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.

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. В конце осени температура в верхних полутора десятках метров почвы максимальна, в конце весны - минимальна, а ниже 15м она почти всегда постоянна - от +5 до +8С. 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, тепло-насос 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.

Принцип работы тепловых насосов один и тот же, но в зависимости от среды, из которой планируется брать тепло, различают разные их виды. Насос «воздух - вода», получая тепло из воздуха, нагревает циркулирующую в контурах воду. Теплопроизводительность 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 теплонасос, а в холодные дни теплоноситель до нужной температуры догревается с помощью электрического котла. Это необходимо учитывать при приобретении J 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,

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 250кв. 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 1-1,5м 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 составляет 50-60 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 2м.

Весьма эффективное решение - система с вертикальным контуром. Для ее устройства необходимы скважины глубиной от 25 до 150 м. Поскольку температура почвы ниже 15-20м 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 тепло-потерь, на основании которых рассчитывают необходимую мощность оборудования, разрабатывают схему обогрева с расстановкой котла и радиаторов.

Каковы плюсы и минусы геотермального отопления? Прежде всего преимуществами системы являются неограниченное количество и доступность используемой энергии, за которую не нужно платить. Вдобавок 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 000 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.

По материалам сайта: http://www.odoms.ru