная укладка

При укладке горизонтального контура следует учитывать глубину промерзания грунта. На большей части европейской территории России, на Южном и Среднем Урале, в южной части Сибири и в Приморском крае эти значения не превышают 2-2,5 метра. Как правило, эта глубина составляет 0,6–1 метр.

Труба под внешний теплоноситель прокладывается в выкопанных ранее котлованах глубиной 1,5-2,0 м. До конца зимнего сезона температура не будет опускаться ниже + 1-1 ° С, чего достаточно для перепада в 4- 5 ° С.

Требуемый размер коллектора рассчитывается из расчета 20-25 Вт на метр трубы. Зная полезную тепловую мощность, можно определить длину скрытого контура. Для приведенного выше примера с учетом коэффициентов теплопередачи размер трубы составляет не менее 300-350 метров.

Объем земляных работ значительный, поэтому рекомендуется воспользоваться услугами сторонней землеройной компании. В случае перехода коллектора с дренажем его можно углубить на 30-50 см ниже основной траншеи.

Вертикальная укладка

Эта система используется, когда пространство ограничено, но более эффективна, чем горизонтальная система. Однако все полезные результаты могут быть нивелированы более дорогой установкой. В системе могут использоваться погружные зонды или водяные скважины.

Читайте также:  Самодельный вибростол - подбор материала, изготовление, устранение неисправностей

Зонды

В земле проделываются две и более вертикальных скважины, в которые вводятся внешние контуры – одна труба несет отходящий теплоноситель, другая нагревается теплом земли. Глубина скважин может достигать 40-70 метров.

Эффективный сбор тепла достигает в среднем примерно 50-55 Вт, что почти вдвое больше, чем в случае горизонтального контура. Но конструкция коллекторов более сложная, например, используется коаксиальная труба – одно изделие меньшего диаметра находится внутри другого.

Уэллс

В этом случае используется отбор тепла из грунтовых вод, что значительно увеличивает тепловой КПД системы отопления. Это связано с более высокой температурой влажности и значительным коэффициентом теплопередачи.

Для этой геотермальной системы отопления требуются как минимум две скважины: одна для всасывания, а другая – для разгрузки. Потребуются скважинные насосы, а значит, и дополнительная энергия для их питания. Кроме того, чтобы вода не замерзла, рекомендуется использовать безопасный теплообменник.

Большим преимуществом этой системы является минимальное количество земляных работ и высокая тепловая мощность.

Увеличить эффективную тепловую мощность можно с помощью солнечных коллекторов, которые при нагревании в солнечную погоду могут передавать дополнительную тепловую энергию для обогрева земли.

Стоимость геотермального отопления и цена его монтажа

Общие капитальные вложения в систему отопления состоят из нескольких частей:

    цена теплового насоса; цена аксессуаров; затраты на монтаж и ввод в эксплуатацию; эксплуатационные расходы на электроэнергию в отопительный сезон.

Цена теплового насоса

На российском рынке представлена ​​продукция импортного и отечественного производства:

Henk – отечественный производитель из Московской области. Представлена ​​линейка тепловых насосов разной мощности и КПД. Количество моделей – 82 шт., Цена – от 243 000 руб. Мамонт, производитель из США. Поставки на российский рынок около двух десятков насосов. Стоимость колеблется от 2800 долларов. NIBE, – шведская компания. Цена наземных моделей от 485 000 руб. Waterkotte, – немецкая компания. Стоимость комплекта насоса и агрегата для ГВС начинается от 680 000 рублей.

Цена комплектующих

В комплект принадлежностей геотермальной системы отопления входят (основные элементы):

Полипропиленовая труба для наружного контура Ø32 или 40мм. Средняя цена метра начинается от 35 рублей. Труба для «теплого» пола из сшитого полиэтилена диаметром 16 мм, стоимость которой начинается от 45 руб / м. Антифриз и тосол в качестве охлаждающих агентов. Цена первого 100-180 руб / литр, второго 100-200 руб / литр.

В дополнение к этому необходимы различные краны, клапаны, изоляторы для труб и многое другое.

Стоимость монтажных работ

Основная и значительная стоимость прокладки наружного контура – земляные или буровые работы. Земляные работы на глубину 1,5 метра и длину до 300 метров можно проводить самостоятельно, например, с помощью гастарбайтеров или «дачного» тракториста.

С укладкой и засыпкой труб общая стоимость наружных работ составит 120-240 тысяч рублей. То же, но с бурением может доходить до 250-600000 руб.

Услуги по оборудованию геотермального отопления под ключ

Список некоторых компаний и их услуг:

Geometro – на рынке с 2006 года. Стоимость отопления под ключ начинается от 400 000 руб. Они сотрудничают с тепловыми насосами American Mammoth. Теплодаром – предоставляет полный комплект системы отопления дома. Например, стоимость дома «под ключ» полезной площадью 120 м² составляет 550 000 рублей. Геотепло, мы работаем с несколькими производителями тепловых насосов. Цена на монтаж и пусконаладочные работы от 580 000 руб.

Как не получить иллюзии теплового насос?

Одна из основных причин – удешевление как оборудования, так и монтажных работ. Если с помпой для экономии денег дело обстоит сложнее – единственный способ не ценить мощность, работа намного проще:

    Траншея может быть неправильной глубины или (i) короткой длины; просверлить отверстие недостаточной глубины; Использование некачественных труб или труб другого диаметра; вмешательство в конструкцию зонда и другие подобные причины.

Оцените статью
Добавить комментарий