Системи за геотермално отопление на селска къща: особености на подреждането със собствените си ръце

Принцип на функциониране

Феноменът на геотермалното отопление, чийто принцип наподобява този на обикновения хладилник, само че в обратна посока, става все по-популярен. Земята задържа топлина през цялото време и е възможно да се нагряват предмети на нейната повърхност. Идеята е, че горещата магма нагрява Земята отвътре, докато горната част, благодарение на земята, не замръзва.

Принципът на работа е следният: термопомпата се монтира отгоре, а топлообменникът се спуска в специална земна шахта. Подземната вода преминава през помпата и се загрява. Така получената топлина се използва за промишлени или битови цели. Ето как работи отоплението с подземна топлина.

Принципна схема на термопомпата

Обърнете внимание, че основното предимство на такава система е, че при консумация на електрическа енергия от 1 kW се получава полезна топлинна енергия в диапазона от 4 до 6 kW. За сравнение, един обикновен климатик не е в състояние да преобразува 1 kW електроенергия в 1 kW топлинна енергия (законът за запазване на енергията, защото загубите при преобразуването на един вид енергия в друг, уви, все още никой не е отменил). Отоплението с топлина от земята се изплаща доста бързо при правилен подход към прилагането на геотермалното отопление.

Прогнозни разходи и възвръщаемост на инвестицията

При избора на вече позната система за отопление със земен източник собствениците на жилища трябва да са наясно, че е необходима определена инвестиция. Марката на оборудването се избира в зависимост от изискванията на потребителя, а цената на устройствата зависи от много фактори, например мощност.

Устройствата с мощност 4-5 kW се оценяват на 3000-7000 USD, с мощност 5-10 kW струват 4000-8000 USD, а с мощност 10-15 kW - вече 5000-10000 USD. Освен това 40-50% от сумата ще бъде изразходвана за инсталационни работи и пускане на системата в експлоатация. Изходът е много впечатляваща сума пари. Но всички те ще се изплатят за около 3 до 5 години, а след това ще останат само сметките за електроенергия, които термопомпата ще консумира.

Принцип на производство на геотермална енергия

Работата на геотермалните отоплителни инсталации често се сравнява с тази на климатичните системи или конвенционалните хладилници. Всяка от тези схеми се състои от два топлообменни кръга. Предполага се, че земният контур нагрява средата (обикновено незамръзващ фреон), която след това се прехвърля в "домашния контур" в изпарителя на топлообменника.

Охладената течност, след като циркулира в къщата, трябва да се загрее отново до около +7°C, за да се повтори цикълът. През лятото обаче системата работи на обратния принцип, като охлажда въздуха в къщата, така че би било по-правилно да се нарича климатична, а не отоплителна система.

Използване на термопомпа

Дълготрайността на системата зависи от характеристиките и условията, при които работи термопомпата. В геотермалните инсталации той може да работи приблизително 1800 часа годишно. Това е средна стойност за географски ширини без топлинни подземни източници.

Принцип на работа на термопомпа

Принципът на работа на една отоплителна система е идентичен и не зависи от страната на производство или търговската марка. Геотермалните помпи могат да се различават по дизайн, размер и външен вид, но скоростта на производство на топлина винаги е еднаква за помпите на различни компании и от различни държави. Това се дължи именно на начина, по който природната енергия се превръща в топлина.

Последиците от тези грешни изчисления в крайна сметка водят до катастрофални последици - земята се свлича неравномерно, на някои места потъва много дълбоко и в резултат на това се повреждат защитните пластмасови тръби. Ако къщата се намира в близост, може да се появи деформация на основите или стените поради геоложки промени.

Периодично трябва да се вземат мерки за "регенериране" на земята, за което в топлообменника се подава допълнителна топлинна енергия. Това може да бъде енергия от слънчев колектор или отопление на сонда, когато термопомпата се използва в режим на охлаждане на помещението.

В заключение трябва да се отбележи, че геотермалната инсталация все още не е достъпна за всеки. В някои случаи периодът на изплащане може да продължи повече от 10 години, но в крайна сметка, разбира се, това са начините за отопление на жилища в близко бъдеще, които ще бъдат не просто алтернатива, а единственият възможен начин.

ВИДЕО: Геотермални термопомпи

Геотермално отопление: обяснение на начина на работа

Принципът на този вид отопление е съвсем прост и се състои в свойството на земята да не замръзва дори при доста ниски температури. Например при температура на въздуха от около минус 15 градуса по Целзий земята замръзва само до пет или седем градуса. А сега нека си отговорим на въпроса дали можем съвсем успешно да извлечем ползите от това свойство на земята и да отопляваме къщата с такъв ресурс? Отговорът е очевиден: разбира се, че е така, така че защо да не го направим? Факт е, че това не е толкова просто. За да инсталирате такова отопление, трябва да решите малките проблеми, свързани с него, които са изброени по-долу.

Инсталиране на геотермално отопление

• За да се извлече максимална топлина от земята, трябва да се съхрани тази топлинна енергия и да се концентрира за отопление на къщата, а това изисква известни усилия.
• Трябва да поддържате температурата на проводника. Отопляемата щранг тръба трябва да отвежда топлината към флуидите, които ще преминават през системата за централно отопление.
• Ако обаче този проводник изстине, температурата му трябва незабавно да се възстанови чрез нагряване. За да се реши този проблем, са изобретени специални геотермални термопомпи, които помагат в тази задача. Това устройство помага да се извлече необходимото количество топлина за нормално отопление на къщата, което може да се използва за различни нужди. Между другото, такива помпи са способни да обработват доста големи количества работа. Възможностите на конструкцията зависят пряко от нейното местоположение в къщата.

Ако в миналото такова явление като отопление на дома с помощта на земна топлина можеше да се срещне само извън нашата страна, днес подобни устройства не са чудо и не са рядкост.

Действие на топлинните структури

Имайте предвид обаче, че те не се монтират само в южните и топли части на страната, както може би си мислите. Още по-често се среща в северните райони.

Нека разгледаме по-подробно схемата на действие на тези структури. Преди много време хората са имали въпрос защо някои течности се изпаряват от някаква повърхност, а след това повърхността изстива и защо се отнема енергия. Веднага след като беше даден отговор на този въпрос, възникна идеята защо да не се задейства този механизъм в обратна посока, т.е. защо да не се получи топъл въздух вместо леден. Пример за това са съвременните климатични системи: много от тях могат не само да охлаждат, но и да затоплят въздуха. Единственият недостатък на тези устройства е ограничената им способност да функционират при ниски температури. При определена температура те просто не могат да работят. За разлика от тях геотермалното отопление на селска къща е напълно лишено от този недостатък, въпреки че принципът на работа е приблизително еднакъв и за двете, и за гореспоменатото устройство.

Геотермално отопление на селска къща

Монтаж на топлообменник

Действителните видове инсталации са следните:

• вертикални, при които трябва да се направят няколко сондажа;
• Хоризонтални, при които траншеите се изкопават под дълбочината на замръзване;
• Под вода, когато полагането се извършва на дъното на най-близкия воден басейн.

Това е интересно: Нека видим заедно - коя е най-ефективната еднотръбна или двутръбна отоплителна система?

Инсталиране на системата

Геотермалното отопление на селска къща изисква значителни финансови инвестиции. Високата крайна цена на системата се дължи до голяма степен на големия обем строителни работи, свързани с инсталирането на отоплителния кръг.

С течение на времето финансовите разходи се изплащат, тъй като топлинната енергия, използвана през отоплителния сезон, се извлича от земните недра с минимално количество енергия.

• основната част трябва да е разположена под земята или на дъното на воден басейн;
• В самата къща се монтира само достатъчно компактно оборудване и се полага радиатор или кръг на подово отопление. Оборудването, разположено вътре в къщата, позволява да се регулира отоплителната среда.

При планирането на отоплителна инсталация с източник земята е необходимо да се вземе решение за варианта на инсталиране на работния кръг и вида на колектора.

Съществуват два вида колектори:

1. Вертикална - потопена е в земята на няколко десетки метра. За целта е необходимо да се направят няколко сондажа на малко разстояние от къщата. Веригата се потапя в сондажите (най-надеждният вариант са тръбите от омрежен полиетилен).

2. Недостатъци: Високи финансови разходи за пробиване на няколко сондажа в земята от дълбочина 50 метра.

   Предимства: Подземното разположение на тръбите на дълбочина, където температурата на земята е стабилна, осигурява висока ефективност на системата. Освен това вертикалният колектор заема малка площ.

3. Хоризонтално. Този колектор може да се използва в райони с топъл и умерен климат, като дълбочината на замръзване на почвата не трябва да надвишава 1,5 метра.

4. Недостатъци: Необходимост от използване на голяма площ на парцела (основният недостатък). След инсталирането на веригата този парцел не може да се използва за градина или зеленчукова градина, тъй като системата работи с пренос на студен хладилен агент, което води до замръзване на корените на растенията.

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   Предимства: По-евтина работа със земята, която можете да извършите дори сами.

Геотермална енергия може да се произвежда чрез полагане на хоризонтален геотермален кръг на дъното на незамръзнал воден басейн. Това обаче е трудно да се осъществи на практика: резервоарът може да се намира извън частния имот и тогава ще е необходимо да се одобри инсталирането на топлообменника. Разстоянието от отопляемия обект до водния басейн не трябва да надвишава 100 метра.

Изисквания за геотермално отопление на къща със собствени ръце

На пръв поглед може да изглежда, че разходите за подреждане са твърде високи, но използвайки инсталацията дълго време, всеки може да види, че това отопление се изплаща бързо и не изисква никакви инвестиции.

Геотермалното отопление изисква:

• Еднократна инвестиция на голяма сума пари;
• Полагат се много усилия за въвеждането им;
• Правилна и подходяща подготовка.

Освен това почти всеки месец има редовни увеличения на цените на ресурси като газ и електроенергия, но тези цени не засягат геотермалната система.

Част от системата е разположена под земята, поради което земята се използва като източник на топлина. Този тип отопление изисква кладенец, сонда и топлообменник. Единственото устройство, което се монтира в къщата, е това, което генерира топлината, и по правило не изисква много място. Това устройство регулира температурата и подава топлинна енергия. При инсталирането на системата е необходимо малко тръбно разклонение и радиатор, а ако сградата е малка, генераторът се инсталира в мазето.

Самостоятелно инсталиране на геотермално отопление

Цената на проекта и работата, свързана с инсталирането на геотермална структура, е доста значителна, тъй като закупуването на цялото необходимо оборудване, участието на екип от специалисти и необходимостта от продължителни изкопни работи не могат да бъдат евтини.

Въпреки това, поради рентабилността на инсталирането на този вид отопление в една къща, периодът на изплащане е доста бърз. Инсталирането на други източници на алтернативно производство на енергия, като например слънчеви панели, които могат да захранват геотермалната мрежа, допълнително ще спомогне за спестяването на средства. Дори и при значителни скокове на цените на изкопаемите горива и газа, те няма да се отразят на разходите за отопление.

Основната част от електрическата мрежа е скрита дълбоко под земята; резервоар за хладилен агент, който е поставен в сондаж, доставя горивото до къщата. В мазето или в друго сервизно помещение ще трябва да се постави генератор на топлина. Повечето от тези устройства са доста компактни. Ще трябва да се монтират няколко радиатора, за да се затоплят помещенията.

Възможно е да се регулира температурата в къщата и потреблението на енергия от инсталирания генератор. Инсталацията се придружава от монтаж на отоплително оборудване и тръбопроводи. В повечето помещения топлинният генератор се премества в отделно помещение, така че шумът от работата да не пречи на дейностите на обитателите.

Как да си направим геотермално отопление със собствените си ръце у дома

Схема на монтаж на геотермална помпа.

Това е един от най-скъпите и трудоемки видове отопление. Ще трябва да извършите обширни изкопни работи и разходите за оборудване ще представляват по-голямата част от разходите. Преди да започнете да създавате такова отопление със собствените си ръце, трябва да разберете какви системи се използват и какви са особеностите на тяхното разположение.

Материали, необходими за инсталиране на геотермално отопление:

• полиетиленови тръби;
• термопомпа;
• отоплителни радиатори.

Класификация по видове:

• Най-често се използва хоризонтален топлообменник, като тръбите се полагат в земята на дълбочина, по-голяма от нивото на замръзване на почвата във вашия район. Този тип отопление има съществения недостатък, че веригата заема голяма площ. Ако площта на къщата ви е 250 m², трябва да положите тръбите на площ от около 600 m², което не е възможно за всеки обект. Това е особено неудобно, ако районът вече е озеленен, напр. колекторът не трябва да е по-близо от 1,5 м от дърво;
• Вертикалният топлообменник е много по-малък, но струва повече. За да го инсталирате, се нуждаете от малко място, но ще трябва да използвате оборудване за пробиване.

Сондажът може да бъде с дължина от 50 до 200 метра, но с продължителност до 100 години. Този метод е удобен, когато площта на вилата вече е подредена, не е необходимо да се променя съществуващият ландшафт. Не е възможно да инсталирате този вид геотермално отопление изцяло със собствените си ръце, тъй като е необходимо специално оборудване за пробиване на кладенец - най-икономичният начин е водоразпределителен топлообменник, който използва топлинната енергия на водата. Тя може да се използва, ако разстоянието до водата е по-малко от 100 метра. Изгражда се спираловиден тръбен кръг, който се полага на дълбочина, по-голяма от зоната на замръзване; водният басейн трябва да е с площ над 200 m². При този метод няма нужда от мащабни земни работи и всичко може да се направи със собствените ви ръце.

Сложността на този проект е доста висока и ако решите да го направите сами, третият метод е най-достъпен. Ако закупите скъпо оборудване, монтажът трябва да бъде извършен добре, в противен случай системата няма да работи правилно.

Източници на геотермално отопление

Следните източници на земна топлинна енергия могат да се използват за геотермално отопление:

• висока температура;
• Ниска температура.

Високотемпературните източници включват например термални извори. Те могат да се използват, но обхватът на приложението им е ограничен от действителното местоположение на тези източници. Ако в Исландия този вид енергия се използва активно, то в Русия термалните води се намират далеч от населените места. Повечето от тях са концентрирани в Камчатка, където подземните води се използват като охлаждаща течност и се подават към системите за БГВ.

Не е необходим вулкан, за да се използва ефективно топлинната енергия на Земята. Достатъчно е да се използват тези ресурси, които се намират само на 200 метра от земната повърхност.

Но за нискотемпературни приложения имаме всички предпоставки. Околните въздушни маси, земята или водата са подходящи за тази цел. За извличане на необходимата енергия се използва термопомпа. Това е процедура, при която температурата на околната среда се преобразува в топлинна енергия не само за отопление, но и за снабдяване с гореща вода в частни домакинства.

Предимства

Функцията на тези отоплителни системи се основава на изцяло ново и необичайно гориво - енергията от земята се използва както за климатизация, така и за отопление на частни жилища. Тази енергия осигурява оптимална и комфортна среда на живот и не замърсява околната среда с вредни вещества и отпадъци. Къщата се отоплява с безплатна енергия; за 1 kW електроенергия системата връща 4-5 kW топлина.

Също толкова важно е, че не е необходимо да се закупуват допълнителни аспиратори и комини, които може да са необходими за осигуряване на безпроблемната работа на други видове отоплителни системи. По време на работа на отоплението от земята не се отделят вредни изпарения или миризми, системата не произвежда излишен шум и не заема много място. Геотермалните инсталации, за разлика от системите на твърдо и течно гориво, са практически невидими за хората, не нарушават целостта на фасадата и интериора на къщата.

Не е необходимо да се инвестира време в складиране, доставка и закупуване на гориво, тъй като енергията на Земята е неизчерпаема.

Геотермалните агрегати, за разлика от системите за твърдо или течно гориво, не са видими за обитателите и не нарушават целостта на фасадата или интериора на къщата. Няма да ви се налага да отделяте време за проблеми като съхранение, доставка и закупуване на гориво, тъй като енергията на планетата е неизчерпаема.

Ако се налага да отоплявате дома си с топлина от земята, струва си да разгледате и финансовата страна на този проект. Струва си да се отбележи веднага, че процесът на инсталиране на такава система ще бъде по-скъп, отколкото при дизеловите или газовите системи.

В противовес на това можем да отбележим, че нивото на потребление на електроенергия е много по-ниско, така че в дългосрочен план икономическата целесъобразност от закупуването само на геотермално оборудване е видима с просто око. Според разработчиците за всеки изразходван киловат електрическа енергия ще се връщат до пет киловата топлинна енергия.