Геотермальное отопление частного дома. Геотермальное отопление что это такое.

Экономичность — если сравнить затраты на природный газ, твердое топливо и электричество,й расходуемые традиционными котлами отопления, то система геотермального отопления оказывается более выгодной. Причем, экономическая выгода настолько значительна, что позволяет окупить затраты на покупку и установку модуля уже через 4-5 лет. Это особенно важно для пользователей, стремящихся снизить эксплуатационные расходы и минимизировать долгосрочные затраты на отопление.

Геотермальное отопление грунтовыми водами: за и против

В наших статьях мы стараемся как можно лучше проинформировать вас о различных типах отопления, провести их сравнительный анализ и помочь вам принять взвешенное решение, отвечающее всем вашим требованиям для вашего дома. Для достижения этой цели мы исследуем разнообразные доступные материалы, публикации, данные и другую информацию о конкретных системах отопления. Мы уже представили информацию о системе отопления с использованием природного газа, электричества, разнообразных видов твердого топлива и сжиженного газа, а также обсудили плюсы и минусы каждого из этих видов отопления.

Мы уже касались темы геотермального отопления, но этот метод остается менее известным для потенциальных пользователей, и информации о нем недостаточно. Поэтому многие клиенты ждут более детальных разъяснений по этому виду отопления. Поскольку существует не один, а четыре различных типа геотермальных систем отопления, которые значительно отличаются друг от друга по характеристикам и принципу действия, мы решили подготовить серию статей, в которых рассматриваются каждый тип геотермальной системы отопления, их особенности, процесс установки, а также преимущества и недостатки. В данной статье мы обсудим геотермальное отопление на основе тепла подземных вод.

Как работает геотермальное отопление?

Сначала давайте ознакомимся с основными принципами геотермального отопления, поскольку эти принципы одинаковы для всех типов тепловых насосов. Геотермальное отопление представляет собой экологически чистую систему отопления, использующую энергию, доступную из окружающей среды, в частности — из земли или водоемов. Система состоит из труб (варианты монтажа могут различаться) и теплового насоса, который устанавливается внутри вашего дома. Работа теплового насоса заключается в сборе теплоты из окружающей среды и её нагреве для обогрева вашего помещения. Для эффективного хранения тепла в трубах циркулирует фреон, который прокладывается в земле. Фактически, геотермальная система отопления функционирует в обратном (инверсном) порядке по сравнению с принципом работы холодильников.

Фреон аккумулирует тепловую энергию и передает её в теплообменник, при этом выделяя тепло, которое используется для обогрева дома. Фреон в этот момент охлаждается, и процесс повторяется вновь и вновь. Как указывалось ранее, принцип работы данной системы очень похож на работу холодильников, при этом разница заключается в том, что результат получается в противоположном направлении. Это позволяет реализовать одно из основных преимуществ геотермального отопления — в холодные месяцы система сохраняет тепло внутри помещения, а летом охлаждает его. Если же проблема кондиционирования воздуха летом является актуальной для вас, то геотермальное отопление может выступать в качестве решения этой задачи. Кроме того, геотермальное тепло может быть выработано в любое время года, поскольку температура в подземной толще всегда превышает 0 градусов Цельсия — вне зависимости от внешних погодных условий. Например, на глубине 30 метров температура сохраняется на уровне 8-10 градусов Цельсия даже в самые суровые зимние месяцы.

Геотермальное отопление теплом грунтовых вод с земельным тепловым насосом

Одним из наиболее востребованных видов геотермального отопления является отопление с использованием подземного тепла, при котором устанавливается геотермальный тепловой насос, а система труб прокладывается под землей. При выборе системы отопления на основе грунтовых вод стоит учитывать, что в зависимости от размера дома потребуется достаточно большой участок земли для прокладки труб. Например, для эффективного отопления дома площадью 200 м² с использованием геотермальной энергии потребуется около 500 м² земли для размещения труб.

Для обеспечения максимальной эффективности теплопередачи трубы проектируются так, чтобы быть расположенными вертикально в земле. Глубина бурения должна составлять не менее 30 метров, что зависит от расположения вашего дома, климатических условий и уровня грунтовых вод. В любом случае, скважина должна быть достаточно глубокой, чтобы достигать слоя почвы, который не промерзает зимой. Чем выше уровень грунтовых вод в этом регионе, тем лучше будет работать система отопления. Во время работы тепловой насос будет охлаждать грунт по соседству с коллектором, что означает, что тепло будет извлекаться из грунта, а наличие грунтовых вод обеспечит более эффективную передачу тепла.

Геотермальный тепловой насос может служить не только для отопления помещения, но и для производства горячей воды, и, как уже упоминалось, он также предоставляет возможность охлаждения дома летом. Однако следует иметь в виду, что при использовании геотермальной энергии для отопления, почти всегда потребуется иметь дополнительный источник тепла в зимний отопительный период, а также включать газовую или электрическую печь. Более того, перед установкой теплового насоса важно уделить внимание качеству изоляции здания — энергоэффективность геотермального отопления будет достаточно высокой только при условии, что все возможные утечки тепла в помещении будут уменьшены до минимума.

Геотермальные системы отопления

Обсуждение различных систем геотермальных тепловых насосов может вдохновить вас на создание наиболее современных систем отопления для вашего частного дома или коммерческой недвижимости. Но вы сомневаетесь, какой именно тип системы лучше всего подходит для ваших нужд. Не забывайте, что существуют различные виды геотермальных систем. Эти системы эффективно работают благодаря неограниченным запасам энергии и низким эксплуатационным расходам. В наш прогрессивный век они используются как в жилых, так и в промышленных зданиях.

Существует четыре основных типа геотермальных систем: вертикальный теплообменник в виде скважины, горизонтальный теплообменник, водяной теплообменник и воздушный теплообменник. Выбор конкретной системы зависит от условий местности и доступного пространства.

1. Вертикальная закрытая система: как свидетельствует название, эта система требует меньшего пространства и представляет собой скважину, пробуренную глубоко в земле. Она используется в высотных жилых комплексах, больших частных домах и коммерческих зданиях.

2. Горизонтальная закрытая система: занимает гораздо больше площади по ширине и длине по сравнению с вертикальными системами и предлагает множество способов установки. Необходимо позаботиться о достаточном пространстве для их монтажа. В пригородной местности это наиболее жизнеспособные и часто используемые системы.

3. Система пруда или озера: эта система должна располагаться недалеко от водоема, так как подземные трубы проходят от здания до пруда. Трубы размещаются в виде концентрических змеевиков и укладываются на глубину, что предотвращает замерзание воды.

4. Система без замкнутого контура: требует постоянного запаса чистой воды, которая может быть использована для забирания тепла из грунтовых вод. В данной системе используются водные поверхности для теплообмена между жидкостями.

5. Теплообменник воздух-воздух: как предполагает название — данный тепловой насос может эффективно обогревать и охлаждать ваш дом. Если правильно установить насос воздух-воздух, он может предоставить тепловой энергии в три раза больше, чем потребляется для его работы.

Как видно, выбор геотермальной системы отопления — это довольно сложный вопрос, и существует множество важных факторов, которые влияют на функционирование всех типов систем. Откуда бы энергия ни поступала — из земли, воды или воздуха — наши эксперты готовы помочь вам разобраться во всех этих вопросах с учетом экологических требований и понять, где именно берется тепловая энергия.

Преимущества геотермального отопления частного дома

Геотермальные системы отопления работают за счет передачи тепла из земли, которое преобразуется и поступает в помещение через специальные тепловые насосы. Среди основных преимуществ этих систем отопления можно выделить:

• Получение энергии непосредственно от природы (в этот процесс не требуется использование газов или электричества);
• Долговечность конструкции (система может функционировать более 30 лет без потери эффективности);
• Экологическая чистота (отсутствуют вредные выбросы в атмосферу, что делает систему безопасной для природы);
• Высокая производительность и надежность;
• Полная автоматизация, обеспечивающая простоту и комфорт в эксплуатации;
• Экономичность (не нужно тратить средства на постоянное обслуживание и ремонт);
• Надежность и высокая эксплуатационная эффективность системы.

Тем не менее, установка геотермальной системы отопления требует значительных вложений, поскольку к ней необходимо приобрести специализированное оборудование и производить комплекс земляных работ, без которых данная система не может быть установлена. Однако возможности возврата инвестиций становятся реальными уже через несколько месяцев эффективного использования геотермального отопления для обогрева загородного дома.

Принцип работы современных геотермальных отопительных систем

Как уже упоминалось, геотермальное отопление работает на основе природной энергии, берущейся из земли и водой, преобразуемой в тепло, которое распространяется по всем помещениям вашего дома. Этот тип энергии является практически неисчерпаемым, так как зимой земля не промерзает глубже чем на 1,5 метра, и на такой глубине температура всегда остается положительной. Эта особенность позволяет значительно повысить продуктивность системы. Например, если увеличить глубину установленного теплообменника хотя бы на пять метров, свободная тепловая энергия возрастает в несколько раз, что делает процесс отопления максимально эффективным.

Это означает, что тепловые насосы, состоящие из основы геотермальных систем отопления, поглощают тепло, извлечение из земли, и преумножают его. Для более эффективной работы этого процесса монтажники бурят глубокие скважины, куда устанавливают специальное оборудование. Необходимая глубина скважины определяется опытными специалистами, которые принимают во внимание не только климатические условия региона, но также площадь, которую необходимо будет обогреть. После соответствующей настройки оборудования геотермальное отопление частного дома готово к эксплуатации.

Как работает тепловой насос

На вид он напоминает небольшой холодильник; основные его элементы включают:

• ЭРВ: устройство, которое регулирует поступление фреона. Жидкий охлажденный хладагент под высоким давлением впрыскивается в испаритель, где его давление снижается;
• Испаритель: в этой части хладагент испаряется, а холодный газ обеспечивает аккумулирование тепла из окружающей среды;
• Компрессор: здесь происходит нагнетание давления, в результате чего газ разогревается до температур порядка +70 градусов;
• Конденсатор: в эту часть поступает горячий газообразный фреон из компрессора, здесь он конденсируется и отдает накопленное тепло, переходя в жидкое состояние. Теплообмен происходит через стенки конденсатора с теплоносителем, который циркулирует в распределительной системе отопления здания.

Основная особенность теплового насоса заключается в том, что он может функционировать как система охлаждения в теплые месяцы. Наиболее эффективно его использование достигается в сочетании с низкотемпературной системой отопления, такой как теплый пол или конвекторы с вентилятором. При выборе теплового насоса обязательно нужно учитывать следующие параметры:

• СОР (коэффициент производительности). СОР является аббревиатурой, используемой во многих странах для обозначения эффективности работы насоса. Например, если значение СОР составляет 4, это означает, что на 1 кВт потребляемой электрической энергии генерируется 4 кВт тепловой энергии. Обратите внимание, что максимальные значения СОР теплового насоса достигаются в тех случаях, когда разница температур между низкопотенциальным источником и теплоносителем в рамках системы отопления не превышает 40 градусов;
• Контроллер: наличие интегрированного контроллера и автоматизированной системы управления в составе теплового насоса свидетельствует о том, что все устройства уже подготовлены и протестированы на заводе;
• Компрессор: современные холодильные устройства все чаще переходят на инверторные модели с частотным регулированием мощности;
• Русификация: применение русского языка в интерфейсе поможет значительно упростить задачи по управлению и программированию устройства для пользователя.

Способы размещения труб (коллектора)

1. Первый способ — горизонтальный. Он подразумевает установку коллектора под линией промерзания земли. В зависимости от региона глубина укладки коллектора может составлять от полутора метров. Длина подземного трубопровода не должна быть меньше длины труб теплого пола, которые установлены внутри дома, и она зависит от уровня обводненности грунта: чем больше влажность, тем выше теплоотдача. Нельзя строить над этими трубами конструкции с заглубленным фундаментом, и после завершения монтажа потребуется провести благоустройство участка.
2. Второй способ — вертикальный. В этом случае придется пробурить несколько скважин в почве на расстоянии 2-3 м от здания, каждая из которых будет углублена под разными углами. Внутри образованных скважин, глубиной до 50 м, помещаются геотермальные зонды. Эти зонды представляют собой одну или пару U-образных труб, сделанных из пластика марки ПНД. Одна погонная метр скважины может обеспечить мощность до 50 Вт. Таким образом, чтобы достичь 7-9 кВт тепловой мощности, потребуется от 150 до 200 метров геотермальных зондов. Этот способ становится актуальным в случае нехватки пространства для размещения горизонтальных коллекторов. Хотя данный способ заметно дороже горизонтального, его плюс заключается в том, что не нарушается ландшафт участка. Но стоит также предусмотреть небольшое место для кессонного колодца, который объединит трубы коллектора.
3. Третий способ требует, чтобы рядом с домом находился водоем, который не промерзает до дна зимними периодами (глубина должна составлять более 2 м). В этом водоеме и будет находиться затопленный геотермальный контур. Преимущества данного метода заключаются в отсутствии необходимости проводить трудоемкие земляные работы (за исключением прокладки траншеи до дома). Однако имеются и недостатки: потребуется юридическое разрешение, особенно если водоем общественный, и не у каждого загородного дома поблизости есть озеро или река. Этот вариант считается наиболее экономически выгодным, поскольку для отопления 100 кв. м площади понадобится от 250 до 300 погонных метров коллектора.
4. Четвертый способ — переливной. В этом случае вода отбирается из буровой скважины, охлаждается в тепловом насосе на 4-5 градусов и сбрасывается либо в приемную скважину, расположенную на удалении 20 метров, либо в ближайший водоем. Недостатки данной методики заключаются в невозможности контроля уровня водоносного горизонта, а также необходимости дооборудования теплового насоса фильтрами и промежуточными теплообменниками.

Общие отрицательные стороны геотермальных установок

Среди значительных недостатков можно выделить высокие затраты на подключение к источнику низкопотенциальной энергии. Одним из основных факторов является потребность в мощном источнике питания. При этом половина средств уходит на покупку самого теплового насоса. Срок возврата инвестиций для наиболее эффективной системы при сравнении с классическими электрическими системами составляет около пяти лет. Другим минусом является сложность самостоятельной установки, о чем будет подробно рассказано ниже.

Самостоятельная установка систем является достаточно сложной задачей: они требуют высокоточных расчетов, которые могут выполнить только профессионалы. Любая ошибка в конструкции может привести к неэффективности работы оборудования и, как следствие, необходимости переделок, что повлечет за собой дополнительные расходы. На расчеты геотермальной системы следует учитывать такие параметры, как:

• Климатические условия региона (среднегодовая температура, влажность);
• Эксплуатируемая тепловая мощность;
• Система отопления дома должна быть низкотемпературной;
• Суммарные теплопотери ограждающих конструкций дома не должны превышать 70 Вт на 1 квадратный метр площади.

Как работает геотермальный тепловой насос

Широкое внедрение энергосберегающих технологий позволило значительное количество пользователей отказаться от использования традиционных видов топлива и обратиться к альтернативным источникам энергии. В последние годы частные домовладельцы уверенно осваивают тепловые насосы. С появлением коэффициента производительности (СОР) преимущества систем, работающих на основе энергии, получаемой из воды, земли и воздуха, стали особенно очевидными.

Среди нетрадиционных систем отопления геотермальный тепловой насос заслуживает особого внимания благодаря своей простой конструкции, что позволяет ему эффективно обогревать дома практически любых размеров.

Тепловой насос способен нагревать теплоноситель до температуры +65°C, что более чем достаточно для обогрева дома с системой теплого пола или радиаторами. Кроме того, есть возможность производить горячую воду.

Что такое геотермальный насос

Геотермальные тепловые насосы, которые используют тепло земли, представляют собой автономные системы, использующие низкотемпературную тепловую энергию земли и грунтовых вод для отопления вашего дома. Геотермальные насосы получили широкое распространение в странах Европы, Америки и Азии.

Долгосрочный опыт эксплуатации геотермальных тепловых насосов для обогрева жилых помещений не только подтвердил целесообразность их использования, но и позволил устранить многие недостатки, которые воспринимались ранее как недостаточно значительные.

Теплоснабжение с использованием геотермальных тепловых насосов основывается на применении низкопотенциальной тепловой энергии. По сути, тепловой насос похож на кондиционер, но работает в режиме обогрева. Хотя между ними есть некоторые отличия. Конструкция теплового насоса более адаптирована для обогрева, чем для охлаждения.

В отличие от насосов с воздушным источником, для геотермальных насосов не требуется положительная температура окружающей среды. Коллектор, откуда извлекается тепловая энергия, располагается ниже линии промерзания. Это делает возможным использование тепловых насосов в северных широтах.

Комбинирование солнечной энергии и геотермальных систем теплоснабжения является одним из наиболее популярных направлений. Сочетание этих технологий позволяет получать достаточной энергии для комфортного обогрева дома и обеспечения потребностей в горячей воде.

Как работает геотермальный насос

Принцип действия основан на геотермальных процессах, происходящих в земле. Ниже точки промерзания грунта имеется постоянная температура выше нуля. Чем глубже мы проникаем в землю, тем температура повышается.

Работа системы отопления с геотермальным тепловым насосом заключается в использовании и преобразовании накопленной энергии для нагрева теплоносителя в вашем доме. Этот процесс выглядит следующим образом:

При установке геотермального экстракционного контура наполняется специальным антифризом (пропиленгликолем).

После этого тепловой насос работает так же, как и другие модели, которые аккумулируют теплоту из окружающей среды. Машина устроена таким образом:

Замкнутый цикл — фреон циркулирует по медным трубам, системы, проходя из жидкого состояния в газообразное.

Геотермальный насос обеспечивает создание оптимальной температуры обогрева в диапазоне +23 до +25 °C. Этого уровня тепла достаточно для обогрева в зимний период.

Геотермальный тепловой насос предназначен в качестве источника тепла для низкотемпературных систем отопления. Хотя тепловой насос можно подключать и к радиаторным системам, производители рекомендуют использовать его для нагрева теплоносителя в системах с теплым полом.

Принцип работы геотермального теплового насоса гарантирует полную безопасность его эксплуатации. В теплый период года устройство может работать в режиме охлаждения.

Связка солнечных коллекторов с геотермальным тепловым насосом предлагает множество преимуществ, среди которых, прежде всего, полная независимость от центральных энергосистем и дополнительная экономия средств.

Насос типа земля-вода

Геотермальные системы отопления и охлаждения крайне зависят от эффективности извлечения тепла из земли с помощью «рассолов». Существует две схемы с различным тепловым КПД:

Горизонтальный теплообменник — глубина контура ниже уровня промерзания грунта, что не требует применения сложного бурового оборудования и тщательного планирования. Трубы укладываются на глубину около 1 метра. Однако недостатком этого решения является то, что необходимо обеспечивать большую длину петли геотермального контура. Например, чтобы отопить дом площадью 220 м², трубы должны быть проложены на площади 600 м², что требует значительных ресурсов пространства.

Установка геотермальной системы требует масштабных земляных работ, что значительно влияет на популярность этого типа отопления.

Насос типа вода-вода

Существует альтернатива для обогрева вашего дома с использованием геотермальной энергии, извлекаемой из подземных вод. Этот проект в свою очередь осуществим двумя способами:

Популярным решением считается использование теплообменника на дне водоема. Этот метод не требует больших вложений и затрат на земляные работы. Трубы укладываются на дно ближайшего пруда, озера или, с разрешения властей, реки. Минимальное требование по установке — водоем должен находиться не далее ста метров от отапливаемого помещения и иметь глубину не менее трех метров.

Как избежать разочарований от теплового насоса?

Одной из причин разочарования может стать снижение стоимости как самого оборудования, так и работ по установке. Сэкономить на насосе довольно сложно: проще недооценить его мощность, что порождает множество проблем:

• возможность недостаточной глубины скважины;
• позволяет выполнить траншею не в той глубине или малой длине;
• использование некачественных труб или другого диаметра;
• возможны отклонения в конструкции зонда и другие подобные проблемы.

В то же время использование геотермальной энергии обеспечивает значительные эксплуатационные преимущества — экономию на внешних источниках энергии и практически полную независимость от электроснабжения — но требует значительных первоначальных вложений.

Последовательность работ

Геотермальные системы отопления должны проектироваться и устанавливаться в строгом порядке. Поскольку водяные и воздушные системы имеют ограниченное применение, большинство практических решений предполагает бурение скважин. Это еще одна причина, почему нельзя делать все вручную. Только специализированная техника позволяет бурить на глубину от 20 до 100 метров, где создаются условия, необходимые для эффективного теплоснабжения. В качестве зондов используют пластиковые трубы, рассчитанные на давление около 6 бар.

Чтобы повысить производительность системы, используется пучок из 3 или 4 труб, их концы соединяются в форме U. Обогрев контура необходим, так как это предотвращает растрескивание труб во время сильных морозов. Нагрев осуществляется при помощи кабеля, который укладывается в центре канала и служит для подачи электроэнергии. Если использование силовых столбов невозможно, тогда необходимо использовать горизонтальные приемники. Место под установку должно составлять 15 x 15 метров, и почва убирается на глубину 0,5 метра.

Все эти поверхности необходимы для размещения подводящего детектора. Чаще всего применяются электрические слои или теплообменные трубы. Для повышения эффективности такой системы трубы лучше располагать в спиральной или змеевиковой форме. Нельзя однозначно сказать, что лучше — сборные, массово производимые системы, или самосборка. При использовании первого подхода проблемы совместимости снимаются автоматически, тогда как второй способ обеспечивает большую гибкость и увеличивает возможности доработки (хотя к дизайну нужно подойти более внимательно).

Занимающиеся самостроем, могут избежать типичного теплоаккумулятора, заменив его цементным раствором. Геотермальное отопление в таком случае позволяет избежать сильных колебаний температуры. Можно экспериментировать с различными теплоносителями и устанавливать компрессоры с различной производительностью. Правильно рассчитав нагрузки и распредмив тепло по контурам, можно увеличить эффективность системы на 15-20%. Однако при этом значительно снижаются затраты на электроэнергию.

Горизонтально уложенные трубы располагаются на глубине от 50 до 300 см. Для минимизации площади поверхности труб они обычно имеют змеевиковую форму. Однако между двумя отдельными системами необходимо соблюдать расстояние не менее 200 мм. Перед началом любых строительно-монтажных работ обязательно нужно определить тепловую мощность грунта. Если она составляет менее 20 ватт на квадратный метр, нет необходимости в эксплуатации геотермального контур. Чтобы избежать сброса грунтовых вод, дно котлованов должно быть покрыто песчаным слоем. Трубы, выполненные из сшитого полиэтилена, являются наилучшими для данной задачи.

Рекомендации по эксплуатации

Тепловой насос наиболее эффективно функционирует в помещениях, где температура составляет не менее 14 градусов Цельсия. Если есть возможность, стоит отдать предпочтение вертикальному расположению контура, так как оно является более эффективным. Как показывают результаты исследований, функционировать геотермальное отопление в чистом виде нецелесообразно, так как для нагрева воды требуется довольно много времени, поэтому во многих случаях такая система используется лишь как вспомогательный источник отопления. Для достижения наилучшего результата важно учитывать максимальную интенсивность теплового ресурса и расчетную продуктивность источников.

Если под контуром находится горячая вода и сухой слой отсутствует, такая ситуация почти оптимальна. В данной ситуации возможно существенно сэкономить и получить максимальную экономическую выгоду. Однако следует помнить, что вода из горячих подземных источников, которая будет использована для водоснабжения, должна отвечать общепринятым гигиеническим требованиям. Если химический анализ показывает наличие агрессивных компонентов, рекомендуется организовать два независимых контура, в которых жидкости не смешиваются, а происходит лишь теплообмен. Компрессоры холодильников или кондиционеров могут крепиться к стенам.

Если проводка в доме довольно слабая, рекомендуется использовать два компрессора, чтобы снизить пусковой ток, соединяя их последовательно. При установке конденсаторов обязательно следует учесть, что фреон течет сверху вниз, а не наоборот. Для равномерного функционирования коллектора его площадь (для дома размером 100 м²) должна составлять 200-250 м². Горизонтальная система отопления не рекомендуется для участка, где в будущем планируется разбить сад или огород. В качестве комплектующих для системы можно использовать даже обычные скважинные насосы.

Просмотрите следующее видео, в котором объясняется, что такое геотермальное отопление и как его установить.

Преимущества геотермального отопления дома:

1. Отсутствие необходимости в согласованиях и специального помещения под котельную;
2. Полная безопасность как от огня, так и от взрывов;
3. Полностью автоматическая система работы, не требующая человеческого вмешательства;
4. Возможность удаленного (с помощью смартфона или компьютера) управления этой системой;
5. Низкий уровень эксплуатационных расходов.

Энергия из-под земли является абсолютно бесплатной и не облагается налогами и сборами. Право на её использование зафиксировано в Земельном кодексе Республики Беларусь. Однако нужно учитывать затраты на электроэнергию, необходимую для функционирования компрессора теплового насоса. Соотношение между потребляемой и производимой тепловой энергией составляет примерно 1 к 5: вы платите за 1 кВт, а остальные 4 кВт получаете в качестве «бонуса». Даже при самых высоких ценах на энергетические ресурсы в будущем, 80 процентов энергии будет оставаться бесплатной.

ООО «Нова Грос» — Официальный дистрибьютор тепловых насосов Stiebel Eltron

Описание и механизм работы.

Геотермальная система для частных жилищ по своему принципу функционирования аналогична обычной системе кондиционирования воздуха. Основным компонентом системы является блок теплового насоса, к которому подключены два контура. Один контур — внутренний (расположен в отапливаемом здании), второй контур — внешний (собирает тепло из окружающей среды). Оборудование внутри здания представляет собой стандартную разводку с подогревом пола, радиаторами и другими элементами системы. Внешний контур аккумулирует отработанное тепло и располагается на определенной глубине в земле либо в воде. В контуре циркулирует антифриз (водный раствор этиленгликоля или пропиленгликоля с массовой долей до 33%). Использование пропиленгликоля предпочтительнее, поскольку он более безопасен для окружающей среды.

Температура антифриза во внешнем контуре достигает температуры окружающей среды. После этого он перекачивается в тепловой насос. Здесь его температура снижается ниже нуля, в результате чего выделяется тепло, которое передается во внутренний контур. Затем антифриз возвращается во внешний контур, и цикл повторяется. Перенос и преобразование низкопотенциальной тепловой энергии происходит по циклу Карно (используя два теплообменника, компрессор и фреоновый цикл), который применяется в большинстве холодильных и кондиционирующих установок.

Тепловой насос не затрачивает энергию на получение тепла, а использует ее для извлечения теплоты из окружающей среды, её транспортировки и преобразования в необходимый температурный режим внутри дома.

Устройство может быть установлено для работы в качестве обогревателя в отопительный сезон и кондиционера летом. Накопленное насосом тепло в режиме охлаждения отдается наружу, а если устройство работает в режиме нагрева, тепло передается в внутренний контур.

Способы устройства контуров

Некоторые компании, не обладая необходимыми знаниями в области геотермального отопления, пытаются осуществить данный альтернативный метод систем отопления самостоятельно. Реализовать подобный замысел оказывается довольно трудным. Необходимо иметь не только достаточные знания, но также дорогостоящее оборудование и качественные инструменты. Для этого нужно проложить рядом со зданием систему, состоящую из соединенных труб, на глубину (в некоторых случаях она достигает более 100 метров). Дополнительно необходимо учесть размеры коллектора и конструкцию теплообменника. Нужно учитывать множество факторов. Сначала следует установить глубину и оценить теплопроводность почвы.

Сегодня альтернативное отопление с использованием теплового насоса может быть выполнено по одной из трех главных систем. Выбор той или иной системы влияет как на способ конфигурации внешнего контура, поглощающего тепловую энергию, так и на стоимость системы геотермального отопления.

• Наибольшую эффективность показывают вертикальные теплообменники. Их монтаж возможен только с использованием специальной техники. Однако стоит учитывать серьезные затраты на бурение скважин, глубина которых может достигать 150 метров. В то же время, конечный результат будет оправдан, так как скважина может прослужить до 100 лет. Для предварительной оценки глубины и количества скважин проведите расчет, ориентируясь на соотношение 40-50 Вт тепловой энергии на один погонный метр коллектора. Исходя из этого, если мощность теплонасоса составляет 10 кВт, для него понадобится пробурить закладку длиной от 160 до 200 метров. В некоторых случаях целесообразнее пробурить несколько более мелких скважин, совокупная длина которых обеспечит нужный результат. Такое решение позволит сэкономить средства.
• Более простым и экономичным вариантом считается применение теплообменника, установленного на дне водоема или реки, где вода не замерзает в зимние месяцы. Однако для создания такой конструкции не требуется больших затрат на земляные работы. Если нужно наладить геотермальное отопление дома «под ключ», то именно такой проект будет реализован проще всего. Тем не менее существуют определенные условия: водоем должен находиться не ближе 100 метров от здания, существует риск повреждения теплообменника третьими лицами, также может потребоваться согласование с государственными контролирующими органами.
• Конструкция с горизонтальным теплообменником также довольно проста в применении. В этом случае трубы располагаются под слоем земли. При этом глубина должна быть такой, чтобы почва не замерзала, что является критично важным. Основной недостаток данного варианта заключается в том, что требуется достаточно большая площадь под размещение коллектора. Например, для отопления дома в 200 квадратных метров необходимо выделить 500 квадратных метров под коллектор. Кроме того, трубы должны находиться на некотором расстоянии от крон деревьев (не менее 1,5 м), и это зачастую создает дополнительные трудности. На территории, где располагаться коллектор, не должно строиться других сооружений, а также нельзя асфальтировать площадку или укладывать плитку, а сажать крупные деревья запрещено.