Как работает отопление от земли

Применяем тепло земли для отапливания дома

Энергия земли для отапливания дома

сейчас применяется нечасто – очень многие люди предпочитает использовать классические источники энергии. Но расценки на горючее регулярно становятся больше, а залежи газа, угля и нефти когда-то, пускай даже спустя много лет, но завершатся. Из-за этой причины появляется необходимость искать альтернативные тепловые источники, в особенности — тепло земли для отапливания дома.

Обогрев дома теплом земли является одним из лучших если сравнивать с солнечной и ветряной энергетикой. В странах Европы прямо сейчас очень популярны гелиосистемы, разрешающие применить лучи солнца для отапливания дома и подогрева воды (прочтите также: «Гелиосистемы для отапливания собственными руками»). Но их использование ограничено – если в государствах с тёплым климатом их хватает для настоящего обогревания жилья, то в регионах с климатом умеренных широт очень много пасмурных дней. Более того, солнечные коллекторы должны содержать приличную площадь и емкий теплоаккумулятор, и в результате создание отопительные системы обходится в немалую сумму (прочтите: «Солнечный обогревательный прибор собственными руками»).

Тоже не помешает иметь добавочный тепловой источник на случай затянувшейся непогоды. Энергия ветра тоже считается не очень хорошим вариантом: его сила меняется, а складочки ландшафта помогают появлению мест с неизменным штилем. Если применять тепло земли для отапливания дома, то добавочный энергетический источник не понадобится – в любой день почва на глубине от нескольких метров хранит стабильную температуру. Чем больше глубина погружения геотермального насоса, тем выше температура грунта, а исходя из этого, и результативность теплоснабжения (подробнее: «Геотермальное теплоснабжение: рабочий принцип на примерах»). Но не забывайте о глубине обмерзания – в самых разнообразных регионах она выделяется.

Принцип действия и виды

Принцип работы теплового насоса. (Для увеличения нажмите)

Принцип работы геотермального теплового насоса достаточно прост и чем-то схож с холодильником, только наоборот греет, а не охлаждает.

Это инженерная конструкция замкнутого типа, состоящая из самого теплового насоса, теплообменных труб и системы отопления. По трубам циркулирует специальный соляной раствор, все это работает за счет электричества.

За счет циркуляции раствора тепло забирается из окружающей среды, подается в тепловой насос, где происходит нагревание до нужной температуры, далее в систему отопления и водопровод.

Климат средней и южной полосы России позволяет размещать тепловые насосы (коллекторы) на небольшой глубине, но главное, чтобы они находились ниже уровня промерзания почвы, которая в свою очередь в среднем составляет глубину от одного до полутора метров.

Возможно, Вас заинтересует статья о тепловых насосах для отопления дома. Статью о том, как рассчитать мощность теплового насоса для отопления, читайте здесь.
Бывают разные методы забора тепла из окружающей среды, зависящие от расположения теплового насоса (коллектора), которые мы сейчас и рассмотрим:

• вертикальное размещения коллектора;
• горизонтальное размещения коллектора;
• грунтово-водное размещение коллектора;
• водное размещение коллектора.

Вертикальное размещение коллектора. При вертикально размещении коллектора бурятся скважины различной глубины, зависит от геологических особенностей местности и климата, при необходимости вплоть до 170 метров, в которые устанавливаются теплообменные трубки (коллекторы). Такой метод размещения коллектора удобен, если вокруг здания недостаточно свободного пространства. Горизонтальное размещения коллектора.
Если вокруг вашего здания достаточно свободно пространства, то вы можете разместить коллекторы горизонтально.

В таком варианте теплообменные трубки зарываются горизонтально в землю на глубину от 1.5 до 6 метров.
Грунтово-водное размещение коллектора.
В данном типе размещения скважины бурятся до подводных источников, и теплообмен происходит с водой на дне скважины, и эта же вода циркулирует вместо специального соляного раствора.
Водное размещение коллектора. Если вам повезло, и ваш дом находится на берегу водоема или вы сами создали пруд, то можно применить вид водного размещения коллектора это, пожалуй, самый простой способ размещения тепловых трубок.
Не нужно ничего рыть или бурить, достаточно просто погрузить трубы в воду при помощи специальных грузов, но не стоит забывать о том, что глубина водоема должна быть достаточной и превышать 1.2 метра.

При замерзании воды зимой, если трубы будут находиться на недостаточной глубине, их может повредить лед и нарушить целостность системы.

Тепловой насос для бассейна:

Геотермальные насосы, использующие тепло земли для отапливания дома

Теплоснабжение за счёт энергии земли происходит за счет специализированному устройству – геотермальному насосу.

Смысл его работы подобен холодильнику:

• газообразный хладагент сжимается компрессором, и при этом очень разогревается;
• хладагент идет через теплообменный аппарат, отдавая излишек тепла и остывая до домашней температуры;
• после охлаждения это вещество поступает в охлаждающий контур морозилки, где оно потом становится шире. В результате изменения агрегатного состояния с жидкого до газообразного, хладагент резко стынет и охлаждает все вокруг себя;
• потом он вновь поступает к компрессору, и цикл повторяется опять.

Подобно происходит и домашнее отопление энергетикой земли. К примеру, холодильник забирает тепло у холодного объекта и передает его тёплому предмету, аналогичным образом, тепло переносится от морозильные камеры с минусовой температурой в пространство помещения. Кол-во перекачиваемой энергии больше во много раз потребляемого компрессором электричества.

Теплоснабжение от тепла земли выделяется большей эффективностью – теплопроизводительность втрое превосходит кол-во потребляемого электричества. Если сопоставлять тепловой насос с холодильником, то в таком случае грунт, имеющий стабильную температуру, заменяет морозилку. При разработке отопительные системы необходимо установить не только отопительные приборы для теплоотдачи, но и теплообменный аппарат на обратной стороне контура, который станет забирать у грунта тепло.

Коллекторы бывают двух вариантов:

• вертикальные;
• горизонтальные.

Перед тем как начать применить тепло из земли для отапливания дома, необходимо определиться с видом коллектора. Как они смотрятся, можно взглянуть на фото.

Принцип работы геотермальных систем

Принцип действия теплового насоса

Отопление за счет тепла земли — это уже давно не миф, а распространенная практика.

Геотермальные системы отопления могут работать по принципу физической передачи тепловой энергии от окружающей среды к хладагенту.

Подобный процесс наблюдается и в работе обычного холодильника.

Больше чем 75% всего объема тепла, которое может выделяться при работе системы, исполняющей отопление дома теплом земли, являет собой энергия окружающей среды.

В дальнейшем она накапливается, и далее поступает в жилые комнаты и другие помещения коттеджа или загородного дома.

Эксперты обращают внимание на то, что именно такой вид энергии имеет удивительную способность к самовосстановлению, поэтому геотермальная система отопления не наносит абсолютно никакого вреда или ущерба энергетическому или же экологическому балансу окружающей среды и нашей планете.

Система отопления имеет одно важное достоинство — она является абсолютно безопасной для использования.

Оборудование, которое не займет много пространства.

Отопление частного дома теплом земли стало активно внедряться совсем недавно. Основной причиной возникновения таких систем отопления для частных домов специалисты называют энергетические кризисы, которые нередко появлялись в 70-х годах 20-го столетия.

Поначалу, отопление энергией земли считалось роскошью, поэтому только самые богатые и элитные семьи могли позволить себе абсолютно инновационную систему отопления дома.

Далее, в связи с активным развитием науки, техники и появлением совершенно новых технологий, геотермальные системы обогрева приобретали все большее распространение, а стоимость их монтажа и обслуживания — снижалась.

Тепловой насос занимает достаточно мало места в Вашем доме

Сегодня небольшая семья даже со средним достатком может позволить себе установить систему для обогрева дома без серьезного нарушения своего семейного бюджета. Современное геотермальное оборудование качественно улучшено и модернизировано.

Усовершенствование систем происходит и по сей день, так как создание новых агрегатов приводит к уменьшению расхода энергии и большей экономии.

На качественно новом уровне осуществляется функционирование подобных отопительных систем, ведь новое и необычное топливо, такое как энергия земли, используется для кондиционирования, и обогрева частного дома.

Отопление частного дома теплом земли пользуется популярностью во всех уголках планеты.

Ведь именно такая энергия может создавать уютные, комфортабельные и оптимальные условия для жизни каждого человека, не загрязняет окружающую среду вредными и негативными веществами, как это происходит во время сгорания торфа, угля или газа.

Геотермальное отопление может легко работать и обходиться без любых процессов сгорания, поэтому владельцам не стоит беспокоиться о таком вопросе, как возгорание и взрыв системы, она полностью безопасная в эксплуатации.

Горизонтальные коллекторы для обогревания дома теплом земли

Их применяют в регионах с относительно тёплым климатом, где глубина обмерзания почвы не будет больше 1-1,5 метров. Организовать домашнее отопление от земли в таком случае намного легче, ведь канавы можно вырыть и своими силами, и цена работ заметно станет меньше.

Но и у подобной схемы имеются минусы. В первую очередь, сделать теплоснабжение из земли собственными руками сложно: к примеру, для дома площадью 275 «квадратов» понадобится положить в канавы 1200 метров труб. Кроме того, что нужно будет потратить достаточно времени на копание канав, трубы так же и займут приличную площадь. Применить данный участок, к примеру, для сада или огорода, нельзя: корни растений будут перемерзать из-за специфик работы коллектора.

Аналогичным образом, теплоснабжение энергетикой земли считается прекрасной идеей, но очень сложной в реализации. Подобно дела обстоят и с солнечным обогревом. Собственно из-за этой причины экологически чистые источники энергии в наше время мало популярны.

Геотермальное отопление дома: принцип работы

Геотермальное отопление по принципу работы напоминает холодильник, только на обогрев и становится оно популярным. Земля тепло сохраняет постоянно и может нагревать объекты, которые на ее поверхности. Вся суть заключается в том, что из нутрии земля прогревается с помощью магмы, а поверхность из-за грунта не промерзает.

Тепловая энергия создается благодаря отоплению, ее применяет геотермальня установка, работа которой основывается на тепловых насосах.

Принцип работы этой системы такой: сверху устанавливается насос, после этого в организованную шахту опускают обменник тепла. Грунтовые воды поступают в теплообменник и прогреваются. Образовавшееся тепло применяют для промышленных и бытовых целей.

Такая система экологически чистая и эффективная, принцип работы этой системы может быть выполнен 3мя способами:

1. Использование тепловой энергии вод грунтового типа, расположенных на большой глубине. Вода глубоких грунтов имеет большую температуру, тепловой насос поднимает и прогревает ее.
2. Этот метод нуждается в больших затратах. Бурится в грунте отверстие глубиной от 75 метров, опускается туда резервуар с антифризом. Антифриз прогревается и с помощью насоса направляется к теплообменнику. После того как антифриз отдал тепловую энергию, он спускается обратно в резервуар.
3. Для этого способа нет необходимости создавать шахту. Он подойдет для обогрева строений, которые имеют выход на водоемы. Принцип построения такой: на дне водоема ставятся зонды теплообменника, которые создают тепло на дне пруда.

Выбрать подходящий способ можно исходя из местности, в которой вы проживаете.

Воздушные коллекторы

Подземное теплоснабжение приватного дома можно осуществить и при помощи воздушных коллекторов. Это весьма простой способ отопления воздушного типа в приватном доме в сравнении с 2-мя предыдущими.

Чтобы подогреть воздух в помещении до оптимальной температуры, требуется некоторое количество тепла. Чем ниже первоначальная температура, тем выше расходы. При помощи системы вентиляции и тепла, полученного из грунта, можно бесплатно увеличить температуру воздуха в доме. Обогрев теплом земли в таком случае происходит очень просто.

Для организации отопительные системы необходимо:

• вывести забор воздуха вентиляции пониже уровня грунтового промерзания;
• провести выгнутый, прямой или многотрубный коллектор при помощи обыкновенных труб канализации (форма подбирается в зависимости от участка, на каждый метр квадратный площади дома должно приходиться 1,5 метра коллектора);
• выполнить воздухоотвод на дальнем от дома конце коллектора, выведя трубу на высоту минимум 1,5 метров от земли и оборудовав ее зонтом-дефлектором (конечно, воздушный приток в дом будет принудительным.

В данном случае земляное теплоснабжение не сумеет полностью обеспечить дом теплом.

Все таки, оно позволяет осуществить две идеи:

1. Поступающий через вентиляцию воздух можно нагревать любым обогревательным прибором (газовым, соляровым, электрическим и др.) и потом разводить по комнатам при помощи вентканалов. Полностью бесплатным подобное отопление от земли не будет, но все таки расходы уменьшатся: разогреваться станет не холодный воздух с улицы, а тот, который уже прогрет приблизительно до +10 градусов. Достаточно хорошо можно сэкономить, если зимы в регионе холодные.
2. Нагретый при помощи тепла земли воздух можно применять для обдува внешнего блока привычного кондиционера или теплового насоса типа «воздух-воздух». Любое устройство данного класса сумеет хорошо работать при температуре примерно +10 градусов. Сложность реализации заключается лишь в обеспечении необходимого потока воздуха. В результате воздух нагревается теплом грунта, поступает к тепловому насосу и отводится за пределы дома.

Теплоснабжение теплом земли – хорошая замена обычным способам обогревания, но сейчас оно не считается широко популярным (прочтите также: «Альтернативное теплоснабжение приватного дома — выбор очень большой»). Связано это, как правило, со сложностью процесса установки и большими первыми затратами. Прекрасным вариантом считается бурение колодцев и расположение в них труб, но обходится система такого типа отопления очень дорого. С другой стороны, это дает возможность обогревать дом, пользуясь бесплатным тепловым источником.

Также нужно всегда помнить про то, что подобный вариант теплоснабжения является чистым в экологическом плане и очень эффективным, потому как температура почвы на глубине более десяти метров остается постоянной. Видео про то, как применить тепло земли для отапливания дома:

Принципы функционирования геотермального отопления

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

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

Принцип работы геотермального отопления представляет собой запущенный в обратную сторону процесс охлаждения. Именно так работают кондиционеры, способные не только охлаждать, но и подогревать воздух в помещении.

Однако, установки для кондиционирования воздуха имеют ограниченную работоспособность — они не могут функционировать при температуре ниже -5°C. А геотермальная система способна обеспечить обогрев дома независимо от температуры воздуха на поверхности. Это связано с тем, что в той среде, откуда она забирает тепловую энергию, естественным образом поддерживаются стабильные температурные условия.

Как применить бесплатное тепло земли и воды? Геотермальное домашнее отопление: рабочий принцип

ИБП — источник бесперебойного питания. Это аппарат, поддерживающий питание электрических приборов при отключении электрической энергии.

Их постоянно применяются одновременно с компьютером или серверами, когда необходимо поддерживать работу 24 часа в день. ИБП, работающие на геотермальной основе, не дают дому с электрокотлом остынуть.

Специфики геотермального домашнего отопления

Геотермальное теплоснабжение — вид системы отопления, в которой энергия берётся из земли.

Систему такого рода можно соорудить собственноручно, из-за этой причины они востребованы в странах Европы, а еще средней полосе России. Однако некоторые считают, что это мода, какая в скором времени пройдёт.

Такой аппаратурой сложно подогреть помещения большого размера, из-за того что температура почвы в местах, где размещены трубные змеевики, в основном, составляет 6—8 °C.

Но, очень элитная аппаратура, которая предназначена для производственных масштабов, способна генерировать значительное количество энергии. Только приборы данного типа имеют огромную стоимость.

Рабочий принцип

Тепловая энергия забирается у земли специализированными тепловыми насосами. В землю опущены трубы, по которой двигается жидкость, которая нагревается и доставляет тепло в дом. При сжатии и расширении температура газа меняется, такой температуры хватает для отапливания дома.

Справка! Процесс называют циклом Карно. Открытие случилось в первой половине 20-ых годов XIX века французским учёным-физиком Сади Карно. По той же схеме работают холодильники, а еще тепловая машина, изобретённая самим Карно.

Аппарат состоит из трёх контуров и насоса, поддерживающего обмен между процессами в середине системы, численность каких равно трём.

Внутренний контур

Этот контур заполнен водой или специальной жидкостью, названной тепловым носителем. Состоит из труб и отопительного прибора.

Назначение внутреннего контура — нагрев носителя тепла, который двигается по системе и нагревает весь дом. Небходимо отметить, что внутренний контур не даёт промёрзнуть земля

вокруг агрегата.

В середине контура находится незамерзающая жидкость, сам контур находится глубоко под землёй, ниже глубины обмерзания. Предназначается для забора энергии тепла у земли. Потом тепловая энергия передаётся контуру фреона.

Контур фреона

Ключевой контур в середине которого происходит кипение фреона. Поэтому, выделяется значительное количество газа, на котором построен рабочий принцип системы.

Главное! Температура кипения фреона очень низка.

Перспективы развития геотермальных систем

Отопительные системы геотермального типа имеют низкую популярность через свою стоимость. Так, для дома, примерно в 200 м2, геотермальная система отопления «под ключ» стоит около одного миллиона рублей, львиную долю – 30%, тепловой насос.

В странах Балтии и западной Европы, когда владелец дома устанавливает систему на самовосстанавливающихся источниках тепла, в таком случае государство компенсирует часть расходов по установке этой системы. В тоже время окупаемость геотермальной системы отопления – до 5 лет. Поскольку система полностью автоматизированная и не требует вмешательства человека, уровень комфорта гораздо выше, чем при отоплении другими видами топлива. Выбор за вами.

Как работают различные виды геотермальных систем

Есть 3 вида теплообменных аппаратов, у любого из них собственные плюсы. Выбор зависит от типа местности, размеров участка, где будет расположено оборудование, площади помещения которое отапливается, наличия водоёма, прочих моментов.

Любая из систем не дешева, но выделяется экономией в плане употребления, а от употребления зависит мощность агрегата. Главное отличие в типе теплообменного аппарата.

Вертикальный теплообменный аппарат

Основной плюс — экономия места. Прекрасно подойдет для небольших участков. К примеру, оборудование такого рода можно держать не под домом, а под холмом, не нарушая ландшафт, однако для этого нужно будет применить мощное бурильное оборудование, для большего углубления.

Фото 1. Закапывание шахты геотермального теплоснабжения вертикального типа. Завернутые спиралью трубы опускаются глубоко в землю.

Средняя глубина 150 метров, а диаметр 15 см.

Горизонтальный теплообменный аппарат

Над подобной системой не выйдет разбить огород. Она прекрасно подойдет для отопления помещений большого размера от 300 м 2 . Под землёй находится не просто скважина, а целая система труб в специализированных туннелях.

Фото 2. Геотермальное теплоснабжение с трубами, уложенными в горизонтальном положении: глубина котлована маленькая, зато площадь велика.

Соотношение площади оборудования к площади обогреваемого участка 1 к 3. Это очень просторные размеры.

Размещённый в водной массе

Система такого типа, из всех предложенных, одна из самых экономичных. Но есть один признак, без которого работа не представляется возможной: наличие водоёма рядом. Водоём в первую очередь должен находится на расстоянии до 100 метров от отапливаемого участка.

Фото 3. Геотермальное теплоснабжение, размещенное в водной массе: трубы с тепловым носителем погружаются в находящийся рядом пруд.

В таком случае тепловая энергия берётся не из земли, а из воды.

Совет. Площадь водоёма должна быть более 200 м 2 .

Конструкции геотермальных систем отопления

При монтаже геотермальной системы, различия в основном касаются только внешнего грунтового коллектора. Существует четыре основные схемы размещения контура:

• Горизонтальная – грунтовой коллектор размещают ниже глубины промерзания грунта (от одного до полутора метров – для разных регионов страны). В качестве труб внешнего коллектора используется: металлопластик, медь в оболочке ПВХ. Теплоотдача земли составляет 10-25 Вт/м2 и до 50 Вт/м2 , для почвы с высоким уровнем грунтовых вод. Для получения 7-9 кВт тепловой энергии, площадь коллектора будет составлять 300-500 м2 , в зависимости от условий монтажа. При подобной укладке коллектора не допускается рытье траншей возле деревьев ближе, чем на 1,5 м. Осуществлять благоустройство территории и ландшафтные работы необходимо по завершению монтажа системы.

• Вертикальное размещение – для монтажа бурят несколько скважин, в разные стороны и под разными углами. В скважины закладывают геотермальные зонды. В этом случае теплоотдача составляет около 50 Вт/мп. Таким образом, для получения тех же 7-9 кВт тепловой энергии, необходимо 150-200 метров скважин. При этом ландшафтный дизайн участка не пострадает, нужно совсем немного места для установки кессона и размещения в нем сборного коллектора.

• Водоразмещенный контур – внешний теплообменник монтируют в близлежащем водоеме на глубине 2-3 метра. Одним из основных требований к такому расположению теплообменника является близость дома к водоему до 100 м, а площадь поверхности водоема должна составлять не менее 200 м2.

• Воздушный теплообменник – внешний контур берет тепло из воздуха. Их эффективно устанавливать в южных регионах страны. Главным преимуществом такой схемы является отсутствие каких либо земляных работ, а недостатком такого размещения оборудования – падение КПД установки до 100% при температуре воздуха -15°С. И полностью не возможности работать при температуре -20°С.

Плюсы и минусы обогревания от тепла земли

Проведя глубокий анализ, получилось выделить отрицательные и положительные стороны систем такого типа.

Плюсы:

• Экономия: применяется бесплатная энергия земли.

• Масштабность: земля настолько большая, что собирать энергию можно бесконечно, тем более она создается регулярно.
• Экология: решение экологичных вопросов, которые связаны с добычей нефти, газа, угля.
• Автономность работы. Данная энергия неограниченна, благодаря этому независимая работа по высасыванию тепла не заканчивается.
• Возможность самостоятельной сборки. Из-за этого системы и стали популярны.

Минусы:

• Если рассчитывать на долговременное применение, то нужно будет приобретать довольно дорогостоящую систему. Цена меняется в пределах 3—10 тыс. долларов.

Как выполнить геотермальное домашнее отопление собственными руками

Прогрессивный способ геотермального домашнего отопления применяет рабочий принцип, заключающийся в использовании тепла земли для обогревания помещения. Так как классическое горючее относится к исчерпаемым натуральным ресурсам, то стоит побеспокоиться заблаговременно о переходе на самые новые безграничные источники энергии.

Фаворитами в изготовлении и эксплуатации систем геотермального обогревания домов считаются страны Скандинавии. Они популяризируют это разновидность установок и рекомендуют его в регионы, имеющие широкий потенциал его применения.

Устройство геотермальной отопительной системы

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

Специально разработанный тепловой насос для отопления дома устанавливается на поверхности, а в грунте или на дне водоема монтируется теплообменник. Тепловая энергия «выкачивается» на поверхность и позволяет нагреть теплоноситель в контуре отопления дома или объекта нежилого назначения.

Геотермальное отопление частного дома — экономически эффективный вариант. Если использовать энергию земли для отопления 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 функционированием кондиционера увидим, что при его эксплуатации на получение 1 кВт тепловой энергии требуется затратить более 1кВт электроэнергии. Это связано с неизбежными потерями на преобразование одной энергии в другую и т.д.

Отапливать жилой дом за счёт тепловой энергии земных недр очень выгодно, но период окупаемости оборудования и затрат на монтаж займет определенное время.

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

В данном случае система состоит из трех составляющих

:

• контур нагревания — геотермальный источник тепловой энергии;
• отопительный контур внутри дома — низкотемпературный радиаторный либо напольный;
• насосная станция — тепловой насос для перекачивания в отопительный контур тепловой энергии из контура нагревания в толще грунта или под водой.

Геотермальная система отопления может применяться также для обогрева теплиц, вспомогательных построек, воды в бассейне, садовых дорожек и т.д.

Использование оборудования

Ошибочно считать, что теплоснабжение от земли можно применять исключительно там, где находятся горячие водные источники, есть тёплые гейзеры и другие натуральные подземные отопительные источники. Последние достижения науки и техники разрешают удачно использовать геотермальное домашнее отопление и в умеренных широтах.

На данное время у нас в государстве данный вариант обогревания пока еще относится к альтернативным способам получения тепла. Но, в большинстве случаев он считается почти что замечательным для дачных или коттеджей. Установленное геотермальное домашнее отопление

собственными руками способно работать в 2-ух режимах:

• обогрев в зимнее время;
• охлаждение во время жарко погоды.

Аналогичным образом вырабатывается наиболее подходящая обстановка в помещении.

ВИДЕО: Как не прекращает работу геотермальное теплоснабжение

Работа системы

В доме нужно установит тепловой насос. Он будет отбирать энергию от грунта или вод которые находятся в грунте, отдавая ее циркулирующему в доме по трубам тепловому носителю. Этот рабочий принцип был выявлен еще в девятнадцатом веке французским физиком Сади Карно.

Составными элементами базисного узла считаются:

• нагнетатель воздуха;
• атомайзер;
• конденсатор;
• дроссельный клапан.

Нагнетатель воздуха занимается «сжатием» тепла и перемещением его к потребителям. Сам прибор нуждается во внешнем источнике электрического питания.

Работа теплового насоса ведется по следующему методу:

1. Коллектор-теплозаборник должен содержать в середине жидкость, имеющую невысокую температуру замерзания. Часто во время изготовления геотермального теплоснабжения собственными руками вовнутрь заливают воду с очень высоким содержанием солей, разбавленный водой спирт, гликолевые смеси.
2. В модуле атомайзера тепло отдается хладагенту, имеющему низкую температуру кипения, в данное время он закипает и переходит в парообразное состояние.
3. Установленый в цепи нагнетатель воздуха помогает повышению давления пара, из данного следует температурное увеличение вещества до 78-80 0 С.
4. Попадая в конденсатор вещество-хладагент переходит в жидкую фазу, вместе с этим выделяется энергия для отопительного контура.
5. Возврат появившейся жидкости в нагнетатель воздуха выполняется сквозь дроссельный клапан.

Так как тепловой насос для отапливания дома действует по принципу рефрижератора, то его иногда называют «холодильником наоборот». В большинстве случаев энергия из земли используется для монтажа полов с подогревом.

Правильно проведенные расчеты и хорошо сделанный монтаж теплообменного аппарата могут обеспечить отдачу от одного потребленного насосом киловатта пятикратное увеличение мощности на выходе.

ВИДЕО: Как не прекращает работу геотермальный тепловой насос

Монтаж теплообменного аппарата

Важными вариантами установки являются такие варианты:

• вертикальный, когда необходимо пробурить несколько скважин;
• горизонтальный, где выкапывают канавы ниже глубины обмерзания;
• водный, когда кладка ведется по дну близлежащего пруда.

Бурение колодцев

Для хорошего применения энергии тепла земли, если участок около сооружения маленькой, нужно пробурить глубинные скважины. В глубине земли на нескольких метрах сберегается устойчивая хорошая температура. Использование подобных геотермальных скважин обеспечивает теплом контур теплообменного аппарата. Дальше это тепло подается второму внутреннему контуру, размещенному в помещении.

Часто бурение нескольких скважин обходится даже меньше, чем проведение укладки по дну пруда. Из-за этого процесс становится доступным для большего количества желающих.

Процесс ведется маленькой буровой установкой и малым количеством дополнительной техники. Это почти что не затрагует находящуюся территорию. Обустройство скважины разрешается даже в водной массе, однако она не должна быть ближе, чем на 2-3 м от жилого сооружения.

Самая большая применяемая глубина составляет до 200 м, однако нередко результативность возникает с уровня в 50 м. На другом шаге делается обустройство скважины. Вовнутрь пустоты ставится пластиковая трубка, диаметром от 40 мм. В нее пропускают от одной до четырех петель коллектора.

Полость между грунтом и наружной стенкой трубки нужно заполнить теплопроводным материалом. Делается проводка теплотрассы с подключением к тепловому насосу.

Энергия воды

Такой вариант по цене – наиболее рациональный, потому как не просит подготовки канав, котлована и других земельных работ. Но подобный способен доступен далеко не для любого – очень маленький объем пруда, достаточный для домашнее отопление 100 кв.м. обязан быть не меньше 200 куб.м и находиться не дальше, чем 100 метров от строительства дома.

В пруды трубы прокладывают по дну, чтобы не позволить их обмерзания в пик холодов.

Проведение расчетов

Чтобы сделать расчет системы, нужно брать во внимание основные параметры:

• на глубине, превышающей в средней полосе России 15-20 м, температура выдерживается на уровне +8-+10 0 С;
• для вертикальных конструкций принято брать в расчетах получаемое значение мощности в 50 Вт на 1 м высоты, а более точные значения зависят от степени влаги породы, присутствия вод которые находятся в грунте и др.;
• сухая порода даёт 20-25 Вт/м;
• увлажненная глина либо песчаник 45-55 Вт/м;
• твёрдые гранитные породы обеспечивают до 85 Вт/м;
• наличие подземной воды даёт до 110 Вт/м.

Применение теплового насоса

Долговечность системы зависит от параметров и условий, в которых не прекращает работу тепловой насос. В геотермальных установках он может работать приблизительно 1800 часов в течении года. Это считается средним значением для широт без термальных подземных источников.

Рабочий принцип теплового насоса

Рабочий принцип системы термального теплоснабжения аналогичен и совсем не связан с государством изготовителя или брендом. Геотермальные насосы различаются по дизайну выполнения, размеру, наружному виду, но показатель производства тепла всегда будет одинаков у насосов различных фирм и различных стран. Это связывают именно с характерностью переработки природной энергии в тепловую.

Нельзя допустить очень большую производство насоса, так как данный процесс может привести к существенному понижению температуры грунта вокруг скважины, а порой доходит до ее обмерзания.

Результаты подобных просчетов в конце концов приводят к плохим последствиям – земля

начинает проседать неровно, в каких-то местах уходит более глубоко, из-за чего повреждаются защитные трубы из пластика. Если например дом размещается рядом, то может случиться дефармация фундамента или стен за счёт геологических перемен.

Иногда следует принимать меры по «регенерации» грунта, зачем в теплообменный аппарат поставляют добавочную энергию тепла. Это может быть энергия солнечного коллектора либо разогрев зонда, когда применяется тепловой насос в режиме охлаждения помещений.

Напоследок следует сказать, что геотермальная установка пока доступна не всем. В большинстве случаев срок окупаемости может продолжаться больше десяти лет, однако в разумеется итоге собственно такие способы обогревания дома в скором времени станут не просто альтернативными, но единственно предполагаемыми.

Сборка геотермального теплового насоса своими руками

Принимая решение изготовить геотермальный насос своими руками, требуется поменять электросчётчик, установленный в доме, в том случае, если выдерживает нагрузку менее 40А. Объясняется это тем, что конструкция потребляет очень высокий пусковой ток, когда включается компрессор.

Средняя стоимость комплектующих для сборки изделия мощностью в 9 кВт/час составит порядка 500 евро, с учётом покупки:

• Труб из меди разных диаметров;
• переходников разных размеров и муфт;
• столитрового металлического бака (нержавейка);
• отвоздушивателя;
• электродов;
• клапанов, выполняющих роль предохранительных;
• запорной арматуры;
• бочка из пластика;
• собственно компрессор;
• контрольно-измерительное оборудование (манометры, термометры);
• фреон для заправки системы;
• крепёж;
• соединительные шланги;
• элементы автоматики и т.п.

Геотермальный тепловой насос своими руками собирается в несколько этапов. Сначала подбирается компрессор для будущего кондиционера. Например, два однофазных 24000БТУ, позволяющих собрать каскад, тепловая суммарная мощность (N) составит 16 кВт. При несинхронном запуске появляется возможность уменьшения потребного значения тока пуска. Закрепить на стене их можно специальными кронштейнами.

Собственно конденсатор можно изготовить из металлического 100-литрового бака. Бак разрезается и внутрь устанавливается змеевик, выполненный из трубки d=10 мм (медь). Толщина стенки используемой трубки должна быть ≥ 1 мм. Готовый конденсатор тоже монтируется на стену.

Геотермальный насос своими руками должен иметь змеевик, который изготавливается посредством равномерного накручивания трубки из меди вокруг металлического баллона (можно газового) с одинаковым шагом.

Проверяется резьбовое соединение, после чего бак заваривается.

Испаритель изготавливается из пластмассового бака ёмкостью в 80 литров, внутрь которого также устанавливается медный змеевик, выполняемый из трубы диаметром ¾”. Готовый испаритель также закрепляется на стене специальными кронштейнами L-образной формы. Подводящая и сливная магистрали выполняются из простой металлопластиковой трубы.

Приобретя всё необходимое, и выполнив первичную работу, упомянутую выше, рекомендуется пригласить на окончательную сборку и выполнение наладочных и пусковых работ мастера, разбирающегося в холодильном оборудовании. У него сборка системы, заправка её фреоном и последующая настройка получатся более качественно.