Работа теплового насоса
Очень сложный на первый взгляд принцип работы тепловых насосов базируется на нескольких простых законах термодинамики и свойствах жидкостей и газов:
- Когда газ переходит в жидкое состояние (конденсация), выделяется тепло
- Когда жидкость переходит в газ (испарение), поглощается тепло
Большинство жидкостей могут закипать при достаточно высоких температурах, близких к 100 градусам. Но встречаются вещества и с достаточно низкими температурами кипения. У фреона она около 3-4 градусов. Превращаясь в газ, он легко сжимается и внутри емкости начинает расти температура.
Теоретически фреон можно сжимать до получения любых желаемых температур, но на практике ограничиваются 80-90 градусами, необходимыми для полноценной работы классической системы отопления.
Каждый сталкивается с тепловым насосом не один раз в день, когда проходит мимо холодильника. Однако в нем он работает в обратном направлении, забирая тепло продуктов и рассеивая в атмосферу.
Что такое кубометр
Как следует из названия, кубометр или кубометр (м3) — это объем куба, боковые стороны которого равны одному метру. Это значение обычно используется для измерения газа, воды, снега, песка и других сыпучих материалов и жидкостей.
Однако это значение подходит только для измерения целого куска древесины, например, сосны: если добавить куб отдельных дров и досок, расстояние между ними будет составлять несколько миллиметров.
Поэтому при покупке дров, досок и других «нецелевых» деталей кубометры не помещаются: Придется измерять каждый блок со всех сторон и пытаться ввести его в заданные параметры. Это слишком долго и может привести к ошибкам.
В целях упрощения процесса пересчета и снижения вероятности обмана был введен еще один термин — запасная мера.
Самый простой способ — представить себе стопку древесины размером 1 м x 1 м x 1 м x 1 м x 1 м x 1 м x 1 м, в которой бревна складывались и соединялись как можно ближе друг к другу
Между ними еще есть некоторое расстояние — небольшое расстояние, но важное при покупке большого количества дров
Для пересчета одометра в кубический метр необходимо рассчитать размер трубы (длину, высоту и ширину) и умножить его на специальный коэффициент, указанный в следующей таблице. Это поможет вам получить реальное количество дров.
Для лиственных деревьев
Для хвойных пород
Самый простой способ узнать значение циферблата подшипника, например, заключается в следующем:
Приобретена стопка тонких, длиной 0,75 метра, березовых клиньев. Размер стека составлял 1,5 метра * 3 метра * 2,5 метра. Необходимо рассчитать общее количество потребляемой древесины с помощью калькулятора:
Объем самого стека необходимо рассчитать умножением его боков: 1,5*3*2,5 = 11,25 кубических метров; Затем необходимо определить коэффициент самой дровяной породы: Береза равна 0,65; Оба числа снова умножаются: 11,25*0,65 = 7,3125 = удельный вес.
Это почти четыре кубических метра разницы. Если бы не размер счетчика пробега, покупатель должен был бы заплатить за покупку намного больше.
Самостоятельная установка геотермальной отопительной системы
Самостоятельный монтаж геотермальной системы отопления и кондиционирования требует серьезного денежного вливания и определенных технологических навыков.
В связи с большим объемом и сложностью проводимых работ проектирование и строительство отопительно-охладительных геотермальных систем лучше поручать специализированной организации, имеющей необходимый опыт. И уж точно у вас вряд ли получится самостоятельно изготовить сам обменный тепловой насос — их производство в домашних условиях пока не очень распространено.
Цены на геотермальный тепловой насос
геотермальный тепловой насос Stiebel Mammoth Dakin
Чтобы более подробно ознакомиться с процессом строительства геотермальных тепловых насосов, посмотрите ознакомительное видео.
Монтаж геотермального отопления своими руками
Конструкция теплового насоса
На практике сделать теплоснабжение этого типа — задача сложная. Особенностью проектирования и монтажа геотермального отопления своими руками является наличие теплового насоса – основного агрегата системы.
В конструкцию этого устройства включен внутренний контур с хладагентом, компрессор, дроссель и испаритель. Для управления работой обязательно предусматривается электронный блок
На что необходимо обращать внимание при выборе геотермального теплового насоса для отопления?
Тип устройства. В теплоснабжении применяются модели «грунт-вода». Помимо них существуют «вода-вода» и «воздух-вода»;
Номинальная тепловая мощность. Она напрямую зависит от расчетных параметров. Стоит учитывать, что практически все модели имеют значение этой характеристики до 18 кВт;
Потребляемая мощность. Это сумма электрической энергии, необходимой для работы компрессора, насоса и электронного блока управления. Напрямую зависит от номинальной мощности устройства;
Параметры отопительной системы – температурный режим и оптимальный показатель давления. Для всех геотермальных систем отопления своими руками последний показатель обычно не превышает 3 бар;
Стоимость. В настоящее время обустройство геотермального отопления частного дома является самым дорогим. И большая часть расходов — это приобретение теплового насоса
Поэтому нужно особое внимание уделить правильному выбору этого компонента системы.
Трубы для геотермального отопления
Кроме геотермального теплового насоса для отопления — следует правильно подобрать трубы для наружного контура. Они должны отвечать определенным требованиям. В частности – иметь минимальный показатель сопротивления теплопередачи. В идеале для этого следовало бы использовать стальные магистрали. Однако их эксплуатация в этой среде связана с множественными проблемами. Поэтому зачастую сделают геотермальное отопление из полимерных гибких трубопроводов.
После анализа отзывов о геотермальном отоплении дома можно выделить следующие положительные качества полимерных труб для этого типа теплоснабжения:
Достаточная гибкость
Это важно при обустройстве горизонтального геотермального отопление загородного дома своими силами.
Простота установки и состыковки отдельных контуров. Для этого применяются механические муфты.
Возможность оперативной замены поврежденного участка в случае аварийной ситуации.
Также не нужно забывать о стоимости. Учитывая, что в основе принципа работы геотермального теплоснабжения лежит тепловой насос – следует уменьшить затраты, чтобы приобрести оптимальную модель этого устройства.
Для полноценного функционирования системы рекомендуется в первичном контуре применять специальный состав теплоносителя, который имеет температуру замерзания ниже 0°С.
Разновидности геотермальных насосов
Отчего геотермальные насосы получили своё название? Ответ прост: в качестве теплоносителя они используют либо тепло земли, температура которой в недрах всегда остаётся постоянной, либо подземные и грунтовые воды. Существуют разные конструктивные схемы подключения теплонасосов, и мы представим их в виде таблицы:
| Тип системы | Разновидность | Отличительные особенности |
| Замкнутая | Горизонтальная | В данной схеме, коллектор размещается в траншеях, располагающихся ниже отметки промерзания грунта. |
| Замкнутая | Вертикальная | В этом случае коллектор устанавливается вертикально, в стволе скважины, глубина которой может достигать двухсот метров. |
| Замкнутая | Водная | Конструктивно данная схема похожа на горизонтальную систему. Только здесь коллектор прокладывается не под землёй, а под водой – по дну какого-либо водоёма. |
| Замкнутая | С прямым обменом | Отличие данной схемы состоит в том, что компрессор теплонасоса подаёт хладагент по трубопроводу, состоящему из медных гибких трубок. |
| Открытая | Воздушная | Тут всё ясно: источником тепла, как и у кондиционера, является воздух |
| Открытая | Водная | В данной схеме, для теплообмена используется вода, которая циркулирует из системы в землю и обратно. Такой способ просто идеален для тех, у кого на участке есть питьевая скважина. Следует отметить, что вода для такой системы должна быть чистой. |
| Открытая | Система, использующая вторичное тепло | Данный вариант больше применим на промышленных объектах, так как подразумевает использование в качестве энергоносителя воду из центрального отопления. В горячих производствах так охлаждают помещения цехов. |
Так выглядит рекуператор
- Кроме грунта, воды и воздуха, в системах геотермальных насосов может использоваться и фреон. Причём, на входящем и выходном контуре, энергоносители могут быть совершенно разными. Есть даже такие варианты насосов, которые способны в качестве теплоносителя использовать тёплый воздух, выходящий из помещения, одновременно подогревая тот, который поступает в улицы.
- Такой насос называется рекуператор – его вы видите на фото сверху. Его нередко используют в качестве дополнительного обогрева там, где суровые климатические условия делают работу геотермального насоса в зимнее время не слишком эффективной. В таких ситуациях, в дополнение к насосу, может быть установлен ещё и теплогенератор — такая схема отопления называется бивалентной.
Коллектор геотермального насоса
И, тем не менее, в северных странах такие системы используются чаще всего, особенно, в горных районах, где использовать такие энергоносители, как газ и уголь, крайне затруднительно, либо их применение обходится ещё дороже, чем геотермальный насос. Электричество конечно в любом случае необходимо для работы оборудования, но его, в случае отсутствия, может вырабатывать генератор.
Способы работы системы
Термальное отопление представляет собой эффективную систему, не наносящую ущерба окружающей среде. Соорудить конструкцию можно несколькими различными способами, каждый из которых в процессе использования задействует собственные источники получения тепловой энергии:
Горизонтальное размещение
- При наличии в глубоких слоях почвы под территорией дома резервуаров или протоков вод можно обогревать помещения ею. Если жидкость циркулирует на глубине более 25 метров, её температуры достаточно для прогрева. Помпа выкачивает по трубам жидкость и передает её в трубопровод, после чего нагревает помещение и возвращается обратно.
- Второй способ задействует поверхность почвы. На большую глубину опускается емкость, которую заполняют хладагентом, который не замерзает. За счет контакта с горячей поверхностью он согревается, затем с помощью тепловой помпы поднимается к теплообменной жидкости, температура которой повышается, затем антифриз возвращается в емкость.
- Последний способ подойдет для владельцев домов с выходом на водоем. Через дно протягиваются специальные горизонтальные зонды, которые за счет взаимодействия с теплой жидкостью близ дна нагревают и передают её в централизованную часть.
Виды теплообменников
Трубы, проложенные по второму способу, могут укладывать в нескольких плоскостях: вертикальной и горизонтальной:
Первый способ используется редко, поскольку требует значительных затрат площади. Сеть из труб монтируется на незначительную глубину, которая превышает максимальный уровень промерзания грунта, характерный для конкретной местности.
Такой вид устройства имеет несколько недостатков, основные из которых потребность задействовать большое количество резервуаров с антифризом, огромная площадь, которую требуется отдать под размещение трубопровода, которая в значительной мере будет превышать площадь отапливаемого помещения. К тому же, застройка займет большое количество времени и потребует траты денег, а земельные работы существенно ухудшат ландшафт. При наличии газона, растительный покров будет полностью испорчен.
Вид в разрезе
При наличии на участке деревьев, придется проводить трубы на расстоянии не менее полутора метра от них. Иначе, разрастающиеся корни могут привести к порче системы.
Вертикальное размещение резервуара занимает куда меньше места, однако сложность работ высока. Придется привлекать специалистов по бурению, что затрачивает значительный объем денежных средств. Скважина достигает глубины 200 метров, если система размещается в северных районах. При работах территория не затрагивается. Часто используется для загородных домов. Срок эксплуатации такого вида может превышать 100 лет.
Изготовление
Тепловой насос
Тепловой насос может быть изготовлен из имеющихся в хозяйстве деталей или путем приобретения дешёвых бывших в употреблении запасных частей. Порядок изготовления установки следующий:
Приобретаем готовый компрессор в специализированных магазинах или используем компрессор от обычного кондиционера. Закрепляем его к стене, где будет располагаться наша установка. Надёжность крепления обеспечивается двумя кронштейнами L-300.
Изготавливаем конденсатор. Для этого из нержавеющей стали бак с объемом около ста литров разрезаем пополам. Устанавливаем в бак змеевик из тонкой медной трубки с толщиной стенки не менее 1 мм. Для змеевика можно приобрести сантехническую трубку или применить медную трубку от старого холодильника
Змеевик изготавливаем следующим образом:на кислородный или газовый баллон наматывается медная трубка, важно выдержать небольшое расстояние между витками, которое должно быть одинаковым;
для фиксации положения витков трубки берём два перфорированных алюминиевых уголка и прикрепляем их к змеевику таким образом, чтобы каждый виток нашей трубки был расположен напротив отверстия в уголке. Уголки обеспечат одинаковый шаг расположения витков и придадут геометрическую неизменяемость всей конструкции змеевика.
После установки змеевика, половинки бака свариваем между собой, предварительно вварив необходимые резьбовые соединения.
Изготавливаем испаритель
Берем обычную закрытую ёмкость из пластмассы объёмом 60 или 80 литров. В неё вмонтируем змеевик из трубки диаметром в ¾ дюйма и резьбовые соединения для труб слива и поступления воды (допускаются обычные водопроводные трубы). Готовый испаритель также закрепляем на стене при помощи L -кронштейнов необходимого размера.
Приглашаем мастера для сборки системы, сварки медных трубок и закачки фреона. Не имея опыта работы с холодильным оборудованием, не надо пробовать выполнить эту работу самостоятельно. Это может привести к выходу из строя всей конструкции и чревато получением тяжёлых травм.
После готовности основной части нашей системы, необходимо выполнить её подсоединение к устройствам распределения и забора тепла.
Виды геотермального теплоснабжения дома
Схема геотермального отопления
Перед тем как делать геотермальное отопление загородного дома своими руками следует провести ряд предварительных мероприятий. Прежде всего — найти оптимальный способ расположения труб первичного контура.
Главным условием при этом является температура среды, где будут расположены магистрали. Она не должна быть ниже +7°С. На практике для этого выполняют монтаж трубопроводов в грунт. В некоторых случаях в качестве основной среды может выступать водоем или река. Однако отзывы о геотермальном отоплении дома такого типа зачастую говорят о низкой эффективности в зимний период.
Для правильной организации альтернативного теплоснабжения необходимо выполнить следующие действия:
Рассчитать оптимальную мощность. Если геотермальное отопление частного дома будет в качестве основного – его номинальная мощность должна обеспечить нагрев воздуха во всем здании.
Провести анализ состава грунта и глубину его промерзания. От этого зависит выбор схемы расположения труб первичного контура.
Определить месторасположение теплового насоса. Для минимизации тепловых потерь геотермальные системы отопления своими руками обустраиваются в отдельном помещении – подвале или хозяйственной постройке
Важно, чтобы температура в нем была не ниже +14°С.
Несоблюдение этих простых правил может привести к неправильной работе системы
Нередко отзывы владельцев геотермального отопления указывают на важность первичного анализа и подбор правильного оборудования
Для обеспечения бесперебойной работы системы необходима установка автономного источника электропитания – генератора.
С горизонтальным размещением
Наименее трудоемкий способ установки труб первичного контура является горизонтальным. Они располагаются на глубине от 0,5 до 3 м. Для уменьшения площади магистрали располагаются витками. Но при этом расстояние до каждой должно быть не менее 20 см.
До того как сделать геотермальное отопление — проводится первичный анализ состояния грунта. Сначала определяется его теплоотдача. Она может составлять от 20 до Вт/м². Исходя из этого рассчитывается общая протяженность первичного контура.
Кроме этого следует выполнить такие действия:
- Проверка уровня промерзания почвы. Глубина залегания труб должна быть ниже этого показателя;
- Грунтовые воды. Для их естественного удаления в период больших паводков на дно котлована засыпается песчаный слой;
- Выбор материала изготовления трубопроводов. Он должен быть достаточного гибок и механически надежен. Для геотермального отопления в Европе чаще всего используют трубы из сшитого полиэтилена.
Если важным является вопрос, сколько стоит геотермальная система отопления – то горизонтальное расположение поможет существенно снизить текущие затраты на монтаж системы. При установке нескольких первичных контуров необходим монтаж входного и выходного коллекторов.
С вертикальными трубопроводами
Вертикальная схема работы
Учитывая основные принципы работы геотермального отопления дома во время проектирования необходимо добиться максимального нагрева теплоносителя от земли. Это можно сделать только при установке вертикальных магистралей.
Для организации геотермального отопления загородного дома своими руками вертикального типа необходимо сделать скважины, глубиной от 30 до 100 м. В них помещаются трубопроводы первичного контура.
Такая схема более трудоемка, чем вертикальная, но имеет ряд преимуществ:
- Большая глубина залегания магистралей. В этом случае теплоотдача окружающей среды повышается на 25-30% — до 70 Вт/м²;
- Небольшая площадь для монтажа;
- Практически отсутствует зависимость от промерзания грунта.
Кроме этого способа нередко применяют основные принципы работы геотермального отопления для горячего водоснабжения в летний период. Для этого первичный контур помещают в воду — озеро или реку.
Перед бурением скважин необходимо сделать анализ почвы и определить оптимальную глубину. Состав почвы напрямую скажется на трудоемкости процесса.
Основные элементы конструкции тепловых насосов
Для того чтобы установка получения энергии работала согласно принципам работы теплового насоса, в его конструкции должны присутствовать 4 основных агрегата, это:
- Компрессор.
- Испаритель.
- Конденсатор.
- Дроссельный клапан.
Важным элементом конструкции теплового насоса является компрессор. Его основная функция — повышение давления и температуры паров, образующихся в результате кипения хладагента. Для климатической техники и тепловых насосов в частности применяются современные спиральные компрессоры.
В качестве рабочего тела, осуществляющего непосредственный перенос тепловой энергии, используются жидкости с низкой температурой кипения. Как правило, используется аммиак и фреоны (+)
Такие компрессоры рассчитаны на эксплуатацию при минусовых температурах. В отличие от других разновидностей спиральные компрессоры производят мало шума и работают, как при низких температурах кипения газа, так и при высоких температурах конденсации. Несомненным преимуществом считаются их компактные размеры и небольшой удельный вес.
Практически вся энергия теплового насоса затрачивается на транспортировку тепловой энергии извне внутрь помещения. Так на работу систем уходит около 1 энергетической единицы при производстве 4 — 6 единиц (+)
Испаритель как конструктивный элемент представляет собой емкость, в которой происходит превращение в пар жидкого хладагента. Хладагент, циркулируя по замкнутому контуру, проходит через испаритель. В нем хладагент разогревается и превращается в пар. Образующийся пар под низким давлением направляется в сторону компрессора.
В компрессоре пары хладагента подвергаются действию давления и их температура возрастает. Компрессор перекачивает под большим давлением разогретый пар в сторону конденсатора.
Компрессор сжимает циркулирующую по контуру среду, в результате чего увеличивается ее температура и давление. Затем сжатая среда поступает в теплообменник (конденсатор), где охлаждается, передавая тепло воде либо воздуху
Следующий конструктивный элемент системы — конденсатор. Его функция сводится к отдаче тепловой энергии внутреннему контуру отопительной системы. Серийные образцы, изготавливаемые промышленными предприятиями, оснащаются пластинчатыми теплообменниками. Основным материалом для таких конденсаторов служит легированная сталь или медь.
Для самостоятельного изготовления теплообменника подойдет медная трубка диаметром полдюйма. Толщина стенок труб, используемых для изготовления теплообменника, должна быть не менее 1 мм
Терморегулирующий, или иначе дроссельный, клапан устанавливается в начале той части гидравлического контура, где циркулирующая среда высокого давления преобразуется в среду с низким давлением. Точнее дроссель в паре с компрессором делят контур теплового насоса на две части: одну с высокими параметрами давления, другую — с низкими.
При прохождении через расширительный дроссельный вентиль циркулирующая по замкнутому контуру жидкость частично испаряется, вследствие чего давление вместе с температурой падают. Затем поступает в теплообменник, сообщающийся с окружающей средой. Там захватывает энергию среды и переносит ее обратно в систему.
С помощью дроссельного клапана происходит регулирование потока хладагента в сторону испарителя. При выборе клапана нужно учитывать параметры системы. Клапан должен соответствовать этим параметрам.
Цены и производители
Примерная средне рыночная стоимость оборудования и его установки составляет:
Горизонтальный коллектор:
- Насос – 4500$;
- монтаж — 2500$;
- стоимость эксплуатации — 350$ в год.
Геотермальный зонд:
- Насос – 4500$;
- монтаж — 4500$;
- стоимость эксплуатации — 320$ в год.
Воздушный — для дома:
- Насос – 6500$;
- монтаж — 400$;
- стоимость эксплуатации — 480$ в год.
Насос для дома «вода-вода»:
- Тепловой насос – 4500$;
- монтаж — 3500$;
- стоимость эксплуатации — 280$ в год.
Приведенные цены не окончательны. Конечная стоимость будет зависеть от страны и компании-производителя устройства, типа местности, климатических особенностей, цены бурения, строительных условий и т.д. Например, цена воздушного насоса от российского производителя составит около 7000$, а от зарубежного – 13000$.
Также не нужно забывать о стоимости электроэнергии. Несмотря на то, что оборудование не потребляет много электричества, эти расходы непременно следует учитывать при составлении общей сметы и планировании бюджета.
Модификация аквариумного насоса
Переделать аквариумный компрессор в вакуумный прибор совсем не сложно, достаточно поменять местами клапаны. На компрессоре откручивают крепления при помощи отвёртки. Внутри конструкции разбирают узел, в составе которого находится деталь с клапанами. Её демонтируют и осуществляют перестановку элементов. Для этого нужно отпилить уголок корпуса и собрать узел в обратной последовательности.
Жидкость и накопившийся конденсат смогут удаляться самостоятельно, если проделать отверстие в нижней стенке устройства. Отвод для газов делают при помощи клея и трубочки. Компрессор от холодильника представляет собою практически готовый вакуумный насос. Следующая инструкция подскажет, как сделать полноценную установку своими руками.
1 Особенности геотермального насоса
Тепловой насос представлен в виде современного альтернативного источника энергии, собрать его своими руками вполне возможно. Этот агрегат, собранный своими руками, может снабжать тепловой энергией такие системы как:
- Система кондиционирования;
- Система отопления;
- Система нагрева воды.
Принцип работы геотермального насоса, собранного своими руками, несколько отличен от газовых, дизельных и электрических генераторов тепла. Геотермальный насос, который был собран своими руками, имеет свой особый принцип работы, потому его расчет производится на основании специальной формулы.
Агрегат, находясь в рабочем режиме, функционирует по принципу выкачивания энергии из накопивших ее объектов окружающей среду. В летнее время года такое устройство, сделанное своими руками, с опорой на свой принцип работы, пользуется энергией, которая аккумулирована в пластах грунта, в скальных породах и водоемах.
Расчет контура мощности и прочих характеристик устройства, сделанного своими руками, производится с ориентировкой на особенности источников энергии.
Представленный агрегат, собранный своими руками, имеет такой принцип работы, который не позволяет ему применять во время работы жидкое топливо.
Геотермальный тепловой насос Интерклимат
Такой принцип работы подразумевает отсутствие традиционной дымовой трубы. Особый принцип работы теплового насоса позволяет произвести точный расчет, и обеспечить собственное жилище надежным источником тепла.
Произведя расчет системы отопления, которая работает с применением геотермального насоса, можно убедиться в том, что представленная система поможет значительно сэкономить энергию и деньги.
Сегодня, в большинстве стран СНГ, цена производства тепловой энергии напрямую зависит от цены используемого топлива. Дороже всего пользователям обходится электроэнергия, дизельные виды топлива и газ.
Расчет показывает, что при учете такой тенденции, разница при установке теплового насоса, оснащенного грунтовым теплообменником, и котельной использующей дизельное топливо, окупится уже в течение трех ближайших лет.
Практически все без исключения современные модели тепловых насосов оборудованы встроенными электронагревателями. Это связанно с тем, что расчет показателей номинальной мощности, во время выбора типа отопительного оборудования, ведется с ориентировкой на покрытие тепловой нагрузки в самые холодные периоды.
Имеется в виду, что такая минимальная температура может продержаться всего несколько дней. Именно в этот период агрегат будет работать на полную мощность.
Реальные преимущества и недостатки
Если в России геотермальное отопление частного сектора получило сравнительно малое распространение, значит ли это, что идея не стоит затрат на её воплощение? Может быть, и заниматься этим вопросом не стоит? Оказалось, что это не так.
Использование системы геотермального отопления жилища – решение выгодное. И тому есть несколько причин. В их числе и быстрая установка оборудования, которое способно длительное время работать без каких-либо перебоев.
Если использовать в отопительной системе не воду, а качественный антифриз, она не будет промерзать и её износ будет минимальным.
Перечислим и прочие преимущества этого вида отопления.
- Исключена процедура сжигания топлива. Мы создаём абсолютно пожаробезопасную систему, которая, в процессе своей эксплуатации, не сможет нанести жилью никакого ущерба. Кроме того, исключается ряд других моментов, связанных с присутствием топлива: теперь не нужно искать место для его хранения, заниматься его заготовкой или доставкой.
- Существенная экономическая выгода. В процессе эксплуатации системы не потребуется никаких дополнительных вложений. Ежегодный обогрев обеспечивают силы природы, которые мы не покупаем. Конечно, при функционировании теплового насоса затрачивается электрическая энергия, но при этом объём производимой энергии существенно превышает размеры потребления.
- Экологический фактор. Геотермальное отопление частного загородного дома – это экологически безопасное решение. Отсутствие процесса горения исключает поступление в атмосферу продуктов сгорания. Если это осознают многие, и такая система теплоснабжения получит должное повсеместное распространение, негативное влияние людей на природу многократно уменьшится.
- Компактность системы. Вам не придется организовывать в своём доме обособленное помещение котельной. Всё, что будет необходимо – это тепловой насос, который можно разместить, например, в подвале. Наиболее объёмный контур системы будет располагаться под землей или под водой, на поверхности вашего участка вы его не увидите.
- Многофункциональность. Система может работать как на отопление в холодное время года, так и на охлаждение в период летней жары. То есть, по сути, она заменит вам не только обогреватель, но и кондиционер.
- Акустический комфорт. Тепловой насос работает практически бесшумно.
Выбор геотермальной системы отопления экономически выгоден, несмотря на то, что придется потратиться на покупку и установку оборудования.
Кстати, в качестве недостатка системы упоминают именно затраты, на которые придется пойти, чтобы установить систему и подготовить её к работе. Нужно будет купить сам насос и некоторые материалы, выполнить работы по монтажу наружного коллектора и внутреннего контура.
Не секрет, что ресурсы дорожают год от года, поэтому автономная система отопления, которая способна окупиться в течение нескольких лет, всегда будет экономически выгодна для её владельца
Впрочем, эти расходы окупаются всего за несколько первых лет эксплуатации. Последующее использование уложенного в грунт или погруженного в воду коллектора позволяет сэкономить значительные средства.
К тому же, сам процесс монтажа не настолько сложен, чтобы приглашать для его выполнения сторонних специалистов. Если не заниматься бурением, то всё остальное можно сделать самостоятельно.
Надо отметить, что некоторые умельцы, в стремлении сэкономить научились собирать геотермальный тепловой насос собственноручно.
Плюсы и минусы системы
Вот основные достоинства такого способа отопления:
- использование неисчерпаемой энергии земли;
- высокий коэффициент производительности;
- отсутствие риска возгорания;
- экономичность;
- простота ухода и эксплуатации;
- отсутствие необходимости в хранении топлива;
- автономность;
- экологичность и безопасность.
К недостаткам можно отнести разве что высокую стоимость монтажа, но, как уже говорилось, эти затраты непременно окупятся.
Классификация по конструкционному типу
Принцип работы геотермального отопления схож с принципом работы кондиционера или холодильника. Основным элементом является тепловой насос, включенный в два контура.
Принцип работы геотермального (теплового) насоса
Внутренний контур представляет собой традиционную систему отопления, состоящую из труб и радиаторов. Внешний – внушительных размеров теплообменник, находящийся под землей или толщей воды. Внутри него может циркулировать как специальная жидкость с антифризом, так и обычная вода. Теплоноситель принимает на себя температуру среды и «подогретый» поступает в тепловой насос, аккумулированное тепло передается внутреннему контуру. Таким образом происходит нагрев воды в трубах и радиаторах.
Геотермальный (тепловой) насос – ключевой элемент системы. Это компактный агрегат, занимает места не больше, чем привычная нашему взгляду стиральная машина. Если говорить о производительности, то на каждый 1 кВт потребленной электроэнергии, насос «выдает» до 4-5 кВт тепловой энергии. В то время как обычный кондиционер, который имеет схожий принцип работы, на 1 кВт затраченной электроэнергии «ответит» 1 кВт тепловой.
Схема устройства геотермального отопления в частном доме
Надо признать, что устройство этого вида отопления является самым дорогим и трудоемким на сегодняшний день. Львиную долю его стоимости составляет покупка оборудования и, конечно, земляные работы. Естественно, что бережливый хозяин задумывается, а нельзя ли сэкономить, например, на монтаже и сделать геотермальное отопление своими руками? Для того, чтобы ответить на этот вопрос, необходимо разобраться, какие же системы применяют чаще всего и уяснить особенности их устройства.
Горизонтальный теплообменник
Довольно часто используют горизонтальный контур, при устройстве которого трубы укладывают в траншеи на глубину большую, чем уровень промерзания почвы в данной местности.
Недостаток системы геотермального отопления с горизонтальным контуром — большая площадь, занимаемая коллектором
Недостаток – территория, занимаемая контуром, должна быть намного больше самого дома, так, для отопления здания площадью в 250 м², под трубы «уйдет» около 600 м². Не каждый застройщик может позволить себе подобную роскошь.
К тому же возникают неудобства, если участок уже облагорожен, приходится соблюдать, например, расстояние от деревьев (1,5 м) и многие другие нюансы.
Вертикальный теплообменник
Более компактный, но и более дорогой вариант – вертикальный теплообменник. Для его установки не потребуется большая площадь, но зато потребуется специальное бурильное оборудование.
Монтаж вертикального теплообменника требует использования специального бурильного оборудования
Глубина скважины, в зависимости от технологии, может достигать 50-200 м, зато срок ее службы до 100 лет. Особенно актуален этот способ, когда планируют геотермальное отопление загородного дома с обустроенной прилегающей территорией, он позволяет сохранить ландшафт практически в первозданном виде.
Водоразмещенный теплообменник
Наиболее экономичная геотермальная установка использует тепловую энергию воды. Ее рекомендуют, если расстояние до ближайшего водоема не превышает 100 м.
Водоразмещенный теплообменник является наиболее выгодным и следовательно более целесообразным для устройства
Контур из труб в виде спирали укладывают на дно, глубина залегания должна быть меньше 2,5-3 м, то есть глубже зоны промерзания. Площадь водоема – от 200 м². Главный плюс – нет необходимости выполнять трудоемкие земляные работы, но необходимо получить разрешение специальных служб. Затратив значительные средства на дорогостоящее оборудование, не стоит экономить на качественном монтаже. Ведь именно от него будет зависеть качество и эффективность всей системы.
Как видим, смонтировать геотермальное отопление дома своими руками не так уж просто. Из всех перечисленных видов, пожалуй, только последний вариант будет достаточно просто воплотить в жизнь самостоятельно. Но даже в этом случае стоит взвесить, все «за» и «против».
