Вертикальная установка
Вертикальное тип используется в местах, где горизонтальное невозможно. Для установки бурят несколько скважин, в которые устанавливают внешний контур. Скважины бурят из одной точки, немного отклоняя угол от вертикали, так получается больше тепла.
Вода греется при путешествии через глубины земли, поступает в испаритель, преобразуется в пар. Воздух сжимается компрессором и резко выбрасывает энергию в конденсаторе.
Выделившееся тепло нагревает внутренний контур, обогревающий помещение, а жидкость отправляется на новый круг по трубам.
В земле бурят скважины, прокладывают трубы. Создав внешний контур, строители устанавливают насос, затем прокладывают внутренний контур.
Внимание! Бурение требует аренды специальной установки, что увеличивает затраты на строительство. Необходимо пробурить от 50 до 200 метров вглубь земли, в зависимости от местности. Преимущество заключается в возможности не нарушать ландшафт обустроенного участка
Преимущество заключается в возможности не нарушать ландшафт обустроенного участка.
Недостатки: для циркуляции требуется больше электроэнергии, чем для горизонтальной системы; использование парных скважин для поступления и сброса воды обратно недостаточно эффективно.
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.
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.
Об источниках геотермального отопления
Для геотермального отопления можно использовать следующие источники земной тепловой энергии:
- высокотемпературные;
- низкотемпературные.
К высокотемпературным относятся, например, термальные источники. Использовать-то их можно, но область их применения ограничивается фактическим местом нахождения таких источников.
Если в Исландии этот вид энергии активно применяется, то в России термальные воды находятся далеко от населенных пунктов. Максимально они сконцентрированы на Камчатке, где подземную воду применяют в качестве теплоносителя и поставляют в системы ГВС.
Для эффективного использования тепловой энергии земли не нужен вулкан. Достаточно использовать те ресурсы, которые находятся всего в 200 метрах от земной поверхности
Зато для применения низкотемпературных источников у нас имеются все необходимые предпосылки. Для этой цели подойдут окружающие воздушные массы, земля или вода.
Для извлечения нужной энергии используют тепловой насос. С его помощью происходит процедура преобразования температуры окружающей среды в тепловую энергию не только отопления, но и горячего водоснабжения частного домовладения.
Достоинства и недостатки геотермальных отопительных систем
Этот нестандартный вариант обогрева домовладения обладает большим количеством положительных моментов.
- Доступность: для функционирования достаточно только электричества, что позволяет применять такое отопление практически везде.
- Универсальность: реально не только отапливать дом, но и нагревать воду, подогревать бассейн, прилегающие хозяйственные емкости, теплые полы и многие другие объекты пользования.
- Кондиционирование: летом система успешно заменит охладители и будет поддерживать прохладу в доме без дополнительных энергозатрат.
- Экологичность: оборудование не выделяет во внешнюю среду никаких отходов горения как при традиционных методах отопления.
- Безопасность: отсутствие в системе горючих или взрывоопасных элементов предполагает полное исключение воспламенений или другого вреда здоровью и имуществу.
- Долговечность: насосы рассчитаны примерно на тридцатилетнюю беспрерывную работу без необходимости ремонта и реконструкции, а срок службы других элементов системы более пятидесяти лет. Природные ресурсы, используемые в геотермальной разновидности, никогда не закончатся.
- Автономность: после запуска не требуется регулярного контроля и настройки, все оборудование функционирует автоматически.
- Высокий КПД: при затратах на 1 кВт тепла вырабатывается более 4 кВт. Такие высокие показатели сохраняются независимо от типа устройства и разновидности оборудования.
- Экономность: система окупается буквально за пару лет в небольших домах до 150 м². В дальнейшем стоимость тепла за 1 кВт в несколько раз ниже традиционных вариантов.
- Простота: исключаются затраты на доставку и хранение крупногабаритных горючих материалов (дрова, уголь).
Недостатки, характерные для геотермальных систем отопления.
- Зависимость от электричества: энергоресурсы берутся из подземных источников, но оборудование работает на электроэнергии.
- Высокая стоимость оборудования и монтажных работ.
- Сравнительно небольшая мощность.
- Наличие сложной инженерии в большинстве случаев предполагает привлечение дорогостоящих квалифицированных специалистов для монтажа и пуска системы.
Установка своими руками
Прежде чем решиться на подобный шаг, нужно сопоставить возможности с объёмом и сложностью всех необходимых работ для установки геотермальной системы.
Расчет стоимости
Расчёт стоимости устройства геотермальной системы вычисляется относительно:
- приобретения теплового насоса определённой мощности;
- цены всего трубопровода, в соответствии с мощностью насоса;
- производства сопутствующих земельных работ (бурение скважин, выкапывание траншей), а также стоимости работ по прокладке сетей;
- установки и подключения теплового насоса.
Фото 1. Геотермальный тепловой насос модели Vitocal 300-W Pro с электроприводом для отопления, производитель — «Viessmann».
Расчёт включает и покупку теплового насоса, цена которого различается в зависимости от мощности и производителя.
Модели мощностью в районе 4—5 кВт будут оцениваться в 3—7 тыс. у. е. Прибор мощностью 5—10 кВт стоит 4—8 тыс. у. е. За 10—15 кВт — 5—10 тыс. у. е.
Размещение коллектора
Существует подразделение по способу установки внешнего контура (коллектора). В грунте он может размещаться вертикально или горизонтально. В грунте водоёма — горизонтально. Для каждого из этих случаев имеются свои преимущества и недостатки.
Вертикальный тип
При построении установки вертикального типа присутствует необходимость бурения скважин глубиной 50—200 метров. То есть — до слоя, имеющего повышенную температуру. Одна из шахт, которую называют дебетовой, служит для забора тепла.
Теплоноситель в ней поднимается, благодаря работе насоса, затем происходит подача в трубы и радиаторы внутреннего контура.
Возвращаясь, после прохождения всего цикла, теплоноситель сбрасывается через другую шахту обратно, к подземным слоям.
Считается, что срок эксплуатации такой установки — около сотни лет.
При устройстве коллектора вертикального типа с двумя шахтами эффективность его применения для обогрева частного дома снижается, так как для обеспечения работы циркулярного насоса потребуется значительное количество электроэнергии. Это является подходящим вариантом для устройства системы «тёплый пол».
При более экономичном кластерном методе, количество скважин увеличивается, но их глубина уменьшается.
Для вертикальной установки существует и вариант, который предусматривает укрепление ёмкости (бака), содержащей антифриз, на глубине 100 м. Непрерывное движение этой жидкости, нагревающейся от грунта, обеспечивает тепловой насос.
Если не рассматривать вариант бурения скважин для вертикальной конструкции, который требует навыков и оборудования, то работы можно провести самостоятельно.
Теплообменник горизонтального расположения
Для устройства теплообменника горизонтального расположения (типа) понадобится немного усилий, но и тепловая отдача в этом случае будет меньше. Потребуется проведение земляных работ, чтобы соорудить котлован ниже отметки промерзания грунта. В выкопанные траншеи укладывается трубопровод внешнего контура, а впоследствии вся конструкция вновь засыпается землёй.
Температура грунтового слоя будет гораздо ниже, а длина больше, чем при использовании теплообменника вертикального типа. Площадь примерно вдвое превышает помещение, которое предстоит отапливать.
По такому же принципу происходит устройство системы в подводном грунтовом слое водоёма.
Крайне желательно, чтобы площадь самого водоёма была более 200 кв. м., а расстояние от него до отапливаемого здания не превышало 100 м.
Требуется как минимум 1 м толщи воды от замерзающей водной поверхности. Кроме того, необходимо разрешение специальных служб, если водоём не является вашей собственностью.
Внимание! Некоторые специалисты предостерегают от проведения всех работ «своими руками». По их уверениям, подобные действия могут обернуться частичной или полной порчей оборудования
Из какой среды можно вести забор теплоты геотермальной установкой?
Оборудование может работать с любой средой, температура которой не опускается ниже -1°C. Однако чем выше температура окружающей среды, тем выше эффективность всей системы.
Геотермальная установка в состояние помочь основному источнику тепла.
Итак, геотермальную систему для обогрева загородного дома можно помещать в грунт сразу на приусадебном участке. Полиэтиленовые трубы закладывают в землю ниже уровня ее промерзания зимой. Площадь разводки определяют, исходя из следующих расчетов: 10 м. кв труб – 20-30 Вт энергии. Однако монтаж труб в таком случае создает некоторые проблемы, особенно если участок возле дома благоустроен. Придется нарушить весь ландшафтный дизайн или просто приусадебное хозяйство.
Чтобы избежать подобных проблем, предлагается использовать не горизонтальную установку, а вертикальную разводку труд. В этом случае геотермальное отопление, а вернее его внешний контур, располагают в скважине. В среднем 1 м.кв труб в скважине дает 50 Вт тепла. Если площадь дома большая, то нет смысла бурить одну большую скважину, можно их сделать несколько, но поменьше. Результат – повышается эффективность работы всей разводки, сохраняется ландшафтный дизайн, продлевается срок службы труб.
Когда вблизи дома есть водоем и вода в нем проточная, то контур труб закладывают в него. Данный вариант обогрева загородного дома является самым эффективным, так как нет необходимости в бурении скважин или рытье траншей для закладки труб. Они опускаются прямо на дно водоема.
