Геотермальне опалення: що це таке та головні особливості його побудови
Кожен господар шукає економічні методи обігріти своє житло, тому якщо ви один з таких, то вам буде корисно з'ясувати, що таке геотермальне опалення. Крім того, в рамках цієї статті ми розглянемо не лише його особливості, а також плюси та мінуси та деталі щодо власноручного монтажу. Тому рекомендуємо дочитати цю публікацію до кінця, щоб не прогаяти важливих моментів.
Геотермальне опалення: що це та його принцип роботи
Принцип роботи геотермального опалення полягає в наявності у пристрої спеціальної системи, яка допомагає черпати теплову енергію з надр землі. Складається конструкція із внутрішньої та зовнішньої частини системи опалення. Виходить, що вона містить насос, а також два контури.
Теплоносій, який проходить трубками та радіаторами віддає тепло внутрішній частині приміщення. Також можливе підключення до цієї системи та теплої підлоги, за умови, що вона є складовою внутрішнього контуру.
Зовнішня частина системи знаходиться глибоко у ґрунті або у воді, має досить великі габарити. Як теплоносій часто виступає антифриз (використовується і звичайна вода). Основним елементом у всій цій конструкції є тепловий насос. Під час своєї роботи він витрачає до 1 кВт потужності, за яких здатний видавати енергію в кількості 4-5 кВт.
Все тепло, яке виробляється наносом, віддається будинку через батареї, радіатори, теплі підлоги, на цьому і вибудовується принцип роботи економного геотермального опалення.
Що відбувається у робочому стані
На цьому етапі розглянемо, як працює геотермальне опалення будинку. Для цього розпишемо все у вигляді покрокових пунктів:
- Теплоносій у зовнішньому контурі набуває температури навколишнього середовища.
- У такому стані він піднімається до насоса, де остаточно розігрівається.
- Тиск у дроселі підвищується, внаслідок чого теплоносій звужується.
- Далі енергія землі в розігрітому стані надходить трубами до будинку.
На замітку! За умови правильної реалізації монтажу системи геотермального опалення вдасться окупити розроблену конструкцію за короткий проміжок часу.
Види розробленої системи
Теплообмінник, який використовується в системі та функціонує від джерела з низьким показником температури, може влаштовуватися по-різному. Зазвичай для цієї мети застосовується вертикальне або горизонтальне розміщення зовнішнього контуру. Насос та внутрішній контур залишаються у стандартному положенні без змін.
Вертикальний спосіб розміщення передбачає використання спеціальної витягнутої шахти, яка може перетинати або не перетинати водяний горизонт у глибині ґрунту. При виборі такого типу опалення відбувається буріння відразу кількох свердловин у передбачуваному місці. Вони мають похилий стан. Усередині них монтується зовнішній контур. Такий прийом використовується для збереження ландшафтного дизайну на прибудинковій ділянці. Глибина свердловини у вертикальному розташуванні становить 50-100 метрів. Усе залежить від геологічних умов обраної місцевості. Фахівці вважають, що цей спосіб буде ефективним під час експлуатації.
Горизонтальний варіант розташування вимагає обов'язкового пристрою трубопроводу-змійовика у глибині ґрунту. Для організації такого різновиду опалення готують спеціальний котлован або контур розміщується у водоймі. Закладка горизонтального контуру виправдана тільки у випадку, коли є вільне розташування або будинок тільки починає зводитися з нуля.
Корисне відео
Важливо! При закладці контуру горизонтальним шляхом, рекомендується дізнатися точну глибину промерзання ґрунту, так як конструкцію необхідно встановлювати нижче цієї позначки.
Джерела енергії, які можуть використовуватись для опалення
Геотермальне тепло може приходити до будинку двох типів джерел земляної енергії. Їх ділять на:
- високотемпературні. До таких відносять саме гейзери. Вони допомагають ефективно опалювати житло, але не завжди знаходяться поруч, тому часто доводиться віддавати перевагу наступному виду;
- низькотемпературні. Температура внутрішніх шарів ґрунту зазвичай досягає 10-15 градусів (залежно від регіону та клімату в ньому). При цьому рівень температури залишається стабільним навіть при зміні пір року. Як низькотемпературне джерело енергії може виступати і вода з великих водойм.
Таким чином, вдається перетворити енергію з надр землі: з теплої в холодну, а з холодної в теплу. Цей процес відбувається за допомогою спеціально передбаченого насоса.
Види геотермальних установок
Розібравшись із геотермальним опаленням і що це таке, доцільно вивчити можливі його варіанти. До них належить:
- Земля-вода. При цьому способі відбувається забір теплової енергії з ґрунту за допомогою облаштованих зондів. Вона далі накопичується в колекторі, а потім передається в опалювальну систему у вигляді рідкого теплоносія.
- Вода-вода. Теплова енергія видобувається з природного водоймища (річка, ставок, озеро). Штучні повністю виключаються. Такий спосіб взяття теплової енергії вважається одним із найстабільніших за показниками температури.
- Повітря-повітря. Це опалення працює за дещо іншим принципом. Для його реалізації знадобляться вентилятори та випарники, які з'єднуються у єдину систему. Як ресурс виступає повітря.
Що стосується останнього типу опалення - повітря-повітря, то воно відрізняється своєю ефективністю тільки доти, поки температура повітря не знизиться до показника -15 градусів. При похолоданні ККД (коефіцієнт корисної дії) також знижується.
Переваги і недоліки
Робота конструкції геотермального опалення, як і всі інші системи, мають свої позитивні та негативні якості. Почнемо з переваг:
- опалення є не тільки високоефективним, а й маловитратним;
- монтаж легко здійснюється власноруч;
- відзначається пожежна безпека, оскільки спалювання палива не відбувається;
- тривалий термін служби обладнання (насамперед насоса);
- екологічно чистий спосіб опалення без виділення токсинів та запаху;
- є багатофункціональним, оскільки може давати охолодний ефект.
У питанні організації цього типу устаткування необхідно виділити один умовний мінус — великі первинні витрати, які знадобляться на облаштування.
Важливо! Також як недолік може бути і обмеженість використання даного способу опалення. Наприклад, у районах з великою забудовою важко отримати дозвіл на проведення відповідних видів земляних робіт.
Принципи облаштування
Опалення за рахунок тепла землі виконується у декілька етапів. Для їх реалізації не обов'язково залучати спеціалістів, єдине, що може знадобитися — професійна бурильна установка, та й у крайніх випадках.
Перший етап: виконання попередніх розрахунків
Розрахунки проводяться для того, щоб конструкція почала працювати ефективно в період опалювального сезону. Тут можуть бути відмінності у цифрах у разі різного рівня теплоізоляції споруди. Щоб обігріти площу у вигляді 1 квадратного метра, знадобляться насосні установки наступної потужності:
- з відсутньою теплоізоляцією – 120 Вт;
- із звичайною - 80 Вт;
- з енергозберігаючою – 40 Вт.
Крім цих значень, рекомендується врахувати ще й можливі втрати тепла безпосередньо в домашніх умовах. Наприклад, для великих будинків цей показник може досягати 9 кВт. У такому разі насосна установка має забезпечувати показник потужністю 216 кВт/год. Але краще, якщо до цього показника додати ще 10-15%. Відповідно до цих значень, оптимальна потужність насосної установки для геотермального опалення будинку – це 10,8 кВт.
Сюди слід віднести і температуру грунту на рівні, де знаходиться свердловина. На жаль, багато хто ігнорує цей фактор, внаслідок чого відбувається порушення працездатності системи опалення. Температура внутрішніх шарів ґрунту може змінюватись в залежності від рівня присутньої вологості в них. Параметри в залежності від цього можуть бути такими:
- сухий - 25 Вт/м;
- вологий субстрат -45-55 Вт/м;
- твердий ґрунт – 85 Вт/м;
- з наявністю ґрунтових вод - 110 Вт/м.
Після проведення розрахунків та вибору відповідно до них обладнання, можна приступати до монтажу.
Корисне відео
Другий етап: монтаж та відповідне обладнання
Для пристрою геотермального опалення можна використовувати готові пристрої. Як їх підійде задній змійовик від холодильника, а також кондиціонер зі зміненим зовнішнім та внутрішнім контуром. Визначившись із засобом, що грає роль контуру, можна приступати до буріння свердловини.
Її глибина має бути не менше 20-100 метрів. Для цієї мети нагоді професійний бур (це єдина маніпуляція, яка може вимагати відповідної спеціалізації при монтажі).
Також як місце, куди буде закладено зовнішній контур, може бути підготовлений котлован (але, лише за умови, якщо для цього є достатньо вільної площі). На його дно насипають пісок. Достатньо присипати, щоб повністю перекрити видимість ґрунту.
У підготовленій траншеї викладають труби зовнішнього контуру, утворюючи спіраль чи змійку. Для цього підходять і пластикові труби, головне, щоб вони витримували тиск до 6 бар. Виходить, що ці канали мають виконувати роль зондів. Обв'язку складають із трьох-чотирьох ліній, причому крайні ділянки формують у загини U-подібної форми.
Третій етап: підключення теплового насоса до опалення
Підключення теплонасоса для опалення будинку теплом землі здійснюється за стандартною схемою, як і стосовно інших видів опалювальних систем. Для цієї мети використовується наступний принцип:
- Контури ґрунтового колектора підводяться до будинку (в те приміщення, де заплановано монтаж насоса).
- Далі до насоса, відповідно до інструкції, що є в комплекті, підключається буферний бак, від нього холодний контур виводиться для організації теплої підлоги і через стояки підключається до радіаторів опалення.
- Від теплового насоса виводиться ще два контури: холодний і теплий. Вони обидва підключаються до бойлера або газової колонки.
Подібним чином, організована система опалення працює набагато ефективніше не лише щодо тепловіддачі, а й витрат на комунальні платежі.
Особливості експлуатації та утримання обладнання
Змонтувати опалення теплом землі та насолоджуватися ним ще недостатньо. Важливо знати деякі принципи його експлуатації та обслуговування. Про це розповідаємо у цьому розділі:
- як одиничний спосіб опалення, геотермальне та його принципи роботи, використовують тільки, якщо в період опалювального сезону на вулиці температура не падає до заморозків. З іншого боку, воно підходить для промислових приміщень (гаражів, льохів, підвалів), де достатньо притримувати рівень температури 15 градусів. В іншому випадку для великого житлового будинку краще, якщо земельний спосіб опалення буде другорядним;
- насосна установка теж не потребує щодобового контролю. Щоб вона пропрацювала досить тривалий період часу, необхідно провести якісний монтаж та надати їй нормальні експлуатаційні умови (про них можна дізнатися в інструкції, що надається на упаковці;
- систему, яка передає енергію від землі до опалювального обладнання (насос, буферний бак) рекомендується перевіряти двічі на рік щодо пошкоджень, появи іржі, корозії, окислень. Це проводиться перед початком опалювального сезону та на етапі його завершення;
- є необхідність один раз на півроку перевіряти хімічний склад теплоносія та його кислотність. Це необхідно для того, щоб ресурс правильно виконував свою функцію;
- Огляд водяних фільтрів і теплообмінників аналогічно рекомендують проводити раз на шість місяців. Бажано перед та після опалювального сезону. Щоб і далі зберегти опалення енергією землі в робочому стані, при виявленні закупорок та нальоту обов'язково проводять прочищення.
При регулярному дотриманні таких маніпуляцій опалення пропрацює відведений термін без нарікань.
Варіанти найкращих геотермальних насосів
Вибір типу насосного обладнання - не остання необхідність, про яку необхідно знати при спробі організувати опалення будинку теплом землі. У цьому розділі рекомендуємо вивчити найпоширеніші та найефективніші агрегати від іменитих брендів. Звернути увагу слід на виробників:
- Viessmann. Насоси цього бренду відрізняються високою продуктивністю - приблизно до 290 кВт, а також здатні нагрівати теплоносій до 60 градусів. Зазвичай у ній є вбудована накопичувальна ємність. Серед продуктів виділяють модель Vitocal 300-G/W Pro. Саме вона адаптована до суворого зимового клімату.
- Vaillant. Пристрої цього виробника відрізняються середньою продуктивністю 46 кВт. Крім того, вони досить непогано прогрівають теплоносій – до 60 градусів.
- Stebel Eltron. Устаткування цієї компанії можна адаптувати для встановлення у вентиляційні системи під час літнього сезону. Максимальна продуктивність установок сягає 98 кВт. Занадто великий асортимент агрегатів, тому якщо віддали перевагу цьому виробнику, зверніться до фахівця для підбору оптимального агрегату.
Можна зробити висновок, що можна обійтися і лише геотермальним опаленням за умови правильно обраної насосної станції.
Корисне відео
Висновок
Геотермальне опалення - це зручний альтернативний варіант іншим системам. Для його організації потрібен лише відповідний дозвіл та правильне планування складових. Натомість укомплектоване опалення порадує теплом, а можливо і приємною прохолодою у літній період.
