Отопление на основе подземных источников- геотермальное отопление дома

Для того, чтобы выполнить обогрев жилого дома, есть множество разнообразных вариантов. Наибольший интерес вызывают те варианты, при использовании которых происходит меньшее потребление энергии. Огромное количество спорных вопросов возникает при использовании в качестве отопления, энергии подземных источников, так называемое подземное геотермальное отопление дома. В чем суть подобной технологии, какие формы существуют, насколько возможна реализация и так ли она эффективна, как о ней говорят – рассмотрим в нашей статье.

Геотермальное отопление: как оно работает

Впервые упоминание об использовании тепловой энергии подземных источников для отопления дома появилось около пятидесяти лет тому назад, в наши дни – это уже не такая уж и новинка, подобную систему обогрева можно повстречать по всему миру.

Суть работы устройства, которое использует энергию недр для получения тепла, базируется на обратном цикле Карно, который представляет собой круговой процесс обмена тепловой энергией. Подобная система термодинамики работает за счет разной температуры составных частей устройства (данная схема успешно реализована в работе кондиционеров и холодильников).

Для того, чтобы воспользоваться подземным геотермальным отоплением в доме, потребуется организация специальной системы, которая будет отвечать за сбор тепла из воды или почвы, далее подавать в контур отопления. Поскольку, тепловая энергия земли может формироваться в любом месте земного шара, то и реализация геотермального отопления вполне успешно может осуществляться и в Российской Федерации. Необычность в данной схеме в том, что ее функционирование летом происходит в качестве кондиционера, а в зимний период времени функционирует как источник тепла.

Та область, где стабильная температура держится в течение всего года, начинается на глубине 6 м. и остается она на том уровне среднегодовой температуры, которая характерна для данной местности. Чтобы собрать энергию тепла используется теплообменник или контур, в качестве которого выступает трубопровод, прокладка которого происходит под водой или под землей.

Чтобы организовать подземное геотермальное отопление применяются несколько методов:

• Вертикальная скважина – наиболее подходящий вариант для земельных участков с небольшой площадью. Для реализации выполняются две скважины по глубине 80-90 метров, с размещением в каждой из них геотермального зонда. Насос, поднимая теплую воду, пропускает ее через теплообменник, таким образом, распределяя тепло по внутреннему контуру отопления. Вертикальная скважина имеет большую энергетическую эффективность и приличный срок эксплуатации.
• Горизонтальный коллектор самый оптимальный вариант для территорий большой площади. Для получения исправно функционирующей конструкции, потребуется провести работы по подготовке траншеи по глубине 2-2,5 метра, куда размещаются трубы из полиэтилена. При этом, следует учитывать, что площадь зоны, с которой будет производиться сбор тепла, должен быть соразмерен площади отапливаемого дома.
• Дно водоема используется для установки горизонтальных зондов, однако, данные работы проводятся лишь в том случае, если водоем имеет необходимые глубину и площадь, кроме того, расположен рядом с домом. Данный вариант также имеет отличную энергоэффективность.
• Применение антифриза. Емкость, полную антифриза, размещают на глубине не менее 75 метров, если есть возможность, то и более. Жидкость, после нагрева, при помощи насоса поднимается и передает теплообменнику энергию, после чего, происходит ее возврат обратно для реализации следующего цикла.

Преимущества и недостатки использования технологии

Подземное геотермальное отопление считается идеальным с точки зрения экологии, ведь реализация работы устройства не строится на сжигании различных видов топлива.

Геотермальная система отопления имеет следующие плюсы в использовании:

• Практическая безопасность в сферах жизни – это не только пожаробезопасность, но и прежде всего то, что вредных выбросов просто нет, а, следовательно, идет улучшение качества жизни самих владельцев, их питомцев, а также окружающей их среды.
• Так как топливо не используется, то нет и необходимости в его приобретении, транспортировке и его дальнейшем хранении.
• Приличная экономия, ведь природа осуществляет поставки энергии бесплатно. От вас потребуется потратиться на покупку и установку необходимого оборудования, а в период эксплуатации – на оплату электроэнергии, которая будет необходима для функционирования теплового насоса. Надо сказать, что если регулировка системы проведена грамотно, то на 1 кВт истраченный насосом, будет приходиться добытых 3,5-4 кВт.
• Небольшие габариты. Большая часть контура монтируется под водой или землей, а в доме потребуется место лишь для установки насоса, таким образом, искать или строить специальное помещение под котельную не потребуется.
• Доступность. Для установки оборудования не требуется особое место, основным условием для работы является наличие электроэнергии.
• Многофункциональность. В холодное время года, такая система работает на отопление, в летний период времени – на охлаждение.
• Длительный срок функционирования обеспечит грамотный монтаж, выполненный профессионалами. Период гарантированного использования тепловых насосов колеблется от 25 до 30 лет, а сам геотермальный трубопровод вполне надежно защищается самой землей.

Противники применения подобной технологии приводят свои доводы:

• Расход значительных финансов для запуска системы – покупка насоса, установка внутреннего и внешнего контура, приобретение дополнительных материалов. Покупка оборудования может оказаться в десять раз дороже покупки газовой установки.
• Подземное геотермальное отопление не автономно, для функционирования, за каждые полученные 4 кВт энергии тепла требуется расход 1 кВт энергии электрической.
• Теплоотдача такой технологии ниже, чем у стандартных систем, к примеру, с контура глубиной в 30 метров можно получить лишь 40 Вт с 1 метра погонного.
• Не быстрый срок для окупаемости системы, если брать по среднему, то потребуется не менее 15 лет, в то время как, небольшой по мощности газовый котел окупит себя в среднем за 5 лет.

Реализация монтажа геотермального отопления

Монтаж системы подземного геотермального отопления можно примерно разделить на три шага:

1. Проведение буровых и монтажных работ.
2. Покупка оборудования и теплового насоса, а также доставка до места назначения.
3. Выполнение работ по монтажу внешнего и внутреннего контура, которые соединяются при помощи теплового насоса. На последнем шаге производится запуск системы с целью ее наладки и регулировки.

Надо сказать, что контуры, располагаемые горизонтально, вертикально или под водой имеют некоторые нюансы при монтаже:

• Теплообменник, расположенный по горизонтали должен размещаться ниже чем, глубина промерзания. При высоком пролегании грунтовых вод, создается песчаная подушка, а также принимаются меры, помогающие избежать пучения, изменения и выдавливания теплообменника. Длину теплообменника, расположенного по горизонтали, считают следующим образом – 1кВт энергии тепла требуется 40 метров труб, таким образом, для получения оптимальной тепловой энергии понадобится приличная территория, ориентировочно до 2,5 соток, далее вам придется думать, каким образом его задействовать, ведь над контуром нельзя строиться с применением подземного фундамента и даже сажать деревья.
• Теплообменник вертикальный примерно в три раза более эффективен в использовании, чем горизонтальный. Глубина скважины рассчитывается по следующему принципу – на 1 кВт потребуется использование от 10 до 30 метров труб. При получении чересчур большой глубины, которая будет экономически нецелесообразной, то следует сделать неглубокие скважины, просто их количество будет больше, а в сумме, выход будет на требуемую мощность.
• Организацию подводного теплообменника можно в том случае, если водоем не промерзает в зимний период времени, а также расположен не дальше 100 м. от дома. Для получения 1 кВт энергии тепла потребуется прокладка 35 метров труб. Выполнение данной укладки трубопровода будет считаться самым дешевым по сравнению с другими видами, даже несмотря на то, что придется организовывать якорный балласт, который не позволит трубам всплывать и исполнению защиты от льдообразования.

Все системы организованы таким образом, чтобы осуществлять нагрев в 50 градусов Цельсия, так как специально проведенные экспертами расчеты указывают на максимальную эффективность подобного варианта. Последствием данного ограничения является применение в домах подземного геотермального отопления не стандартных радиаторов, а чаще воздушного отопления, а также теплых полов.

Подземное геотермальное отопление является подающим надежды, но несколько недооцененным способом обогрева дома. Организация данной работы возможна как при помощи создания вертикальной скважины, так и через создание горизонтального коллектора под землей или водой.

Использование такого отопления считается экономически выгодным, особенно при установке теплых полов. Данная система имеет интересный круглогодичный режим работы – зимой происходит нагрев, летом происходит снижение температуры, за счет чего, вполне возможен отказ от использования кондиционера.

Однако, многие собственники частных домов избегают использования экологичной технологии, аргументируя это тем, что приобретение оборудования и последующий монтаж обойдутся достаточно дорого.