Создаем геотермальное отопление дома: что нужно знать при его создании

Отоплене дома за счет подземных вод вод

В понятии большинства наших соотечественников, геотермальное теплоснабжение – это что-то из разряда научной фантастики. Воображение сразу рисует бурлящие гейзеры, лаву, стекающую по стенкам кратера вулкана и прочие «прелести». Использование альтернативных источников тепла возможно даже в средней полосе России: тепловой насос позволяет успешно генерировать достаточное количество тепла даже при невысокой температуре.

Проблема в том, что высокая стоимость оборудования и затраты на обустройство сделали данную систему теплоснабжения практически недоступной для среднестатистического российского жителя. В данной публикации будет дан ответ на вопрос, можно ли без огромных финансовых вложений реализовать идею геотермального отопления дома своими руками.

Принцип работы

В нашей стране данный способ обогрева считается альтернативным, ничего необычного или сверхсложного в нем нет. Ключевым элементом данной отопительной системы является тепловой насос. Работа его основана на замечательной способности некоторых веществ повышать собственную температуру при сжатии. Газ (жидкость, рассол), который является хладагентом, циркулирует по теплообменнику, расположенному в толще земли, воды или на открытом воздухе.

Отбирая некоторую часть тепла от среды, хладагент сжимается компрессором, в результате чего его температура значительно увеличивается.  В таком состоянии вещество-хладагент через другой теплообменник отдает тепловую энергию теплоносителю (антифриз, вода), который циркулирует по внутренней системе отопления (СО) дома. Далее, давление в холодильном контуре теплового насоса нормализуется, температура хладагента падает и цикл повторяется. Не правда ли, принцип работы геотермального отопления дома очень напоминает сплит-систему, эксплуатирующуюся на обогрев?

к оглавлению ↑

Конструктивные особенности

Для того чтобы решиться на самостоятельное создание геотермального отопления дома следует ознакомиться с типами и конструктивными особенностями внешних теплообменников (контуров), которые могут быть реализованы в трех исполнениях:

  1. Горизонтальном. Труба внешнего контура укладывается в котлован (глубина которого больше точки промерзания в данной местности), или на дно водоема. Такой теплообменник требует достаточно большой площади. Для получения возможности использовать больший теплосъем на минимальной площади, трубу укладывают по спирали, «змейкой».
  2. Вертикальном. Данный способ теплосъема не требует много места: достаточно пробурить глубокую скважину и опустить в нее трубу внешнего контура. Проблема в том, что данный метод укладки теплообменника требует специального (дорогостоящего) оборудования. Глубина скважины может достигать 200м, хотя чаще всего эффективный теплосъем и длина контура достигается уже на отметке 50м. Внутрь скважины устанавливается пластиковая «гильза» в которую опускается от 2 до 4 петель трубы внешнего теплообменника.
  3. Комбинированном. Для контура используется полимерная труба, которая изгибается в форме колец и располагается с уклоном в 30-45° к вертикали. Длина контура увеличивается, а площадь под него используется значительно меньшая, чем при горизонтальном исполнении.

Принципиальная схема теплового насосаНаиболее экономичным считается водоразмещенный внешний контур в комбинированном исполнении. Примером тому может служить геотермальное теплоснабжение ставропольского края, организованное на основе подземных водоносных слоев различной глубины.

Совет: для максимальной эффективности водоразмещенного геотермального отопления, специалисты рекомендуют монтаж теплообменника, на расстоянии от дома не более 100м. Площадь водоема для внешнего контура должна составлять не менее 200 м2.

к оглавлению ↑

Преимущества и недостатки


Экологи и производители тепловых насосов в один голос утверждают, что отопление дома с помощью геотермального теплового насоса имеет следующие преимущества:

  • Использование возобновляемых источников энергии.
  • Экологичность и безопасность.
  • Нет необходимости в закупке и хранении топлива.
  • Система не требует обслуживания.
  • Высокий КПД.

Важно! Как показала практика, геотермальное отопление эффективно, если площадь отапливаемых помещений суммарно не превышает 150 м2 и окупается за 3-4 года.

Недостатки у данного способа обогрева также есть и не малые:

  • Высокая стоимость, «львиную долю» которой занимает монтаж отопления дома и пусконаладочные работы.
  • Энергозависимость. Система неработоспособна без электропитания.
  • Большие размеры внешнего контура.

Геотермальное отопление постепенно становится популярным среди наших соотечественников.

к оглавлению ↑

Основные моменты создания

НасосПервое с чего следует начать – это с создания теплового насоса. Самую примитивную, но работоспособную схему рассмотрим далее.

  1. Потребуется компрессор, например от старого холодильника.
  2. Змеевик конденсатора и испарителя изготавливается из стальной трубы, диаметром 12-14 мм. Толщина стенки должна составлять не менее 1,5 мм.
  3. Теплообменники изготавливаются из емкостей, подходящих по диаметру к змеевикам: для внутренней отопительной системы используется нержавейка; для внешнего контура – пластиковая емкость.

Сборка. Один конец змеевика конденсатора соединяется с выходом из компрессора. На второй конец монтируется редукционный клапан, к выходу из которого подключается конец змеевика испарителя. Второй конец подключается на вход компрессора. В итоге получается замкнутый контур.

Внешний теплообменник изготавливается из пластиковой трубы, диаметром 50 мм, уложенной в траншеи в виде спирали (кольцами, змейкой). Глубина траншеи зависит от типа грунта. Расстояние между соседними витками около 0,7м. Площадь внешнего контура рассчитывается исходя из того, сколько тепла можно снять с грунта. С глинистой или песчаной почвы теплосъем: от 35 до 45Вт/м2. В итоге, чтобы получить 1кВт тепловой мощности потребуется контур, площадью от 25 до 50 м2.

Совет! Не следует пренебрегать услугами проектировщиков, которые сделают правильные расчеты для создания эффективного геотермального отопления. Слишком большая мощность насоса приведет к промерзанию почвы, и как следствие – снижению эффективности работы системы.