Главная › Новости

Геотермальное отопление

Опубликовано: 05.11.2018

НТВ утром. Чудо техники. Геотермальное отопление дома.

Чем отапливать загородный дом? Самые популярные сегодня способы обогрева коттеджей — газ, горячая вода и электричество. Но существует еще один альтернативный вариант — геотермальное отопление с использованием теплового насоса. Что собой представляет такая система и насколько она эффективна в условиях русской зимы? Давайте разбираться.

Геотермальное отопление

Чем отапливать загородный дом? Самые популярные сегодня способы обогрева коттеджей — газ, горячая вода и электричество. Но существует еще один альтернативный вариант — геотермальное отопление с использованием теплового насоса. Что собой представляет такая система и насколько она эффективна в условиях русской зимы? Давайте разбираться.

Как показывает практика, ни один из привычных нам способов обогрева жилища не является идеальным. Популярное газовое отопление целесообразно устраивать, только если рядом с домом есть газопровод — протяжка трубы от соседнего поселка обойдется в космическую сумму. Подключение к проходящей рядом магистрали также влетит в копеечку, к тому же потребуются обращение к специалистам, получение согласований и т.д. Помимо всего готовая система нуждается в постоянном обслуживании, топливо ежегодно дорожает, а через несколько десятков лет просто закончится. В целом затраты на устройство газовой системы отопления составят не меньше 400тыс. руб.

Водяное и воздушное отопление также требует подключения к газовой магистрали, поэтому сэкономить на ее обустройстве не получится. Обогрев жилья твердыми видами топлива типа угля и пеллет подкупает дешевизной расходного материала, однако его нужно где-то хранить, сама система небезопасна и требует наличия в доме дымохода, нуждающегося в постоянном обслуживании.

В свою очередь электрическое отопление дома больших затрат на подключение не требует, однако электроэнергия на сегодняшний день — наиболее дорогой вид топлива. То же самое относится и к дизельному обогреву.

Контурное очертание

Сегодня все чаще можно слышать о геотермальном отоплении. Что собой представляет такая система? Суть заключается в переработке энергии окружающей среды (грунт, вода, воздух) в тепловую. К примеру, почти вся солнечная энергия, попадающая на поверхность земли, аккумулируется в грунте, так что даже зимой в глубинных слоях имеется тепло, которого хватит на принудительный воздушный обогрев дома.

Геотермальная система отопления включает в себя два контура — внутренний и внешний. Первый находится в самом доме — это привычные нам трубы и радиаторы. Внешний контур (теплообменник) монтируют в окружающей среде — трубы большого диаметра с циркулирующим в них теплоносителем прокладывают в грунте или под водой. Эта часть системы отвечает за передачу тепла. Оба контура подключают к тепловому насосу, который устанавливают в доме. К нему поступает теплоноситель (очищенная вода или жидкость с антифризом), нагретый за счет забора тепла из окружающей среды. Отдав свое тепло насосу, жидкость охлаждается, теплонасос аккумулирует тепло и передает энергию дальше с помощью компрессора и хладагента.  А если в системе имеется реверсивный клапан, ее можно использовать не только для отопления в морозы, но и в качестве кондиционера в жару. Однако стоит отметить, что без дополнительного источника электроэнергии при устройстве геотермального отопления не обойтись — электричество требуется для циркуляции теплоносителя. Правда, нужно его совсем немного — для получения 10 кВт тепла насос должен израсходовать порядка 2,5 кВт-ч электрической энергии.

«Воздух, воздух, я земля!»

Насос «воздух — вода», получая тепло из воздуха, нагревает циркулирующую в контурах воду. Тепло производительность такой системы зависит от температуры окружающей среды — чем она ниже, тем меньше тепла передается нагреваемой воде. В сильный мороз для обогрева жилища понадобится оборудование со значительной избыточной мощностью, а значит, отнюдь не дешевое. Поэтому чаще воздушно-водяные устройства работают в бивалентном режиме — основная нагрузка приходится на тепло насос, а в холодные дни теплоноситель до нужной температуры догревается с помощью электрического котла. Это необходимо учитывать при приобретении оборудования.

Насосы типа «воздух — воздух», как можно понять из названия, забирают тепло из окружающей среды и нагревают воздух в доме. Как и модели предыдущего типа, они функционируют в бивалентном режиме — в морозы их эффективность падает, приходится пользоваться дополнительным отоплением.

Насосы «вода — вода» могут эффективно работать в одиночку — они не нуждаются в дублировании альтернативными источниками тепла. Однако воспользоваться таким оборудованием имеют возможность только владельцы участка с большим количеством неглубоко залегающих грунтовых вод. Принцип их работы заключается в том, что насос поднимает воду к теплообменнику, а затем охлажденная жидкость возвращается в почву.

Трубы от насоса типа «грунт — вода» разветвляют прямо в земле, закапывая их на определенную глубину — этот показатель зависит от климата в регионе, а также от требуемого количества тепла. Конструкция контура в этом случае должна иметь доступ к максимальному объему грунта, поскольку чем компактнее контур, тем сильнее его придется охлаждать. В качестве теплоносителя в данном случае используют смесь воды или солевого раствора с антифризом.

И вширь, и вглубь

В зависимости от условий, в которых требуется спроектировать систему обогрева дома, используют разные схемы геотермального отопления . Прежде всего они могут быть открытого или замкнутого типа. Открытый тип предполагает, что вода, забранная из источника, проходит по системе и, отдав тепло, вновь возвращается в землю (скважину или колодец) ниже по течению от точки забора. Схемы закрытого типа могут варьироваться в зависимости от размещения внешнего контура.

Главное условие для устройства горизонтальной геотермальной системы — наличие большого земельного участка. К примеру, для отопления дома площадью 100 кв. м под внешний контур нужно отвести порядка 250 кв. м земли. Длина контура может составлять несколько сотен метров. Трубы располагают не слишком глубоко под землей, что довольно просто устроить без применения специального оборудования. Для их размещения копают канавы и укладывают путепроводы на расстоянии 1-1,5 м друг от друга. Нужно иметь в виду, что поскольку трубы залегают не слишком глубоко, есть опасность их повреждения. Поэтому над контуром не должно быть построек и деревьев с мощными корнями.

Тепловая мощность такой системы зависит от вида грунта и климата: так, в умеренных широтах на 1м трубопровода, размещенного в глине, она составляет50-60 Вт, уложенного в песчаный грунт —30-40 Вт.

Наименее затратный вариант устройства геотермального отопления — монтаж водной системы. Для этого не требуются земляные работы, а трубы укладывают на дне озера или пруда. Естественно, что непременным условием для такого решения является наличие рядом большого  водоема (на расстоянии не более 100 м от дома) глубиной от 2 м.

Весьма эффективное решение — система с вертикальным контуром. Для ее устройства необходимы скважины глубиной от 25 до 150 м. Поскольку температура почвы ниже 15-20 м практически постоянна, система получается независимой от погодных условий. Как правило, бурят несколько таких скважин, располагая их на расстоянии друг от друга. Поскольку работы требуют применения специальной техники и значительных затрат, дорогостоящие вертикальные системы устраивают, когда площадь участка возле коттеджа ограничена и рядом отсутствует водоем.

Какой тип отопления выбрать в конкретном случае, зависит от климатических условий местности, а также наличия/отсутствия свободной земли или водоема. Поэтому работы по созданию системы отопления начинаются именно с анализа данных. Проект отопительной системы составляется с учетом особенностей здания и его теплопотерь, на основании которых рассчитывают необходимую мощность оборудования, разрабатывают схему обогрева с расстановкой котла и радиаторов.

Крупные вложения

Каковы плюсы и минусы геотермального отопления ? Прежде всего преимуществами системы являются неограниченное количество и доступность используемой энергии, за которую не нужно платить. В добавок такое «топливо» безопасно — оно не образует продуктов сгорания, а значит, не нужно сооружать дымоход или дополнительную вентиляцию. Для устройства геотермального отопления не требуется получения разрешений на установку оборудования. Более того, оно работает как на обогрев зимой, так и на охлаждение в летнюю пору, а также может функционировать длительное время, не меньше века.

Если говорить о недостатках системы такого вида, то главный из них — это высокая стоимость оборудования и монтажа (особенно вертикального типа). Капитальные вложения здесь в целом составят порядка 600 000-1300 ООО руб. Более точная цифра зависит от площади дома и мощности насоса. Помимо этого потребуется платить за регулярное сервисное обслуживание насоса. Рассчитывая цену такой системы, не стоит забывать и о необходимости наличия электроэнергии для ее работы. Затраты, правда, здесь небольшие: 1 кВт использованного насосом электричества превращается в 3-6 кВт тепловой энергии.

В целом можно сказать, что расходы  на обустройство геотермальной системы за счет экономии на топливе окупается в течение трех — семи лет. При этом такое отопление позволяет круглый год использовать бесплатную неисчерпаемую энергию самой природы и не зависеть от цен на газ или электричество.

Полезная информация: