Тепло земли на службе человека или что такое геотермальное теплоснабжение
Уютное и уютное жилище, в котором холодно летом и зимой тепло, — это, без преувеличений, мечта каждого человека. Есть очень много видов домового отопления – дрова, торф, электрическая энергия, уголь, газ, геотермальное теплоснабжение. Но оборудование, работающее на угле, газе, торфе и тому аналогичном, совсем нельзя отнести к категории чистых в экологическом плане и безопасных. А цена этого топлива колеблется достаточно сильно.
Большинство считают, что газовое теплоснабжения приватного дома – это подходящий вариант. Но тут также есть некоторые очень значительные негативные факторы. В большинстве случаев установить аналогичное теплоснабжение нереально, если к вашему загородному дому не подведена магистраль газа. Процесс установки газовой установки просит непрерывного обслуживания, строгого выполнения всех правил безопасности, и также специализированных разрешений.
Но есть один очень замечательный вариант теплоснабжения без газа – это геотермальное домашнее отопление. Количество клиентов таких систем становится больше каждый день, потому как подобное отопление может похвалиться большим количеством немаловажных достоинств. К числу самых основных нужно отнести то, что аналогичная система отопления является очень экономичной, и также чистой в экологическом плане и неопасной.
Рабочий принцип
Система обогрева от тепла земли состоит из 3-х главных составляющих:
- Внутренний контур;
- Наружный контур;
- Тепловой насос.
Многие задают вопрос: что собой представляет теплоснабжение энергетикой земли? Конструкция подобной системы довольно трудна для понимания, благодаря этому для объяснений приведем маленькой пример.
Необходимо заявить, что геотермальная система в определенном роде собой представляет холодильник, только «наоборот».
Атомайзер, который тут роль играет морозильника, находится в глубине недр земли. Конденсатор, который сделан в виде медного змеевика, применяется для доведения воздуха или воды до нужной температуры. Температура атомайзера, находящегося под землёй, при этом значительно меньше, чем над поверхностью.
По заявлениям изготовителей подобных отопительных систем, температура находится в диапазоне от 5 до 8 градусов по Цельсию.
Применение надежных прочных компрессоров, и также передовые разработки рефрижераторных систем позволяют создавать уникальные и оригинальные способы «некачественного» тепла, которое будет над землёй, в «хорошее» тепло, которое в последующем используется в геотермальном отоплении приватного дома.
В конечном итоге, это дает возможность начать товарное производство важного элемента при этом способе обогревания помещения – тепловых насосов.
Геотермальные системы обогрева работают на принципе физической теплопередачи хладагенту за счёт энергии земли. Примерно такой же рабочий принцип реализовывается в обыкновенном холодильнике. Более 75% всего объема тепла, которое выделяется при функционировании системы отопления дома, собой представляет энергия внешней среды, которая в последующем скапливается и поступает в комнаты для проживания и другие помещения загородного дома.
Из-за этой причины эта энергия обладает идеальной способностью к самовосстановлению, благодаря чему геотермальной системой обогрева не наноситься никакого ущерба экологическому и энергетическому балансу нашей планеты.
История возникновения
Главная причина возникновения подобных отопительных систем загородных домов – это энергетические кризисы, имевшие место быть в 70-х годах прошлого столетия. С самого начала, Только самые элитные и богатые семьи позволяли себе установить технологическую систему обогрева из земли.
В последующем благодаря поэтапному формированию науки и техники, и также возникновению передовых технологий, подобные системы получили более масштабное распространение, ведь их цена приобретения регулярно уменьшалась.
Сейчас для семьи со средним доходом геотермальная система обогрева доступна без серьезного ущерба по бюджету. Усовершенствование и обновление геотермального оборудования выполняется до этих пор, потому как установка новых агрегатов ведет к уменьшению энергопотребления и значительной экономии.
Функционирование аналогичных систем отопления выполняется на качественно новом и оригинальном топливе – энергия недр земли применяется для кондиционирования, и также обогревания приватного дома. Эта энергия выполняет хорошие и уютные жизненные условия, и также не загрязняет внешнюю среду вредными веществами и отходами. Домашнее отопление выполняется при помощи бесплатной энергии, на 1 кВт электрической энергии система возвращает 4-5 кВт тепла
Геотермальное теплоснабжение дома за городом хорошо и безопасно не прекращает работу без каких-то процессов сгорания, благодаря этому нет предпосылок к тому, что система может воспламениться или разразиться.
Не меньше основное преимущество – нет надобности в покупке добавочных вытяжек и дымоотводов, которые могут понадобиться для оснащения бесперебойного функционирования других видов систем отопления. В ходе работы теплоснабжения от земли не отличаются опасные испарения и запахи, подобная система не издает избыточного шума, к тому же много места не займет.
Геотермальные агрегаты, в отличии от твердотопливных и жидкотопливных систем, почти не видны для людей, они не разрушают целость фасада и домашнего интерьера. Не понадобится расходовать время на обдумывание данных вопросов, как хранение, доставка и приобретение топлива, потому как энергия планеты неисчерпаема.
Еще 1 очень примечательный факт – при помощи геотермальных насосов можно обогревать помещения во время зимы или охлаждать загородный дом во время жары.
Если вам нужно домашнее отопление теплом земли, то также необходимо учитывать его материальную сторону. Тут же напомним, что монтажный процесс такой системы попросит больших расходов если сравнивать с дизельным и газовым оборудованием.
В противовес этому можно подчеркнуть, что уровень электропотребления намного меньше, так что в долговременной перспективе финансовая правильность приобретения собственно геотермального оборудования видна неподготовленным глазом. По словам разработчиков, с каждого израсходованного киловатта электроэнергии будет возвращено до пяти киловатт энергии тепла.
Есть несколько вариантов, разрешающих потратить минимум пространства для установки тепловых насосов:
- работа подземных зондов. Чтобы это сделать понадобиться запустить в глубокую скважину специализированный контур, который наполнен антифризом;
- работа тёплых вод которые находятся в грунте. Чтобы это сделать понадобиться пробурить достаточно глубокую скважину. Подземные воды прогоняются через теплообменный аппарат, заранее выкачиваясь насосом;
- прокладка специализированных зонтов горизонтально меньше уровня зимнего оледенения на дне пруда.
Заключение
В заключение напомним, что геотермальное чистое в экологическом плане теплоснабжение для обогревания дома за городом эффектнее всего проявило себя при совместном рабочем режиме с «полами с подогревом». Это позволяет домовладельцу усладится неподражаемым уютом и удобством, и также сэкономить неплохую денежную сумму.
Главное положительное качество подобного оригинального комбинирования состоит в том, что обеспечивается принцип одинакового нагрева всего помещения, мешая созданию зон перегрева. За год работы экономия от применения такой системы полов с подогревом и геотермального теплоснабжения может достигать порядка 20% если сравнивать с классическими радиаторными батареями.
Геотермальное теплоснабжение собственными руками — вполне настоящий проект, который сулит немало выгод хозяевам частных строений. Разумеется, часть оборудования придется приобрести в готовом виде, потому как его изготовление дома просто нереально. Но очень большой объем работ можно создать и собственными силами, не заманивая профессионалов.
Существенная экономия финансов — лишь одно из положительных качеств подобного решения. Еще 1 «плюс» — убежденность для материалов и выполненных работ.
Установка геотермального теплоснабжения для дома: есть ли смысл?
Геотермальное теплоснабжение используется для системы для отопления.
В качестве основополагающего или добавочного источника получения тепла служит энергия земли.
Обогрев дома теплом из-под земли: что это такое
В России высокотемпературные (термальные) родники размещаются очень неодинаково, в основном вдалеке от населённых пунктов, что осложняет их применение для целей теплоснабжения.
По мере формирования технологий и внедрения новых видов оборудования, для изготовления энергии тепла возникла возможность воспользоваться и низкотемпературными источниками.
По мимо прочего, подземные слои, находящиеся на расстоянии 50—100 метров ниже поверхности земли, имеют хорошую температуру равную 10—12 °C. Такие значения будут сохранены не зависимо от времени, что предоставляет возможность пользоваться теплоснабжением в течении круглого года.
Плюсы системы геотермального теплоснабжения:
- Экономность. Источниками являются возобновляемые ресурсы, что дает возможность избежать вложений финансов в покупку топлива, как в случае применения классических систем. Не понадобятся и лишние траты, связанные с перевозкой, хранением топлива.
- Безопасность. Маловероятно появление каких-нибудь опасных ситуаций, взрывов и возгораний.
- Экологичность. Так как процесс сгорания в геотермальной системе не применяется, то и свойственные ему выбросы в атмосферу исключены.
- Автономность. Если есть наличие автоматизированного управления, не просит постоянного вмешательства или непрерывного внешнего контроля.
Минусы:
- Немалые первоначальные расходы финансового плана.
- Кропотливая установка.
- Необходимость источника электроэнергии.
Как действует система геотермального теплоснабжения
Тепло для обогревания жилья или подачи горячего водообеспечения получают способом изменения его из энергии внешней среды при помощи особенного агрегата.
Важным элементом геотермальной установки считается тепловой насос, который соединён с внешним и внутренним отопительным контуром.
Строение внутреннего контура подобно классическому варианту теплоснабжения (газ, вода). Это: трубы и отопительные приборы.
Наружный контур, размер которого гораздо выше внутреннего, размещаясь под землёй, считается незаметным в процессе его эксплуатации. Изнутри него двигается тепловой носитель. Это: или обычная вода, или антифриз, в основном, — на основе этиленгликоля. И, другой вариант намного лучше.
Температура носителя тепла уравнивается с температурой среды, когда он находится во внешнем контуре, а потом он отправляется в тепловой насос. Пройдя через него, подогретые массы направляются по внутреннему контуру.
Наличие теплового насоса и считается основным аргументом для получения энергии тепла, которая предназначен для будущего её применения потребителем (обогрев жилья, горячее водообеспечение).
КПД данного устройства некоторых может привести в удивление. Потребляя электроэнергию в объёме 1 кВт в результате собственной работы «выдаёт» чуть больше — 4—5 кВт, что смотрится очень странным.
Происходит это благодаря как особенностям конструкции прибора, так и тому, что он, кроме электрической, применяет энергию тепла земли в качестве добавочной (даже при невысокой температуре грунта).
Тепловой насос способен работать целый год и использоваться в течении 15—25 лет.
Примечание! Некоторые профессионалы уверяют, что с учитыванием трения или износа, настоящий период действия системы безостановочно для выполнения строительных работ составляет порядка 10 лет.
Как выполнить геотермальное домашнее отопление собственными руками
Прогрессивный способ геотермального домашнего отопления применяет рабочий принцип, заключающийся в использовании тепла земли для обогревания помещения. Так как классическое горючее относится к исчерпаемым натуральным ресурсам, то стоит побеспокоиться заблаговременно о переходе на самые новые безграничные источники энергии.
Фаворитами в изготовлении и эксплуатации систем геотермального обогревания домов считаются страны Скандинавии. Они популяризируют это разновидность установок и рекомендуют его в регионы, имеющие широкий потенциал его применения.
Использование оборудования
Ошибочно считать, что теплоснабжение от земли можно применять исключительно там, где находятся горячие водные источники, есть тёплые гейзеры и другие натуральные подземные отопительные источники. Последние достижения науки и техники разрешают удачно использовать геотермальное домашнее отопление и в умеренных широтах.
На данное время у нас в государстве такой вид обогревания пока еще относится к альтернативным способам получения тепла. Однако, во многих случаях он считается почти что замечательным для дачных или коттеджей. Установленное геотермальное домашнее отопление собственными руками способно работать в 2-ух режимах:
- обогрев в зимнее время;
- охлаждение во время жарко погоды.
Подобным образом сформировывается наиболее благосклонная обстановка в помещении.
ВИДЕО: Как не прекращает работу геотермальное теплоснабжение
Работа системы
В доме нужно установит тепловой насос. Он будет отбирать энергию от грунта или вод которые находятся в грунте, отдавая ее циркулирующему в доме по трубам тепловому носителю. Этот рабочий принцип был выявлен еще в девятнадцатом веке французским физиком Сади Карно.
Составными элементами базисного узла считаются:
- нагнетатель воздуха;
- атомайзер;
- конденсатор;
- дроссельный клапан.
Нагнетатель воздуха занимается «сжатием» тепла и перемещением его к потребителям. Сам прибор нуждается во внешнем источнике электрического питания.
Работа теплового насоса ведется по следующему методу:
- Коллектор-теплозаборник должен содержать изнутри жидкость, имеющую невысокую температуру замерзания. Часто во время изготовления геотермального теплоснабжения собственными руками вовнутрь заливают воду с очень высоким содержанием солей, разбавленный водой спирт, гликолевые смеси.
- В модуле атомайзера тепло отдается хладагенту, имеющему низкую температуру кипения, в данное время он закипает и переходит в парообразное состояние.
- Поставленный в цепи нагнетатель воздуха содействует повышению давления пара, из данного следует температурное увеличение вещества до 78-80 0 С.
- Попадая в конденсатор вещество-хладагент переходит в жидкую фазу, вместе с этим выделяется энергия для отопительного контура.
- Возврат появившейся жидкости в нагнетатель воздуха выполняется сквозь дроссельный клапан.
Так как тепловой насос для отапливания дома действует по принципу рефрижератора, то его иногда называют «холодильником наоборот». В большинстве случаев энергия из земли используется для монтажа полов с подогревом.
Правильно проведенные расчеты и хорошо сделанный процесс установки трубного змеевика могут обеспечить отдачу от одного потребленного насосом киловатта пятикратное увеличение мощности на выходе.
ВИДЕО: Как не прекращает работу геотермальный тепловой насос
Процесс установки трубного змеевика
Важными вариантами установки являются такие варианты:
- вертикальный, когда необходимо пробурить несколько скважин;
- горизонтальный, где выкапывают канавы ниже глубины обмерзания;
- водный, когда кладка ведется по дну близлежащего пруда.
Бурение колодцев
Для хорошего применения энергии тепла земли, если участок около сооружения маленькой, нужно пробурить глубинные скважины. В глубине земли на нескольких метрах сберегается устойчивая хорошая температура. Использование подобных геотермальных скважин обеспечивает теплом контур трубного змеевика. Дальше это тепло подается второму внутреннему контуру, размещенному в помещении.
Часто бурение нескольких скважин обходится даже меньше, чем проведение укладки по дну пруда. Вследствии этого процесс становится доступным для большего количества жаждущих.
Процесс ведется маленькой буровой установкой и минимальным количеством дополнительной техники. Это почти не затрагует находящуюся территорию. Обустройство скважины разрешается даже в водной массе, однако она не должна быть ближе, чем на 2-3 м от жилого сооружения.
Самая большая применяемая глубина составляет до 200 м, однако нередко результативность рождается с уровня в 50 м. На другом шаге делается обустройство скважины. Вовнутрь пустоты ставится пластиковая трубка, диаметром от 40 мм. В нее пропускают от одной до четырех петель коллектора.
Полость между грунтом и наружной стенкой трубки нужно заполнить теплопроводным материалом. Делается проводка теплотрассы с подключением к тепловому насосу.
Энергия воды
Такой вариант по цене – наиболее рациональный, потому как не просит подготовки канав, котлована и других земельных работ. Но подобный способен доступен далеко не для любого – самый маленький объем пруда, достаточный для домашнее отопление 100 кв.м. обязан быть не меньше 200 куб.м и находиться не дальше, чем 100 метров от строительства дома.
В пруды трубы прокладывают по дну, чтобы не позволить их обмерзания в пик холодов.
Проведение расчетов
Чтобы сделать расчет системы, стоить учесть основные параметры:
- на глубине, превышающей в средней полосе России 15-20 м, температура выдерживается на уровне +8-+10 0 С;
- для вертикальных конструкций принято брать в расчетах получаемое значение мощности в 50 Вт на 1 м высоты, а более точные значения зависят от степени влаги породы, присутствия вод которые находятся в грунте и др.;
- сухая порода даёт 20-25 Вт/м;
- увлажненная глина либо песчаник 45-55 Вт/м;
- твёрдые гранитные породы обеспечивают до 85 Вт/м;
- наличие верховодки даёт до 110 Вт/м.
Применение теплового насоса
Долговечность системы зависит от параметров и условий, в которых не прекращает работу тепловой насос. В геотермальных установках он может работать ориентировочно 1800 часов в течении года. Это считается средним значением для широт без термальных подземных источников.
Рабочий принцип теплового насоса
Рабочий принцип системы термального теплоснабжения аналогичен и совсем не связан с государством изготовителя или брендом. Геотермальные насосы различаются по дизайну выполнения, размеру, наружному виду, но показатель производства тепла всегда будет одинаков у насосов различных фирм и различных стран. Это связывают именно с характерностью переработки природной энергии в тепловую.
Нельзя допустить излишне высокую производство насоса, так как данный процесс может привести к существенному понижению температуры грунта вокруг скважины, а порой доходит до ее обмерзания.
Результаты подобных просчетов в конце концов приводят к плохим последствиям – земля начинает проседать неодинаково, в каких-то местах уходит более глубоко, благодаря чему повреждаются защитные трубы из пластика. Если например дом размещается рядом, то может случиться деформация фундамента или стен за счёт геологических перемен.
Иногда следует принимать меры по «регенерации» грунта, зачем в теплообменный аппарат поставляют добавочную энергию тепла. Это может быть энергия солнечного коллектора либо разогрев зонда, когда применяется тепловой насос в режиме охлаждения помещений.
Напоследок стоит отметить, что геотермальная установка пока доступна не всем. В большинстве случаев срок окупаемости может продолжаться больше десяти лет, однако в разумеется итоге собственно такие способы обогревания дома в скором времени станут не просто альтернативными, но единственно потенциальными.
