Геотермальне опалення

геотермальне опалення

Чим опалювати заміський будинок? Найпопулярніші сьогодні способи обігріву котеджів -Газо, гаряча вода і електрика. Але існує ще один альтернативний варіант - геотермальне опалення з використанням теплового насоса. Що собою являє така система і наскільки вона ефективна в умовах російської зими? Давайте розбиратися. Як показує практика, жоден зі звичних нам способів обігріву житла не є ідеальним. Популярне газове опалення доцільно влаштовувати, тільки якщо поряд з будинком є ​​газопровід -протяжка труби від сусіднього селища обійдеться в космічну суму. Підключення до проходить поруч магістралі також влетить в копієчку, до того ж будуть потрібні звернення до фахівців, отримання погоджень і т.д.

Крім усього готова система потребує постійного обслуговування, паливо щорічно дорожчає, а через кілька десятків років просто закінчиться. В цілому витрати на пристрій газової системи опалення складуть не менше 400тис. руб. Водяне та повітряне опалення також вимагає підключення до газової магістралі, тому заощадити на її облаштуванні не вийде. Обігрів житла твердими видами палива типу вугілля та пелет підкуповує дешевизною витратного матеріалу, проте його потрібно десь зберігати, сама система небезпечна і вимагає наявності в будинку димаря, що потребує постійного обслуговування. У свою чергу електричне опалення будинку великих витрат на підключення не вимагає. проте електроенергія на сьогоднішній день - найбільш дорогий вид палива. Те ж саме відноситься і до дизельного обігріву.

Сьогодні все частіше можна чути про геотермальному опаленні. Що собою являє така система? Суть полягає в переробці енергії навколишнього середовища (грунт, вода, повітря) в теплову. Наприклад, майже вся сонячна енергія, яка потрапляє на поверхню землі, акумулюється в ґрунті, так що навіть взимку в глибинних шарах є тепло, якого вистачить на примусовий повітряний обігрів будинку. В кінці осені температура у верхніх півтора десятках метрів ґрунту максимальна, в кінці весни - мінімальна, а нижче 15м вона майже завжди постійна - від +5 до + 8С. Геотермальна система опалення включає в себе два контури - внутрішній і зовнішній. Перший знаходиться в самому будинку - це звичні нам труби і радіатори. Зовнішній контур (теплообмінник) монтують в навколишньому середовищі - труби великого діаметра з циркулюючим в них теплоносієм прокладають в грунті або під водою. Ця частина системи відповідає за передачу тепла.

Обидва контури підключають до теплового насосу, який встановлюють в будинку, До нього надходить теплоносій (очищена вода або рідина з антифризом), нагрітий за рахунок забору тепла з навколишнього середовища. Віддавши своє тепло насосу, рідина охолоджується, тепло-насос акумулює тепло і передає енергію далі за допомогою компресора і холодоагенту. А якщо в системі є реверсивний клапан, її можна використовувати не тільки для опалення в морози, але і в якості кондиціонера в спеку. Однак варто зазначити, що без додаткового джерела електроенергії при влаштуванні геотермального опалення не обійтися - електрику потрібно для циркуляції теплоносія. Правда, потрібно його зовсім небагато - для отримання 10 кВт тепла насос повинен витратити близько 2,5 кВт-год електричної енергії.

Принцип роботи теплових насосів один і той же, але в залежності від середовища, з якої планується брати тепло, розрізняють різні їх види. Насос «повітря - вода», отримуючи тепло з повітря, нагріває циркулюючу в контурах воду. Теплопродуктивність такої системи залежить від температури навколишнього середовища - чим вона нижча, тим менше тепла передається нагрівається воді. У сильний мороз для обігріву житла знадобиться обладнання зі значною надлишковою потужністю, а значить, аж ніяк не дешеве. Тому частіше повітряно-водяні пристрої працюють в бівалентному режимі - основне навантаження припадає на теплонасос, а в холодні дні теплоносій до потрібної температури догрівається за допомогою електричного котла. Це необхідно враховувати при придбанні J обладнання.

Насоси типу «повітря - повітря», як можна зрозуміти з назви, забирають тепло з навколишнього середовища і нагрівають повітря в будинку. Як і моделі попереднього типу, вони функціонують в бівалентному режимі - в морози їх ефективність падає, доводиться користуватися додатковим опаленням. Насоси «вода - вода» можуть ефективно працювати в поодинці - вони не потребують дублювання альтернативними джерелами тепла. Однак скористатися таким обладнанням мають можливість тільки власники ділянки з великою кількістю неглибоко залягають грунтових вод. Принцип їх роботи полягає в тому, що насос піднімає воду до теплообмінника, а потім охолоджена рідина повертається в грунт. Труби від насоса типу «грунт - вода» розгалужується прямо в землі, закопуючи їх на певну глибину - цей показник залежить від клімату в регіоні, а також від необхідної кількості тепла. Конструкція контуру в цьому випадку повинна мати доступ до максимального обсягу грунту, оскільки чим компактніше контур, тим сильніше його доведеться охолоджувати. В якості теплоносія в даному випадку використовують суміш води або сольового розчину з антифризом,

Залежно від умов, в яких потрібно спроектувати систему обігріву будинку, використовують різні схеми геотермального опалення. Перш за все вони можуть бути відкритого або замкнутого типу. Відкритий тип передбачає, що вода, забрана із джерела, проходить по системі і, віддавши тепло, знову повертається в землю (свердловину або колодязь) нижче за течією від точки забору. Схеми закритого типу можуть варіюватися в залежності від розміщення зовнішнього контуру.

Головна умова для пристрою горизонтальної геотермальної системи - наявність великої земельної ділянки. Наприклад, для опалення будинку площею 100 кв. м під зовнішній контур потрібно відвести порядку 250кв. м землі. Довжина контуру може становити кілька сотень метрів. Труби мають у своєму розпорядженні не дуже глибоко під землею, що досить просто влаштувати без застосування спеціального обладнання. Для їх розміщення копають канави і укладають шляхопроводи на відстані 1-1,5 м один від одного. Потрібно мати на увазі, що оскільки труби залягають не дуже глибоко, є небезпека їх пошкодження. Тому над контуром не повинно бути будівель і дерев з могутнім корінням.

Теплова потужність такої системи залежить від виду грунту і клімату: так, в помірних широтах на 1м трубопроводу, розміщеного в глині, вона становить 50-60 Вт, покладеного в піщаний грунт - 30-40 Вт. Найменш витратний варіант пристрою геотермального опалення - монтаж водної системи. Для цього не потрібні земляні роботи, а труби укладають на дні озера чи ставка, Природно, що неодмінною умовою для такого рішення є наявність поруч великого водойми (на відстані не більше 100 м від будинку) глибиною від 2м.

Вельми ефективне рішення - система з вертикальним контуром. Для її пристрою необхідні свердловини глибиною від 25 до 150 м. Оскільки температура ґрунту нижче 15-20м практично постійна, система виходить незалежної від погодних умов. Як правило, бурять кілька таких свердловин, розташовуючи їх на відстані один від одного. Оскільки роботи вимагають застосування спеціальної техніки і значних витрат, дорогі вертикальні системи влаштовують, коли площа ділянки біля котеджу обмежена і поруч відсутня водойму. Який тип опалення вибрати в конкретному випадку, залежить від кліматичних умов місцевості, а також наявності / відсутності вільної землі або водойми. Тому роботи по створенню системи опалення починаються саме з аналізу даних. Проект опалювальної системи складається з урахуванням особливостей будівлі і його тепло-втрат, на підставі яких розраховують необхідну потужність обладнання, розробляють схему обігріву з розстановкою котла і радіаторів.

Які плюси і мінуси геотермального опалення? Перш за все перевагами системи є необмежена кількість і доступність використовуваної енергії, за яку не потрібно платити. До того ж таке «паливо» безпечно - воно не утворює продуктів згоряння, а значить, не потрібно споруджувати димохід або додаткову вентиляцію. Для пристрою геотермального опалення не потрібно отримання дозволів на установку обладнання. Більш того, воно працює як на обігрів взимку, так і на охолодження в літню пору, а також може функціонувати тривалий час, не менше століття.

Якщо говорити про недоліки системи такого виду, то головний з них - це висока вартість обладнання і монтажу (особливо вертикального типу). Капітальні вкладення тут в цілому складуть близько 600 000 - 1300 000 руб. Більш точна цифра залежить від площі будинку та потужності насоса. Крім цього буде потрібно платити за регулярне сервісне обслуговування насоса. Розраховуючи ціну такої системи, не варто забувати і про необхідність наявності електроенергії для її роботи. Витрати, правда, тут невеликі: 1 кВт використаного насосом електрики перетворюється в 3-6 кВт теплової енергії, В цілому можна сказати, що витрати на облаштування геотермальної системи за рахунок економії на паливі окупається протягом трьох-семи років. При цьому таке опалення дозволяє цілий рік використовувати безкоштовну невичерпну енергію самої природи і не залежати від цін на газ або електрику.